BE1029026B1

BE1029026B1 - Contrôle d'inclinaison sur train avant avec amortisseurs pour un véhicule basculant

Info

Publication number: BE1029026B1
Application number: BE20210045A
Authority: BE
Inventors: Laurent Warlop
Original assignee: B Groove
Priority date: 2021-06-23
Filing date: 2021-06-23
Publication date: 2022-08-10

Abstract

Train avant pour un véhicule basculant avec un amortisseur et avec minimum deux roues avant et un parallélogramme sur lequel les roues sont montés qui comporte un arbre d'inclinaison sur lequel un guidon est monté et qui est quasi perpendiculaire à un arbre de direction, un arbre à cardans extensible qui est monté sur l'arbre d'inclinaison et sur un arbre de basculement qui est monté sur le parallélogramme afin qu'un changement d'angle de l'arbre de basculement entraîne une déformation du parallélogramme. L'arbre à cardans extensible se raccourcit ou s'allonge en réponse du raccourcissement ou de l'allongement de l'amortisseur le plus proche.

Description

DESCRIPTION CONTRÔLE D'INCLINAISON SUR TRAIN AVANT AVEC AMORTISSEURS POUR UN VÉHICULE

BASCULANT DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION La présente invention concerne un train avant d’un véhicule basculant et en particulier d’un tricycle ou quadricycle basculant motorisé.

ÉTAT DE LA TECHNIQUE Les véhicules basculants à trois ou quatre roues avec deux roues à l'avant ont un train avant qui est composée d’une colonne de direction, d’amortisseurs et d'un mécanisme d'inclinaison. Le mécanisme d'inclinaison permet au véhicule à trois ou quatre roues d'incliner le véhicule tout en gardant les deux roues avant parallèles. L'inclinaison est utilisée par exemple pour obtenir la stabilité du véhicule lors d'un virage à grande vitesse en compensant la force centrifuge par la force de gravité.

Des exemples de train avant à deux roues sont décrits dans le brevet n° CN103153769 déposé par Piaggio Corporation, la demande de brevet n° CN104487331 déposée par Yamaha Corporation ou la demande de brevet n° US2009108555A1. Ces brevets décrivent un mécanisme d’inclinaison basé sur un parallélogramme pour les deux roues avant ou un mécanisme d'inclinaison basé sur deux parallélogrammes, un pour chacune des roues avant. Le mécanisme d’inclinaison est libre de pivoter et l’inclinaison du véhicule ne peut être changé par le conducteur qu'en déplaçant le centre de gravité en se bougeant et/ou en changeant l'angle de direction, se qu’on appelle «braquage — contre braquage». Le mouvement d'inclinaison libre peut cependant entraîner un mouvement de basculement incontrôlé ou involontaire dans certaines conditions de déplacement et en particulier lorsque le véhicule est à faible vitesse ou à l'arrêt. Dans ce dernier cas, le véhicule peut basculer. Pour éviter cela, certaines entreprises ont développé des mécanismes anti-basculement ou des systèmes de verrouillage du basculement. Un exemple est décrit dans le brevet WO2019123092A1 de Piaggio & C. S.PA. Ces systèmes de verrouillage du basculement offrent une solution à l’arrêt du véhicule mais ne sont nullement une solution à basse vitesse ce qui représente un grand inconvénient lors de l’accélération du véhicule après le déverrouillage. D'autres inventeurs ont développé un mécanisme de commande d'inclinaison basé sur des capteurs qui sont connectés à une unité de commande électronique qui incline le véhicule en fonction de l'angle de direction du volant et de la vitesse du véhicule. Des exemples sont décrits dans les brevets CN101909964A et US10501119B2. L'inconvénient de ces inventions est que le conducteur ne peut pas incliner le véhicule sans changer l'angle de l'arbre de direction, inclinaison nécessaire dans certaines conditions de trafic intense.

D’autres inventions proposent des solution pour maitriser la direction lors d’un changement brusque d'inclinaison, comme le brevet WO2004/056645 ou introduisent des systèmes mécaniques où l’inclinaison est contrôlé en inclinant l’arbre de direction, ce qui parraît peu pratique, comme le brevet W0O2020/225716A1. Ces solutions n’introduisent pas un arbre d’inclinaison en plus de l’arbre de direction et sont donc des solution différentes. Pour améliorer le contrôle de l'angle d'inclinaison, certaines inventions introduisent un arbre longitudinal quasi horizontal et quasi perpendiculaire à l’arbre de direction, appelé arbre d’inclinaison. Le guidon est monté sur cet arbre d’inclinaison et ce dernier est ensuite monté sur la colonne de direction. Un exemple est le brevet EP0626307A1 où un arbre d’inclinaison est relié à un vérin qui actionne un autre vérin pour incliner le véhicule par ses deux roues arrière. Linconvénient majeur de ces systèmes à vérins sont le fuites quasi inévitables de fluide entre les deux chambres des vérins et qui font que le véhicule ne peut rester longtemps à un angle d’inclinaison spécifique sans apport de pression extérieur.

