Brevet FR3014827A1 — publié le 20150619

La présente invention concerne un véhicule de transport routier se positionnant entre l'automobile et la motocyclette et empruntant des organes indispensables à ces deux machines. Depuis longtemps des constructeurs, en marge de la grande série automobile, tentent la synthèse de l'auto et de la moto en présentant des tricycles avec la volonté affichée de séduire les conducteurs citadins rebutés par les difficultés de circulation et de stationnement. Il existe maintenant des voiturettes à deux places produites en série mais ce sont toujours des autos, certes moins encombrantes, mais encore bien pénalisantes. Les deux roues attirent, quant à eux, un public nombreux pour leur maniabilité et leur taille réduite, même si une bonne partie des utilisateurs agit avec résignation, n'ayant pas la formation et l'expérience des motocyclistes. Ce dernier choix expose, inévitablement aux intempéries et aux risques de chute même pour les machines les plus coûteuses. Après les scooters couverts, les quads et l'engin à roues latérales escamotables, voici des tricycles adoptant des concepts techniques élaborés. Citons un tricycle actuellement commercialisé doté d'un essieu directionnel à l'avant, d'une roue motrice à l'arrière, l'ensemble s'inclinant en virage et un tricycle où l'habitacle et la roue avant seules s'inclinent contrairement à l'essieu arrière. Le premier de ces tricycles ne dispose pas d'un habitacle fermé alors que le deuxième ne peut emporter un passager. Le véhicule, selon l'invention, permet d'occuper le créneau existant entre l'auto et la moto; sa taille réduite le destine au transport d'un pilote avec, éventuellement, un passager en tandem. Il comporte, selon une première caractéristique 4 roues disposées en losange favorables à une bonne stabilité. Le véhicule comporte, en seconde caractéristique, une partie (A) pendulaire, constituée d'un habitacle étroit et haut de technique moto, reposant sur une partie (B) non pendulaire mais motrice de technique auto. Cela donne une machine hybride empruntant des organes vitaux aux deux véhicules (roues et suspensions). Le véhicule possède, en troisième caractéristique, la possibilité d'utiliser un habitacle fermé, le conducteur n'étant jamais tenu de poser le pied sur le sol. Ainsi le véhicule peut bénéficier des principaux équipements de sécurité et de confort, actuellement réservés aux automobilistes. Le véhicule comporte, en quatrième caractéristique deux roues de moto aux extrémités avant et arrière et deux roues d'auto au milieu des deux côtés. Bien sûr, il sera haut et étroit et devra être équipé d'un système d'anti blocage des roues. La partie (A), possède, selon une cinquième caractéristique, deux roues directrices placées en tandem aux extrémités avant et arrière, avec angle de chasse, selon la disposition monotrace. Lorsque la commande de direction est sollicitée, les angles de braquage, de ces roues, s'effectuent en sens inverses ; la roue avant est actionnée directement par le volant ou le guidon du pilote par souci de sécurité, la roue arrière pouvant être commandée par un circuit hydraulique, une commande mécanique ou électrique. Si les deux roues directrices ne sont pas à égales distances de l'essieu moteur, cette commande sera différentielle en jouant sur des longueurs de leviers, des diamètres de récepteurs hydrauliques,etc. La maniabilité à faible vitesse est améliorée. Ces roues directrices sont équipées, selon une sixième caractéristique, de suspensions avant et de pneumatiques de motocyclette. En effet, la partie (A), haute et étroite, est dite pendulaire car elle s'incline automatiquement en virage de manière à compenser la force centrifuge. Avec ce type de pneu la direction reste toujours légère, sans besoin d'asservissement. Pour s'incliner latéralement sur parcours sinueux, comme une motocyclette, et l'empêcher de verser, la partie (A) présente, en septième caractéristique, la propriété de s'appuyer, par un mécanisme spécifique, exposé plus bas, sur une partie (B) non pendulaire, de technique auto. Cette partie (B) est constituée d'un châssis bas et compact