CA2882483A1 - Cadre structurel portant pour quadricycle solaire - Google Patents

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CA2882483A1
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Roger Christen
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    • Y02T10/7072Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors

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Abstract

Une structure mécanique simple et robuste rassemblant deux vélos standards est proposée, pour en faire un quadricycle destiné aux personnes qui effectuent des navettes fréquentes pour leur travail, par opposition aux véhicules de loisirs. Le véhicule est essentiellement solaire, avec recharge d'une batterie ordinaire à faible coût, au moyen d'un panneau PV standard inclinable, placé en dais du quadricycle. (Figures 1 et 2). Le véhicule possède une assiette large, deux sièges confortables avec dossiers étant placés côte à côte entre les deux cadres des deux cycles, et la stabilité en résultant est considérable. La structure portante se compose principalement d'une partie faite de deux arceaux en `U' inversés, contreventés, placés au dessus des passagers, alors que d'autres éléments transversaux solidarisent les points clés des cadres des vélos, notamment au niveau des boitiers de pédaliers. L'accès aux sièges est permis facilement par l'avant, le guidon étant scindé en deux parties gauche et droite sans perdre de ses fonctionnalités habituelles ni de son confort. Les équipements et accessoires habituels de bicyclettes peuvent généralement être montés sur ce quadricycle, ainsi que les équipements électroniques les plus modernes. En cas d'insuffisance de charge électrique, il est toujours possible, soit de recharger le véhicule par une borne du secteur, soit d'utiliser un pédalier d'utilisation ordinaire pour mouvoir le véhicule. En retour, le véhicule peut également servir à alimenter un point de consommation ou de dépannage et, utilisé en grand nombre d'unités, renforcer un réseau électrique.

Description

CADRE STRUCTUREL PORTANT POUR QUADRICYCLE SOLAIRE
INVENTEUR: ROGER CHRISTEN
La présente invention a pour objet un cadre structurel portant pour quadricycle solaire. L'invention concerne le domaine des cycles en général ainsi que celui des véhicules électriques et hybrides, et notamment hybrides-électriques, considérant que ces derniers recouvrent plusieurs types de modes opératoires et de technologies mises conjointement ou séparément à contribution pour obtenir comme principaux résultats souhaitables, tout particulièrement : un maximum d'autonomie et d'économies de ressources, y compris l'effort humain ; une versatilité dans les usages poussée, en fonction de la variabilité des situations et des besoins, s'exprimant toutefois en pratique en possibilités d'adaptation en fonction de besoins déterminés, et non en tant que véhicules universels dont la possibilité ne revêt pas à
priori une évidence claire, en raison même de la disparité des besoins pour des véhicules écologiques aux définitions diverses. Du reste, il existe en pratique et dans l'état de la technique de très nombreux types de cycles dont aucun n'est en mesure de répondre à tous les besoins simultanément.
Aussi, la présente invention sera plus particulièrement positionnée, et plus encore pour les besoins pratiques de l'exposé, dans le domaine des cycles ¨ et notamment les bicyclettes courantes largement répandues à travers le monde, et ayant été
de ce fait même quasi-optimisées tout au long de leur histoire ¨ en proposant dans le présent descriptif une structure originale, objet de l'invention, capable de rassembler en parallèle deux cycles ordinaires pour constituer un quadricycle inédit, dont les caractéristiques techniques et économiques résultent, d'une part de la mise en oeuvre de cycles standard, avec toutes leurs spécificités et les avantages qu'ils présentent, notamment en termes de disponibilité et de standardisation industrielle, et d'autre part en termes de coûts résultants avantageux. Ce qui précède justifie que la présente invention ne concerne pas à priori les tricycles, ce qui permet de mieux en définir la portée et les limites.
C'est ainsi que la présente invention a pour objet essentiellement une structure originale, relativement simple, robuste, durable, fonctionnelle et peu coûteuse, pour répondre aux problèmes suivants :
- Besoin de véhicules écologiques, spécialement les quadricycles, plus spacieux et plus stables en mouvement, et permettant de transporter typiquement deux eb4
2 à quatre personnes, ainsi qu'une charge telle que bagage. A signaler cependant qu'il existe actuellement des véhicules conçus d'emblée comme des quadricycles avec un châssis unique, dont il sera traité brièvement ci-après.
- Besoin de montage décentralisé, ponctuel : en effet, par opposition aux véhicules aux châssis monolithiques susmentionnés en dernier, l'invention permet de résoudre le problème de l'encombrement avant montage des éléments constitutifs de l'ensemble du quadricycle.
