FR2745764A1 - Vehicule a traction electrique - Google Patents

Abstract

Véhicule comportant un châssis (1) supporté par des roues, formant au moins une paire de roues motrices (8), par l'intermédiaire d'un système d'entraînement différentiel, véhicule caractérisé en ce que les roues motrices sont chacune reliées à un moteur électrique pour constituer des ensembles de roulement moteur montés à pivotement sur le châssis et commandés en pivotement par un organe de commande de direction du véhicule, en ce que ces ensembles de roulement moteur sont reliés à au moins un dispositif copieur (15) et en ce qu'il est prévu un ensemble électronique amenant de manière différentielle ce signal aux deux moteurs (6, 7) afin d'accélérer la vitesse de rotation de la roue motrice extérieure au virage et de réduire de manière correspondante la vitesse de la roue intérieure, lors d'un changement de direction du véhicule.

Description

Véhicule à traction électrique
Le véhicule selon l'invention comporte un châssis supporté par des roues, formant au moins une paire de roues motrices, par l'intermédiaire d'un système d'entraînement différentiel, véhicule caractérisé en ce que les roues de la paire de roues motrices sont chacune reliées à un moto-réducteur électrique pour constituer un ensemble de roulement moteur, en ce que ces deux ensembles de roulement moteur sont montés à pivotement sur le châssis et sont commandés en pivotement par un organe de commande de direction du véhicule, en ce que ces ensembles de roulement moteur sont reliés à au moins un dispositif copieur produisant un signal électrique fonction de la variation de l'angle de pivotement des ensembles de roulement moteur lors d'un changement de direction du véhicule, et en ce qu'il est prévu un ensemble électronique convertisseur amenant de manière différentielle ce signal aux deux motoréducteurs afin d'accélérer la vitesse de rotation de la roue motrice extérieure au virage et de réduire de manière correspondante la vitesse de la roue intérieure, lors d'un changement de direction du véhicule.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le véhicule constitue un véhicule à déplacement sur route et l'organe de commande de direction est constitué par un volant agissant, par une tringlerie, sur les ensembles de roulement moteur pour leur commande en pivotement.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le véhicule constitue un véhicule à déplacement sur rails et l'organe de commande de direction est constitué par ces rails agissant sur les ensembles de roulement moteur pour leur commande en pivotement.

Selon une autre caractéristique de l'invention, les roues de chaque paire de roues comprennent deux roues montées à rotation l'une derrière l'autre dans le même plan sur l'ensemble de roulement moteur.

Selon une autre caractéristique de l'invention, les deux roues de chaque ensemble moteur sont chacune entraînées par un moto-réducteur.

Selon une autre caractéristique de l'invention, l'ensemble de roulement moteur est monté à pivotement sur un axe parallèle aux axes des roues.

Selon une autre caractéristique de l'invention, les ensembles de roulement moteur sont montés pivotants à l'extrémité d'une traverse.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif copieur est monté sur la traverse et est relié par un engrenage à pignons à l'axe de pivotement de l'ensemble de roulement moteur sur la traverse.

Selon une autre caractéristique de l'invention, l'ensemble électronique convertisseur reçoit, en tant que valeur de référence, un signal fonction de la commande d'accélération du véhicule auquel il ajoute ou retranche le signal fonction de la variation de l'angle de direction du véhicule.

L'invention est représentée à titre d'exemple non limitatif sur les dessins ci-joints dans lesquels
- la figure 1 est une vue en perspective d'un véhicule à traction électrique conforme à l'invention, ce véhicule constituant un chariot de travelling à déplacement sur rails,
- la figure 2 est une vue du chariot de la figure 1 placé sur des rails, le châssis ayant été ôté,
- la figure 3 illustre le déplacement du véhicule de la figure 1 sur les rails,
- la figure 4 est une vue de dessus partiellement arrachée d'un ensemble de roulement moteur,
- la figure 5 est un schéma synoptique d'alimentation du moto-réducteur du chariot des figures 1 et 2,
- la figure 6 est une vue en perspective schématique de dessous, d'un véhicule conforme à l'invention à déplacement sur route.

