Brevet FR2946944A1 — publié le 20101224

-1- La présente invention concerne un dispositif pour contrôler simultanément l'inclinaison et le braquage d'un véhicule inclinable étroit à au moins trois roues de manière à assurer son équilibre quelle que soit sa vitesse. L'équilibre des véhicules inclinables est traditionnellement assuré, soit par le conducteur qui pilote son véhicule à la manière d'un deux roues, soit par un système complexe de régulation qui fait appel à des mesures d'accélérations, gyroscopes ou autre et agit sur l'inclinaison via un système de vérin ou tout autre actionneur tels que décrits dans les brevets WO2005/075278, WO9534459 ou US6435522. Dans le premier cas, la conduite du véhicule s'apparente au pilotage d'une moto, ouvert à une frange réduite de conducteurs. Dans l'autre cas, le coût du système est prohibitif d'autant plus que les contraintes de sécurité peuvent conduire à doubler voire tripler les commandes. Une solution à cette difficulté est décrite dans le brevet WO8702951 mais le système proposé ne résout le problème que de manière partielle. En effet, à haute vitesse, le système assure bien grâce à une mécanique simple le contrôle simultané de l'inclinaison et de la direction du véhicule, mais très basse vitesse, il ne permet pas de maintenir le véhicule en position verticale sans système de blocage additionnel, et en plus de cela, lorsque le système de blocage est activé, la cinématique de direction utilisée fait que si le conducteur tourne à droite, le véhicule part à gauche et inversement ce qui peut être pour le moins déroutant voire dangereux. L'invention décrite ci après a pour but de résoudre avec un système purement mécanique relativement simple ces deux difficultés : maintient en position verticale à basse vitesse sans système additionnel de blocage, et, en cas d'utilisation d'un système de blocage, pas d'inversion du sens de la direction. Selon une première caractéristique il comporte une base roulante à au moins trois roues qui reste sensiblement parallèle au sol. Selon une deuxième caractéristique il comporte une ou des roues arrière fixées sur la base roulante, qui restent sensiblement dans l'axe du véhicule. Selon une troisième caractéristique il comporte une ou des roues avant fixées sur 30 la base roulante, qui peuvent braquer selon la direction que doit prendre le véhicule. Selon une quatrième caractéristique il comporte un système classique de braquage de la ou des roues avant par pivot et biellette. Selon une cinquième caractéristique il comporte un châssis vertical, dit châssis intermédiaire, articulé par sa base sur la base roulante par un axe longitudinal de telle 35 manière qu'il puisse s'incliner librement à gauche ou à droite. -2- Selon une sixième caractéristique il comporte une nacelle dans ou sur laquelle vient s'installer le conducteur, articulée longitudinalement par sa base sur la partie haute du châssis intermédiaire. Selon une septième caractéristique l'articulation entre le châssis intermédiaire et la nacelle est réalisée de telle manière, par croisillons, biellette, came ou système à ressort, qu'elle exerce entre la nacelle et le châssis intermédiaire un effet redressement qui tend à maintenir alignés le châssis intermédiaire et la nacelle. Selon une huitième caractéristique, un bras inférieur, fixé sous la base de la nacelle, descend jusqu'au niveau de l'axe qui permet au châssis intermédiaire de 10 basculer sur la base roulante. Selon une neuvième caractéristique, ce bras inférieur est relié au niveau de cet axe à une biellette qui transmet le déplacement du bras au système de braquage des roues avant, de telle manière qu'un déplacement latéral à droite de l'extrémité du bras provoque un braquage des roues directrices à droite et inversement. 15 Selon une dixième caractéristique il comporte un dispositif de commande de cap lié à la nacelle, actionné par le conducteur, volant ou guidon ou tout autre dispositif susceptible de recevoir la consigne de cap du conducteur. Selon une onzième caractéristique, ce dispositif de commande est relié à une barre basculante horizontale, dont l'axe, lié à la nacelle, est sensiblement parallèle à l'axe de 20 basculement de la nacelle. Selon une douzième caractéristique, le dispositif de commande de cap et la barre basculante sont reliés par un dispositif tel que pour une commande cap à droite, la barre bascule à gauche et inversement. Selon une treizième caractéristique, deux barres articulées relient les extrémités de 25 la barre