- Besoin de parcage de longue durée : remarque apparentée à celle qui précède, si comme décrit ci-après, selon l'invention, on adopte la solution d'une structure démontable.
- Besoin d'utilisation d'un appoint énergétique pour faire face à des besoins complémentaires en la matière, dus au surpoids de la structure, des batteries éventuelles et de tous accessoires devenus nécessaires en raison des utilisations multiples de ce nouveau véhicule ; enfin, ces besoins énergétiques complémentaires s'avèrent particulièrement importants lorsqu'un seul passager a la charge de mouvoir le quadricycle.
- En définitive, besoin d'un véhicule plus confortable, plus pratique lors des arrêts fréquents, qu'une simple bicyclette, et permettant une couverture suffisante vis à vis des intempéries, soleil et pluie notamment, mais demeurant d'une utilisation aisée et économique lors des petits trajets et navettes (appelés aussi commuting ), d'où la structure simple recherchée et développée dans la présente invention.
Remarque importante : Il est compréhensible que les brevets les plus anciens ne se soient pas proposé d'apporter des solutions à la question des trajets de type navette . En effet, ce besoin est lié en grande part avec le développement relativement récent de l'urbanisation périphérique aux grands centres urbains :
cette situation, s'est développée d'abord autour des grandes métropoles, puis des villes industrielles, pour se généraliser à l'échelle mondiale, de nombreuses personnes fuyant désormais les centres des villes pollués, bruyants et chers, pour habiter en périphérie, ...mais pour revenir travailler et effectuer leurs achats dans ces mêmes centres, sur une base régulière.
La présente invention a précisément pour objectif premier de répondre à ce besoin et de résoudre les problèmes subséquents de motorisation qui en découlent, tels qu'exposés dans les présentes.
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3 Afin de mieux comprendre l'intérêt et les apports de l'invention, il est naturellement importarrt de connaître l'état de la technique antérieure, ce qui par la même occasion positionnera définitivement l'invention en mettant en relief ses avantages spécifiques, et en conséquence les choix techniques et les options particulières qui ont été retenus.
La littérature brevets montre en effet l'existence de deux principaux types de véhicules du type quadricycles . Le premier, type, remontant à plus d'un siècle est celui de deux bicyclettes que l'on tente de lier en parallèle par différents ensembles (ou kits ) de pièces mécaniques.
Faisant partie de ce premier type, il y a lieu de citer notamment les quadricycles présentés dans les brevets ci-après:
Note préliminaire : les brevets mentionnés ici sont, en relation avec la présente invention, les plus pertinents. D'autre part, l'existence d'un certain nombre de modèles d'utilité, notamment dans la sphère asiatique, est assez peu significative, du fait qu'en majorité ces, titres étant par nature succincts, ne couvrent pas et ne détaillent pas suffisamment les solutions proposées, ce qui aurait été
nécessaire pour couvrir un ensemble de dispositifs formant l'unité de l'invention telle que proposée dans le présent dossier.
CATEGORIE 1:
Le brevet US5342074A pour objet un véhicule à position du conducteur allongée avec dossier, et est constitué de deux bicyclettes similaires, pouvant être assemblées ou séparées selon les besoins ; un siège remplace la selle des bicyclettes standard, offrant donc plus de confort. Il va de soi que ce type de bicyclettes de base reste relativement peu répandu, car plutôt confiné aux véhicules de loisirs.
Brevet US6068278A : remarques similaires aux précédentes.
Le brevet US6022036A décrit un véhicule à position allongée avec dossier, constitué de deux bicyclettes couplées en parallèle, avec pédaliers indépendants, de telle sorte que chaque conducteur puisse pédaler à un rythme différent. Les systèmes de direction sont solidarisés de telle façon que chaque conducteur puisse faire pivoter les guidons de manière similaire. Les deux bicyclettes sont capables d'inclinaison dans le même sens pour compenser la tendance au mouvement d'inclinaison, voire de déversement du véhicule dans certaines conditions de routes, et ce moyennant cependant un mécanisme complexe de tiges et pivots.
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4 CATEGORIE 2:
Les brevets US6170844131, US750480A, US2694582A, US3350115A, US3592486A, US3794352A, US3902738A, US4288089A, US4834410A, US5511809A, US6666468B2, US1170148A, US3713671A, US3768834A, US3865401A, US3938827A, US4290620A, US2248223A, US20140070513A1, US3516686A, EP2060477A1, GBGB506208A, DE4115736A1, CN102582765A, décrivent des modèles de quadricycles basés sur des bicyclettes standard, et constituent ainsi pour la présente invention un aperçu valide de l'art antérieur.
