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" Véhicule automobile à trace unique ".
Le roulage dans les virages avec un véhicule automobile à trace unique (cycle à moteur ou motocyclette) de la construc- tion usuelle moderne exige pour la compensation des forces cen- trifuges une inclinaison du véhicule vers l'intérieur.
Le plan de symétrie vertical du véhicule dans la marche en ligne droite forme alors un angle aigu avec le plan horizon- tal. Cet angle doit décroître dans la mesure où les forces cen- trifuges augmentent. Lorsqu'un véhicule automobile à trace uni- que est fermé, il possède un fond. Pour assurer la stabilité du véhicule automobile, il faut que le centre de gravité de celui- ci et partant son fond soient placés aussi bas que possible.
Or, si le véhicule est fortement incliné dans le virage, le f. touche la route.
Il résulte des considérations qui précèdent, qu'il serait très avantageuxd'éviter une forte inclinaison du véhicule au-
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tomobile à trace unique dans les virages, puisque cela créerait la possibilité de fermer un véhicule de ce type.
L'invention concerne une disposition qui permet de tenir le véhicule sensiblement vertical dans le virage, du fait qu'elle déplace, pendant le roulage en virage, la droite qui relie les points d'appui théoriques des deux roués (droite d'appui) du plan médian du véhicule vers l'extérieur.
La disposition selon l'invention consiste, par exemple, en une direction de configuration spéciale pour la roue avant, qui effectue ce déplacement automatiquement et cela de façon telle qu'à un accroissement des forces centrifuges correspond aussi un plus grand déplacement de la ligne d'appui hors du plan de symétrie.
La fig. 5 illustre par une vue en plan d'une motocyclette la notion et le déplacement de la ligne d'appui. La roue arriè- re est désignée par 9C; son point d'appui sur la route, par m; la roue avant, par ?; son point d'appui, par 45. Dans un vira- ge vers la gauche, la ligne d'appui est amenée de la position m-45 (dans le plan de symétrie du véhicule) dans la position m-n.
La fig. 6 montre schématiquement, en élévation,la tenue ou position d'une motocyclette fermée,pendant qu'elle roule en ligne droite. La fig. 7 représente la même motocyclette dans la position en virage usuelle actuelle. et la fig. 8, une moto- cyclette selon l'invention dans la position en virage.
Pour le déplacement automatique de la ligne d'appui, il - est prévu, par exemple, un bras pivotant qui peut pivoter dans un plan à peu près horizontal et est monté pour tourner à une extrémité dans le châssis du véhicule, cependant que dans l'au- tre extrémité se trouve tourillonné l'axe de direction de la roue avant, que l'on peut faire pivoter des deux côtés du plan de symétrie du véhicule au moyen du bras pivotant. La rotation de l'axe de direction est effectuée par une roue à vis sans fin
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dont on fait tourner la vis sans fin, montée dans le bras pi- votant, au moyen du volant par l'intermédiaire d'un arbre flexible (ou d'arbres et de joints de cardan).
Dans la marche en ligne droite le bras pivotant se trouve dans le plan de symétrie du véhicule et est maintenu dans cette position par des ressorts qui opposent une résistance croissan- te à un pivotement hors de ce plan.
Le point d'appui théorique de la roue avant se trouve, lorsqu'on regarde dans la direction de marche, en avant du pro- longement de l'axe de rotation du bras pivotant.
Comme dans les virages la résistance de la route (force centripète) attaque en ce point d'appui, elle produit une rota- tion du bras pivotant autour d'un axe et, partant, de l'axe de direction et de la roue avant vers l'extérieur.
De ce fait, l'angle d'obliquité ou angle de braquage de la roue avant que le volant a provoqué, est réduit. Cette ré- duction est de nouveau rachetée par une rotation ultérieure du volant dans le même sens. Le volant doit donc produire un angle de braquage plus grand que le virage ne l'exigerait. Le pilote s'occupe simplement de la rectification de l'angle de braquage par des rotations convenables du volant, cependant que le dé- placement de la ligne d'appui s'effectue automatiquement.
Plus la résistance de la route dans le virage est grande, plus grande est aussi l'écart ou déviation du bras pivotant.
