Brevet FR2943027A1 — publié le 20100917

i � Véhicule automobile comportant un système de changement de direction par freinage à récupération d'énergie � L'invention concerne un véhicule automobile, ou un engin terrestre motorisé, qui comporte un système de changement de direction par freinage à récupération d'énergie. L'invention concerne plus particulièrement un véhicule automobile équipé d'un système de changement de direction, système qui comporte au moins : - une première roue motrice qui est montée à rotation sur io un châssis du véhicule, - une seconde roue motrice qui est montée à rotation sur le châssis du véhicule autour d'un axe globalement coaxial à l'axe de rotation de la première roue motrice, - un premier moyen de freinage qui est apte à freiner la 15 première roue motrice pour en réduire la vitesse de rotation par rapport à celle de la seconde roue motrice et pour ainsi faire tourner le véhicule vers un premier côté, - un second moyen de freinage qui est apte à freiner la seconde roue motrice pour en réduire la vitesse de rotation par 20 rapport à celle de la première roue motrice et pour ainsi faire tourner le véhicule vers un second côté. Un véhicule automobile équipé d'un tel système de changement de direction comporte au moins une première roue porteuse, et une paire de roues motrices qui sont montées à 25 rotation autour d'un axe commun de rotation, dont une première roue motrice droite et une seconde roue motrice gauche. Pour faire tourner le véhicule d'un côté, par exemple vers la droite, le système de changement de direction freine, ou bloque, la roue motrice située à l'intérieure du virage, ici la roue 30 droite, de sorte que la roue droite tourne à une vitesse moins élevée que la roue gauche, grâce à quoi le véhicule change de direction et tourne vers la droite. 2 A l'inverse, en freinant la roue gauche, le véhicule tourne vers la gauche. A cet effet, le système de changement de direction comporte un moyen de freinage de la roue droite et un moyen de freinage de la roue gauche, qui sont par exemple des dispositifs de frein à disque et qui sont commandés sélectivement par un moyen de commande sur lequel agit le conducteur. L'invention vise à proposer un système de changement de direction qui permet de favoriser le changement de direction du io véhicule. Dans ce but, l'invention propose un système de change-ment de direction du type décrit précédemment, caractérisé en ce que le premier moyen de freinage, lorsqu'il freine la première roue motrice, récupère au moins une partie de l'énergie cinétique 15 de la première roue motrice, et en ce que le système de changement de direction comporte des moyens pour transmettre à la seconde roue motrice l'énergie ainsi récupérée, afin d'appliquer un couple moteur supplémentaire à la seconde roue motrice pour favoriser le véhicule à tourner vers le premier côté. 20 Selon d'autres caractéristiques de l'invention - le premier moyen de freinage comporte une première machine électrique tournante qui est apte à fonctionner dans un mode générateur de courant dans lequel la première machine électrique tournante est accouplée avec la première roue motrice 25 pour appliquer une force de freinage à la première roue motrice et pour récupérer au moins en partie l'énergie cinétique de freinage de la première roue motrice et pour la transformer en énergie électrique ; - le second moyen de freinage comporte une seconde 30 machine électrique tournante qui est apte à être alimentée en énergie électrique directement par la première machine électrique tournante et qui est apte à fonctionner dans un mode moteur dans 3 lequel la seconde machine électrique tournante applique ledit couple moteur supplémentaire à la seconde roue motrice ; - le système de changement de direction comporte un plan médian de symétrie, de sorte que chacune desdites machines électriques tournantes est apte à fonctionner sélectivement dans un mode moteur ou dans un mode générateur de courant ; - chacune desdites machines électriques tournantes est du type alternateur-démarreur ; - la première roue motrice et la seconde roue motrice sont io aptes à être entraînées en rotation par au moins un moteur complémentaire ; - le moteur complémentaire est un moteur alimenté en air comprimé ; - le véhicule comporte un compresseur d'air qui est apte à 15 comprimer de l'air pour alimenter en air comprimé le moteur à air comprimé, le compresseur d'air étant alimenté en énergie au moyen de l'énergie cinétique récupérée par le premier moyen de freinage ou le second moyen de freinage ; - le véhicule comporte un boîtier différentiel dont un arbre 20 moteur qui est entraîné en rotation par le moteur complémentaire, un premier arbre mené qui est lié en rotation avec la première roue motrice et un second arbre mené qui est lié en rotation avec la seconde roue motrice, de sorte que le premier arbre mené et le second arbre mené sont entraînés en rotation par l'arbre moteur 25 et sont aptes à tourner à des vitesses de rotation différentes. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera à la figure unique. La figure unique est une vue schématique de dessus 30 illustrant un véhicule automobile propulsé par un moteur à air comprimé, qui comporte un système de changement de direction selon l'invention. 4 Dans la description qui va suivre, des chiffres de référence identiques désignent des pièces identiques ou ayant des fonctions similaires. De manière à faciliter la compréhension de la description et des revendications, on adoptera la terminologie "longitudinal", "transversal" et "vertical" selon le trièdre L, T, V indiqué sur la figure unique, l'axe longitudinal L correspondant à l'axe général de roulage vers l'avant du véhicule et l'axe vertical V étant orienté selon la gravité terrestre. io On a représenté schématiquement à la figure unique un véhicule 10 automobile vu de dessus, qui est constitué principalement par un châssis (non représenté) et une carrosserie (non représentée). Le véhicule 10 présente une symétrie générale de 15 conception par rapport à un plan vertical longitudinal médian PVL passant par le milieu du véhicule 10 et des éléments identiques sont désignés par les mêmes références indicées "G" ou "D". Le véhicule 10 est par exemple un véhicule léger destiné à un usage urbain, tel que le véhicule décrit dans la demande de 20 brevet FR 0851487 déposée au nom du même demandeur. Le véhicule 10 est propulsé au moyen d'un moteur 14 fonctionnant notamment avec de l'air comprimé ou tout autre gaz comprimé. Un tel moteur 14 à air comprimé est par exemple un 25 moteur dit moteur � MDI "NEGRE" �, dont les principaux enseignements et caractéristiques techniques peuvent être notamment trouvés dans les documents WO-2005/049968 Al et WO-2006/136728 A2. Le véhicule 10 embarque un réservoir d'énergie qui est 30 constitué par une bonbonne d'air comprimé 16, ou bouteille, et qui est ici agencée globalement au centre du véhicule 10. La bonbonne d'air comprimé 16 contient de l'air qui est comprimé par exemple à une pression de 300 bars. Sur la figure unique, on a représenté la bonbonne d'air comprimé 16 qui est raccordée à une capacité de travail 18 par un détendeur 20, afin de disposer d'air à la pression nominale de travail du moteur 14, par exemple à une pression de vingt bars. 5 Le véhicule 10 comporte un système de changement de direction 12 qui permet au véhicule 10 de changer de direction en tournant d'un premier côté vers la gauche, et d'un second côté vers la droite, selon les flèches G et D respectivement de la figure unique. io Le système de changement de direction 12 du véhicule 10 comporte trois roues, dont une roue avant 22, une roue motrice gauche 24G et une roue motrice droite 24D. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure, la roue avant 22 sert à l'appui vertical du véhicule 10 sur le sol, la 15 roue avant 22 n'étant pas commandée ni pilotée par le conducteur en vue du guidage directionnel du véhicule 10. La roue avant 22 est une roue porteuse, non directrice, qui est montée libre en rotation autour d'un axe horizontal de roulage Al et qui est montée à rotation au moyen d'une fourche (non 20 représentée) dite "folle" auto-orientable autour d'un axe A2 sensiblement vertical. La roue avant 22 est donc du type "tirée", c'est-à-dire qu'elle est orientée par la poussée vers l'avant que subit son axe A2 vertical lors du roulage du véhicule 10, qu'elle se borne à 25 "suivre". La roue motrice gauche 24G et la roue motrice droite 24D sont agencées à l'arrière du véhicule 10, de façon symétrique selon le plan PVL, et elles sont liées en rotation sur un arbre gauche 26G de roulage et un arbre droit 26D de roulage 30 respectivement. L'arbre gauche 26G et l'arbre droit 26D sont montés à rotation autour d'un axe A3 géométrique commun de roulage qui s'étend horizontalement et transversalement. 6 Comme on peut le voir à la figure unique, l'arbre gauche 26G et l'arbre droit 26D coopèrent chacun avec un boîtier différentiel 28 central qui permet à l'arbre gauche 26G et l'arbre droit 26D de tourner simultanément à des vitesses de rotation différentes. Le boîtier différentiel 28, appelé communément � différentiel �, est un système mécanique qui a pour fonction de distribuer une vitesse de rotation par répartition de l'effort cinématique, de façon adaptative, immédiate et automatique, aux io besoins d'un ensemble mécanique. Le boîtier différentiel 28 comporte ici un arbre d'entrée 30 moteur qui est entraîné en rotation par le moteur à air comprimé 14 et deux arbres menés de sortie 26G, 26D qui sont entraînés en rotation par l'arbre d'entrée 30 via le boîtier différentiel 28. 