Enfin, il existe aussi des réalisations concrètes de cycles, à l'unité ou en plus ou moins petites séries, dont certaines reprennent le concept du conducteur allongé
et adossé et d'autres se rapprochent plus de la présente invention par l'adoption de bicyclettes conventionnelles de grandes séries. Le modèle 2002 Solar Quadricycle , exposé sur le site www.interlog.com, peut transporter deux personnes plus un passager; il est constitué de deux bicyclettes standard pouvant être assemblées en parallèle puis séparées à volonté. Sa propulsion est solaire et électrique. D'autres modèles sont constitués de châssis spécifiques et ne seront pas pris en compte ici.
De par l'analyse qui précède, on constate ainsi l'intérêt de longue date pour des quadricycles utilisant deux bicyclettes standard, et par conséquent pour les éléments susceptibles de les réunir.
Cependant, les brevets cités décrivent pour certains d'entre eux des éléments d'assemblage des deux cycles, très complexes et par conséquent coûteux.
D'autres requièrent des transformations sur les bicyclettes, telles que perçages, soudures, ...etc. D'autres enfin tentent d'introduire des mécanismes susceptibles de faire d'un tel quadricycle ainsi constitué un véhicule aux caractéristiques plus sophistiquées, telles que: compensation d'inclinaison dans les virages, suspension indépendante, freins à disques, ... ; enfin, en raison de la disponibilité
plus récente de panneaux photovoltaïques, de batteries performantes, et de moteurs mieux adaptés, d'autres inventions se proposent d'intégrer ces éléments, pour toujours tendre vers un quadricycle plus autonome, plus commode, plus rapide, plus versatile et, en synthèse, plus économe à l'acquisition et à
l'usage.
Cependant, on remarque aussi que les propositions de solutions divergent, et c'est pourquoi la présente invention vise à offrir une solution optimisée ¨
sur la base de bicyclette standard ¨ selon les différents aspects susmentionnés.
En effet, par contraste avec la technique connue, la présente invention vise à obtenir :
e-bS"

a) Un quadricycle confortable, où la position du conducteur et du passager est assise, droite et adossée, abandonnant la selle triangulaire classique.
Cette position active s'oppose à celle allongée propre à certains types de véhicules susmentionnés.
b) Un espace-passagers plus large, entre les cadres , fournissant un
5 véhicule plus spacieux, et des sièges d'accès facile par l'avant, même pour des personnes à mobilité réduite c) Des repose-pieds ergonomiques, voire un espace plan libre pour les pieds d) Une structure portante et de liaison optimale avec les cycles, robuste, légère, et à faible résistance au vent e) Un véhicule solaire avec accumulation électrique dans des batteries ordinaires bon marché, panneau(x) photovoltaïque(s) ('I'V', ci-après) inclinable(s), avec système de retenue et de bascule de(s) panneau(x), moteurs électriques sur batterie(s), et mouvement d'entraînement mécanique possible par l'effort humain, en parallèle, au moyen de pédalier(s), chaîne(s) et pignon(s), en cas de besoin.
f) Un véhicule doté d'éléments suffisants de sécurité et de confort, tels que:

direction précise, géométriquement optimisée, tableau de bord ergonomique, freinage haute capacité, boîte de rangement, plateforme de chargement, notamment.
g) Un quadricycle utilisant les technologies les plus actuelles disponibles dans l'industrie, et notamment : une grande simplicité constructive grâce à une structure optimisée, minimale, qui transfère en hauteur certaines fonctions mécaniques, et préserve entre les deux bicyclettes une plateforme plus libre pour d'autres usages et commodités.
La possibilité technique et pratique (usage de batterie(s) et emplacements libres) pour compléter les équipements de base, susmentionnés, par des équipements et accessoires plus sophistiqués tels que, notamment ((h) à (j)) :
h) Le contrôle et la régulation de vitesse, i) La protection par fusible et contacteur-disjoncteur, l'alimentation de secours, la gestion de(s) batterie(s), ...etc.
j) L'éclairage et la signalisation : veilleuse, code; clignotants direction, stop, détresse, -e./PE4
6 Les équipements optionnels, comprenant notamment ((k) à (u)):
k) Chargeur de batterie / réseau de distribution d'énergie I) Freins de stationnement, d'urgence à main, m) Circuits de freinage séparés, n) Ceintures de sécurité, sacs gonflables (airbags) o) Pare-chocs renforcés p) Miroirs, q) Peinture et autocollants réfléchissants r) Équipements de communication, radio, ports mp3, réseau G3, GPS
s) Prises de courant (12V DC) t) Convertisseur de puissance à 110V et 240V (50 ou 60 Hz) u) Dais, voile, écrans contre les intempéries, garde-boue, dispositifs de réduction de la résistance de l'air (coques profilées) etc.