La présente invention a en conséquence pour but la réalisation d'un véhicule se déplaçant sur route ou sur rails et comportant un système d'entraînement différentiel qui est en permanence moteur sur chacune des roues motrices, ces roues motrices étant entraînées, lors d'un changement de direction du véhicule, à une vitesse qui, par rapport à la vitesse de déplacement en ligne droite, est augmentée pour la roue motrice extérieure au virage et diminuée pour la roue motrice intérieure au virage, ces augmentation et diminution de vitesse étant fonction du rayon de courbure du changement de direction du véhicule c'est-àdire du rayon de courbure applicable à chacune de ces roues motrices.

L'invention a également pour but d'obtenir un système d'entraînement différentiel du véhicule qui soit d'un encombrement plus faible que les ponts différentiels mécaniques et qui permette le développement d'une puissance importante par rapport à ce volume, cette puissance étant répartie sur toutes les roues motrices quelle que soit la trajectoire du véhicule.

L'invention a aussi pour but d'obtenir un entraînement régulier sans bruit ni vibration du véhicule, particulièrement lors d'un changement de direction ou lors d'un déplacement du véhicule sur une trajectoire en pente ainsi que de réduire la consommation en énergie électrique.

L'invention sera tout d'abord décrite en liaison avec les figures de 1 à 5 qui sont relatives à un chariot de travelling, à déplacement sur rails, à entraînement électrique et dont les moteurs sont de préférence alimentés par des batteries d'accumulateurs (non représentés).

Ce chariot comprend un châssis 1 qui est porté par deux ensembles de roulement 2 se déplaçant sur des rails 3 (voir figure 3).

Le châssis 1 se compose de deux poutres transversales 11 reliées par deux longerons tubulaires 12, ces poutres formant les coffrets pour les ensembles électroniques du chariot ainsi que des carters pour les ensembles de roulement 2.

Chaque ensemble de roulement comprend une traverse 4 qui est montée à pivotement en son milieu sur une poutre 11 du châssis 1 par l'intermédiaire d'un axe 5.

Chaque ensemble de roulement 2 comprend également deux ensembles de roulement moteur de structure similaire et qui sont pourvus, chacun, de roues constituant les roues droite et gauche d'une paire de roues motrices du véhicule.

Chaque ensemble de roulement moteur 6, 7 comprend deux roues 8 montées à rotation l'une derrière l'autre dans le même plan, ces roues étant réalisées sous la forme de diabolos dont la rainure périphérique est à section circulaire. Le diamètre de l'ouverture circulaire de ces roues est plus grand que le diamètre des rails 3 sur lesquels elles s'appuient.

Chaque roue 8 des ensembles de roulement moteur 6 et 7 est entraînée en rotation par un moto-réducteur 9 par l'intermédiaire d'un système à crabot 10 (figure 4).

Ces moteurs sont disposés à l'intérieur d'un boîtier 11 contenant de préférence un matériau de calage et d'amortissement mécanique et sonore.

Les ensembles de roulement moteur 6 et 7 comportent par ailleurs un axe de pivotement 12 parallèle aux axes 81 des roues 8 afin de permettre le pivotement de chaque ensemble dans un plan vertical notamment pour faciliter son déplacement sur des rails qui changent verticalement de niveau.

L'axe 12 qui supporte l'ensemble de roulement moteur 6 ou 7 est lui-même supporté par un axe vertical 13 monté à rotation aux extrémités des traverses 4.

Egalement, à l'extrémité supérieure de chaque axe 13 est prévue une roue d'entrée 14 qui engrène avec un petit pignon 16 fixé sur l'axe d'un dispositif copieur 15.

Ce copieur 15 est constitué par un codeur électronique fixé sur la traverse 4 et produisant un signal fonction de l'angle de rotation du pignon 16.

Etant donné que ce pignon 16 engrène avec le pignon 14 qui est solidaire de l'axe 13, le signal produit par chaque dispositif copieur 15 correspond à la variation de la position angulaire de l'ensemble de roulement moteur correspondant 6 ou 7, c'est-à-dire au mouvement de changement de direction qui est communiqué à chaque ensemble 6 ou 7 par les roues 8 de chaque ensemble se déplaçant sur les rails 3.