D'autres inventions introduisent un guidon monté sur un arbre d’inclinaison et font alors évoluer l'angle d'inclinaison du véhicule par des moyens autres qu'hydrauliques sur les deux roues avant. Ces moyens peuvent être une transmission comme dans le brevet EP3699072, une transmission couplé à un arbre à cardan comme dans le brevet US2019, un système de câbles comme le brevet JP2008132933A, ou une bielle comme le brevet FR3067697 ou le brevet US5762351A. Ces inventions relient par moyens mécaniques l'arbre d’inclinaison au parallélogramme du mécanisme d'inclinaison. Ces inventions présentent le grand inconvénient de ne pas permettre d’avoir un amortisseur entre l'arbre d'inclinaison et le parallélogramme. En effet, les forces pour incliner un véhicule avec un système de bielle ou de câbles sont compensées par les forces de l’amortisseur qui se comprime et donc ces forces ne remplissent pas ou peu leur rôle d’incliner le véhicule. OBJET DE L'INVENTION Afin de résoudre les inconvénients de l'art antérieur, la présente invention vise un train avant pour un véhicule basculant avec au moins deux roues avant et qui comporte une colonne de direction qui comporte un arbre de direction et un ou plusieurs amortisseurs. Outre la colonne de direction le train avant de la présente invention comporte un guidon, un arbre d’inclinaison, un arbre à cardans extensible, un arbre de basculement, un mécanisme d'’inclinaison constitué d’au moins un parallélogramme déformable.

Letrain avant est monté en rotation sur un châssis via l’arbre de direction de la colonne de direction.

Le guidon est monté sur l’arbre d’inclinaison qui lui est monté en rotation sur la colonne de direction quasi perpendiculaire à l'axe de direction afin que le forces exercés pour un changement d’inclinaison ne sont pas en compétition avec le forces exercés pour un changement de direction.

Le mécanisme d'inclinaison est monté au côté opposé de la colonne de direction par rapport au guidon.

Les roues sont montées sur le ou les parallélogrammes déformables du mécanisme d’inclinaison.

Le parallélogramme déformable assure que les roues restent quasi parallèles lors de l’inclinaison et/ou le changement de direction du véhicule.

L'arbre à cardans extensible est monté d’un côté sur l'arbre d’inclinaison et de l’autre côté sur l’arbre de basculement qui lui est monté sur le parallélogramme déformable du mécanisme d'inclinaison.

Un changement d’angle de l'arbre de basculement déforme le parallélogramme déformable et change donc l’inclinaison du véhicule.

L'arbre à cardans extensible est aussi monté en rotation sur la colonne de direction.

L'arbre à cardans extensible comporte plusieurs cardans et une partie déformable dans la longueur de l’arbre afin que l'arbre peut s’allonger ou se raccourcir.

L'arbre à cardans extensible enjambe la colonne de direction en reliant l'arbre d’inclinaison et le guidon d’un côté de la colonne de direction avec l’arbre de basculement et le mécanisme d'inclinaison qui est de l’autre côté de la colonne de direction.

Lamortisseur de la colonne de direction se raccourcit ou s'allonge et la partie extensible de l’arbre à cardans extensible accompagne ce raccourcissement ou allongement.

Le conducteur a donc deux degrés de libertés en actionnant le guidon: un premier en rotation de l’arbre de direction avec lequel il contrôle la direction du véhicule et un deuxième en rotation de l’ensemble arbre d’inclinaison - arbre à cardans extensible — arbre de basculement avec lequel il contrôle l’inclinaison du véhicule.

Larbre à cardans extensible offre de multiples avantages: * C’est une solution mécanique pérenne et d’une grande simplicité ce qui réduit les coûts.

* Les multiples cardans permettent d’inverser le sens de rotation de l’arbre de basculement par rapport au sens de rotation de l’arbre d'inclinaison, ayant comme effet que quand la partie gauche du guidon est abaissé par rapport à la partie droite, le train avant et donc le véhicule s’incline vers la gauche. Ceci permet une conduite plus intuitive.