15 L'arbre gauche 26G de roulage et l'arbre droit 26D de roulage des roues motrices gauche et droite 24G, 24D constituent ici les deux arbre de sortie du boîtier différentiel 28 qui sont aptes à tourner à des vitesses de rotation différentes. Le système de changement de direction 12 du véhicule 10 20 est apte à faire tourner le véhicule 10 d'un côté droit ou d'un côté gauche en agissant sur la vitesse de rotation réciproque de la roue motrice gauche 24G et de la roue motrice droite 24D. En effet, lorsque deux roues qui sont agencées sur un même axe géométrique de rotation sont entraînée à des vitesses 25 de rotation différentes, la roue la plus rapide parcourt d'avantage de distance que l'autre roue, et le véhicule tourne du côté de la roue la moins rapide. Le système de changement de direction 12 est commandé par le conducteur du véhicule 10 par l'intermédiaire d'un moyen 30 de commande 31, par exemple une manette de commande, aussi appelée � joystick �. Toutefois, le moyen de commande 31 peut aussi être un volant de direction. 7 Le moyen de commande 31 agit sélectivement sur un moyen de freinage gauche 32G, pour faire tourner le véhicule 10 vers la gauche, ou sur un moyen de freinage droit 32D, pour faire tourner le véhicule 10 vers la droite, selon la direction commandée par le conducteur. De plus, le moyen de commande 31 est par exemple basculé vers l'avant pour commander le moteur 14 pour faire avancer vers l'avant, ou accélérer, le véhicule 10. A l'inverse, le moyen de commande 31 est par exemple io basculé vers l'arrière pour faire décélérer le véhicule 10 en agissant sur le régime du moteur 14 et/ou en agissant sur le moyen de freinage gauche 32G et sur le moyen de freinage droit 32D. Dans la suite de la description, le moyen de freinage 15 gauche 32G et le moyen de freinage droit 32D sont appelés freins gauche 32G et frein droit 32D respectivement. Le frein gauche 32G comporte une machine tournante électrique gauche 34G, appelée machine gauche 34G dans la suite de la description, qui est apte à fonctionner dans un mode 20 générateur électrique, c'est à dire qui est apte à produire de l'énergie électrique à partir d'une autre forme d'énergie. De plus, la machine gauche 34G est apte à fonctionner dans un mode moteur électrique, c'est à dire à recevoir de l'énergie électrique et à la transformer en énergie mécanique. 25 La machine gauche 34G est ici du type alternateur-démarreur, c'est à dire qu'elle est à la fois un alternateur électrique et un moteur électrique. Ce type de machine tournante électrique, aussi appelée alterno-démarreur, est couramment utilisé dans le domaine 30 automobile conjointement pour le démarrage d'un moteur à explosion et pour l'alimentation en électricité d'une batterie électrique. 8 Toutefois, à titre non limitatif, le frein gauche 32G peut comporter un moteur électrique et un alternateur distincts. La machine gauche 34G comporte un arbre et un pignon gauche 38G qui sont liés entre eux en rotation autour d'un axe horizontal transversal. Le pignon gauche 38G engrène avec une roue dentée gauche 40G qui est liée en rotation sur l'arbre gauche 26G de la roue motrice gauche 24G, autour de l'axe A3 de roulage. De plus, le frein gauche 32G comporte un embrayage (non io représenté) qui est interposé entre le pignon gauche 38G et la roue dentée gauche 40G, et qui est apte à accoupler temporairement le pignon gauche 38G et la roue dentée gauche 40G. Par symétrie selon le plan PVL, le frein droit 32D comporte 15 une machine droite 34D qui est identique à la machine gauche 34G précédemment décrite, et qui comporte un arbre et un pignon 38D qui sont liés entre eux en rotation autour d'un axe horizontal. Le pignon 38D engrène avec une roue dentée 40D qui est liée en rotation sur l'arbre droit 26D de la roue motrice droite 24D, 20 autour de l'axe A3 de roulage. De plus, le frein droit 32D comporte un embrayage (non représenté). Lors du roulage vers l'avant du véhicule 10, lorsque le conducteur du véhicule 10 souhaite changer de direction, par 25 exemple pour tourner vers la gauche, le conducteur actionne le moyen de commande 31 en conséquence, par exemple en faisant basculer le moyen de commande vers la gauche s'il s'agit d'un joystick. Pendant toute la durée au cours de laquelle le frein gauche 30 32G est commandé, l'embrayage du frein gauche 32G est actionné de sorte que le pignon gauche 38G et la roue dentée gauche 40G sont accouplés