Ces signaux fonction de la variation de l'angle de pivotement des deux ensembles de roulement moteur 6 ou 7 d'un même ensemble de roulement sont alors amenés sur deux ensembles électroniques qui assurent leur conversion afin de commander, de manière différentielle, la vitesse de rotation des moteurs 9 de ces deux ensembles de roulement moteur.

Cet entraînement différentiel des roues droite et gauche d'un même ensemble de roulement a pour effet que les roues du véhicule situées à l'extérieur du virage sont entraînées à une vitesse plus importante tandis que les roues situées à l'intérieur du virage sont entraînées à une vitesse moins importante, le différentiel de vitesse étant fonction de la différence des rayons de courbure des deux rails 3.

On réalise ainsi un entraînement régulier sans bruit ni vibration du chariot, quel que soit le changement de direction que lui impose les rails 3.

De préférence, comme représenté sur les figures 1 et 2 ci-jointes, le chariot comportera quatre ensembles de roulement moteur 6 et 7 comprenant chacun deux motoréducteurs 9 entraînant chacun une roue 8. Ces quatre ensembles de roulement moteur sont disposés deux à deux à pi votement aux extrémités de deux traverses 4 en coopérant chacun avec un copieur 15 afin de constituer deux ensembles de roulement avant et derrière.

Les valeurs fonction des angles de pivotement des ensembles 6 et 7 par rapport aux traverses 4 sont amenées aux moto-réducteurs correspondants 9 par l'intermédiaire d'ensembles électroniques disposés dans les traverses 4. Les ensembles électroniques de chaque traverse 4 incluant les copieurs correspondants 15, sont repérés en 19 et 192 sur la figure 5. Ces ensembles électroniques comportent des circuits identiques pourvus chacun d'un convertisseur transducteur proprement dit 17 et d'un amplificateur 18 du type amplificateur opérationnel. Ces quatre amplificateurs 18 reçoivent en outre, comme valeur de référence et de comparaison, un signal provenant du dispositif 19 actionné par le pilote du véhicule et commandant l'accélération du véhicule par l'intermédiaire d'un circuit électronique d'adaptation 20 afin que le différentiel de vitesse de chaque paire de roues dans les virages vienne s'ajouter ou se retrancher à la vitesse du véhicule en ligne droite.

Le véhicule à traction électrique et à déplacement sur route représenté sur la figure 6 comprend deux paires de roues motrices 21 formant deux ensembles de roulement identiques, avant et arrière, chaque roue étant associée à son moteur électrique d'entraînement 22 et les deux roues d'une même paire étant supportées par le châssis (non représenté) par l'intermédiaire de deux bras parallèles 23 formant un parallélogramme déformable avec les ensembles de roulement moteur 21, 22.

La commande de direction des quatre roues motrices est assurée à partir d'un volant 24 et par un boîtier à cardan 25 agissant sur les bras 23 des parallélogrammes déformables par l'intermédiaire des axes 261 et 262 et des ensembles à vis sans fin 27 et roue tangente 28 dont l'axe est solidaire de la traverse 30 articulée par ses extrémités sur les bras 23 du parallélogramme déformable.

Ce parallélogramme déformable de direction est traversé par une structure rectangulaire verticale comprenant deux bras horizontaux 31 aux extrémités desquels sont articulés des bras verticaux 32 fixés perpendiculairement au milieu des traverses 33 articulées par leurs extrémités sur les bras 23.

La structure rectangulaire 31, 32 est reliée par ses extrémités à des amortisseurs 34. Sur le bras horizontal inférieur 31 est prévu un copieur 35 constitué par un codeur absolu produisant, en langage machine, une valeur fonction du pivotement du parallélogramme 21, 22, 23 autour de l'axe 29, c'est-à-dire fonction du déplacement différentiel avant-arrière des roues 21 de chaque paire de roues.

Cette valeur est amenée par des ensembles électroniques (non représentés) aux moteurs 22 de la paire de roues considérée afin d'accélérer la vitesse de rotation de la roue extérieure au virage et de ralentir de manière correspondante la vitesse de la roue intérieure à ce virage, cette valeur différentielle étant fonction du rayon de courbure applicable à chacune des roues afin d'obtenir un réglage précis et automatique de la vitesse différentielle des deux roues d'une paire de roues motrices.