comprenant l'essieu moteur central, le groupe propulseur et la transmission. Les deux parties (A) et (B) sont à peine plus larges qu'une moto. Ensemble, elles constituent un véhicule doté de deux roues avant et arrière directrices et de deux roues latérales motrices. La partie (A) fait appel à la technique moto : elle s'incline, si nécessaire, sur ses deux roues qui sont disposées aux extrémités avant et arrière dans l'axe longitudinal du véhicule. Selon une huitième caractéristique, cette rotation s'effectue autour de la ligne droite théorique déterminée par les points de contact de ses deux roues inclinables avec le sol (0) et (0') comme cela est le cas pour les motos, aux débattements de suspension près. Cette disposition est gage d'un bon comportement routier ; il n'existe aucun autre axe de rotation participant à l'inclinaison latérale. La partie (B), non pendulaire, utilise la technique automobile: centre de gravité abaissé, ensemble pouvant regrouper propulseur, transmission, suspension, différentiel, freins et refroidissement en une unité compacte, légère et carénée. Cette partie (B) comprend, selon une neuvième caractéristique, deux roues motrices de plus petit diamètre que les deux autres, afin d'éviter une hauteur excessive, et équipées de pneumatiques aux bandes de roulement cylindriques. Les angles de pincement, de carrossage et de chasse sont ceux des véhicules à moteur traditionnels. La motricité et l'adhérence sont supérieures à celles des deux ou trois roues. Les deux éléments cités constituent un véhicule qui présente, comme dixième caractéristique la particularité d'être pendulaire -sans utiliser, pour cela, les suspensions- et de reposer sur le sol par l'intermédiaire de quatre roues disposées en losange. Le polygone de sustentation ainsi défini est plus favorable à la stabilité que celui d'une moto qui se réduit à un rectangle filiforme ou celui d'un tricycle. La transmission d'un véhicule fermé et assez lourd doit être pourvue d'une marche arrière. Le mécanisme suivant produit automatiquement, selon une onzième caractéristique, les oscillations nécessaires à l'équilibre d'un véhicule étroit et relativement haut, compensant ainsi les effets de la force centrifuge: aux extrémités avant et arrière de la partie (8) sont fortement fixées deux secteurs de couronnes en alliage d'acier à hautes qualités mécaniques et tenue parfaite dans le temps et disposées verticalement et de façon perpendiculaire à l'axe longitudinal du véhicule. Ces portions de couronnes auront une face cylindrique soigneusement rectifiée et l'autre dentée. En outre, les rayons doivent être aussi grands que possible afin de minimiser l'importance des débattements de la suspension. Les centres de courbure de ces couronnes sont placés, par conception, sur l'axe de symétrie longitudinal du polygone de sustentation du véhicule tracé sur le sol, axe nommé O O'. A la base de la partie (A) sont solidement fixés au longeron un, ou plusieurs, galets fous en acier qui porteront sur chacune des faces lisses des couronnes et un, ou plusieurs, pignons dentés, - appelés ici pignons d'équilibre- clavetés un à chaque extrémité d'un arbre et qui engrèneront dans les pignons de ces mêmes couronnes. Les galets et pignons, en enserrant les couronnes, solidarisent les masses des deux parties (A) et (B), et transmettent les efforts verticaux et transversaux; les jeux doivent donc rester faibles. Les efforts longitudinaux peuvent être encaissés par des galets appuyés contre les faces verticales opposées des couronnes, par la forme particulière des galets d'équilibre ou par celle conique des couronnes, galets et engrenages. Pour les machines puissantes, ou lourdes, chaque segment de couronne, ainsi que les galets et engrenages, pourront être dédoublés soit en parallèle soit de façon concentrique dans un même plan. Le véhicule, selon une douzième caractéristique est équipé d'un dispositif détectant les efforts transversaux selon le principe, par exemple, du pendule. Le signal électrique obtenu, une fois amplifié, commande l'alimentation alternée d'un moteur électrique fixé à une extrémité de l'arbre