entre eux. 9 Le pignon gauche 38G applique alors un couple de freinage sur la roue motrice gauche 24G par l'intermédiaire de la roue dentée gauche 40G associée, pour s'opposer à la rotation de la roue motrice gauche 24G, grâce à quoi la roue motrice gauche 24G est freinée. En s'opposant à la rotation de la roue motrice gauche 24G, l'énergie cinétique de la roue motrice gauche 24G est transmise au pignon gauche 38G, lequel est entraîné en rotation, ce mouvement de rotation étant transformé par la machine gauche io 34G en énergie électrique. Simultanément, l'énergie cinétique de la roue motrice gauche 24G, ainsi � récupérée � et transformée en énergie électrique, est transmise à la machine droite 34D qui fonctionne alors selon son mode moteur. 15 Ainsi, la machine droite 34D applique un couple moteur sur la motrice roue droite 24D, par l'intermédiaire du pignon droit 38D et de la roue dentée 40D associée. Le couple moteur exercé sur la roue motrice droite 24D par la machine droite 34D permet d'accroître la vitesse de rotation de 20 la roue motrice droite 24D et de favoriser le véhicule 10 à tourner, ici vers la gauche, notamment en accélérant le changement de direction vers la gauche du véhicule 10. Ainsi, le frein gauche 32G, lorsqu'il freine la roue motrice gauche 24G associée, récupère l'énergie cinétique de la roue 25 motrice gauche 24G, et le système de changement de direction 12 transmet à la roue motrice droite 24D l'énergie ainsi récupérée, afin d'appliquer un couple moteur sur la roue motrice droite 24D pour favoriser le véhicule 10 à tourner vers la gauche. A l'inverse, pour tourner vers la droite, le conducteur 30 actionne le moyen de commande 31 en conséquence pour tourner vers la droite. Ainsi, le frein droit 32D freine la roue motrice droite 24D associée, récupère l'énergie cinétique de la roue motrice droite 2943027 i0 24D, et le système de changement de direction 12 transmet à la roue motrice gauche 24G l'énergie ainsi récupérée, afin d'appliquer un couple moteur sur la roue motrice gauche 24G pour favoriser le véhicule 10 à tourner vers la droite. 5 Le changement de direction vers la droite du véhicule 10 étant identique au changement de direction vers la gauche précédemment décrit, il ne sera pas décrit dans la suite de la description. Enfin, le véhicule 10 comporte un dispositif de freinage io complémentaire (non représenté), par exemple un dispositif de freins à disque, qui permet de freiner et d'arrêter le véhicule 10. A titre non limitatif, le frein gauche 32G et le frein droit 32D du système de changement de direction 12 peuvent être commandés simultanément pour freiner ou arrêter le véhicule 10. 15 De même, le système de changement de direction 12 peut comporter un moyen de dosage de la vitesse de changement de direction, pour tourner à gauche ou à droite de façon plus ou moins brusque. A cet effet, les freins gauche et droit 32G, 32D comportent 20 chacun un moyen de dosage (non représenté) qui permet de freiner plus ou moins la roue motrice 24G, 24D associée lorsque le frein fonctionne selon son mode générateur, ou d'accélérer plus ou moins la roue motrice 24G, 24D associée lorsque le frein fonctionne selon son mode moteur. 25 Le moyen de dosage est piloté par le moyen de commande, par exemple en fonction de l'angle de basculement du joystick imprimé par le conducteur du véhicule. Le frein gauche 32G comporte par exemple une pluralité de pignons formant un engrenage qui est apte à faire varier le 30 rapport de réduction entre le pignon gauche 38G de la machine gauche 34G et la roue dentée 40G associée. Il en est de même pour la machine droite 34D. 2943027 Il Un tel engrenage permet par exemple d'appliquer à la roue motrice gauche 24G un couple de freinage plus ou moins élevé. Selon un autre aspect, l'énergie cinétique de la roue motrice gauche 24G, qui est récupérée par la machine gauche 5 34G, alimente un compresseur 42 d'air qui est apte à alimenter en air comprimé la bonbonne 16. De même, l'énergie cinétique de la roue motrice droite 24D, qui est récupérée par la machine droite 34D, alimente le compresseur 42 d'air qui est apte à alimenter en air comprimé la bonbonne 16. io Selon une variante non représentée, l'énergie cinétique de la roue motrice gauche 24G, qui est récupérée lors du freinage de la roue motrice gauche 24G, est transmise mécaniquement à la machine droite 34D, par exemple par un ensemble d'arbres et de pignons, sans être transformée en électricité. Il en est de même 15 pour l'énergie cinétique de la roue motrice droite 34D. A titre non limitatif, l'invention s'adapte à tout type de véhicule automobile, quel que soit le mode de propulsion du véhicule. De même, le véhicule peut comporter deux moteurs à air 20 comprimé dont chacun entraîne une roue arrière 24G, 24D associée. Aussi, le véhicule 10 peut comporter des moyens supplémentaires de commande de changement de direction qui agissent sur la roue avant 22. 