La roue tangente 28 engrène également avec un pignon 36 fixé à l'axe d'un copieur 37 dont la première fonction est de différencier les deux roues d'une paire de roues motrices en fonction de l'importance du changement de direction afin d'accélérer la vitesse de la roue extérieure au virage et de ralentir la vitesse de la roue intérieure comme déjà indiqué. La seconde fonction de ce copieur 37 est de produire une valeur fonction de la commande de direction initiée par le volant 24. Cette valeur est alors amenée à un ensemble électronique comprenant un microprocesseur de manière à réduire la vitesse de rotation du moteur et donc du véhicule lors de son entrée dans un virage et de permettre, consécutivement, son accélération à la sortie du virage si le conducteur du véhicule le demande en agissant sur l'accélérateur. Cette diminution de vitesse est commandée aisément grâce à l'auto-freinage des moteurs.

La gestion électronique du circuit permettra par ailleurs d'assurer le rechargement des batteries lors de ce freinage.

Ce copieur 37 produisant une valeur fonction de la commande de direction par le volant 24 commandera également l'alimentation du moteur à l'arrêt du véhicule en faisant tourner en sens inverse les deux roues de chaque ensemble pour constituer une commande de direction assistée du véhicule à l'arrêt.

Cette disposition permet donc, à l'arrêt, d'orienter les roues du véhicule sans modifier sa position.

Chaque moteur 22 comporte par ailleurs comme cela est connu, un codeur incrémental. Ce codeur assurera, suivant l'invention, la régulation individuelle de la vitesse de rotation des roues. Il fournit ainsi par un ensemble électronique une information permettant d'éviter les conflits entre chaque roue et son moteur et, par exemple, l'alimentation du moteur lors du blocage d'une roue.

De même, l'action de freinage des freins à disque de chaque roue sera assistée par l'ensemble électronique en fonction de l'importance du freinage commandé par le conducteur du véhicule agissant sur sa pédale de frein.

Ces freins à disque seront mis en oeuvre automatiquement en même temps que le frein moteur lors du déplacement du véhicule dans les pentes.

Par ailleurs, ces freins seront mis en oeuvre manuellement lors du stationnement du véhicule et lorsque le circuit électrique est mis hors service.

Dans cette construction les axes 29 constituent les montants de support des deux ensembles de roulement 23, 30, 31, 32, 33, 34, 35 et des ensembles de roulement moteur 21, 22. Ces montants 29 sont à cet effet montés en 291 à pivotement sur un axe du châssis, transversal à l'axe longitudinal du véhicule.

Les montants 29 se prolongent au-delà des pivots 291 et ces prolongements reçoivent chacun un copieur linéaire 40 orienté suivant l'axe longitudinal du véhicule.

Des amortisseurs 41 sont en outre reliés à ces prolonge ments afin de s'opposer au mouvement de pivotement avant arrière des ensembles de roulement en 291.

Les copieurs 41 produisent chacun une valeur fonction de l'inclinaison de l'un des ensembles de roulement, c'est-à-dire de l'écartement ou du rapprochement des deux paires de roues, ou encore de la différence de vitesse des roues avant et arrière.

L'ensemble électronique du véhicule recevant ces valeurs codées agira alors sur l'alimentation des moteurs afin de réaliser constamment un asservissement en vitesse des moteurs des ensembles avant et arrière du véhicule pour maintenir les roues avant et arrière à l'écartement normal, les axes 29 étant constamment ramenés à leur position initiale.

Les valeurs produites par les copieurs 41 sensibles à la variation de l'inclinaison des montants 29 sont également représentatives de la valeur fonction du freinage subi par le véhicule et se traduisant par une inclinaison vers l'arrière des montants 29. Cette valeur sera ainsi mise en oeuvre par l'ensemble électronique pour couper l'alimentation des moteurs et/ou pour produire une assistance au chargement des batteries.

