-1- La présente invention concerne un dispositif pour contrôler simultanément l'inclinaison et le braquage d'un véhicule inclinable étroit à au moins trois roues de manière à assurer son équilibre quelle que soit sa vitesse. L'équilibre des véhicules inclinables est traditionnellement assuré, soit par le conducteur qui pilote son véhicule à la manière d'un deux roues, soit par un système complexe de régulation qui fait appel à des mesures d'accélérations, gyroscopes ou autre et agit sur l'inclinaison via un système de vérin ou tout autre actionneur tels que décrits dans les brevets WO2005/075278, WO9534459 ou US6435522. Dans le premier cas, la conduite du véhicule s'apparente au pilotage d'une moto, ouvert à une frange réduite de conducteurs. Dans l'autre cas, le coût du système est prohibitif d'autant plus que les contraintes de sécurité peuvent conduire à doubler voire tripler les commandes. Une solution à cette difficulté est décrite dans le brevet WO8702951 mais le système proposé ne résout le problème que de manière partielle. En effet, à haute vitesse, le système assure bien grâce à une mécanique simple le contrôle simultané de l'inclinaison et de la direction du véhicule, mais très basse vitesse, il ne permet pas de maintenir le véhicule en position verticale sans système de blocage additionnel, et en plus de cela, lorsque le système de blocage est activé, la cinématique de direction utilisée fait que si le conducteur tourne à droite, le véhicule part à gauche et inversement ce qui peut être pour le moins déroutant voire dangereux. L'invention décrite ci après a pour but de résoudre avec un système purement mécanique relativement simple ces deux difficultés : maintient en position verticale à basse vitesse sans système additionnel de blocage, et, en cas d'utilisation d'un système de blocage, pas d'inversion du sens de la direction. The present invention relates to a device for simultaneously controlling the inclination and steering of a narrow tilting vehicle with at least three wheels so as to ensure its balance regardless of its speed. The balance of the reclining vehicles is traditionally ensured either by the driver who drives his vehicle in the manner of a two-wheeled vehicle, or by a complex system of regulation that uses accelerations, gyroscopes or other and acts on inclination via a jack system or any other actuator as described in WO2005 / 075278, WO9534459 or US6435522. In the first case, driving the vehicle is similar to driving a motorcycle, open to a small fringe of drivers. In the other case, the cost of the system is prohibitive especially since the security constraints can lead to double or even triple orders. A solution to this difficulty is described in WO8702951 but the proposed system solves the problem only partially. Indeed, at high speed, the system ensures thanks to a simple mechanics simultaneous control of the inclination and direction of the vehicle, but very low speed, it does not allow to maintain the vehicle in a vertical position without locking system additional, and in addition, when the locking system is activated, the kinematics of direction used that if the driver turns right, the vehicle goes left and vice versa which can be confusing or even dangerous. The invention described below aims to solve with a relatively simple purely mechanical system these two difficulties: maintains vertical position at low speed without additional locking system, and, if using a locking system, not reversal of the sense of direction.
Selon une première caractéristique il comporte une base roulante à au moins trois roues qui reste sensiblement parallèle au sol. Selon une deuxième caractéristique il comporte une ou des roues arrière fixées sur la base roulante, qui restent sensiblement dans l'axe du véhicule. Selon une troisième caractéristique il comporte une ou des roues avant fixées sur 30 la base roulante, qui peuvent braquer selon la direction que doit prendre le véhicule. Selon une quatrième caractéristique il comporte un système classique de braquage de la ou des roues avant par pivot et biellette. Selon une cinquième caractéristique il comporte un châssis vertical, dit châssis intermédiaire, articulé par sa base sur la base roulante par un axe longitudinal de telle 35 manière qu'il puisse s'incliner librement à gauche ou à droite. -2- Selon une sixième caractéristique il comporte une nacelle dans ou sur laquelle vient s'installer le conducteur, articulée longitudinalement par sa base sur la partie haute du châssis intermédiaire. Selon une septième caractéristique l'articulation entre le châssis intermédiaire et la nacelle est réalisée de telle manière, par croisillons, biellette, came ou système à ressort, qu'elle exerce entre la nacelle et le châssis intermédiaire un effet redressement qui tend à maintenir alignés le châssis intermédiaire et la nacelle. Selon une huitième caractéristique, un bras inférieur, fixé sous la base de la nacelle, descend jusqu'au niveau de l'axe qui permet au châssis intermédiaire de 10 basculer sur la base roulante. Selon une neuvième caractéristique, ce bras inférieur est relié au niveau de cet axe à une biellette qui transmet le déplacement du bras au système de braquage des roues avant, de telle manière qu'un déplacement latéral à droite de l'extrémité du bras provoque un braquage des roues directrices à droite et inversement. 