* Le couple d'inclinaison au niveau de la partie extensible de l’arbre à cardans extensible est produit dans un plan perpendiculaire au mouvement de raccourcissement ou d’allongement de la partie extensible qui accompagne le raccourcissement ou l’allongement de l’amortisseur. De ce fait le couple d’inclinaison dans la partie extensible de l’arbre à cardans extensible n’impacte pas les forces longitudinales dans les amortisseurs et donc le couple d’inclinaison exercé en appliquant une force sur le guidon est pleinement transmis en couple d’inclinaison du train avant. * Le montage de l’arbre à cardans extensible permet de pleinement bénéficier de la caractéristique non linéaire d’un cardan concernant la transmission de vitesse et de couple en fonction de la phase. En effet, un déphasage des différents cardans lors du montage de l’arbre à cardans extensible et/ou un déphasage lors du montage de cet arbre sur l’arbre d’inclinaison et sur l’arbre de basculement change une réduction de couple entre un couple exercé par une force sur le guidon sur l’arbre d'inclinaison et un couple transmis au mécanisme d'inclinaison par l’arbre de basculement. Ce déphasage permet d’adapter la réduction de couple aux forces d’un conducteur. Si cet adaptation n’est pas suffisante il est toujours possible de compléter l'arbre à cardans extensible d’un servomoteur. Ainsi la présente invention peut s'appliquer aux véhicules basculants et plus particulièrement aux tricycles et quadricycles basculants motorisés.

BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES Les figures 1 est une vue de face du train avant dans une manière de réaliser l'invention. La figure 2 est une vue en perspective du train avant montrant un exemple de force exercé sur le côté gauche du guidon qui engendre un couple dans l'arbre d'inclinaison, un couple dans l’arbre à cardans extensible, un couple dans l'arbre de basculement qui se traduit en une force sur le côté droit du mécanisme d’inclinaison dans une manière de réaliser l'invention. La figure 3 est une vue de côté du train avant dans une manière de réaliser l’invention. La figure 4 est une vue en coupe montrant la coupe des éléments représentés sur la figure 3. DESCRIPTION D’AU MOINS UNE MANIÈRE POUR RÉALISER L'INVENTION

La description d’un exemple de réaliser l'invention décrit un train avant pour un véhicule inclinable avec deux roues avants comportant un guidon 1, un arbre d’inclinaison 2, une colonne de direction 3, un mécanisme d’inclinaison 4, un arbre à cardans extensible 5, une roue avant gauche 6 et une roue avant droite 7. 5 La colonne de direction 3 comporte un arbre de direction 8, un amortisseur avant 9, un amortisseur arrière 10, une pièce de sertissage haute 11, une pièce de sertissage basse 12 et une pièce de montage haute 13 et une pièce de montage basse 23. L'arbre de direction 8 est monté en rotation sur un châssis. La pièce de sertissage haute 11 et la pièce de sertissage basse 12 sont montés sur l’arbre de direction 8. Lamortisseur avant 9 et l’amortisseur arrière 10 sont sertis sur la pièce de sertissage haute 11 et la pièce de sertissage basse 12. La pièce de montage haute 13 est monté sur la pièce de sertissage haute 11. La pièce de montage basse 23 est monté sur l’amortisseur avant 9 et sur l’amortisseur arrière 10. Le mécanisme d’inclinaison 4 comporte une pièce de sertissage centrale 14, une pièce latérale droite 15, un pièce latérale gauche 16, une traverse avant haute 17, une traverse avant basse 18, une traverse arrière haute 19, une traverse arrière basse 20, un arbre de basculement 21 et cinq axes 22. L'arbre de basculement 21 est monté en rotation sur la pièce de sertissage centrale 14. La traverse avant haute 16 et la traverse arrière haute 19 sont monté sur l'arbre de basculement 21. La pièce latéral gauche 16 et la pièces latérale droite 15 sont montés en rotation sur la traverse arrière haute 19 et la traverse avant haute 17 au moyen de deux des cinq axes 22. La traverse avant basse 18 et la traverse arrière basse 20 sont montés en rotation sur trois des cinq axes 22 qui eux sont montés en rotation sur la pièce de sertissage centrale 14, la pièce latéral droite 15 et la pièce latéral gauche 16. La roue avant gauche 6 est montée sur la pièce latérale gauche 16 et la roue avant droite 7 est montée sur la pièce latérale droite

