Brevet FR3161575A1 — publié le 20251031

Groupe motopropulseur omnidirectionnel pour la simulation de mouvement. L’invention concerne un groupe motopropulseur basé sur le concept de la roue omnidirectionnelle (4). Plusieurs de ces groupes motopropulseurs utilisés conjointement permettent de conférer à une plateforme de mouvement les degrés de liberté Tx, Ty et lacet. Chaque groupe motopropulseur comprend une interface de raccordement (7) conçue pour être raccordée à une plateforme de mouvement en général, et en particulier à un châssis constitué de profilés en aluminium extrudé. Figure à publier avec l’abrégé : figure 3 Groupe motopropulseur omnidirectionnel pour la simulation de mouvement Domaine Technique de l’invention De manière générale, la présente invention concerne les dispositifs aptes à simuler le mouvement. Ces dispositifs peuvent soumettre un utilisateur à certaines accélérations réelles ou simulées, prolongées ou transitoires, tout en maintenant l’utilisateur dans un environnement contrôlé et sûr. En particulier, la présente invention concerne les simulateurs de mouvement de véhicules terrestres ou aériens. Etat de la technique Les simulations PC de course automobile et d’aviation ont encouragé l’essor de périphériques et d’accessoires dédiés tels que des volants à retour de force, manches, pédales de freins et d’accélérateur, palonnier, sièges, etc. Afin de recréer la disposition d’un cockpit de voiture de course ou d’un avion, des châssis permettant d’arranger ces périphériques et accessoires, de manière ergonomique et ajustable, se sont popularisés. La structure rigide de ces châssis permet notamment de fournir une assise stable au pilote et de contenir ses efforts sur les commandes sans se déformer. Ces châssis sont traditionnellement statiques. Des solutions de simulation de mouvement ont été développées pour transformer ces châssis statiques en châssis dynamiques, afin d’augmenter le réalisme de l’expérience en soumettant l’utilisateur à des mouvements générés par la simulation. Un type de simulateur de mouvement relativement répandu auprès du grand public, consiste en un arrangement de 4 vérins électriques ou actionneurs linéaires installés près des 4 quatre sommets d’un châssis rectangulaire, chaque actionneur ayant un certain débattement vertical. En allongeant ces actionneurs de manière différenciée ou uniforme, il est possible d’atteindre 3 degrés de liberté : roulis, tangage, ascension. Ce type de simulateur de mouvement peut reproduire de manière satisfaisante les accélérations verticales dûes à la texture de la route, aux vibrations, au travail des suspensions, aux bordures d’une chicane, etc. Mais leur capacité à simuler des accélérations horizontales n’est pas optimale. En effet, pour ces accélérations horizontales, ce type de simulateur de mouvement utilise la technique connue de s’incliner selon les axes de roulis et/ou de tangage, afin de jouer sur l'ambiguïté entre gravité et force inertielle. Cependant, les axes de rotation de roulis et de tangage de ce type de simulateurs sont généralement près du sol et donc éloignés de la tête de l’utilisateur. Chaque rotation de tangage ou de roulis du châssis est ainsi accompagnée par un mouvement indésirable de translation de la tête de l’utilisateur. L’utilisateur ressent de ce fait, au niveau de son oreille interne, des effets transitoires incorrects qui nuisent au réalisme de la simulation. Une autre technologie de simulation de mouvement basée sur la roue omnidirectionnelle est mentionnée dans FR2402922. Cette technologie permet d’offrir nativement les degrés de liberté Tx (“surge” en anglais), Ty (“sway” en anglais) et lacet. Un avantage de cette technologie de simulation de mouvement est d’éviter les effets transitoires incorrects discutés précédemment. La roue omnidirectionnelle fut initialement décrite en 1919 dans US1305535. La roue mecanum est un type de roue omnidirectionnelle. La roue mecanum fut initialement décrite en 1972 dans US3876255A. Le document KR20230102129A mentionne un simulateur de mouvement à deux étages, dont l’un des étages est basé sur la roue omnidirectionnelle. Dans les documents FR2402922 et KR20230102129A mentionnés ci-dessus, la partie du simulateur de mouvement fournissant les degrés de liberté Tx, Ty et lacet fait partie intégrante de la plateforme de mouvement. Il serait avantageux d’avoir la capacité d’installer ou de désinstaller facilement un tel simulateur de mouvement. En particulier, il serait avantageux que le simulateur de mouvement soit composé de plusieurs modules, présentant chacun une interface de raccordement conçue pour le raccordement à divers types de plateformes de mouvement. Des possibilités d’améliorations existent ainsi sous la forme d’un simulateur de mouvement modulaire