FR3134069A1 - Remorque motorisÉe et auto-ÉquilibrÉe - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne une remorque comprenant une plateforme (1) de chargement, un train de roues (2a) et un crochet (4a) porté par un bras (4) de liaison pour l’attelage avec un tracteur, ladite remorque étant équipée d’une motorisation électrique alimentée par des batteries, caractérisée en ce que ladite motorisation comprend des moteurs qui sont, d’une part, couplés à chacune des roues (2a) pour les entraîner de façon indépendante et qui sont asservis, d’autre part, à un calculateur associé à au moins un capteur d’assiette mesurant l’angle (A) d’inclinaison de ladite plateforme pour corriger son assiette et la maintenir en équilibre dans un plan horizontal de façon automatique et quelle que soit la pente (B). (Fig. 1)

Description

Remorque motorisÉe et auto-ÉquilibrÉe
L'invention concerne, de façon générale, le domaine de la mobilité urbaine et, plus particulièrement, des remorques tractées utilisées pour le transport et la livraison des marchandises sur une courte distance.
L’invention se rapporte plus spécifiquement à une remorque motorisée et auto-équilibrée susceptible d’être attelée à un cycle (vélos, vélomoteur, scooter ou cyclomoteur) ou à un véhicule léger.
Dans le cadre de la logistique de transport en milieu urbain, et notamment pour le transport et la livraison des marchandises et des produits à des clients sur une courte distance dite du dernier kilomètre, on utilise aujourd’hui fréquemment des remorques tractées par des cycles ou des vélos cargo.
Une telle remorque, qui est décrite dans la demande de brevet WO2011108948A1, est équipée d’un système de propulsion comprenant un mécanisme d’entraînement associé à un contrôleur de la puissance délivrée à ce mécanisme en réponse à un signal qui est fonction de la sollicitation du véhicule tracteur.
Par ailleurs, le brevet EP3416860B1 décrit une remorque motorisée pourvue de moyens assurant la gestion du freinage en fonction de la sollicitation du timon et de la distance entre la remorque et le véhicule tracteur.
Le brevet EP3552933B1 décrit, quant à lui, des pieds de stabilisation d’une remorque qui sont déployés au moyen de vérins.
Cependant, les modes de réalisation de remorques décrits dans ces documents intègrent des moyens techniquement complexes et onéreux pour contrôler la direction des roues et la stabilité de la remorque.
Ainsi, les remorques existantes ne comportent pas de moyens susceptibles d’assurer la gestion de leur inclinaison de façon simple, fiable et précise ce qui pose des problèmes de sécurité et de préservation du chargement.
Dans ce contexte, l'invention vise à résoudre les problèmes techniques posés par les remorques antérieures et à pallier leurs insuffisances en proposant une remorque perfectionnée, motorisée et auto-équilibrée, présentant une meilleure emprise au sol lorsqu’elle est attelée derrière un cycle tracteur, un coût de fabrication plus économique et un gabarit plus compact mieux approprié à la circulation en milieu urbain.
Ce but est atteint, selon un premier aspect de l’invention, au moyen d’une remorque comprenant une plateforme de chargement, un train de roues et un crochet porté par un bras de liaison pour l’attelage avec un tracteur, ladite remorque étant équipée d’une motorisation électrique alimentée par des batteries, caractérisée en ce que ladite motorisation comprend des moteurs qui sont, d’une part, couplés à chacune des roues pour les entraîner de façon indépendante et qui sont asservis, d’autre part, à un calculateur associé à au moins un capteur d’assiette mesurant l’angle d’inclinaison de ladite plateforme pour corriger son assiette et la maintenir en équilibre dans un plan horizontal de façon automatique et quelle que soit la pente.
Selon une caractéristique avantageuse, la remorque de l’invention comprend au moins un capteur d’effort couplé auxdits moteurs pour leur imposer des changements différenciés de régime tout en conservant l’assiette de la plateforme
Selon une autre caractéristique avantageuse, la remorque de l’invention comprend au moins un capteur de direction couplé auxdits moteurs pour leur imposer des changements différenciés de régime et des vitesses de rotation différenciées des roues en vue de faciliter la prise de virages.
Selon une variante spécifique de réalisation, le capteur d’effort est intégré dans le bras de liaison avec le tracteur, le capteur de direction est disposé entre le bras et la plateforme et le capteur d’assiette est monté directement sur la plateforme.
Selon encore une autre caractéristique, la remorque de l’invention comprend un jeu de vérins associés à des béquilles escamotables destinées à assurer l’immobilisation et la stabilité de la plateforme à l’arrêt des moteurs.