15 Selon une dixième caractéristique il comporte un dispositif de commande de cap lié à la nacelle, actionné par le conducteur, volant ou guidon ou tout autre dispositif susceptible de recevoir la consigne de cap du conducteur. Selon une onzième caractéristique, ce dispositif de commande est relié à une barre basculante horizontale, dont l'axe, lié à la nacelle, est sensiblement parallèle à l'axe de 20 basculement de la nacelle. Selon une douzième caractéristique, le dispositif de commande de cap et la barre basculante sont reliés par un dispositif tel que pour une commande cap à droite, la barre bascule à gauche et inversement. Selon une treizième caractéristique, deux barres articulées relient les extrémités de 25 la barre basculante à la base roulante. Selon une quatorzième caractéristique, en vue de face, l'intersection des axes des barres articulées se fait en un point qui se situe au dessus du centre de gravité de la nacelle. Ce point sera noté par la suite point I. Selon une quinzième caractéristique, la nacelle est équipée d'un pédalier actionné 30 par le conducteur destiné à communiquer un couple de redressement à la nacelle tout en la laissant libre de se déplacer latéralement. According to a first feature, it comprises a rolling base with at least three wheels which remains substantially parallel to the ground. According to a second characteristic, it comprises one or more rear wheels fixed on the rolling base, which remain substantially in the axis of the vehicle. According to a third characteristic, it comprises one or more front wheels fixed on the rolling base, which can steer in the direction to be taken by the vehicle. According to a fourth characteristic, it comprises a conventional steering system of the front wheel or wheels by pivot and rod. According to a fifth feature it comprises a vertical frame, said intermediate frame, articulated by its base on the rolling base by a longitudinal axis so that it can tilt freely to the left or right. -2- According to a sixth feature it comprises a nacelle in or on which is installed the driver, articulated longitudinally by its base on the upper part of the intermediate frame. According to a seventh characteristic, the articulation between the intermediate chassis and the nacelle is made in such a way, by means of braces, rod, cam or spring system, that it exerts between the nacelle and the intermediate chassis a rectifying effect which tends to maintain aligned. the intermediate chassis and the nacelle. According to an eighth characteristic, a lower arm, fixed under the base of the nacelle, descends to the level of the axis which allows the intermediate frame to tilt on the rolling base. According to a ninth characteristic, this lower arm is connected at this axis to a rod which transmits the movement of the arm to the steering system of the front wheels, so that a lateral displacement to the right of the end of the arm causes a steer steering wheels right and vice versa. According to a tenth characteristic, it comprises a cap control device connected to the pod, actuated by the driver, steering wheel or handlebars or any other device capable of receiving the direction set of the driver's heading. According to an eleventh characteristic, this control device is connected to a horizontal tilting bar whose axis, linked to the nacelle, is substantially parallel to the tilting axis of the nacelle. According to a twelfth characteristic, the heading control device and the tilting bar are connected by a device such that for a command cap right, the bar toggles left and vice versa. According to a thirteenth characteristic, two articulated bars connect the ends of the tilting bar to the rolling base. According to a fourteenth characteristic, in front view, the intersection of the axes of the articulated bars is at a point which is above the center of gravity of the nacelle. This point will be noted below point I. According to a fifteenth characteristic, the nacelle is equipped with a pedal operated by the driver intended to communicate a rectifying torque to the nacelle while leaving it free to move laterally.