Ainsi, selon l'invention, le quadricycle décrit est basé sur une structure portante, qui permet un équipement modulaire et progressif en fonction des applications prévues, voire selon l'évolution des besoins dans le temps.
Si l'on désire réaliser un quadricycle construit sur une structure portante selon l'invention, ou plus généralement selon les modalités constructives de ses différentes composantes, de leurs agencements et de leur exécution, auxquelles il semble qu'il y ait lieu d'accorder une plus priorité, on procédera de la manière qui suit ou d'une manière analogue.
On construit une structure, selon l'invention, qui sera rapportée à une paire de bicyclettes ordinaires similaires, tel qu'illustré dans les figures ou dessins joints au présent descriptif. Il va de soi que les représentations ne sont données qu'à
titre indicatif et non limitatif, et que par ailleurs les illustrations de l'invention ou de ses composants ne sauraient être exhaustives.
La Figure 1 Planche I est une image du quadricycle assemblé autour de la structure objet de l'invention.
el>4
7 La Figure 2 Planche II est un schéma de la structure portante selon l'invention, dans lequel figurent par affleura d'autres supports ou organes de fonctions complémentaires.
La Figure 3 Planche III est une vue du coté avant droit du quadricycle, dans laquelle on distingue le cadre triangulaire de la bicyclette droite, sur lequel sont rapportés : le tube-support principal horizontal, l'arceau avant susmentionné, la plateforme des deux sièges, le dispositif de direction placé sous les sièges (28, 29), ainsi que les supports de batteries (39) en partie basse. Sur la roue (4), on remarque un moteur électrique (6) de roue à entraînement direct. On remarque à l'arrière en partie basse la plateforme de chargement.
La Figure 4 Planche III est une vue arrière montrant, selon une première disposition, la plateforme de chargement de bagage positionnée au niveau de l'essieu de roues (16), entre le support principal horizontal (21) et la barre de jonction arrière des roues (20).
La Figure 5 Planche IV est une vue de dessus de la partie gauche du système de freinage, montrant une barre de renvoi de ce dispositif, ainsi que différents câblages électriques.
La Figure 6 Planche IV est une vue de face de la partie droite du système de freinage ¨ qui se trouve en pratique au centre du véhicule, selon le modèle de conduite retenu dans les présentes ¨ dans laquelle on remarque à l'arrière les deux sièges.
La Figure 7 Planche V est une vue de face montrant à la fois les supports de batteries (39) sous le siège (35), et le repose-pieds (22). On note l'accès aux sièges par l'avant du véhicule.
La Figure 8 Planche V est une vue de face du quadricycle dans une configuration optionnelle préférentielle, où la partie plane basse est constituée d'un plancher maximisé, courant depuis le niveau repose-pieds à l'avant jusqu'à la périphérie des roues arrière, intégrant sur un plan unique les fonctions de repose-pieds, de support de batteries et de porte bagages étendu., ainsi que la possibilité d'être recouverte de manière étanche pour protéger les occupants, la structure, les organes et accessoires, ainsi que la charge transportée, vis-à-vis des projections par le bas, telles que graviers, boue, poussières, etc.
La Figure 9 Planche VI est une vue vers l'avant à partir des sièges (35): on distingue au centre (axe du véhicule) la poignée droite de direction (25), le tableau de commandes (38), la boite de connexion, les contrôleurs de puissance, l'arrêt ezie!'
8 d'urgence (44), le tableau d'affichage d'analyse des données, la poignée de freinage et d'accélération (25).
La Figure 10 Planche VI est un schéma du système de direction original proposé

dans la présente invention, dont les commandes (25, 29) sont à la disposition du conducteur de gauche si la conduite normale sur route est à droite, ou, exclusivement, à la disposition du conducteur de droite si la conduite normale sur route est à gauche. Le cas de la Figure 10 est celui de la conduite à droite, et par conséquent, le conducteur se trouve sur la gauche du véhicule.