25 Enfin, selon une variante de réalisation, le véhicule automobile 10 comporte deux roues avant et le système de changement de direction 12 agit sur ces roues avant. REVENDICATIONS1. Véhicule automobile (10) équipé d'un système de changement de direction (12), système (12) qui comporte au moins : - une première roue motrice (24G) qui est montée à rotation sur un châssis du véhicule (10), - une seconde roue motrice (24D) qui est montée à rotation sur le châssis du véhicule (10) autour d'un axe (A3) globalement coaxial à l'axe de rotation de la première roue motrice (24G), - un premier moyen de freinage (32G) qui est apte à freiner la première roue motrice (24G) pour en réduire la vitesse de rotation par rapport à celle de la seconde roue motrice (24D) et pour ainsi faire tourner le véhicule (10) vers un premier côté, - un second moyen de freinage (32G) qui est apte à freiner la seconde roue motrice (24D) pour en réduire la vitesse de rotation par rapport à celle de la première roue motrice (24G) et pour ainsi faire tourner le véhicule (10) vers un second côté, caractérisé en ce que le premier moyen de freinage (32G), lorsqu'il freine la première roue motrice (24G), récupère au moins une partie de l'énergie cinétique de la première roue motrice (24G), et en ce que le système de changement de direction (12) comporte des moyens pour transmettre à la seconde roue motrice (24D) l'énergie ainsi récupérée, afin d'appliquer un couple moteur supplémentaire à la seconde roue motrice (24D) pour favoriser le véhicule (10) à tourner vers le premier côté. 2. Véhicule automobile (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier moyen de freinage (32G) comporte une première machine électrique tournante (34G) qui est apte à fonctionner dans un mode générateur de courant dans lequel la première machine électrique tournante (34G) est accouplée avec la première roue motrice (24G) pour appliquer une force de freinage à la première roue motrice (24G) et pour 13 récupérer au moins en partie l'énergie cinétique de freinage de la première roue motrice (24G) et pour la transformer en énergie électrique. 3. Véhicule automobile (10) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le second moyen de freinage (32D) comporte une seconde machine électrique tournante (34D) qui est apte à être alimentée en énergie électrique directement par la première machine électrique tournante (34G) et qui est apte à fonctionner dans un mode moteur dans lequel la seconde machine électrique tournante (34D) applique ledit couple moteur supplémentaire à la seconde roue motrice (24D). 4. Véhicule automobile (10) selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le système de changement de direction (12) comporte un plan médian (PVL) de symétrie, de sorte que chacune desdites machines électriques tournantes (34G, 34D) est apte à fonctionner sélectivement dans un mode moteur ou dans un mode générateur de courant. 5. Véhicule automobile (10) selon la revendication 4, caractérisé en ce que chacune desdites machines électriques 20 tournantes est du type alternateur-démarreur. 6. Véhicule automobile (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première roue motrice (24G) et la seconde roue motrice (24D) sont aptes à être entraînées en rotation par au moins un moteur 25 complémentaire (14). 7. Véhicule automobile (10) selon la revendication 6, caractérisé en ce que le moteur complémentaire (14) est un moteur alimenté en air comprimé (14). 8. Véhicule automobile (10) selon la revendication 30 précédente, caractérisé en ce qu'il comporte un compresseur d'air (42) qui est apte à comprimer de l'air pour alimenter en air comprimé le moteur à air comprimé (14), le compresseur d'air (42) étant alimenté en énergie au moyen de l'énergie cinétique 14 récupérée par le premier moyen de freinage (32G) ou le second moyen de freinage (32D). 9. Véhicule automobile (10) selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce qu'il comporte un boîtier différentiel (28) dont un arbre moteur (30) qui est entraîné en rotation par le moteur complémentaire (14), un premier arbre mené (26G) qui est lié en rotation avec la première roue motrice (24G) et un second arbre mené (26D) qui est lié en rotation avec la seconde roue motrice (24D), de sorte que le premier arbre lo mené (26G) et le second arbre mené (26D) sont entraînés en rotation par l'arbre moteur (30) et sont aptes à tourner à des vitesses de rotation différentes.