d'équilibre, et cela jusqu'à ce que la rotation de cet arbre incline la partie (A) de manière à compenser la force centrifuge et ramène le pendule à sa position de repos. Le choix de deux moteurs permet une redondance et une possibilité d'alerte préventive en cas d'avarie de l'un d'eux. Le mécanisme produisant l'effet pendulaire doit s'exercer sur au moins 45° d'angle, de part et d'autre de la verticale du véhicule au repos, en un temps de l'ordre de 1 seconde. Il est vrai qu'en fonctionnement la partie pendulaire est en équilibre et n'offre que peu de résistance mais son inertie doit être prise en considération ainsi que la possibilité de déséquilibres accidentels à compenser très rapidement. Évidemment, le système d'équilibre peut bénéficier des évolutions quasi illimitées de l'informatique ; on peut opter pour un calculateur qui commande l'inclinaison en fonction de la vitesse du véhicule et de la valeur du braquage de la direction, ou une inclinaison commandée par gyroscopes. Selon une treizième caractéristique, le véhicule peut être équipé d'une commande unique du frein de route. La puissance de freinage de chaque roue doit tenir compte de la disposition particulière et des caractéristiques de chaque roue. Pour être viable un véhicule étroit et haut ne devrait pas être affecté par des blocages de roues qui le conduirait à verser. Des dispositifs d'anti blocage des roues au freinage et d'anti patinage devraient faire partie des équipements de sécurité surtout sur un engin fermé, nécessairement plus sophistiqué où le pilote ne peut tenter de retrouver l'équilibre en posant ses pieds au sol. De même, le véhicule doit conserver sa position lors du stationnement lorsque la mécanique est à l'arrêt, II convient de freiner l'arbre des engrenages d'équilibre lorsque le frein de stationnement est actionné, par exemple, ou automatiquement par la manoeuvre d'un électroaimant lorsque le moteur est à l'arrêt. Ainsi, une alerte sonore et lumineuse en cabine doit aviser le conducteur de toutes anomalies comme inclinaison en butée en route, avarie d'un moteur d'équilibre, arrêt moteur sans freinage du système d'équilibre ou desserrage de ce frein avant que ce système ne soit opérationnel. Un verrou du système d'équilibre indépendant est nécessaire pour permettre un éventuel remorquage, ou pour avancer en marche prudente avant réparation. Une variante «sportive» pourrait proposer une commande de direction par manche à balai agissant sur la direction à la place du guidon ou du volant, ou bien en commandant l'inclinaison, le mécanisme d'équilibre étant, dans les deux cas, chargé de braquer les roues. Le conducteur assimilerait ses sensations à celles du pilotage d'un avion ; un éventuel design «jet» de l'engin et une lecture de la vitesse tête haute créant l'ambiance. L'architecture même du véhicule commande de n'utiliser que des liaisons souples entre les parties(A) et (B) lorsqu'elles sont inévitables comme le circuit de freinage. La transmission gagne à être automatique ou électrique, les organes auxiliaires -batterie, réservoir,etc- logés en priorité dans la partie pendulaire. La structure se prêterait bien à un engin totalement électrique. Les dessins annexés illustrent l'invention : La figure 1 représente une coupe, vue de côté, du véhicule. La figure 2 représente une coupe, de dessus, du véhicule. La figure 3 représente le mécanisme d'oscillation du système pendulaire vu selon une coupe transversale. En référence à ces dessins, le véhicule est constitué d'une partie (A) articulée sur une partie (B); celles-ci apparaissent sur les trois figures. La figure 1 montre la partie (A) qui comprend l'habitacle (1) et qui peut être fermé, avec les sièges (2), les commandes (3) donc possibilité de sécurité (air bag, ceintures) et de confort (abri, chauffage). Les roues directrices (4) et (5) disposées aux deux extrémités de la partie (A) braquent en sens inverses; par exemple, la roue avant (4) est commandée mécaniquement par le guidon et l'autre actionnée depuis la première. Les roues motrices (6) et (7) forment un essieu placé à mi-chemin entre les roues directrices. Les deux