D'autre part, la résistance des ressorts croit avec la dévia- tion. Par conséquent, pour chaque résistance de la route il s'établira un état d'équilibre pour un angle de déviation dé- terminé du bras pivotant. Aussitôt qu'il est sorti du virage, le pilote réduit l'angle de braquage à zéro. La force centripè- te tombe à zéro et la force des ressorts ramène le bras pivo- tant dans sa position médiane.
Afin que le point d'appui de la roue avant sur la route dans la position médiane, quand on regarde dans la direction de marche, vienne se placer en avant du prolongement de l'axe du
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bras pivotant et que dans le cas d'une grande longueur du bras pivotant une avance R voulue déterminée soit conservée, on monte l'axe de direction sous un'angle aigu avec la verticale de niè- re que sa partie supérieure précède la partie inférieure dans le sens de la marche. Par ce moyen il devient possible de donner à l'avance la faible grandeur nécessaire tout en conservant la longueur de bras pivotant désirée pour le pivotement vers l'ex- térieur et en même temps de placer le point d'appui en avant du prolongement de l'axe de rotation du bras pivotant.
Or, c'est la condition pour que le bras pivotant pivote vers l'extérieur dans le sens correct sous l'action de la force centrifuge. Une grande longueur du bras pivotant est désirable, car on obtient alors pour un même angle de déviation un plus grand déplacement de la ligne d'appui. Conformément à l'invention, on obtient d'ailleurs aussi une grande longueur du bras pivotant du fait que l'ae de rotation du bras =5,votant forme un angle aigu. arec la verticale.
La fig. 1 est la vue de dessus en plan d'un dispositif de direction conforme à l'invention; la fig. 2 en est une vue en élévation latérale. Les fige 3 et 4 sont des vues en éléva- tion latérale de deux variantes de construction; la fig. 5 met en lumière le déplacement de la ligne d'appui; les fig. 6, 7 et 8, la position du véhicule dans le virage.
Dans les fige 1, 2, 63 désigne le bras pivotant prévu pour le déplacement de la ligne d'appui, lequel tourne autour de l'axe vertical 64, qui est monté dans le chevalet ou support 65. Ce dernier est relié rigidement au châssis 1 du véhicule par des traverses ou poutres transversales 54. L'axe de direc- tion 10 est monté dans le bras pivotant 63, sous un angle aigu avec la verticale, de façon telle que son extrémité supérieure précède son extrémité inférieure dans la direction de marche.
Il est articulé à la fourche 8 de la roue avant au moyen des biellettes 9.
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L'axe de direction 10 porte la roue hélicoïdale 12, qui est actionnée par la vis sans fin 13, qui est montée dans des paliers 14 fixés au bras pivotant 63 ou faits d'une pièce avec lui. La vi s sans fin 13 est mise en rotation par l'arbre flexi- ble 15, qui est relié au volant, non représenté. Une manivelle 66, sur laquelle une articulation 68 est montée pour tourner au moyen de la cheville ou pivot 67, est clavetée sur l'axe de rotation 64. Dans cette articulation un ressort 69 est accro- ché de façon à pouvoir tourner, cependant que par son autre extrémité celui-ci est accroché dans l'oeillet d'une cheville horizontale 70. Celle-ci est reliée rigidement au chevalet 65 par des écrous 71.
Lorsque, en abordant un virage on fait tourner la roue hélicoïdale 12 en sens inverse de celui du mouvement des ai- guilles d'une montre au moyen du volant et de l'arbre 15 ainsi que de la vis sans fin 13, l'axe de direction tourne dans le même sens et braque la roue avant 7. Il en résulte une force centripète, qui agit au point d'appui 45 de la roue avant (fig 1) et fait tourner le bras pivotant 63 avec l'axe de direction 10 et la roue avant 7 autour de l'axe 64 dans le sens du mou- veent des aiguilles d'une montre.
A ce couple ou moment de rotation provoqué par la force centripète (résistance de la route) s'oppose le couple du res- sort 69 qui se tend, et ce dernier couple croît avec le pivo- tement du bras pivotant 63 vers l'extérieur, car non seulement la tension du ressort, mais aussi le bras de levier par rappon à l'axe de rotation 64 augmente.
Le bras pivotant 63 pivotera vers l'extérieur jusqu'à ce qu' il s'établisse un état d'équilibre et que le bras pivotant 63 se trouve par exemple dans la nouvelle position a-b (fig.
1). La fourche 8 de la roue avant se trouve alors avec celle- ci dans la direction b-c, dans laquelle c désigne la nouvelle position du point d'appui 45, à laquelle correspond la nou- velle direction c-d de la force centripète.
