FR2692220A1 - Véhicule routier à disposition de roues perfectionnée. - Google Patents

Abstract

Un véhicule routier comprend une roue avant et une roue arrière directrices (R1, R2), susceptibles d'être braquées dans des directions opposées, et deux roues intermédiaires latérales (R3, R4) ayant un même axe (A2) transversal au véhicule. Selon l'invention, les roues avant et arrière (R1, R2) sont équidistantes dudit axe transversal et les roues avant et arrière peuvent être braquées avec un angle de chasse nul. L'invention concerne également un véhicule ayant un contour extérieur adapté à ces dispositions, ainsi que des moyens pour donner au véhicule en virage une inclinaison pendulaire.

Description

La présente invention a trait d'une façon générale aux véhicules à quatre roues comprenant deux roues médianes coaxiales, généralement motrices, une roue avant et une roue arrière uniques, directrices.

Ce genre de véhicule est déjà connu dans la technique, et présente un certain nombre d'avantages notamment en matière de sécurité. En particulier, du fait qu'un tel véhicule peut présenter un avant relativement pointu, le risque de choc frontal avec d'autres véhicules du même genre ou avec des obstacles est considérablement réduit.

Un véhicule de ce genre est cependant connu pour une tenue de route défectueuse.

Le Demandeur, au cours d'essais effectués avec ce type de véhicule, a découvert que ce problème de tenue de route pouvait avoir deux origines principales. La première tient en ce que, dans tous les véhicules connus, l'angle de chasse des roues directrices avant et arrière présente une valeur non nulle, la direction de tels véhicules étant généralement inspirée de celle des motocyclettes. La raison essentielle d'un tel choix tient au fait que les roues directrices doivent être ramenées dans l'axe du véhicule lorsque le conducteur lâche le volant ou guidon de direction. L'autre origine de ce problème de tenue de route s'est avérée résider en ce que la distance entre l'axe des roues médianes motrices et de la roue directrice avant est différente de la distance entre ledit axe et la
v roue arrière.

Enfin le défaut de tenue de route a pu avoir pour origine dans le passé une répartition de poids inappropriée sur les quatre roues.

Un objet premier de la présente invention est de proposer un véhicule du type cité en introduction qui présente une tenue de route améliorée.

Elle propose à cet effet un véhicule routier, du type comprenant une roue avant et une roue arrière directrices, susceptibles d'être braquées dans des directions opposées, et deux roues intermédiaires latérales, par exemple motrices, ayant un même axe transversal au véhicule, caractérisé en ce que les roues avant et arrière sont équidistantes dudit axe transversal et en ce que les roues avant et arrière peuvent être braquées avec un angle de chasse nul.

Des essais effectués par le Demandeur ont permis de constater qu'avec de telles dispositions, on atteignait une tenue de route sans commune mesure avec celle des véhicules antérieurement connus et allant jusqu' CL surpasser celle des véhicules conventionnels à quatre roues disposées selon un rectangle.

Selon un aspect préféré de la présente invention, le véhicule présente un contour général essentiellement elliptique ou quasi-elliptique englobant les roues, avec un grand axe confondu avec un axe longitudinal du véhicule et un petit axe parallèle audit axe transversal ou confondu avec celui-ci.

I1 est particulièrement avantageux que le véhicule présente, sur une partie substantielle de chacun de ses deux flancs, un contour hors-tout englobant la roue médiane latérale présentant un centre de courbure et un rayon de courbure voisins d'un centre de braquage et d'un rayon de braquage minimal hors tout du véhicule. De cette manière, lorsque la direction du véhicule est braquée à fond et que le véhicule passe à proximité d'un obstacle fixe, le conducteur est assuré de ne jamais toucher l'obstacle dès qu'il a constaté qu'une partie quelconque dudit flanc n'est pas en contact avec l'obstacle.

Selon un autre aspect encore, le véhicule comprend des moyens pour provoquer une inclinaison pendulaire variable d'une partie inclinable du véhicule en fonction de la force centrifuge engendrée par les changements de direction dudit véhicule.

On pallie ainsi les inconvénients des systèmes d'inclinaison pendulaire connus, opérant à partir des sollicitations du conducteur sur le système de direction.