De préférence, ces vérins sont montés à l’avant et à l’arrière de la plateforme.
Un autre objet de l’invention est un ensemble de commande destiné à l’asservissement de moteurs électriques assurant l’entraînement indépendant des roues d’une plateforme mobile en vue d’assurer sa stabilisation automatique, caractérisé en ce qu’il comprend un calculateur couplé à un premier jeu de capteurs mesurant l’angle d’inclinaison de ladite plateforme pour corriger son assiette, un second jeu de capteurs d’effort couplés auxdits moteurs pour leur imposer des changements différenciés de régime en vue de maintenir l’assiette de la plateforme et un troisième jeu de capteurs de direction couplés auxdits moteurs pour leur imposer des changements différenciés de régime en vue de faciliter la prise de virages.
Encore un autre objet de l’invention est une utilisation de l’ensemble de commande défini ci-dessus pour l’asservissement des moteurs d’une remorque attelée.
La remorque de l’invention est motorisée électriquement en étant alimentée par des batteries embarquées. La motorisation du train de roues indépendantes assure les fonctions de traction, de freinage et d'équilibrage. Le bras de liaison destiné à l'attelage avec le cycle intègre un ou plusieurs des capteurs essentiels et a ainsi pour fonctions de fournir les informations de direction, d'accélération ou de freinage voulues.
L’invention permet de réduire significativement la complexité et l’encombrement des remorques motorisées et tractées existantes et, en conséquence, de limiter leurs coûts de fabrication et de maintenance.
En outre, au vu du développement important des mobilités urbaines et compte tenu des nouvelles contraintes environnementales prônant l’interdiction de circulation des véhicules à motorisation thermique, de la réduction de la voirie, voire du bannissement des véhicules automobiles en centre-ville, la remorque de l’invention s’avère particulièrement bien adaptée pour offrir une solution à la problématique actuelle de la livraison sur le dernier kilomètre en milieu urbain.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui va suivre, en référence aux figures annexées, pour lesquelles :
est une vue schématique de côté d’un mode de réalisation de la remorque de l’invention sur une piste inclinée.
est une vue schématique de dessus de la remorque de la dans un virage.
est une vue schématique de côté de la remorque de la à l’arrêt.
Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l’ensemble des figures.
Naturellement, les modes de réalisation de la remorque de l’invention illustrés schématiquement par les figures présentées ci-dessus et décrites ci-après, ne sont donnés qu'à titre d’exemples non limitatifs. Il est explicitement prévu dans le cadre de l’invention que l'on puisse proposer et combiner entre eux différents modes pour en proposer d'autres.
Il est souligné que toutes les caractéristiques, telles qu’elles se dégagent pour un homme du métier à la lecture de la présente description, des figures et des revendications associées, même si concrètement elles n’ont été décrites qu’en relation avec d’autres caractéristiques déterminées, tant individuellement que dans des combinaisons quelconques, peuvent être combinées à d’autres caractéristiques ou groupes de caractéristiques divulguées ici, pour autant que cela n’a pas été expressément exclu ou que le contexte technique rende de telles combinaisons impossibles ou dénuées de sens.
L’invention concerne le domaine général de la logistique de transport et de livraison des marchandises en milieu urbain, sur une courte distance qualifiée arbitrairement du dernier kilomètre.
L’invention se rapporte plus spécifiquement à une remorque comprenant, de manière traditionnelle et comme illustré par la , une plateforme de chargement 1 ouverte ou fermée, un train de roues 2a, 2b montées de part et d’autre de la plateforme et un crochet 4a porté par un bras 4 de liaison pour l’attelage avec un tracteur (non représenté) qui est de préférence un cycle.
Cette remorque est, en outre, équipée d’une motorisation électrique (non représentée) alimentée par des batteries embarquées sur la plateforme 1 et qui est destinée à faciliter la traction de la remorque. En effet, cette traction peut s’avérer difficile, en particulier, lorsque le poids du chargement supporté par la plateforme est important.
L’invention cherche à rendre les remorques traditionnelles moins complexes, moins chères à produire, plus compactes et plus aisément tractables tout en perfectionnant les moyens destinés à assurer sa stabilisation et sa direction, de façon automatique et autonome, quelles que soient l’inclinaison B et l’orientation C de la route R.
A cet effet, la motorisation comprend des moteurs qui sont couplés à chacune des roues droite 2a et gauche 2b pour les entraîner de façon indépendante et dont le stator est fixé rigidement à la plateforme 1 tandis que le rotor est fixé à la roue 2a, 2b.