basé sur la roue omnidirectionnelle permettant de transformer un châssis statique en châssis dynamique et lui conférant les degrés de liberté Tx, Ty et lacet. Plus généralement, une amélioration notable serait un simulateur de mouvement modulaire pouvant se raccorder et conférer à une plateforme de mouvement quelconque les degrés de liberté Tx, Ty et lacet. Le demandeur a conçu, mis en œuvre, testé et amélioré la présente invention au gré de plusieurs itérations afin de surmonter les lacunes de l'état de l'art et établir de nouveaux avantages. Présentation de l’invention La présente invention consiste en un groupe motopropulseur omnidirectionnel pour la simulation de mouvement, pouvant se raccorder facilement à une plateforme de mouvement grâce à une interface de raccordement. Plusieurs de ces groupes motopropulseurs omnidirectionnels opérant ensemble peuvent conférer à une plateforme de mouvement, la capacité à se mouvoir selon les degrés de liberté Tx, Ty et lacet. Chaque groupe motopropulseur omnidirectionnel comprend au moins une roue omnidirectionnelle. Il est entendu que l'appellation de roue omnidirectionnelle désigne tous les types de roues omnidirectionnelles, incluant la roue mecanum. Au sens large, on désigne par plateforme de mouvement, toute plateforme physique sur laquelle une personne peut se tenir et qui est apte à simuler des mouvements, souvent en synchronisation avec des éléments visuels ou auditifs, pour créer une expérience immersive. La rigidité structurelle est une caractéristique importante d’une plateforme de mouvement, du fait des accélérations auxquelles elle sera soumise. En particulier, l’un des objectifs de l’invention est de convertir aisément un châssis statique composé de profilés en aluminium extrudé en châssis dynamique ayant les degrés de liberté Tx, Ty et lacet grâce à plusieurs groupes motopropulseurs omnidirectionnels disposant d’une interface de raccordement adaptée à ce type de châssis. Les profilés en aluminium extrudé présentant une pluralité de rainures, furent initialement décrits dans US3143981. Ces profilés peuvent se connecter entre eux notamment grâce à des éléments de fixation coulissants adaptés aux rainures de ces profilés, tels que des écrous pour rainures en T. Ainsi, chaque groupe motopropulseur pourra comprendre une interface de raccordement étant configurée pour le raccordement avec une plateforme de mouvement en général, ou pour ce type de châssis constitué de profilés en aluminium extrudé en particulier. A cet effet, un objet de l’invention est un groupe motopropulseur comprenant, un moteur; un moyen de réduction mécanique connecté de manière fonctionnelle audit moteur; un moyen de transmission de puissance mécanique ayant une entrée et une sortie, ladite entrée étant connectée de manière fonctionnelle audit moyen de réduction mécanique; une roue omnidirectionnelle connectée de manière fonctionnelle à ladite sortie dudit moyen de transmission de puissance mécanique, ladite roue omnidirectionnelle étant en contact avec le sol ou une base; une armature de support connectant rigidement les parties non-mobiles dudit moteur, dudit moyen de réduction mécanique et dudit moyen de transmission de puissance mécanique, créant une liaison complète entre lesdites parties non-mobiles; ledit groupe motopropulseur étant caractérisé en ce que, ledit groupe motopropulseur est configuré pour être utilisé en simulation de mouvement afin de déplacer un utilisateur d'une plateforme de mouvement par rapport au sol ou par rapport à une base, moyennant quoi ledit groupe motopropulseur comprend en outre une interface de raccordement configurée pour le raccordement avec une plateforme de mouvement, ladite interface de raccordement étant connectée à ladite armature de support dudit groupe motopropulseur. Un autre objet de l’invention est un groupe motopropulseur comprenant, un moteur ayant un carter moteur; une boite de vitesse ayant un carter de boite, ladite boite de vitesse étant connectée de manière fonctionnelle audit moteur, ledit carter de boite et ledit carter moteur étant en liaison complète, formant un ensemble moteur-boite rigide; un arbre de transmission ayant l’une de ses extrémités connectée de manière fonctionnelle à ladite boite de vitesse; une roue omnidirectionnelle connectée de manière fonctionnelle audit arbre de transmission, ladite roue omnidirectionnelle étant en contact avec le sol ou une base; au moins un palier de roulement ayant une semelle de fixation, ledit ou lesdits paliers de roulement étant connectés de manière fonctionnelle audit arbre de transmission, en liaison pivot; une armature de support connectant rigidement ledit ensemble moteur-boite et ladite ou lesdites semelles de fixation dudit ou desdits paliers de roulement, créant