Dans ce qui suit, seront explicitées certaines dispositions illustrées, ainsi que leurs variantes possibles, non limitatives ; cependant, l'invention sera mieux comprise par la considération des revendications, qui éclaircissent notamment le positionnement de l'invention en fonction de l'état de la technique, ainsi que par les dispositions inédites décrites ou suggérées dans les présentes.
On prendra ainsi comme base de fixation de la structure portante selon l'invention, deux vélos standards avec selles, et de préférence des cadres triangulaires, parfois dits masculins , qui présentent une rigidité élevée du fait de leur géométrie. Il va de soi que d'autres types de cadres sont également possibles, ainsi que certains brevets anciens en font état pour une application semblable : telle l'utilisation des cadres dits féminins , ou pour femmes .
La structure portante proprement dite selon l'invention, telle qu'illustrée dans la Figure 2, est constituée de trois parties principales, qui sont :
Une partie supérieure constituant l'élément de structure rigide, haut, comprenant d'une part deux arceaux en U inversés, soit un arceau avant (ou également 'arceau ou tubes de tête'), et un arceau arrière (ou également 'arceau ou tubes de selles'), et d'autre part des contreventements assurant la rigidité
de cet ensemble, ces arceaux passant au dessus des têtes des occupants pour constituer un dais rectangulaire destiné par ailleurs à supporter le(s) (panneau(x) photovoltaïque(s), lequel dais va servir aussi à protéger les passagers du soleil et de la pluie comme déjà mentionné. Les contreventements sont constitués de deux croix incluses dans deux plans verticaux parallèles, formées d'éléments rigides agissant préférentiellement en traction. Il est à noter que les branches de l'arceau de tête sont montées insérées dans les tubes de direction (axes des guidons) de telle sorte à
permettre la rotation des guidons tout en préservant la fixation axiale cadre-de-bicyclette-arceau.
_ Une partie inférieure constituant un moyen de liaison structurelle entre les deux cadres et comprenant : a) principalement une barre tubulaire horizontale rigide
9 reliant les boîtes de pédaliers des cadres de bicyclette ; puis b) une barre tubulaire rigide reliant les essieux des roues arrières.
Une partie intermédiaire constituant un moyen de liaison complémentaire entre les bicyclettes et comprenant: c) une barre tubulaire horizontale reliant les tubes de selles en leurs parties médianes, laquelle barre constitue par ailleurs le rebord arrière des sièges, et d) un tube horizontal reliant les tubes inférieurs obliques des cadres de bicyclettes, à un niveau médian, tout en constituant le rebord avant des sièges.
- Un repose-pieds (22) est fixé d'une part au support central susmentionné
et d'autre part au rebord avant du siège (23). Cet élément supporte par ailleurs le tube de guidon droit (24) ci-après introduit.
De manière complémentaire, et rattachés à cette structure de base, viennent plusieurs éléments fonctionnels qui font de ce véhicule un quadricycle intégré, parmi lesquels :
- Un dispositif de direction du quadricycle, est rattaché à cet ensemble fixe, et constitué d'un ensemble mécanique fait de quatre barrettes horizontales -soudées aux fourches et à un tube central pivotant - et de tirants et articulations à
pivots et rotules, mécanisme positionné immédiatement sous le niveau intermédiaire susmentionné, correspondant aux deux sièges II est à noter que ce dispositif, selon l'invention, disponible seulement pour le conducteur, est constitutif d'un système éclaté de direction ('guidon' gauche et 'guidon' droit ci-après) simulant des demi-guidons de vélo types qui rendent le véhicule aussi facile à conduire qu'un vélo simple et unique. A ces 'guidons' peuvent tout spécialement se rattacher les poignées de freins à vélo et les mécanismes de changement de vitesses, ainsi que d'autres dispositifs et accessoires universellement disponibles pour vélos :
- Un Système de freinage _ Un Système de maintien et de basculement AV-AR, au moins, du panneau PV
Un Siège passager et Sège conducteur complets avec assise et dossier Support(s) de batterie(s) Moteurs électriques de roues Système d'entraînement mécanique, tel que susmentionné
Plateforme de chargement de bagage ou autre Boîte de rangement Avec la description résumée qui précède, il est maintenant possible de mieux comprendre le positionnement de la présente invention pour faire de ce véhicule un quadricycle globalement nouveau : en effet, bien qu'il existe déjà des véhicules alimentés à l'énergie solaire, ces derniers sont de conception très légère, car utilisés de manière intermittente, pendant la journée, et en tous cas ne sont pas destinés à
un usage intensif, vu qu'ils fonctionnent directement avec l'éclairement solaire naturel ou, dans quelques cas, en s'aidant d'une batterie réduite pour surmonter notamment ebd.