D'autres aspects, buts et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante d'un mode de réalisation préférée de celle-ci, donnée à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels:
la figure 1 est une vue en élévation de côté d'un véhicule selon la présente invention,
la figure 2 est une vue de dessus du véhicule de la figure 1,
la figure 3 est une vue en élévation de l'arrière du véhicule des figures 1 et 2,
la figure 4 est une vue en élévation de l'avant du véhicule des figures 1 à 3,
la figure 5 est une vue de dessus schématique illustrant le comportement au braquage d'un véhicule selon l'invention,
la figure 6 est une vue de dessus schématique illustrant un détail de la structure d'un véhicule selon l'invention,
la figure 7 est une vue de dessus partielle et schématique illustrant une variante de réalisation du détail de la figure 6,
la figure 8 est une vue de dessus schématique illustrant un autre-détail de la structure d'un véhicule selon l'invention,
la figure 9 est une vue de côté en élévation du détail de la figure 8, et
la figure 10 est une vue schématique en perspective d'un autre détail de la structure d'un véhicule selon l'invention.

En référence tout d'abord aux figures 1 à 4, on a représenté un véhicule routier V qui comprend une roue avant R1, une roue arrière R2 et deux roues médianes R3,
R4. De préférence, les deux roues médianes sont motrices et reliées à un groupe moteur/embrayage/boîte de vitesses/transmission classique en soi, désigné globalement par la référence M et prévu de préférence, pour des raisons de répartition de poids, dans la région centrale du véhicule. Les roues R1 et R2 sont des roues directrices, et le cas échéant également motrices.

Selon une première caractéristique de l'invention, les deux roues R1 et R2 sont situées sur l'axe longitudinal Al du véhicule et sont équidistantes d'un axe horizontal transversal A2 constitué par l'axe de rotation commun des roues R3 et R4. L'ensemble des quatre roues présente donc une symétrie à la fois par rapport à l'axe Al et par rapport à l'axe A2.

Les roues directrices R1 et R2 peuvent être tournées dans des directions opposées, avec la même valeur absolue d'angle de braquage, pour permettre au véhicule V de changer de direction.

Selon un autre aspect important de l'invention, le braquage des roues directrices avant et arrière s'effectue avec un angle de chasse nul, c'est-à-dire que les axes A3 et A4 autour desquels pivotent ces roues lors des braquages sont verticaux. Ces axes A3 et A4 passent par le plan médian de la roue associée et, dans le cas d'espèce, ils coupent les axes de rotation A5 et A6 des roues R1 et
R2.

Comme on le verra en détail plus loin, des moyens de rappel, par exemple à ressorts, sont prévus pour ramener les roues R1 et R2 dans l'axe Al du véhicule lorsqu'aucune sollicitation n'est exercée par le conducteur sur la direction.

Les dispositions ci-dessus ont permis de conférer au véhicule une excellente tenue de route, comparable voire supérieure à celle des véhicules classiques à quatre roues en rectangle.

Bien que l'on ait décrit ci-dessus un véhicule à quatre roues, il est bien entendu qu'un véhicule selon l'invention peut être équipé d'un nombre de roues plus grand, les roues pouvant être groupées par exemple deux à deux à lavant et à l'arrière et/ou sur les côtés notamment dans le cas de véhicules lourds.

Selon un autre aspect intéressant de la présente invention, le véhicule présente un contour elliptique ou s'approchant d'une ellipse, avec un grand axe confondu avec Al et un petit axe confondu avec, ou voisin de A2, de manière à venir totalement recouvrir les roues R1 à R4.

De façon encore plus préférée, et maintenant en référence à la figure 5, ce contour du véhicule est choisi de façon adaptée au rayon de braquage minimal hors-tout du véhicule, de telle manière que, sur une partie substantielle de la longueur de chacun de ses flancs, le véhicule présente par rapport au centre de braquage, lors du braquage maximal, un encombrement qui ne varie sensiblement pas.

Plus précisément, le centre de courbure Cc et le rayon de courbure Rc de chaque flanc, à la hauteur où l'encombrement du véhicule est maximal, sont choisis respectivement voisins ou identiques au centre de braquage
Cb, situé sur l'axe A2 et déterminé géométriquement par l'angle de braquage maximal des roues R1 et R2, et au rayon de braquage minimal hors-tout, noté Rb et partant du centre de braquage Cb. En d'autres termes, comme on le voit bien sur la figure 5, le contour du véhicule du côté extérieur du virage suit sur une longueur importante le cercle extérieur de braquage, déterminé par centre de braquage et le rayon de braquage hors-tout.

De la sorte, lorsque les roues R1 et R2 du véhicule sont braquées à fond, par exemple pour contourner un obstacle fixe (représenté par des hachures sur la figure 5), le conducteur est assuré que, si l'avant du véhicule passe l'obsacle, tout le reste du véhicule, à savoir son flanc et son arrière, passeront également celui-ci. De même, en cas de marche arrière, si l'arrière évite un obstacle fixe, le flanc et l'avant éviteront également cet obstacle.