une liaison complète entre ladite armature de support, ledit ensemble moteur-boite et ladite ou lesdites semelles de fixation dudit ou desdits paliers de roulement; ledit groupe motopropulseur étant caractérisé en ce que, ledit groupe motopropulseur est configuré pour être utilisé en simulation de mouvement afin de déplacer un utilisateur d'une plateforme de mouvement par rapport au sol ou par rapport à une base, moyennant quoi ledit groupe motopropulseur comprend en outre une interface de raccordement configurée pour le raccordement avec une plateforme de mouvement, ladite interface de raccordement étant connectée à ladite armature de support dudit groupe motopropulseur. Dans un mode de réalisation, ladite interface de raccordement est configurée pour être raccordée à une plateforme de mouvement ayant un châssis constitué de profilés en métal extrudé, lesdits profilés en métal extrudé présentant une pluralité de rainures. Dans un autre mode de réalisation, ladite interface de raccordement est configurée pour être raccordée à une plateforme de mouvement ayant un châssis constitué d’éléments tubulaires en métal. Dans un autre mode de réalisation, ladite interface de raccordement est configurée pour être raccordée à une plateforme de mouvement constituée d’une réplique au moins partielle d’un véhicule. Dans un autre mode de réalisation, ladite interface de raccordement est configurée pour être raccordée à une plateforme de mouvement constituée d’un siège. Dans un autre mode de réalisation, ladite interface de raccordement est connectée motopropulseur de manière amovible à ladite armature de support dudit groupe. Dans un autre mode de réalisation, ladite interface de raccordement comprend plusieurs perforations arrangées en un motif carré ou rectangulaire, l’un des entraxes dudit motif de perforation ayant une longueur de 4 cm, ou un multiple de 4 cm. Dans un autre mode de réalisation, ladite armature de support comprend en outre, un point d’attache pour une barre stabilisatrice; une barre stabilisatrice connectée de manière fonctionnelle audit point d’attache, ladite barre stabilisatrice étant configurée pour être raccordée à un autre groupe motopropulseur. Dans un autre mode de réalisation, ladite interface de raccordement comprend en outre, un point d’attache pour une barre stabilisatrice; une barre stabilisatrice connectée de manière fonctionnelle audit point d’attache, ladite barre stabilisatrice étant configurée pour être raccordée à un autre groupe motopropulseur. Description des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée des exemples non limitatifs qui suivent, pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés parmi lesquels : FIG. 1 est une vue en perspective d’un groupe motopropulseur omnidirectionnel complet avec son interface de raccordement. FIG. 2 est une vue de face d’un groupe motopropulseur omnidirectionnel. FIG. 3 est une vue en perspective illustrant l’installation typique de quatre groupes motopropulseurs omnidirectionnels sur une plateforme de mouvement constituée d’un châssis en profilés d’aluminium extrudé. FIG. 4 est une vue en perspective détaillant l’arrimage d’un groupe motopropulseur omnidirectionnel à un profilé en aluminium. FIG. 5 est une vue en perspective d’une interface de raccordement amovible. FIG. 6 est une vue de face de deux groupes motopropulseurs omnidirectionnels reliés entre eux par une barre stabilisatrice. Les points d’attache de cette barre stabilisatrice sont situés sur les armatures de support. FIG. 7 est une vue de face de groupes motopropulseurs installés sur une réplique de véhicule. Description détaillée de l’invention La roue mecanum (4) est sélectionnée comme type de roue omnidirectionnelle. Quatre groupes motopropulseurs basés sur la roue mecanum sont à prévoir pour rendre dynamique une plateforme de mouvement quelconque (P) et lui conférer les degrés de liberté Tx, Ty et lacet. Deux types de groupes motopropulseurs sont employés : ceux pour la partie droite de la plateforme de mouvement auront une roue mecanum (4) ayant une certaine topologie, tandis que pour la partie gauche auront une roue mecanum (4) ayant une topologie « miroir ». L’algorithme permettant d’obtenir un mouvement omnidirectionnel en utilisant quatre roues mecanum est connu dans l’art antérieur. La première décision de conception qui s'impose à l’homme de métier est la détermination de la puissance de motorisation nécessaire en fonction de paramètres fondamentaux tel que la masse totale à mouvoir et l’accélération maximale souhaitée, cette accélération maximale dépendant du type de véhicule à simuler. Une autre décision de conception sera la dimension des roues mecanum (4) à sélectionner, qui dépendra de la masse à mouvoir et de la vitesse maximale