L'invention porte sur le fait que la résultante des efforts qui s'appliquent sur les barres articulées se fait, en vue de face, à l'intersection de leurs axes, au dessus du 35 centre de gravité de la nacelle @oint I). 2946944 -3- De ce fait, la nacelle est tenue et guidée par cet effort résultant, de la même manière que si elle était pendulée par un axe longitudinal qui passerait par ce point I fictif. Le châssis intermédiaire qui supporte la nacelle, grâce à son articulation 5 particulière, n'a d'autre rôle que celui d'accompagner ce mouvement de pendulage en en limitant l'amplitude, d'assurer la reprise des efforts verticaux et de garantir le guidage longitudinal de la nacelle. Ainsi, lors d'une commande de cap à droite, l'action de la commande via la barre basculante sur les barres articulées se traduit par un effort résultant latéral à droite 10 appliqué en I, au sommet de la nacelle. De manière instantanée, la nacelle déséquilibrée par cet effort et disposant des même degrés de liberté que si elle était pendulée va basculer autour de son centre de gravité, induisant en contrepartie du déplacement de son sommet à droite, un déplacement de sa base vers la gauche. 15 Ce mouvement à gauche de la base de la nacelle est transmis par le bras inférieur à la biellette reliée au système de braquage des roues avant et engendre un braquage à gauche. Si le véhicule est en mouvement, la base roulante va se décaler à gauche, amplifiant ainsi le basculement à droite de la nacelle. 20 Dans un second temps, l'effet dynamique engendré par la commande de cap étant passé, la nacelle, toujours pendulée par le point I, va tendre sous son propre poids à rebasculer dans le sens opposé, induisant alors un braquage des roues à droite. Si le véhicule est en mouvement, la base roulante, dirigée alors à droite par le braquage à droite des roues avant qui en résulte, s'inscrit en courbe à droite jusqu'à ce 25 que la force de gravitation et la force centrifuge s'équilibrent, maintenant le véhicule incliné en courbe. A basse vitesse ou à vitesse nulle, le phénomène est le même sauf que la force centrifuge étant négligeable voire nulle, la nacelle va adopter au final une position sensiblement verticale, pendue par le point I, décalée sur la droite et engendrant par ce 30 déhanchement un braquage à droite. On notera que plus l'angle de braquage désiré est élevé, plus le décalage du point I doit être important et plus le porte à faux de la nacelle par rapport à la base roulante est important. Ceci peut se traduire par des retours d'effort important dans le système de 35 commande de cap puisque c'est lui qui maintient la nacelle ainsi excentrée et peut -4- conduire à un inconfort voire à une impossibilité de maintenir le véhicule debout par la seule force des bras du conducteur. Dans ces cas, une action du conducteur sur le pédalier peut petuiettre de maintenir la nacelle verticale et diminuer les efforts dans la direction. The invention relates to the fact that the resultant of the forces that apply to the articulated bars is, in front view, at the intersection of their axes, above the center of gravity of the nacelle @oint I) . As a result, the nacelle is held and guided by this resultant effort, in the same way as if it were tilted by a longitudinal axis that would pass through this fictitious point. The intermediate frame which supports the nacelle, thanks to its particular articulation, has no other role than to accompany this movement of pendulum by limiting the amplitude, to ensure the recovery of the vertical forces and to guarantee the longitudinal guidance of the nacelle. Thus, in a right course control, the action of the control via the tilting bar on the articulated bars results in a resultant lateral force on the right applied I at the top of the nacelle. Instantly, the basket unbalanced by this effort and having the same degrees of freedom as if it was pendulum will swing around its center of gravity, inducing in return for the displacement of its top right, a displacement of its base to the left . This movement to the left of the base of the nacelle is transmitted by the lower arm to the connecting rod connected to the steering system of the front wheels and causes a left turn. If the vehicle is moving, the wheel base will shift to the left, thus amplifying the tilting to the right of the nacelle. In a second step, the dynamic effect generated by the heading control having passed, the nacelle, always pendulum by the point I, will tend under its own weight to rebase in the opposite direction, then inducing a turning of the wheels to the right . If the vehicle is in motion, the rolling base, then directed to the right by the right turn of the front wheels which results, is in a right curve until the gravitational force and the centrifugal force balance, keeping the vehicle tilted in a curve. At low speed or at zero speed, the phenomenon is the same except that the centrifugal force being negligible or even zero, the nacelle will eventually adopt a substantially vertical position, hung by the point I, shifted to the right and causing by this 30 dislocation a right turn. Note that the higher the desired steering angle, the greater the offset of the point I and the more the cantilever of the nacelle relative to the wheel base is important. This can result in significant force returns in the heading control system since it is he who keeps the pod thus eccentric and can lead to discomfort or even impossibility of keeping the vehicle upright by the only strength of the driver's arms. In these cases, a driver action on the crankset can keep the platform upright and reduce efforts in the direction.
En effet, le pédalier en ne communiquant qu'un couple de redressement à la nacelle sans en entraver le déplacement latéral permet de la tenir verticalement. Le système de commande de cap n'a plus alors qu'à fournir les efforts latéraux qui permettent de guider le véhicule. Ceci permet de continuer de conduire le véhicule à très basse vitesse ou de braquer les roues à vitesse nulle. Indeed, the pedal by not communicating a couple of straightening to the nacelle without hindering the lateral movement allows to hold it vertically. The cap control system then only has to provide the lateral forces that guide the vehicle. This makes it possible to continue driving the vehicle at very low speed or to steer the wheels at zero speed.
Les dessins annexés illustrent l'invention. The accompanying drawings illustrate the invention.