Claims (14)

REVENDICATIONS

1) Véhicule à traction électrique comportant un châssis (1) supporté par des roues, formant au moins une paire de roues motrices (8, 21), par l'intermédiaire d'un système d'entraînement différentiel, véhicule caractérisé en ce que les roues de la paire de roues motrices sont chacune reliées à un moteur électrique (9, 22) pour constituer un ensemble de roulement moteur, en ce que ces deux ensembles de roulement moteur (6, 7) sont montés à pivotement sur le châssis et sont commandés en pivotement par un organe de commande de direction du véhicule (3, 24), en ce que ces ensembles de roulement moteur sont reliés à au moins un dispositif copieur (15, 35) produisant un signal électrique fonction de la variation de l'angle de pivotement des ensembles de roulement moteur (6, 7 ; 21, 22) lors d'un changement de direction du véhicule, et en ce qu'il est prévu un ensemble électronique convertisseur (17, 18, 19, 20) amenant de manière différentielle ce signal aux deux moteurs (6, 7) afin d'accélérer la vitesse de rotation de la roue motrice extérieure au virage et de réduire de manière correspondante la vitesse de la roue intérieure, lors d'un changement de direction du véhicule.

2) Véhicule conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'il constitue un véhicule à déplacement sur route et l'organe de commande de direction (24) est constitué par un volant agissant, par une tringlerie (26, 27, 28, 29, 30 et 23), sur les ensembles de roulement moteur (21, 22) pour leur commande en pivotement.

3) Véhicule conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'il constitue un véhicule à déplacement sur rails (3) et l'organe de commande de direction est constitué par ces rails agissant sur les ensembles de roulement moteur (6, 7) pour leur commande en pivotement.

4) Véhicule conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que les roues (8) de chaque paire de roues comprennent deux roues montées à rotation l'une derrière l'autre dans le même plan sur l'ensemble de roulement moteur.

5) Véhicule conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que les deux roues de chaque ensemble moteur sont chacune entraînées par un moteur (9, 22).

6) Véhicule conforme à la revendication 5, caractérisé en ce que l'ensemble de roulement moteur (6, 7) est monté à pivotement sur un axe (13) parallèle aux axes des roues.

7) Véhicule conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque ensemble de roulement moteur est associé à un copieur (15) relié à un ensemble électronique convertisseur amenant ce signal au moteur de cet ensemble.

8) Véhicule conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les ensembles de roulement moteur (6, 7) sont montés pivotants à l'extrémité d'une traverse (4).

9) Véhicule conforme à la revendication 8, caractérisé en ce que le dispositif copieur (15) est monté sur la traverse (4) et est relié par un engrenage à pignons (14, 16) à l'axe de pivotement (13) de l'ensemble de roulement moteur (6, 7) sur la traverse.

10) Véhicule conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ensem- ble électronique convertisseur reçoit, en tant que valeur de référence, un signal fonction de la commande d'accélération (19, 20) du véhicule auquel il ajoute ou retranche le signal fonction de la variation de l'angle de direction du véhicule.

11) Véhicule conforme à l'une quelconque des revendications 1, 2 et 9, caractérisé en ce que la tringlerie comprend une structure à parallélogramme déformable (23) supportant les ensembles de roulement moteur (21, 22), ce parallélogramme étant relié au volant de direction par un ensemble à vis sans fin (27) et roue tangente (28) ainsi qu'à un dispositif copieur (35) produisant une valeur fonction de l'angle de changement de direction des roues motrices du véhicule.

12) Véhicule conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est prévu un copieur (37, 36) dont le signal fonction du changement de direction du véhicule assure la réduction de la vitesse d'entraînement des ensembles de roulement moteur lors d'un changement de direction de ce véhicule.

13) Véhicule conforme aux revendications 2, 9 et 10, caractérisé en ce que le véhicule comporte deux paires de roues motrices et en ce que la tringlerie de chaque paire de roues comporte un montant (29) pivotant sur un axe (291) transversal à l'axe longitudinal du véhicule et à l'encontre d'amortisseurs (41), au moins un copieur (40) étant prévu pour produire un signal fonction du rapprochement respectivement de l'écartement des deux paires de roues afin de ramener, par l'ensemble électronique, les deux paires de roues à un écartement déterminé et ramener les montants (29) dans leur position initiale.

14) Véhicule conforme à l'une quelconque des revendications 1, 2, 9 et 10, caractérisé en ce que la tringlerie est montée à pivotement sur un axe (291) transversal à l'axe longitudinal du véhicule, un copieur (40) étant prévu pour produire un signal lors du pivotement de la tringlerie sur cet axe consécutivement à un ralentissement du véhicule afin d'assurer la coupure de l'alimentation électrique des moteurs.