15. Lamortisseur avant 9 et l’amortisseur arrière 10 sont sertis sur la pièce de sertissage centrale 14.

Le guidon 1 est monté sur l’arbre d’inclinaison 2 qui lui est monté en rotation sur la pièce de montage 13 et est monté quasi perpendiculaire à l’arbre de direction 8. arbre à cardans extensible 5 est monté sur arbre d’inclinaison et il est monté en rotation sur la pièce de sertissage haute 11, la pièce de sertissage basse 12 et la pièce de montage basse 23. l'arbre à cardans extensible 5 est monté sur l’arbre de basculement 21 de tel façon qu’un couple 31 sur l’arbre d’inclinaison résulte en un couple 32 sur l’arbre de basculement 21 à contre sens. L'arbre à cardans extensible 5 comporte une pièce à cardans haut 24 qui comporte plusieurs cardans, une partie extensible 25 et une pièce à cardans bas 26 qui comporte plusieurs cardans. Le montage en rotation de l’arbre à cardans extensible 5 sur la colonne de direction fait que la partie extensible 25 est parallèle à l’amortisseur avant 9 et qu’un mouvement de raccourcissement ou d’allongement de l’amortisseur avant 9 résulte en un mouvement de raccourcissement ou d’allongement de la partie extensible 25. Le montage des cardans de la pièce à cardans haut 24 et de la pièce à cardans bas 26 peut se faire de façon différentes, soit l’un cardan monté en phase avec un autre, soit un cardan déphasé à un autre, par exemple de 90°. Le déphasage des cardans donne une autre réduction de couple entre le couple 31 et le couple 32.

De par ce montage du train avant un conducteur qui applique une force 33 sur le côté gauche du guidon induit un couple 31 sur l’arbre d’inclinaison 2. La pièce à cardans haut 24 convertit le couple 31 en couple 34 dans la partie extensible 25. Ce couple 34 est dans un plan perpendiculaire au mouvement de raccourcissement ou d’allongement de l’amortisseur avant 9 et n’interfère pas avec les forces longitudinales de l’amortisseur avant 9. La pièce à cardans bas 26 convertit le couple 34 en couple 32 sur l'arbre de basculement 21 qui induit une force 35 sur la roue droite. De ce fait quand la partie gauche du guidon est abaissé par rapport à la partie droite grâce à la force 33, le train avant et donc le véhicule s’incline vers la gauche.

Claims

REVENDICATIONS

1. Train avant pour un véhicule basculant qui comporte un guidon et une colonne de direction qui comporte un arbre de direction et un ou plusieurs amortisseurs. Le train avant comporte aussi un mécanisme d’inclinaison qui comporte un ou plusieurs parallélogramme(s) déformable(s) qui comporte(nt) plusieurs axes, sur lequel des roues sont montés ainsi que la colonne de direction. Le train avant est caractérisé en ce qu'il comporte un arbre d’inclinaison, un arbre de basculement et un arbre à cardans extensible qui comporte plusieurs cardans et une partie déformable dans la longueur de l’arbre afin que l'arbre puisse s’allonger ou se raccourciret caractérisé en ce que le guidon est monté sur l'arbre d’inclinaison qui lui est monté en rotation sur la colonne de direction quasi perpendiculaire à l’arbre de direction et l’arbre à cardans extensible est monté en rotation sur la colonne de direction et est monté sur l’arbre d’inclinaison d’un côté et sur l’arbre de basculement de l’autre côté qui lui est monté sur le mécanisme d'inclinaison afin qu’un changement d’angle de l’arbre de basculement engendre une déformation du parallélogramme.

2. Train avant selon l'une quelconque des revendications précédentes en combinaison avec la revendication 1 caractérisé en ce que l'arbre à cardans extensible se raccourcit ou s’allonge sur sa partie déformable en réponse au raccourcissement ou l'allongement de l'amortisseur le plus proche.

3. Train avant selon l'une quelconque des revendications précédentes en combinaison avec la revendication 1 caractérisé en ce que le guidon, l’arbre d’inclinaison, l’arbre à cardans extensible et arbre de basculement sont montés sur la colonne de direction et sur le mécanisme d'inclinaison afin que quand la partie gauche du guidon est abaissé par rapport à la partie droite, le train avant et donc le véhicule s'incline vers la gauche.

4. Train avant selon l'une quelconque des revendications précédentes en combinaison avec la revendication 1 caractérisé en ce que le montage de l’arbre à cardans extensible sur l'arbre d’inclinaison et/ou sur l’arbre de basculement et/ou le montage des différents cardans de l'arbre à cardans extensible permet de changer une réduction de couple entre un couple exercé sur l’arbre d’inclinaison et un couple transmis à l’arbre de basculement.