couronnes dentées (8) reçoivent les galets (9) et les pignons (10). Ces derniers sont reliés par l'arbre d'équilibre (11), Les compartiments (12) (13) et (14) peuvent contenir les batteries ou servir de coffre. Sur la figure 2, la partie (B) se compose d'un essieu moteur avec les roues motrices (6) et (7). Les portions de couronnes dentées (8) sont placées sous les sièges. Les propulseurs électriques (15) sont refroidis par un ventilateur électrique autonome(16). Le mécanisme d'oscillation est exposé sur la figure 3, il comprend, outre les secteurs de couronnes (8), les galets lisses fous (9) qui s'appuient sur une face également lisse, les pignons d'équilibre (10) commandés par un moteur électrique (17). Galets (9), pignons (10) et moteurs d'équilibre (17) appartiennent à la partie (A). L'axe des oscillations est en (0, 0'). La référence (18) rappelle que les couronnes (8) sont fixées sur la partie (B). Il faudra rechercher le meilleur compromis encombrement latéral et précision du comportement. Les couronnes, les galets, les pignons et la commande de direction doivent être élaborés comme les autres matériaux affectés à des organes de sécurité: qualité des matériaux, de leur tenue durant la vie de l'engin. Exposons ici les grandes lignes de ce que pourrait être un véhicule pendulaire électrique représenté sur la figure 2. Les deux moteurs de propulsion électriques (15), figure 2, sont disposés à l'extrémité des demi-essieux. Les roues sont à l'autre extrémité et la suspension classique -auto propulsion- n'est pas représentée. Un petit ventilateur électrique (8) refroidit les moteurs et l'air chaud peut être admis dans le petit habitacle. Exception faite de la propulsion électrique, il n'y a ici ni boîte des vitesses, ni embrayage, ni différentiel, ni cardan, ni engrenage, ni courroies, ni chaîne, ni arbre, ni huile, ni combustible. 20 30 35 REVENDICATIONS1) Véhicule se situant entre la moto et l'auto afin d'allier économie et sécurité, 5 caractérisé en ce qu'il est constitué de deux ensembles techniquement proches des deux-roues pour une partie (A) et de la l'auto pour une partie (B) et cela afin de bénéficier des atouts des deux types de machines. 2) Véhicule, selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie (A) pendulaire destinée au transport de deux personnes, s'articule sur une partie 10 (B) non pendulaire mais motrice et dont l'ensemble ne mesure que 2,2 par 0,8 mètres environ. 3) véhicule, selon la revendication 3, caractérisé, en ce que la partie (A) possède deux roues directrices placées en tandem de manière à ce que les angles de braquage soient toujours inversés et de même valeur. Si la roue 15 avant doit être actionnée par une commande mécanique, la roue arrière sera commandée de façon mécanique, hydraulique ou électrique. 4) Véhicule, selon la revendication 4, caractérisé en ce que les roues directrices utilisent des suspensions et des pneumatiques de moto car la partie (A) doit pouvoir s'incliner automatiquement en virage afin de compenser la force 20 centrifuge comme le fait une moto. 5) Véhicule, selon la revendication 5, caractérisé en ce que la partie (A) pendulaire s'appuie sur la partie (B) basse et motrice tel un essieu stabilisateur, qui utiliserait des roues et des suspensions de voiture (essieu arrière de propulsion). 25 6) Véhicule, selon la revendication 6, caractérisé en ce que les quatre roues sont disposées selon un losange car les deux roues directrices (4) et (5) sont placées en tandem aux deux extrémités avant et arrière de la partie (A) et les deux roues motrices (6) et (7) sont disposées sur un essieu central placé à mi-chemin des deux roues directrices perpendiculairement à l'axe longitudinal. 30 Ainsi les roues directrices «travaillent» comme celles des motos et les roues motrices comme celles des autos. 7) Véhicule, selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'essieu central de la partie (B), disposé transversalement sur l'axe de symétrie longitudinal, est équipé de deux roues (6) et (7) dotées de pneumatiques type automobile. Cette 35 partie (B) sur-baissée renferme le groupe propulseur et les organes le concernant. 