Selon l’invention, ces moteurs sont, en outre, asservis à un calculateur associé à au moins un capteur mesurant l’angle A de la plateforme par rapport à la verticale pour corriger son assiette et la maintenir en équilibre dans un plan horizontal quelle que soit l’inclinaison B de la pente, comme illustré par la . L'invention consiste ainsi à doter les roues motorisées d’une fonction de stabilisation en tangage qui, grâce au capteur d'assiette, permet d'assurer que la remorque trouve son équilibre par elle-même sans l’assistance d’un opérateur ou du tracteur.
En particulier, un angle A nul entre l’axe orthogonal X de la plateforme 1 et la verticale permettra d'obtenir une position d'équilibre de la remorque qui minimisera l'énergie nécessaire pour maintenir son assiette. Toutefois, du fait que cette position d’équilibre est susceptible d’évoluer au cours des opérations de livraison puisque la charge de la plateforme se trouve modifiée (allégée ou alourdie), celle-ci sera révisée en continu pour diminuer la consommation d'électricité nécessaire à la stabilisation de la remorque. Cette correction sera indépendante de l’inclinaison B de la pente de la route R sur laquelle la remorque sera tractée.
La remorque de l’invention comprend, en outre, au moins un capteur d’effort 3 couplé aux moteurs pour leur imposer des changements différenciés de régime tout en conservant l’assiette de la plateforme. Ainsi, selon l’information fournie par les capteurs d’effort 3 au calculateur, les moteurs asservis entraîneront les roues avec un couple positif ou négatif pour, respectivement, accélérer ou décélérer, tout en conservant la position angulaire optimum de la remorque pour qu'elle demeure stable.
Si une accélération est commandée, l'angle A devra augmenter pour compenser le basculement de la plateforme vers l’arrière et inversement, en cas de freinage, l'angle A sera diminué pour compenser le basculement de la plateforme 1 vers l’avant.
L’invention prévoit aussi que la remorque comprenne au moins un capteur de direction couplé aux moteurs pour leur imposer des changements de régime et des vitesses de rotation différenciées des roues en vue de faciliter la prise de virages.
En effet, selon la valeur C de l’angle mesurée par le capteur entre l'axe longitudinal Y de la remorque et la direction de la route R souhaitée, une commande de rotation différente sera envoyée entre le moteur gauche et le moteur droit pour effectuer le virage souhaité. Ainsi, par exemple, dans la situation illustrée par la , le moteur gauche devra tourner plus vite que le moteur droit ou, si la remorque se trouve à l'arrêt, le moteur gauche devra tourner en marche avant tandis que le moteur droit tournera en marche arrière de façon à orienter la remorque sur place.
De préférence, le capteur d’effort 3 est intégré dans le bras 4 de liaison avec le tracteur. Le capteur de direction est disposé entre le bras 4 et la plateforme 1. Le capteur d’assiette qui est destiné à mesurer l’inclinaison A est monté, quant à lui, directement sur la plateforme 1.
Le capteur d’effort 3 est constitué, par exemple, d’une jauge de contraintes qui s’allonge sous l’effet d’un effort ou d’une déformation et dont on mesure l’allongement pour en déduire le niveau des contraintes. Le capteur de direction est constitué, par exemple, d’un capteur magnétique. Le capteur d’assiette est, de préférence, un capteur inertiel intégrant un accéléromètre et un gyroscope.
Chaque moteur est muni de capteurs complémentaires destinés à déterminer la position précise de la plateforme. Ces capteurs de position sont montés entre la plateforme et la roue correspondante pour permettre de bien contrôler la position de la remorque.
De façon complémentaire et comme illustré par la , la remorque de l’invention comprend un jeu de vérins 5 associés à des béquilles escamotables 5a, 5b destinées à assurer l’immobilisation et la stabilité de la plateforme à l’arrêt des moteurs lors de la phase de chargement ou de déchargement de la plateforme, y compris en position de stationnement de la remorque sur une route plane ou en pente. De préférence, ces béquilles 5a, 5b sont montées à l’avant et à l’arrière de la plateforme 1 et sont commandées chacune par un vérin. Toutefois, il est possible de prévoir, selon une variante, que les béquilles soient commandées par un vérin unique.
Les vérins 5 sont commandés électriquement et alimentés par les batteries embarquées. Lorsque la remorque est à l’arrêt le déploiement des béquilles 5a, 5b permet de couper l'alimentation des moteurs et donc de stopper la rotation des roues qui ne participent plus directement à la stabilisation de la plateforme 1. Dès lors, le système électrique pourra être coupé.