A titre de-comparaison, on a également représenté sur la figure 5, en traits tiretés, un véhicule classique de contour généralement rectangulaire et son cercle extérieur de braquage associé.

Bien entendu, on peut prévoir en variante que le contour du véhicule soit non pas voisin du cercle extérieur de braquage, mais seulement inscrit à l'intérieur dudit cercle. Cette approche est cependant au détriment de l'habitabilité du véhicule.

On notera ici que le rayon de braquage hors-tout pouvant être obtenu avec un véhicule selon l'invention peut être extrêmement réduit, typiquement de l'ordre de 3 à 4 mètres, par opposition aux valeurs de l'ordre de 6 à 8 mètres généralement rencontrées avec des véhicules classiques à roues en rectangle.

Selon un autre aspect encore de l'invention, et en référence maintenant à la figure 6, le châssis du véhicule est de préférence bâti autour d'une ceinture périphérique définissant le contour elliptique ou quasi-elliptique du véhicule. Cette ceinture présente de préférence une rigidité importante de manière à limiter sa déformation, et assurer la protection des passagers, en cas de choc.

Cette ceinture est indiquée en 100 sur la figure 6.

C'est de préférence à partir de cette ceinture que s'étendent vers l'intérieur les poutres, longerons, etc...

destinés à conférer au châssis les mêmes fonctions de tenue mécanique que celles d'un châssis traditionnel.

La ceinture peut être réalisée en un matériau composite armé, ou encore à partir d'un tube ou d'une poutre métallique. Une autre solution également possible consiste à utiliser une structure en bois lamellé-collé, cintrée de façon appropriée.

Dans tous les cas, il est préférable que la surface extérieure de la ceinture 100 présente un coefficient de frottement relativement faible, de telle manière qu'un choc avec un obstacle favorise le glissement du véhicule latéralement par rapport à cet obstacle et son maintien sur une trajectoire aussi proche que possible de sa trajectoire d'origine, en minimisant notamment les efforts qui, en cas de frottements importants, tendraient à faire tourner le véhicule sur lui-même, ce qui est l'origine classique des tonneaux effectués par les véhicules au cours des accidents.

La figure 7 représente une variante de réalisation de la ceinture périphérique, ici désignée par la référence 100. Cette ceinture 100 se présente sous la forme d'un profilé ouvert vers l'extérieur, dans lequel sont montés pivotants autour d'axes verticaux une grande pluralité de rouleaux juxtaposés 101. Les frottements en cas de chocs sont encore davantage réduits. Avantageusement, les rouleaux 100 sont réalisés au moins partiellement en caoutchouc de façon à participer à l'amortissement des chocs légers.

On va maintenant décrire en référence aux figures 8 et 9 une forme de réalisation possible d'un montage de roue directrice, en l'espèce la roue avant R1.

Cette roue est montée pivotante autour de son axe de révolution A5, par l'intermédiaire d'un arbre 110, sur un élément intermédiaire 120 qui présente une partie inférieure 120a de contour généralement circulaire dans un plan horizontal et qui définit un passage traversant 122 pour ladite roue ainsi que des paliers appropriés pour l'arbre 110.

A la périphérie de l'élément intermédiaire 120 sont prévus, dans des encoches 124, une pluralité de galets 126 (ici au nombre de six) montés fous sur des axes verticaux et aptes à coopérer avec la surface intérieure 132 d'une armature circulaire 130 circonscrivant l'élément 120.

Cette armature 130 est solidaire de deux bras 134 qui s'étendent vers l'arrière pour être montés pivotants, autour d'un axe horizontal A7 parallèle à l'axe transversal A2, sur une partie fixe 140 du châssis du véhicule.

Des moyens (non représentés) sont prévus pour empêcher tout glissement relatif, en direction verticale, de l'élément 120 par rapport à l'armature 130. Ces moyens peuvent être réalisés par exemple sous la forme de surfaces complémentaires présentant des décrochements au niveau des contacts galets 126/surface intérieure 132.

Dans le présent exemple, la suspension du véhicule intervient entre l'élément intermédiaire 120 et une partie fixe du châssis (non représentée) située au-dessus, un ressort 150 de cette suspension étant représentée.

Selon une variante de réalisation, non illustrée, la partie 130, 132 peut être rigidement reliée au châssis fixe, ou faire partie de celui-ci, et la suspension avant peut intervenir entre l'élément intermédiaire 120 et ladite partie 130, 132, voire entre l'arbre de roue 110 et l'élément intermédiaire 120.