des pentes trop raides. En fait, une majorité de ces véhicules sont à usage démonstratif ou simplement de loisirs. La présente invention vise un véhicule de transport durable, au jour le jour, peu coûteux, nécessitant peu d'entretien, pour les personnes telles que les navetteurs. Elle vise un véhicule robuste, stable, avec stockage de l'énergie dans des batteries courantes, telles que les batteries au plomb, 5 Comment l'invention contribue à la création d'un véhicule solaire nouveau :
L'approche de la présente invention se base en particulier sur une stratégie innovante de gestion de la puissance, où l'énergie solaire est recueillie pendant toutes les heures de brillance du soleil par le(s) panneau(x) PV, et stockée dans des batteries pour une réutilisation intensive lors des déplacements. Le soleil devient ainsi la
10 principale source d'énergie nécessaire.
En cas d'urgence seulement, un système mécanique de propulsion classique de bicyclette, déjà évoqué, est disponible pour faire appel à l'effort physique humain.
L'énergie accumulée dans les batteries du véhicule au cours d'une journée normalement ensoleillée garantit une vitesse, une accélération, et une autonomie suffisantes pour les déplacements quotidiens, la nuit ou pendant les périodes de faible éclairage naturel (nuages, aube, crépuscule). Du reste, avec un minimum de frais supplémentaires et d'encombrement, les batteries du véhicule peuvent également être rechargées à partir du réseau de distribution électrique (ou toute autre source d'électricité, telle que groupe électrogène, stockage électrique sur batteries, ...etc.) en utilisant un simple chargeur embarqué.
Un aspect important de l'invention est la possibilité de faire basculer le panneau solaire, car cette inclinaison, qui peut être manuelle ou électrique peut, dans certains cas augmenter la récupération de l'énergie solaire autour de 30% et plus.
Enfin', un aspect complémentaire, lié avec la disponibilité permanente du panneau PV
sur ce véhicule, est la possibilité, lorsque ce dernier n'est pas utilisé
pendant une période prolongée, de disposer de l'énergie récupérée par le panneau solaire, pour d'autres usages. C'est ainsi qu'une telle application peut s'avérer d'une grande utilité
dans les circonstances suivantes : fourniture d'éclairage dans les maisons isolées, les campements non équipés, les situations d'urgence (coupures de courant ;
besoin d'énergie en dehors des agglomérations, ...etc.), et de nombreuses autres, sans limitations.
Bien plus, lorsque plusieurs véhicules conformes à l'invention peuvent être mis en parallèle, soit sur le même site, soit en mode dispersé mais simultané, de nouvelles possibilités s'ouvrent qui sont respectivement la fourniture d'énergie électrique concentrée sur un même site (parkings divers, places publiques, utilités, ...etc.), ou encore fourniture d'énergie vers un réseau quelle qu'en soit la taille. Dans tous ces cas, le quadricycle, selon l'invention, est susceptible de constituer un facteur ebni.
11 nouveau de grande souplesse et disponibilité dans la fourniture électrique à
la demande, à n'importe quelle échelle.
DISPOSITIONS CONSTRUCTIVES ET FONCTIONNEMENT
Le cadre structurel portant, selon l'invention, et le quadricycle en résultant possèdent les principales propriétés fonctionnelles innovantes, qui suivent :
Le cadre structurel maintient les deux cadres de bicyclettes parallèles et les immobilise l'un par rapport à l'autre, en en faisant un ensemble pratiquement indéformable.
L'arceau avant (8) est ancré dans chacun des tubes de tête, tandis que l'arceau arrière (10) est ancré dans chacun des tubes de selle, de chaque bicyclette.
Les arceaux sont disposés parallèlement l'un à l'autre et reliés ensemble par des contreventements (12) pour créer une structure parallélépipédique, rigide et robuste.
Les connexions de tête soutiennent la voûte avant (du dais) sans affecter la fonction de direction du véhicule, comme il sera expliqué ci-après.
Des barres horizontales relient les deux bicyclettes ensemble: a) au niveau de l'axe de pédalier avec le tube central de support horizontal (21), b) sur les tubes de tige de selle reliés par le rebord arrière du siège (15), c) au niveau des tubes de descente avec le rebord avant du siège (14), et d) au niveau des essieux des roues arrières (16).