Dans la situation illustrée par la , la remorque est à l’arrêt sur un plan horizontal et la béquille avant 5a est déployée pour venir en appui sur la route tandis que la béquille arrière 5b est rentrée, la stabilisation étant alors assurée uniquement par les roues 2a, 2b et la béquille avant 5a.
Ces vérins seront dimensionnés et calibrés en fonction des caractéristiques de la remorque et de son chargement utile de telle sorte que la force appliquée sur la route par les béquilles devront garantir que la remorque ne pourra basculer et de manière facultative ni avancer ou reculer.
Les vérins 5 et les béquilles 5a, 5b pourront aussi servir si le niveau de charge des batteries est trop faible pour alimenter correctement les moteurs et permettre aux roues d’assurer leur fonction de stabilisation de la plateforme.
Un autre objet de l’invention est un ensemble de commande destiné à l’asservissement de moteurs électriques assurant l’entraînement indépendant des roues d’une plateforme mobile en vue d’assurer sa stabilisation de façon automatique et autonome.
Cet ensemble de commande qui peut être monté sur une plateforme de remorque existante, comprend un calculateur couplé à un premier jeu de capteurs mesurant l’angle d’inclinaison A de ladite plateforme pour corriger son assiette, un second jeu de capteurs d’effort couplés aux moteurs pour leur imposer des changements différenciés de régime tout en conservant l’assiette de la plateforme et un troisième jeu de capteurs de direction couplés auxdits moteurs pour leur imposer des changements différenciés de régime en vue de faciliter la prise de virages.
Dans le mode de réalisation représenté sur les figures, la plateforme 1 est équipée d’un train de deux roues, mais il est possible de prévoir, sans sortir du cadre de l’invention, que la plateforme comprend plus de deux roues dont certaines ne seraient pas motrices et que l’ensemble de commande soit asservi seulement à un nombre pair d’entre elles situées de part et d’autre de la plateforme.

Claims (8)

  1. Remorque comprenant une plateforme (1) de chargement, un train de roues (2a, 2b) et un crochet (4a) porté par un bras (4) de liaison pour l’attelage avec un tracteur, ladite remorque étant équipée d’une motorisation électrique alimentée par des batteries, caractérisée en ce que ladite motorisation comprend des moteurs qui sont, d’une part, couplés à chacune des roues (2a, 2b) pour les entraîner de façon indépendante et qui sont asservis, d’autre part, à un calculateur associé à au moins un capteur d’assiette mesurant l’angle (A) d’inclinaison de ladite plateforme pour corriger son assiette et la maintenir en équilibre dans un plan horizontal de façon automatique et quelle que soit la pente (B).
  2. Remorque selon la revendication 1, caractérisée en ce qu’elle comprend au moins un capteur d’effort (3) couplé auxdits moteurs pour leur imposer des changements différenciés de régime tout en conservant l’assiette de la plateforme (1).
  3. Remorque selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comprend au moins un capteur de direction couplé auxdits moteurs pour leur imposer des changements de régime et des vitesses de rotation différenciées des roues en vue de faciliter la prise de virages.
  4. Remorque selon les revendications 2 et 3, caractérisée en ce que le capteur d’effort (3) est intégré dans le bras (4) de liaison avec le tracteur, le capteur de direction est disposé entre le bras (4) et la plateforme (1) et le capteur d’assiette est monté directement sur la plateforme (1).
  5. Remorque selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comprend un jeu de vérins (5) associés à des béquilles (5a, 5b) escamotables destinées à assurer l’immobilisation et la stabilité de la plateforme (1) à l’arrêt des moteurs.
  6. Remorque selon la revendication précédente, caractérisée en ce que lesdites béquilles (5a, 5b) sont montées à l’avant et à l’arrière de la plateforme.
  7. Ensemble de commande destiné à l’asservissement de moteurs électriques assurant l’entraînement indépendant des roues (2a, 2b) d’une plateforme mobile (1) en vue d’assurer sa stabilisation automatique, caractérisé en ce qu’il comprend un calculateur couplé à un premier jeu de capteurs mesurant l’angle d’inclinaison (A) de ladite plateforme pour corriger son assiette, un second jeu de capteurs d’effort (3) couplés auxdits moteurs pour leur imposer des changements différenciés de régime en vue de maintenir l’assiette de la plateforme et un troisième jeu de capteurs de direction couplés auxdits moteurs pour leur imposer des changements différenciés de régime en vue de faciliter la prise de virages.
  8. Utilisation de l’ensemble de commande selon la revendication 7 pour l’asservissement des moteurs d’une remorque attelée.
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