souhaitée. Dans un groupe motopropulseur, l’arbre de sortie du moteur (1) est connecté à la boite de vitesse (2). Les carters de boite et de moteur sont solidarisés par des éléments de connexion (non représentés) afin de former un ensemble moteur-boite. L’arbre de transmission (3) est soutenu par deux paliers de roulement (3R) et est connecté d’une part à la sortie de la boite de vitesse (2), et d’autre part à la roue mecanum (4). L’armature de support (6) permet de solidariser les parties non-mobiles du groupe motopropulseur, notamment dans ce mode de réalisation, le carter de boite de vitesse (2) qui est en liaison complète avec le carter du moteur (1), ainsi que les semelles de fixation des paliers de roulement (3R). L’interface de raccordement (7) peut faire partie intégrante de l’armature de support (6), ou y être connectée de manière amovible. Une interface de raccordement (7) amovible a été sélectionnée dans ce mode de réalisation, facilitant l’installation sur la plateforme de mouvement (P). Grace à leur interface de raccordement (7) respective, chacun des quatre groupes motopropulseurs est raccordé à la plateforme de mouvement (P), qui est ici un châssis constitué de profilés en aluminium extrudé, en utilisant des éléments de fixation adaptés. Les groupes motopropulseurs sont positionnés de manière à ce que les points de contact entre les roues mecanum (4) et le sol (5) ou une base (5) forment un rectangle ou un carré. Chaque moteur est alimenté en énergie par un câble (non représenté) Dans ce mode de réalisation, les câbles des quatre groupes motopropulseurs sont combinés en un faisceau de câbles. La transmission de données aux moteurs (1) est également réalisée par câble dans ce mode de réalisation. Un système informatique est utilisé pour générer les instructions à chaque moteur, en fonction des données de la simulation et des actions de l’utilisateur. Divers capteurs peuvent être reliés au système informatique. FIG. 6 représente la mise en œuvre optionnelle d’une barre stabilisatrice (9) reliant deux groupes motopropulseurs, afin d’atténuer les contraintes pouvant s’exercer sur une plateforme de mouvement (P). La barre stabilisatrice est ici arrimée entre des points d’attache (8) situés sur l’armature de support (6). FIG. 3 représente la mise en œuvre typique de quatre groupes motopropulseurs omnidirectionnels sur une plateforme de mouvement (P) constituée d’un châssis en profilés d’aluminium extrudé. Il est à noter que l’interface de raccordement (7) comprend ici un motif de perforations correspondant au standard généralement utilisé pour ce type de châssis, dont les rainures sont verticalement espacées de 4 cm pour faciliter la pose d’éléments de fixation. FIG. 7 représente l’arrimage de groupes motopropulseurs sur une plateforme de mouvement (P) constituée d’une réplique au moins partielle d’un véhicule. Ici, cette réplique de véhicule est constituée d’un châssis tubulaire, l’interface de raccordement (7) devant être adaptée pour une prise optimale. Dans d’autres modes de réalisation, on pourra considérer des moyens de réduction mécanique (2) alternatifs tels que : des engrenages, une boite de vitesse de type planétaire, etc. Il sera également possible de faire intervenir des moyens de transmission de puissance mécanique (3) alternatifs comprenant par exemple des courroies et des poulies, de chaînes, des joints de type cardan, etc. afin de transmettre la puissance mécanique de chaque moteur à la roue mecanum correspondante. Dans un autre mode de réalisation, on pourra utiliser des roues omnidirectionnelles de type roue holonome. Trois groupes motopropulseurs ayant chacun une interface de raccordement permettent alors d’obtenir les degrés de liberté recherchés ; L’algorithme de contrôle sera différent de celui utilisé pour le contrôle de quatre roues mecanum. On pourra également considérer des modes de réalisations où la plateforme de mouvement (P) sera uniquement constituée d’un siège. Une interface de raccordement pourra également avoir une configuration permettant de faciliter le vissage d’éléments de fixation dans une plateforme de mouvement (P) ayant une base faite d’un matériau tel que le bois. D’autres possibilités d’applications de l’invention sont contemplées, telles que, en guise d’exemples non limitatifs : fauteuils dynamiques pour le cinéma, utilisation en parc, etc. Groupe motopropulseur comprenant, - un moteur (1), - un moyen de réduction mécanique (2) connecté de manière fonctionnelle audit moteur (1), - un moyen de transmission de puissance mécanique (3) ayant une entrée et une sortie, ladite entrée étant connectée de manière fonctionnelle audit moyen de réduction mécanique (2), - une roue omnidirectionnelle (4) connectée de manière fonctionnelle à ladite sortie dudit moyen