basculante à la base roulante. Selon une quatorzième caractéristique, en vue de face, l'intersection des axes des barres articulées se fait en un point qui se situe au dessus du centre de gravité de la nacelle. Ce point sera noté par la suite point I. Selon une quinzième caractéristique, la nacelle est équipée d'un pédalier actionné 30 par le conducteur destiné à communiquer un couple de redressement à la nacelle tout en la laissant libre de se déplacer latéralement. L'invention porte sur le fait que la résultante des efforts qui s'appliquent sur les barres articulées se fait, en vue de face, à l'intersection de leurs axes, au dessus du 35 centre de gravité de la nacelle @oint I). 2946944 -3- De ce fait, la nacelle est tenue et guidée par cet effort résultant, de la même manière que si elle était pendulée par un axe longitudinal qui passerait par ce point I fictif. Le châssis intermédiaire qui supporte la nacelle, grâce à son articulation 5 particulière, n'a d'autre rôle que celui d'accompagner ce mouvement de pendulage en en limitant l'amplitude, d'assurer la reprise des efforts verticaux et de garantir le guidage longitudinal de la nacelle. Ainsi, lors d'une commande de cap à droite, l'action de la commande via la barre basculante sur les barres articulées se traduit par un effort résultant latéral à droite 10 appliqué en I, au sommet de la nacelle. De manière instantanée, la nacelle déséquilibrée par cet effort et disposant des même degrés de liberté que si elle était pendulée va basculer autour de son centre de gravité, induisant en contrepartie du déplacement de son sommet à droite, un déplacement de sa base vers la gauche. 15 Ce mouvement à gauche de la base de la nacelle est transmis par le bras inférieur à la biellette reliée au système de braquage des roues avant et engendre un braquage à gauche. Si le véhicule est en mouvement, la base roulante va se décaler à gauche, amplifiant ainsi le basculement à droite de la nacelle. 20 Dans un second temps, l'effet dynamique engendré par la commande de cap étant passé, la nacelle, toujours pendulée par le point I, va tendre sous son propre poids à rebasculer dans le sens opposé, induisant alors un braquage des roues à droite. Si le véhicule est en mouvement, la base roulante, dirigée alors à droite par le braquage à droite des roues avant qui en résulte, s'inscrit en courbe à droite jusqu'à ce 25 que la force de gravitation et la force centrifuge s'équilibrent, maintenant le véhicule incliné en courbe. A basse vitesse ou à vitesse nulle, le phénomène est le même sauf que la force centrifuge étant négligeable voire nulle, la nacelle va adopter au final une position sensiblement verticale, pendue par le point I, décalée sur la droite et engendrant par ce 30 déhanchement un braquage à droite. On notera que plus l'angle de braquage désiré est élevé, plus le décalage du point I doit être important et plus le porte à faux de la nacelle par rapport à la base roulante est important. Ceci peut se traduire par des retours d'effort important dans le système de 35 commande de cap puisque c'est lui qui maintient la nacelle ainsi excentrée et peut -4- conduire à un inconfort voire à une impossibilité de maintenir le véhicule debout par la seule force des bras du conducteur. Dans ces cas, une action du conducteur sur le pédalier peut petuiettre de maintenir la nacelle verticale et diminuer les efforts dans la direction. En effet, le pédalier en ne communiquant qu'un couple de redressement à la nacelle sans en entraver le déplacement latéral permet de la tenir verticalement. Le système de commande de cap n'a plus alors qu'à fournir les efforts latéraux qui permettent de guider le véhicule. Ceci permet de continuer de conduire le véhicule à très basse vitesse ou de braquer les roues à vitesse nulle. Les dessins annexés illustrent l'invention. Les figures là 3 représentent une réalisation de l'invention En référence aux figures 1, 2 et 3, le système comporte une base roulante (1) à quatre roues qui reste sensiblement parallèle au sol, un châssis intermédiaire (2) relié à la base roulante par une articulation (3), une nacelle inclinable (4) sur laquelle s'installe le conducteur, articulée par sa base sur le haut du châssis intermédiaire (2) grâce à une articulation par croisillon (5) , des roues arrières (6) qui restent sensiblement dans l'axe du véhicule et des roues avant (7) qui peuvent braquer selon la direction que doit prendre le véhicule grâce à un système classique de braquage des roues avant par