Le dispositif de panneau PV inclinable, selon l'invention (Figures 1, 2) est un support de fixation du panneau photovoltaïque connecté à l'arceau avant (8) par des charnières (18) et par des bras pivotants (19). Ces bras pivotants, comprenant plusieurs fentes, s'accrochent à l'arceau arrière (10) sur une tige prévue à
cet effet et sont retenus en place par un tendeur. Les bras de chaque côté du dispositif permettent de fixer le panneau à un angle variable avec la ligne d'horizon.
Ainsi une orientation optimale du panneau solaire par rapport au soleil peut être assurée pendant les différentes périodes de la journée et à travers les saisons.
Le panneau PV (43) et le coptrôleur de panneau PV sont reliés aux contrôleurs de moteurs et aux batteries à travers un câblage fixé à l'arceau arrière (10).
Le cadre structurel portant est, de préférence, équipé d'un système mécanique de propulsion comprenant des pédales de bicyclette et des pignons, des chaînes reliant les pignons des pédales par l'intermédiaire des engrenages et des arbres de transmission aux pignons arrières, et un système de transmission à dérailleur relié à
un système de changement de vitesses au guidon.
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12 Parmi les options avantageuses possibles, une voile transparente peut être attachée à l'arceau avant pour une utilisation économique dans des conditions de vent arrière suffisant.
Le porte-bagages (Figure 7), est un filet, de préférence métallique tel que métal déployé, attaché par son rebord avant, au support central (21) (niveau de l'axe de pédalier) et par son rebord arrière au tube horizontal fixé entre les deux roues arrière (niveau des essieux (16)). Il peut être prolongé jusqu'à l'extrémité
postérieure du véhicule. Dans cette configuration, un repose-pieds (22) est fixé au tube support central horizontal et au bord avant du siège (23) et supporte le tube porteur du guidon droit (24).
La plate-forme de chargement unifiée préférentielle (Figure 8), ou plancher, est un filet du type métal déployé ou grillage, susceptible de remplacer les supports de batteries ainsi que le repose-pieds et se prolonger jusqu'à l'extrémité
arrière des roues. Ce plancher peut être supporté par des tiges ou câbles attachés au bord avant du siège, et à l'arrière à l'arceau arrière ; il sera ainsi à un niveau quelque peu inférieur à celui du porte-bagage précédent (Figure7), mais offrira de ce fait même un accès plus facile aux passagers ainsi qu'au chargement et déchargement des bagages.
Selon l'invention, le système de direction est constitué d'un mécanisme de barres et pivots, et de rotules et tirants, tel qu'illustré à la Figure 10.
Les barrettes horizontales (Figure 10) servent à actionner des tirants qui sont constitués en deux paires. La paire extérieure est mue par l'action du guidon gauche :
un mouvement de traction de ce guidon fait tourner la fourche du vélo gauche vers la gauche. Inversement pour une poussée vers l'avant de ce guidon, ceci étant du à une barre arrière pivotant autour d'un pion vertical central, ou pivot, à laquelle sont rattachés les deux tirants externes.
Les deux tirants internes sont, eux, relatifs à l'action du guidon droit. Le mouvement est analogue à (et simultané avec) celui provoqué par le guidon gauche, si bien que l'effort d'orientation du véhicule est pris en charge par les deux bras du conducteur simultanément et naturellement.
Précisions constructives :
Le guidon droit (25) (Figure 7) est relié à un arbre qui peut tourner librement dans le tube de guidon de direction de droite (24) lui-même solidarisé avec le repose-pieds (22) (Figure 8). La poignée de guidon droit (25) est reliée à l'axe/tige de droite de cette même direction.
13 Le guidon gauche est relié à la fourche gauche par un manchon et un cylindre situé
autour du tube de tête entre les tubes horizontal et descendant (Figures 6 et 7). La fourche avant gauche est reliée au mécanisme de direction (Figure 10).
La rigidité du système de direction est renforcée par des entretoises pour constituer des triangles avec les extrémités du membre transversal du mécanisme de direction.
Les deux parties de guidon portent les poignées de frein qui sont reliées aux freins avant et arrière deux par deux, sans qu'aucune option définitive ne soit arrêtée. Le mécanisme de transfert des câbles de freins est situé sous les sièges (Figure 5). Il permet éventuellement à une poignée de frein d'activer deux freins avant (un sur chaque fourche) et à l'autre poignée, d'activer les deux freins arrière.
Le support de guidon, côté droit, supporte également : tableau de bord optionnel, boîte de raccordement, contrôles de puissance, arrêt d'urgence, écran de données d'analyse et de contrôle, poignée d'accélération et poignée de frein.