Les figures là 3 représentent une réalisation de l'invention En référence aux figures 1, 2 et 3, le système comporte une base roulante (1) à quatre roues qui reste sensiblement parallèle au sol, un châssis intermédiaire (2) relié à la base roulante par une articulation (3), une nacelle inclinable (4) sur laquelle s'installe le conducteur, articulée par sa base sur le haut du châssis intermédiaire (2) grâce à une articulation par croisillon (5) , des roues arrières (6) qui restent sensiblement dans l'axe du véhicule et des roues avant (7) qui peuvent braquer selon la direction que doit prendre le véhicule grâce à un système classique de braquage des roues avant par pivot et biellettes (8). Le système de croisillon (5) n'a pour effet de tendre à aligner verticalement le châssis intermédiaire (2) et la nacelle (4) sous le poids de la nacelle, tout en lui laissant la possibilité de se déplacer latéralement. Un dispositif de commande de cap sous forme de guidon (9) communique son mouvement à une barre basculante (10) via un système de barres inverseuses (11) qui font que lors d'un braquage du guidon à droite, la barre basculante pivote à gauche. Figures 3 show an embodiment of the invention With reference to Figures 1, 2 and 3, the system comprises a rolling base (1) with four wheels which remains substantially parallel to the ground, an intermediate frame (2) connected to the base wheel by a hinge (3), a tilting nacelle (4) on which the driver installs, articulated by its base on the top of the intermediate frame (2) through a hinge joint (5), rear wheels (6). ) which remain substantially in the axis of the vehicle and the front wheels (7) which can steer in the direction that must take the vehicle through a conventional steering system of the front wheels by pivot and links (8). The brace system (5) has the effect of tending to vertically align the intermediate frame (2) and the nacelle (4) under the weight of the nacelle, while leaving the possibility to move laterally. A handlebar control device (9) communicates its movement to a tilting bar (10) via a system of inverting bars (11) which, when the handlebar is turned to the right, the tilting bar pivots to left.
La barre basculante est reliée par deux barres articulées (12) et (12') à la base roulante (1). Un bras inférieur (13) fixé sous la base de la nacelle, relié au niveau de l'axe de l'articulation (3) à une biellette (14) permet de transmettre le déplacement de la base de la nacelle au système de direction (8) de tel manière qu'un déplacement de l'extrémité 2946944 -5- du bras inférieur (13) à gauche entraine un braquage des roues avant (7) à gauche et inversement. Un pédalier (15) permet au conducteur de transmettre un couple de redressement à la nacelle en prenant appui sur la base roulante. On notera que les deux parties gauche et 5 droite du pédalier ne sont, à leur extrémité, qu'en appui sur la base roulante (1), mais sans y être fixé autorisant ainsi un déplacement latéral de la nacelle (4) par rapport la base roulante (3) par glissement. The tilting bar is connected by two articulated bars (12) and (12 ') to the rolling base (1). A lower arm (13) fixed under the base of the nacelle, connected at the axis of the articulation (3) to a link (14) makes it possible to transmit the displacement of the base of the nacelle to the steering system ( 8) in such a way that a movement of the end of the lower arm (13) on the left causes a steering of the front wheels (7) to the left and vice versa. A pedal (15) allows the driver to transmit a rectifying torque to the nacelle by resting on the wheel base. Note that the two left and right parts of the pedal are at their end only in support on the rolling base (1), but without being fixed thereby allowing a lateral displacement of the nacelle (4) relative to the rolling base (3) by sliding.
La figure 4 montre le digramme de force qu'exercent les barres articulées (12) et 10 (12') sur la nacelle ainsi que l'effort résultant (Fr) qui s'exerce au point d'intersection (I) de leurs axes, au dessus du centre de gravité (G). FIG. 4 shows the force diagram exerted by the articulated bars (12) and 10 (12 ') on the nacelle as well as the resultant force (Fr) exerted at the point of intersection (I) of their axes. , above the center of gravity (G).
La figure 5 montre le déplacement de la nacelle au tout début d'une action sur la commande de cap à droite ainsi que le déplacement (A) à gauche de l'extrémité du bras 15 inférieur qui communique aux roues avant un braquage à gauche. FIG. 5 shows the displacement of the nacelle at the very beginning of an action on the heading control on the right as well as the displacement (A) on the left of the end of the lower arm which communicates with the wheels before a steering on the left.
La figure 6 montre la position de la nacelle lorsque le mouvement est stabilisé et que le déplacement (A) de l'extrémité du bras inférieur est passé à droite, communiquant aux roues avant un braquage à droite. La figure 7 montre l'action du conducteur sur le pédalier qui permet de maintenir la nacelle verticale en la faisant se déplacer à gauche d'une valeur (A) sous l'action d'une commande à gauche, et de faire braquer les roues avant à gauche. 20 Figure 6 shows the position of the nacelle when the movement is stabilized and that the displacement (A) of the end of the lower arm is passed to the right, communicating with the wheels before a right-hand turning. Figure 7 shows the action of the driver on the crankset which keeps the platform vertical by making it move left a value (A) under the action of a left control, and to turn the wheels front left. 20