Le système de direction du véhicule est conçu pour agir, par l'intermédiaire d'une tringlerie ou d'une câblerie appropriée (non représentée), sur l'élément intermédiaire 120 ainsi que sur un élément intermédiaire semblable prévu en association avec la roue arrière R2, de telle sorte qu'en réponse à l'action exercée sur un volant ou guidon de direction, les deux éléments intermédiaires tournent selon le même angle mais dans des sens opposés.

Dans l'exemple des figures 8 et 9, les moyens pour rappeler l'élément intermédiaire 120 et la roue R1 de telle sorte que cette dernière soit alignée avec l'axe longitudinal A1 du véhicule comprennent un ressort 160 monté entre la région postérieure de la partie 120a de l'élément intermédiaire et une partie 136 du châssis mobile s'étendant entre les deux bras 134.

D'autres solutions peuvent bien évidemment être adoptées.

On va maintenant décrire en référence à la figure 10 des moyens pouvant équiper un véhicule routier selon l'invention pour lui donner une inclinaison pendulaire dans les virages, à la manière d'une motocyclette.

Selon la présente invention, ces moyens ne sont pas commandés par le système de direction du véhicule, ce qui présente les inconvénients mentionnés dans l'introduction de la présente demande, mais par un corps mobile exposé aux forces centrifuges qui apparaissent lorsque le véhicule prend des virages, comme on va le voir cidessous.

On a représenté schématiquement sur la figure 10 les deux roues motrices R3 et R4, reliées entre elles par un arbre moteur 210.

Deux dispositifs 221, 222 formant à la fois amortisseurs et vérins hydrauliques assurent la liaison des roues R3 et R4 au châssis fixe (non représenté) du véhicule. Une tige 230 est articulée autour d'un axe A8 en l'espèce vertical et porte à son extrémité libre une masse 232. La tige et la masse sont capables de pivoter autour d'une position centrale parallèle à l'axe longitudinal A1 du véhicule, en fonction de la force centrifuge à laquelle elles sont soumises, à l'encontre de la force de rappel en position médiane assurée par un ressort 234 relié à une extrémité à la tige et à l'autre extrémité au châssis (non représenté).

La tige 230, au voisinage de son articulation sur l'axe A8, commande un dispositif de commutation hydraulique globalement et schématiquement indiqué en 240.

Ce dispositif est relié à une source de fluide hydraulique sous pression (non représentée), elle-même animée de préférence par le moteur du véhicule, par un conduit 242.

Le dispositif 240 est également relié aux deux amortisseurs/vérins 221, 222 par l'intermédiaire de deux autres conduits 243, 244. L'extrémité de la tige 230 au voisinage de l'axe A8 entraîne par exemple un tiroir prévu au sein du dispositif 240 et capable de diriger sélectivement, en fonction de l'orientation de la tige 230 vers la gauche ou vers la droite, le fluide hydraulique sous pression, de manière à relever le châssis du véhicule au voisinage de l'une des roues R3 et R4 pour lui donner une inclinaison pendulaire appropriée vers le côté. Plus précisément, dans le cas où l'ensemble tige 230/masse 232 commence à se déplacer vers la gauche sous l'action de la force centrifuge, cela signifie que le véhicule est en train de prendre un virage à droite, et le dispositif 240 effectue la commutation du fluide sous pression en direction de l'amortisseur/verin gauche 221 pour relever ce côté du véhicule.

De préférence, le dispositif de commutation hydraulique est à action de type proportionnel, de telle manière que le degré de relèvement du véhicule du côté extérieur au virage soit d'autant plus important que le déplacement de l'ensemble tige 230/masse 232 vers ce même côté est important, c'est à dire que la force centrifuge exercée est importante.

En variante, et de façon préférée, le dispositif de commutation hydraulique est conçu pour provoquer l'inclinaison pendulaire en relevant le châssis d'un côté et simultanément en l'abaissant, dans une mesure comparable, du côté opposé.

Selon une autre variante, on peut bien entendu prévoir des moyens pneumatiques, ou encore électriques.

Un avantage essentiel du système ci-dessus réside en ce que, lorsque le véhicule est à l'arrêt ou roule à faible vitesse, les forces centrifuges en virages sont faibles et le système entre peu ou n'entre pas en jeu.

Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée à la forme de réalisation décrite ci-dessus et représentée surales dessins, mais l'homme de l'art saura y apporter toute variante ou modification conforme à son esprit.