de transmission de puissance mécanique (3), ladite roue omnidirectionnelle (4) étant en contact avec le sol (5) ou une base (5), - une armature de support (6) connectant rigidement les parties non-mobiles dudit moteur (1), dudit moyen de réduction mécanique (2) et dudit moyen de transmission de puissance mécanique (3), créant une liaison complète entre lesdites parties non-mobiles, ledit groupe motopropulseur étant caractérisé en ce que, ledit groupe motopropulseur est configuré pour être utilisé en simulation de mouvement afin de déplacer un utilisateur d'une plateforme de mouvement (P) par rapport au sol (5) ou par rapport à une base (5), moyennant quoi ledit groupe motopropulseur comprend en outre une interface de raccordement (7) configurée pour le raccordement avec une plateforme de mouvement (P), ladite interface de raccordement (7) étant connectée à ladite armature de support (6) dudit groupe motopropulseur. Groupe motopropulseur comprenant, - un moteur (1) ayant un carter moteur, - une boite de vitesse (2) ayant un carter de boite, ladite boite de vitesse étant connectée de manière fonctionnelle audit moteur, ledit carter de boite et ledit carter moteur étant en liaison complète, formant un ensemble moteur-boite rigide, - un arbre de transmission (3) ayant l’une de ses extrémités connectée de manière fonctionnelle à ladite boite de vitesse (2), - une roue omnidirectionnelle (4) connectée de manière fonctionnelle audit arbre de transmission (3), ladite roue omnidirectionnelle (4) étant en contact avec le sol (5) ou une base (5), - au moins un palier de roulement (3R) ayant une semelle de fixation, ledit ou lesdits paliers de roulement (3R) étant connectés de manière fonctionnelle audit arbre de transmission (3), en liaison pivot, - une armature de support (6) connectant rigidement ledit ensemble moteur-boite et ladite ou lesdites semelles de fixation dudit ou desdits paliers de roulement (3R), créant une liaison complète entre ladite armature de support (6), ledit ensemble moteur-boite et ladite ou lesdites semelles de fixation dudit ou desdits paliers de roulement (3R), ledit groupe motopropulseur étant caractérisé en ce que, ledit groupe motopropulseur est configuré pour être utilisé en simulation de mouvement afin de déplacer un utilisateur d'une plateforme de mouvement (P) par rapport au sol (5) ou par rapport à une base (5), moyennant quoi ledit groupe motopropulseur comprend en outre une interface de raccordement (7) configurée pour le raccordement avec une plateforme de mouvement (P), ladite interface de raccordement (7) étant connectée à ladite armature de support (6) dudit groupe motopropulseur. Groupe motopropulseur selon la revendication 2, dans lequel ladite interface de raccordement (7) est configurée pour être raccordée à une plateforme de mouvement (P) ayant un châssis constitué de profilés en métal extrudé, lesdits profilés en métal extrudé présentant une pluralité de rainures. Groupe motopropulseur selon la revendication 2, dans lequel ladite interface de raccordement (7) est configurée pour être raccordée à une plateforme de mouvement (P) ayant un châssis constitué d’éléments tubulaires en métal. Groupe motopropulseur selon la revendication 2, dans lequel ladite interface de raccordement (7) est configurée pour être raccordée à une plateforme de mouvement (P) constituée d’une réplique au moins partielle d’un véhicule. Groupe motopropulseur selon la revendication 2, dans lequel ladite interface de raccordement (7) est configurée pour être raccordée à une plateforme de mouvement (P) constituée d’un siège. Groupe motopropulseur selon la revendication 2, dans lequel ladite interface de raccordement (7) est connectée de manière amovible à ladite armature de support (6) dudit groupe motopropulseur. Groupe motopropulseur selon la revendication 2, dans lequel ladite interface de raccordement (7) comprend plusieurs perforations arrangées en un motif carré ou rectangulaire, l’un des entraxes dudit motif de perforation ayant une longueur de 4 cm, ou un multiple de 4 cm. Groupe motopropulseur selon la revendication 2, dans lequel ladite armature de support (6) comprend en outre, - un point d’attache (8) pour une barre stabilisatrice, - une barre stabilisatrice (9) connectée de manière fonctionnelle audit point d’attache (8), ladite barre stabilisatrice (9) étant configurée pour être raccordée à un autre groupe motopropulseur. Groupe motopropulseur selon la revendication 2, dans lequel ladite interface de raccordement (7) comprend en outre, - un point d’attache (8) pour une barre stabilisatrice, - une barre stabilisatrice (9) connectée de manière fonctionnelle audit point d’attache (8), ladite barre stabilisatrice étant configurée pour être raccordée à un autre groupe motopropulseur.