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Les butées fixes 72 du chevalet 65, contre lesquelles la manivelle 66 bute dans ses deux positions extrêmes, limitent le pivotement du bras pivotant 63 vers l'extérieur.
La position particulière de l'axe de direction (en contras te avec les motocyclettes usuelles) permet la conservation d'une avance R déterminée (fig.2) malgré la grande longueur du bras pivotant 63.
Théoriquement, le point 45 doit se trouver en avant du prolongement de l'arbre 64 quand on regarde dans la direction de la marche. La pratique a montré que dans le cas extrême il peut se trouver aussi dans le prolongement de l'arbre 64, car la moindre rotation de l'axe de direction 10 provoque une résistan- ce de la route, dont la direction, regardée dans la direction de la marche, vient se placer en avant du prolongement de l'ar- bre 64.
La direction ou commande de la roue avant est améliorée par une suspension particulière de la roue avant. En contraste avec les véhicules à trace unique habituels, il faut, pour un véhicule stabilisé, compter avec de grandes forces agissant perpendiculairement au plan de la roue avant, qui provoquent des efforts de flexion. La suspension de la roue avant conforme à la fig.3 est propre à absorber ces efforts. Dans le cas de cette suspension, l'axe de direction et la fourche de la roue avant forment une pièce rigide épaisse, qui s'avance jusqu'à proximité de l'axe de la roue avant. Seules les extrémités des fourchons ou branches de la fourche sont reliées élastiquement et articulées aux deux paliers de l'axe de la roue avant.
La fourche 73, dont les deux branches sont reliées par des chevilles 75 aux deux leviers 74 de façon à pouvoir tourner, est fixée sur l'axe de direction. Les deux leviers 74 sont re- liés rigidement l'un à l'autre par une tôle 79. Cette tôle por- te une patte 78, à laquelle est accroché un ressort 76. L'autre extrémité du ressort est accrochée à une patte 77, qui est sou-
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dée sur la branche 73. Les deux leviers 74 portent par leurs extrémités intérieures les paliers de l'axe 80 de la roue avant. Les disques 82 amortissent les oscillations des leviers 74.
La fig. 4 représente un mode de construction dans lequel l'axe de direction 10 a, en contraste avec les modes de cons- truction selon les fig.2 et 3, l'inclinaison usuelle par rap- port à la route et cela sous conservation de l'avance R. Dans Ce mode de construction on renonce à donner une grande longueur au bras pivotant et l'on obtient des avantages quant à la so- lidité de la construction et à sa fabrication plus facile. En- fin, les parties sensibles de la construction (fourche 73 et dispositif de suspension 76) sont reportées vers l'arrière hors de la zone dangereuse située en avant de la roue avant.
REVENDICATIONS.
1. Véhicule automobile à trace unique caractérisé par un dispositif par lequel,pendant la marche en virage,la droite qui relie les points d'appui théoriques des deux roues (droite d'appui) est déplacée du plan médian du véhicule vers l'exté- rieur.
2. Véhicule automobile à trace unique selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que le déplacement des droites d'ap- pui a lieu avec la coopération de la résistance opposée par la route dans les virages.
3. Véhicule automobile à trace unique selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2 caractérisé par une direc- tion de la roue avant. dont la manoeuvre dans les virages a pour effet de déplacer la droite d'appui automatiquement vers l'extérieur à une distance du plan médian vertical du véhicule qui est proportionnelle à la grandeur de la force centripète qui agit.
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"Single-track motor vehicle".
Driving in bends with a single track motor vehicle (motor cycle or motorcycle) of the modern conventional construction requires for the compensation of the centrifugal forces an inclination of the vehicle inward.
The vertical plane of symmetry of the vehicle when driving in a straight line then forms an acute angle with the horizontal plane. This angle must decrease as the centrifugal forces increase. When a single-track motor vehicle is closed, it has a background. To ensure the stability of the motor vehicle, the center of gravity of the latter and hence its bottom must be placed as low as possible.
However, if the vehicle is strongly inclined in the turn, the f. touches the road.
It follows from the foregoing considerations that it would be very advantageous to avoid a strong inclination of the vehicle at
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single track tomobile when cornering, since this would create the possibility of locking such a vehicle.