pivot et biellettes (8). Le système de croisillon (5) n'a pour effet de tendre à aligner verticalement le châssis intermédiaire (2) et la nacelle (4) sous le poids de la nacelle, tout en lui laissant la possibilité de se déplacer latéralement. Un dispositif de commande de cap sous forme de guidon (9) communique son mouvement à une barre basculante (10) via un système de barres inverseuses (11) qui font que lors d'un braquage du guidon à droite, la barre basculante pivote à gauche. La barre basculante est reliée par deux barres articulées (12) et (12') à la base roulante (1). Un bras inférieur (13) fixé sous la base de la nacelle, relié au niveau de l'axe de l'articulation (3) à une biellette (14) permet de transmettre le déplacement de la base de la nacelle au système de direction (8) de tel manière qu'un déplacement de l'extrémité 2946944 -5- du bras inférieur (13) à gauche entraine un braquage des roues avant (7) à gauche et inversement. Un pédalier (15) permet au conducteur de transmettre un couple de redressement à la nacelle en prenant appui sur la base roulante. On notera que les deux parties gauche et 5 droite du pédalier ne sont, à leur extrémité, qu'en appui sur la base roulante (1), mais sans y être fixé autorisant ainsi un déplacement latéral de la nacelle (4) par rapport la base roulante (3) par glissement. La figure 4 montre le digramme de force qu'exercent les barres articulées (12) et 10 (12') sur la nacelle ainsi que l'effort résultant (Fr) qui s'exerce au point d'intersection (I) de leurs axes, au dessus du centre de gravité (G). La figure 5 montre le déplacement de la nacelle au tout début d'une action sur la commande de cap à droite ainsi que le déplacement (A) à gauche de l'extrémité du bras 15 inférieur qui communique aux roues avant un braquage à gauche. La figure 6 montre la position de la nacelle lorsque le mouvement est stabilisé et que le déplacement (A) de l'extrémité du bras inférieur est passé à droite, communiquant aux roues avant un braquage à droite. La figure 7 montre l'action du conducteur sur le pédalier qui permet de maintenir la nacelle verticale en la faisant se déplacer à gauche d'une valeur (A) sous l'action d'une commande à gauche, et de faire braquer les roues avant à gauche. 20 REVENDICATIONS1) Dispositif pour contrôler simultanément l'inclinaison et le braquage d'un véhicule inclinable étroit à au moins trois roues de manière à assurer son équilibre quelle que soit sa vitesse caractérisé en ce qu'il comporte une base roulante (1) à au moins trois roues qui reste sensiblement parallèle au sol, un châssis intermédiaire vertical (2) relié par sa base sur la base roulante (1) par une articulation longitudinale (3), une nacelle inclinable (4) sur laquelle s'installe le conducteur, articulée par sa base sur la partie, haute du châssis intermédiaire (2) grâce à une articulation (5) par croisillon, came ou système à ressort qui autorise un basculement de la nacelle par rapport au châssis intermédiaire (2) tout en exerçant un effet de redressement entre le châssis intermédiaire (2) et la nacelle (4), une ou des roues arrières (6) qui restent sensiblement dans l'axe du véhicule, une ou des roues avant (7) qui peuvent braquer selon la direction que doit prendre le véhicule grâce à un système classique de braquage par pivot et biellettes (8), un dispositif de commande de cap (9). actionné par le conducteur qui communique son mouvement à une barre basculante (10) articulée sur la nacelle via un système inverseur (11) qui fait que lors d'une commande de cap à droite, la barre basculante pivote à gauche et inversement, deux barres articulées (12) et (12') articulées à l'une de leurs extrémités aux extrémités de la barre basculante (10) et à l'autre à la base roulante (1) de telle manière que l'es axes des barres (12) et (12') se croisent en un point (I) situé au dessus du centre de gravité de la nacelle, un bras inférieur (13) fixé sous la base de la nacelle, relié au niveau de l'axe de basculement (3) à une biellette (14) qui permet de transmettre le déplacement de la base de la nacelle au système de direction (8) de telle manière qu'un déplacement de l'extrémité du bras inférieur (13) à gauche entraine un braquage des roues avant (7) à gauche et inversement. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un pédalier (15) permettant au conducteur de transmettre un couple de redressement à la nacelle (4) en prenant appui sur la base roulante (1) sans bloquer le déplacement latérale de la 30 nacelle (4).