8) Véhicule caractérisé, selon l'une quelconque des revendications précédentes, en ce qu'il constitue un engin doté d'un polygone de sustentation de la forme géométrique d'un losange c'est à dire beaucoup plus favorable à la stabilité que le simple segment de droite des engins à deux roues ou même des tricycles et ne demandant aucune aide du pied du pilote pour maintenir l'équilibre. Cela autorise l'utilisation d'un habitacle fermé donc celle des équipements réservés aux automobiles. 9) Véhicule, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système d'articulation entre les deux parties (A) et (B) permet les oscillations de la partie (A) autour d'un axe de rotation défini comme la droite théorique passant par les deux points de contact des roues de la partie (A) sur le sol 0 et 0'. 10) Véhicule, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les parties (A) et (B) s'appuient mutuellement l'une sur 15 l'autre car la partie (A) conserve la pleine liberté de ses oscillations grâce à des pneus de moto (4) et (5) et à une articulation particulière explicitée ci- dessous ; en effet, la partie (B) comporte, solidement fixées transversalement aux deux extrémités avant et arrière de son châssis, deux portions de couronne (8) en acier résistant et inaltérable. Ces deux pièces ont, d'usinage, une même 20 surface cylindrique soigneusement rectifiée, l'autre surface étant dotée de dents d'engrenage. Le centre de courbure de ces deux secteurs de couronne se trouve sur l'axe 00' défini dans la revendication 9. Les couronnes sont disposées perpendiculairement à cet axe et leur rayon est aussi grand que possible afin de diminuer les variations induites par la suspension. A la base de la partie (A), 25 des galets fous (9), appelés ici galets d'équilibre, sont fixés à sa structure et portent sur les surfaces lisses des couronnes. Fixés au même organe, des engrenages d'équilibre (10) engrènent dans ces mêmes couronnes. Un arbre sur lequel sont clavetés les pignons d'équilibre est entraîné par des moteurs électriques ou hydrauliques (17). Ce système destiné à permettre le 30 comportement pendulaire de la partie (A), ne transmet que les efforts verticaux et transversaux; les efforts longitudinaux -variation de la vitesse- nécessitent, par exemple, des galets coniques, etc. Tout ce mécanisme doit être traité comme organes de sécurité: il exige des matériaux de qualité, des dimensions suffisantes, un usinage rigoureux, des jeux réduits et un graissage sans lacune. 35 Le système couronne-engrenages-galets peut être doublé pour les machines puissantes et lourdes, soit selon une disposition parallèle, soit selon une disposition concentrique. 11) Véhicule, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un dispositif commande l'inclinaison de la partie (A) jusqu'à l'équilibre, c'est à dire jusqu'au moment où la force centripète, produite par l'inclinaison de la masse de (A) compense la force centrifuge. Pour cela, un détecteur (un pendule par exemple), situé dans l'axe longitudinal de la partie (A) reste parallèle à cet axe lorsque le véhicule est à l'état de fonctionnement. En effet, ce système commande l'alimentation de moteurs électriques qui font tourner l'arbre des engrenages d'équilibre jusqu'à ce que la verticale apparente revienne en position de repos. Ce détecteur peut être un produit informatisé utilisant la vitesse de la machine et l'angle de braquage des roues directrices pour calculer l'inclinaison de la partie (A). On obtient un engin qui reste en équilibre automatiquement. Le débattement du mouvement pendulaire doit être d'au moins 45° de part et d'autre de la verticale et s'effectuer en un temps d'environ 1 seconde, cette vitesse étant un important facteur de sécurité de la machine ; par exemple en cas de déséquilibre accidentel où la réaction de l'automatisme doit être aussi rapide que celle d'un motocycliste confirmé. De même, le dysfonctionnement ou l'arrêt accidentel du mécanisme pendulaire doit être signalé de façon impérative au pilote. Ce mécanisme doit pouvoir être isolé seul en cas de remorquage ou de vitesse réduite suite à avarie. 25 30 35