The invention relates to an arrangement which makes it possible to hold the vehicle substantially vertical in the bend, owing to the fact that it displaces, during the rolling in a bend, the straight line which connects the theoretical support points of the two wheels (support straight line) from the median plane of the vehicle outwards.
The arrangement according to the invention consists, for example, in a direction of special configuration for the front wheel, which performs this displacement automatically and this in such a way that an increase in the centrifugal forces also corresponds to a greater displacement of the line d. support outside the plane of symmetry.
Fig. 5 illustrates by a plan view of a motorcycle the concept and movement of the support line. The rear wheel is designated 9C; its fulcrum on the road, by m; the front wheel, by ?; its fulcrum, by 45. In a left turn, the fulcrum line is brought from position m-45 (in the vehicle's plane of symmetry) to position m-n.
Fig. 6 shows schematically, in elevation, the holding or position of a closed motorcycle, while it is traveling in a straight line. Fig. 7 shows the same motorcycle in the current customary cornering position. and fig. 8, a motorcycle according to the invention in the cornering position.
For the automatic displacement of the support line there is, for example, a swivel arm which can pivot in an approximately horizontal plane and is mounted to rotate at one end in the vehicle frame, while in the The steering axle of the front wheel is journalled at the other end, which can be pivoted on both sides of the vehicle's plane of symmetry by means of the pivoting arm. The steering axis rotation is carried out by a worm wheel
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the worm, mounted in the pivoting arm, is rotated by means of the flywheel via a flexible shaft (or shafts and cardan joints).
When traveling in a straight line, the pivoting arm is in the plane of symmetry of the vehicle and is held in this position by springs which oppose increasing resistance to pivoting out of this plane.
The theoretical fulcrum of the front wheel is, when looking in the direction of travel, in front of the extension of the axis of rotation of the swivel arm.
As in bends the resistance of the road (centripetal force) attacks at this fulcrum, it produces a rotation of the pivoting arm around an axis and, therefore, of the steering axis and the front wheel. outwards.
As a result, the obliqueness or steering angle of the front wheel caused by the steering wheel is reduced. This reduction is redeemed again by a subsequent rotation of the flywheel in the same direction. The steering wheel must therefore produce a greater steering angle than the turn would require. The pilot simply takes care of the adjustment of the steering angle by suitable rotations of the steering wheel, while the displacement of the support line takes place automatically.
The greater the resistance of the road in the turn, the greater the deviation or deflection of the swivel arm.
On the other hand, the resistance of the springs increases with the deflection. Consequently, for each resistance of the road a state of equilibrium will be established for a determined angle of deviation of the pivoting arm. As soon as he exits the turn, the pilot reduces the steering angle to zero. The centripetal force drops to zero and the force of the springs returns the swing arm to its middle position.
So that the fulcrum of the front wheel on the road in the middle position, when looking in the direction of travel, comes to be placed in front of the extension of the axis of the
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pivoting arm and that in the case of a great length of the pivoting arm a determined desired feed rate R is maintained, the steering axis is mounted at an acute angle with the vertical so that its upper part precedes the lower part in the direction of travel. By this means it becomes possible to give the necessary small size in advance while maintaining the length of the pivoting arm desired for the outward pivoting and at the same time to place the fulcrum in front of the extension of the axis of rotation of the swivel arm.
However, this is the condition for the pivoting arm to pivot outward in the correct direction under the action of centrifugal force. A great length of the pivoting arm is desirable, since a greater displacement of the support line is then obtained for the same deflection angle. According to the invention, moreover, a great length of the pivoting arm is also obtained due to the fact that the arm rotation ae = 5, voting forms an acute angle. arec the vertical.
Fig. 1 is the top plan view of a steering device according to the invention; fig. 2 is a side elevational view thereof. Figures 3 and 4 are side elevational views of two alternative constructions; fig. 5 highlights the displacement of the support line; figs. 6, 7 and 8, the position of the vehicle in the bend.
In figs 1, 2, 63 designates the pivoting arm provided for the displacement of the support line, which rotates around the vertical axis 64, which is mounted in the easel or support 65. The latter is rigidly connected to the frame 1 of the vehicle by cross members or transverse beams 54. The steering pin 10 is mounted in the pivoting arm 63 at an acute angle with the vertical, such that its upper end precedes its lower end in the direction of market.
It is articulated to the fork 8 of the front wheel by means of the rods 9.