Claims (16)

REVENDICATIONS

1. Véhicule routier, du type comprenant une roue avant et une roue arrière directrices (R1, R2), susceptibles d'être braquées dans des directions opposées, et deux roues intermédiaires latérales (R3, R4) ayant un même axe (A2) transversal au véhicule, caractérisé en ce que les roues avant et arrière (R1, R2) sont équidistantes dudit axe transversal et en ce que les roues avant et arrière peuvent être braquées avec un angle de chasse nul.

2. Véhicule selon la revendication 1, caractérisé e nce que les roues latérales (R3, R4) sont motrices.

3. Véhicule selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il présente un contour général essentiellement elliptique ou quasi-elliptique englobant les roues, avec un grand axe confondu avec un axe longitudinal (A1) du véhicule et un petit axe parallèle audit axe transversal (A2).

4. Véhicule selon la revendication 3, caractérisé en ce que le petit axe est confondu avec ledit axe transversal (A2).

5. Véhicule selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il présente, sur une partie substantielle de chacun de ses deux flancs, un contour hors-tout englobant la roue médiane latérale présentant un centre de courbure (Cc) et un rayon de courbure (Rc) voisins d'un centre de braquage (Cb) et d'un rayon de braquage minimal hors-tout (Rb) du véhicule.

6. Véhicule selon lune des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte sur l'ensemble de son pourtour une ceinture rigide (100) dont une surface extérieure présente un faible coefficient de frottement.

7. Véhicule selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte sur l'ensemble de son pourtour une ceinture rigide (100') comprenant une pluralité de rouleaux (101) montés fous autour d'axes essentiellement verticaux.

8. Véhicule selon la revendication 7, caractérisé en ce que les rouleaux (101) sont réalisés au moins partiellement en caoutchouc.

9. Véhicule selon lune des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que ladite ceinture (100; 100') constitue une partie d'un châssis du véhicule.

9. Véhicule selon lune des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend, en association avec la roue avant et la roue arrière directrices (R1, R2), des moyens de rappel (160) pour ramener lesdites roues dans la direction d'un axe longitudinal (Al) du véhicule en l'absence de sollicitation sur un système de direction du véhicule

10. Véhicule selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que chaque roue directrice (R1, R2) est montée en rotation sur un élément intermédiaire (120) capable de tourner autour d'un axe vertical (A3, A4) sous l'action d'un système de direction par rapport à une partie associée (130) d'un châssis du véhicule.

11. Véhicule selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit élément intermédiaire (120) présente une partie (120a) de contour généralement circulaire dans un plan horizontal, dans laquelle est formé un passage pour la roue (R1, R2), et une pluralité de galets périphériques (126) montés fous autour d'axes verticaux sur ladite partie et en contact avec une surface circulaire (132) de ladite partie associée (130) du châssis.

12. Véhicule selon lune des revendications 10 et 11, caractérisé en ce que ladite partie associée (130) du châssis est articulée sur une autre partie, fixe (140), du châssis autour d'un axe horizontal (A7) parallèle audit axe transversal (A2), et en ce qu'il est également prévu en association avec chaque roue directrice (R1, R2) des moyens de suspension (150) agissant entre ledit élément intermédiaire et une autre partie fixe du châssis.

13. Véhicule selon lune des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (221, 222, 230, 240) pour provoquer une inclinaison pendulaire d'une partie inclinable du véhicule en fonction de la force centrifuge engendrée par les changements de direction dudit véhicule.

14. Véhicule selon la revendication 13, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent un élément (230, 232) articulé autour d'un axe (A8) non parallèle à l'axe transversal (A2) et soumis à l'action de la force centrifuge de manière à pouvoir se déplacer vers un côté ou l'autre du véhicule, une source de fluide sous pression, des moyens formant vérins (221, 222) agissant dans deux régions latérales opposées du véhicule, entre une partie inclinable et une partie non inclinable de celui-ci, et des moyens de commutation de fluide (240) commandés par ledit élément articulé et reliés à la source de fluide sous pression et aux moyens formant vérins de manière à commander les moyens formant vérins pour relever le côté de la partie inclinable du véhicule vers laquelle ledit élément articulé se déplace par rapport au côté opposé.

15. Véhicule selon la revendication 14, caractérisé en ce que les moyens de commutation de fluide (240) sont à action proportionnelle, de manière à produire une inclinaison pendulaire d'autant plus importante que la force centrifuge est importante.

16. Véhicule selon la revendication 14 ou 15, caractérisé en ce qu'il est prévu un moyen (234) de rappel de l'élément articulé (230) dans une position médiane correspondant à une inclinaison pendulaire nulle de la partie inclinable du véhicule.