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The steering axle 10 carries the helical wheel 12, which is actuated by the worm 13, which is mounted in bearings 14 attached to the swivel arm 63 or made integrally with it. The endless screw 13 is rotated by the flexible shaft 15, which is connected to the flywheel, not shown. A crank 66, on which a hinge 68 is mounted for rotation by means of the pin or pivot 67, is keyed to the axis of rotation 64. In this hinge a spring 69 is hooked so as to be able to rotate, while by its other end, the latter is hooked into the eyelet of a horizontal peg 70. The latter is rigidly connected to the bridge 65 by nuts 71.
When, while entering a bend, the helical wheel 12 is rotated in the opposite direction to that of the movement of the hands of a watch by means of the handwheel and the shaft 15 as well as the worm 13, the axle direction turns in the same direction and steers the front wheel 7. This results in a centripetal force, which acts at the fulcrum 45 of the front wheel (fig 1) and turns the swivel arm 63 with the steering axis 10 and the front wheel 7 around the axis 64 in a clockwise direction.
To this torque or torque caused by the centripetal force (resistance of the road) opposes the torque of the spring 69 which tightens, and this latter torque increases with the pivoting of the pivoting arm 63 outwards. , because not only the tension of the spring, but also the lever arm relative to the axis of rotation 64 increases.
The swivel arm 63 will pivot outwards until a state of equilibrium is established and the swivel arm 63 is, for example, in the new position a-b (fig.
1). The fork 8 of the front wheel is then located with the latter in the direction b-c, in which c denotes the new position of the fulcrum 45, to which the new direction c-d of the centripetal force corresponds.
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The fixed stops 72 of the easel 65, against which the crank 66 abuts in its two extreme positions, limit the pivoting of the pivoting arm 63 outwards.
The particular position of the steering axis (in contrast to conventional motorcycles) allows a determined advance R (fig. 2) to be maintained despite the great length of the pivoting arm 63.
Theoretically, point 45 should be in front of the extension of shaft 64 when looking in the direction of travel. Practice has shown that in the extreme case it can also be found in the extension of the shaft 64, since the slightest rotation of the steering axis 10 causes resistance to the road, the steering of which, viewed in the direction of the road. direction of travel, is placed in front of the extension of shaft 64.
The steering or control of the front wheel is improved by a special suspension of the front wheel. In contrast to the usual single track vehicles, for a stabilized vehicle it is necessary to reckon with great forces acting perpendicular to the plane of the front wheel, which cause bending forces. The front wheel suspension according to fig. 3 is suitable for absorbing these forces. In the case of this suspension, the steering axis and the fork of the front wheel form a thick rigid part, which advances to near the axis of the front wheel. Only the ends of the forks or branches of the fork are elastically connected and articulated to the two bearings of the front wheel axle.
The fork 73, the two branches of which are connected by pins 75 to the two levers 74 so as to be able to rotate, is fixed on the steering axis. The two levers 74 are rigidly connected to each other by a sheet 79. This sheet carries a tab 78, to which is attached a spring 76. The other end of the spring is attached to a tab 77. , which is sou-
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Dée on the branch 73. The two levers 74 carry by their inner ends the bearings of the axis 80 of the front wheel. The discs 82 dampen the oscillations of the levers 74.
Fig. 4 shows a method of construction in which the steering axis 10 has, in contrast to the construction methods according to Figs. 2 and 3, the usual inclination with respect to the road and this under conservation of the Advance R. In this method of construction, the need to give a great length to the pivoting arm is dispensed with and advantages are obtained with regard to the solidity of the construction and its easier manufacture. Finally, the sensitive parts of the construction (fork 73 and suspension device 76) are brought back out of the danger zone located in front of the front wheel.
CLAIMS.
1. Single-track motor vehicle characterized by a device by which, during cornering, the straight line which connects the theoretical support points of the two wheels (bearing straight line) is moved from the median plane of the vehicle to the outside. - laughing.
2. A single track motor vehicle according to claim 1, characterized in that the displacement of the supporting lines takes place with the cooperation of the resistance opposed by the road in the bends.
3. A single-track motor vehicle according to either of claims 1 and 2 characterized by a steering of the front wheel. the maneuver of which in bends has the effect of moving the straight line of support automatically outwards at a distance from the vertical median plane of the vehicle which is proportional to the magnitude of the centripetal force acting.
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