Des supports de batteries (39) sont de préférence placés sous les sièges, et fixés entre la barre de support central (21) près du boîtier de pédalier, et le repose-pied (22) (Figure 8).
Un tableau de bord loge les contrôleurs des moteurs (Figure 7) Au titre de l'aménagement global, une boîte verrouillable est disposée sous le siège, pour le chargeur de batterie, ainsi que des rallonges pour la connexion au réseau de distribution d'énergie.
Des moteurs-roues (6) sont reliés au système de batterie(s) (42) par l'intermédiaire d'un câblage depuis le panneau PV. Des moteurs-roues à entraînement direct peuvent également recharger les batteries pendant le freinage, par récupération, pour améliorer l'efficacité globale du système d'alimentation.
LIAISONS STRUCTURE / CYCLES :
Ces liaisons revêtent un aspect des plus importants dans la présente invention, car elles permettent d'assurer :
Un robuste assemblage entre la structure et les cycles standard, dépourvu de flexions et torsions excessives Un montage et un démontage aisés.
Il existe de nombreux moyens d'assurer ces liaisons, cependant nous préconisons, selon l'invention, les dispositifs essentiels et caractéristiques suivants :
Pour le tube-support central horizontal (21), une liaison par soudures aux boulons de retenue de l'essieu de pédaliers.
ebs.
14 Pour les autres parties reliant transversalement les deux bicyclettes en partie basse, des extrémités terminées par une double coquille à garniture caoutchoutée (non représentées), où les coquilles de caoutchouc, inamovibles, sont solidement serrées sur les emplacements ad hoc au moyen de vis et écrous-freins terminaux.
- Pour les extrémités des arceaux, on distingue :
= Pour l'arceau avant : la liaison selon l'invention est comme suit :
l'extrémité ¨
et moyen de liaison de l'arceau avec - a/ l'axe de la fourche et b/ le tube de tête, est un tube rond aux parois épaisses (en option, une barre cylindrique) qui pénètre avec un faible jeu circulaire dans l'axe de la fourche pour déboucher au dessus de la roue ;
à ce niveau, un moyen mécanique, tel qu'écrou-frein avec rondelle va le fixer définitivement en translation ; à la partie haute, juste au dessus de l'extrémité de la fourche est soudée une rondelle épaisse, qui servira d'appui à ladite partie de l'arceau ; de cette manière, la fourche pourra être tournée lors des virages, sans que cette extrémité de l'arceau ne soit entraînée, grâce au jeu circulaire ménagé.
= Pour l'arceau arrière : le cas est plus simple, car les tubes arrières des vélos sont simples et fixes : les extrémités de l'arceau seront donc insérées sans jeu notable dans ces tubes, avec appui éventuel au moyen d'une rondelle soudée sur chaque tube ; les extrémités de cet arceau peuvent être significativement supérieures en diamètre à celles de l'arceau avant. Par précaution, on peut solidariser cet arceau avec le tube par tout moyen, y compris, selon l'invention, par collier, ou encore un manchon adéquat, serré sur les deux tubes.
Le véhicule solaire selon l'invention, n'utilise pas les hydrocarbures pour sa traction, ainsi son impact sur l'environnement est insignifiant. Il est quasi-entièrement recyclable.
Ce véhicule peut être équipé d'un système électronique de gestion et de suivi permanent de l'énergie produite et consommée, de la tension électrique instantanée, du niveau de charge de batterie, de la conservation d'énergie, de la réserve disponible, du rendement de système, de la vitesse, de la distance parcourue, etc., ... et ce par l'application d'un dispositif électronique complet, ou système d'analyse, accessible par un tableau électronique afficheur de l'état du système (38) (Figure 9).
Types d'assemblages : la structure présentée ici, selon l'invention, est constituée d'éléments conformes aux pratiques constructives déjà existantes dans la production de cycles. Il s'agit en premier lieu de tubes en aciers de construction courants, usinables et soudables ; les pièces de contacts tournants seront de préférence en laitons, et les différentes articulations seront de préférence approvisionnées dans le commerce, dans les normes et qualités standard. ; les contreventements pourront être en tiges d'aciers spécial, ou des câbles de forte résistance, bien tendus et solidarisés en leur point de croisement.
Les batteries préconisées peuvent aussi bien être celles dites de démarrage, utilisées pour les automobiles notamment, qui se caractérisent par un temps de charge rapide, ou bien celles de traction, de capacités et d'une durée de vie plus élevées, mais également plus lourdes. Comme susmentionné il s'agira de batteries au plomb, au phosphate, ...etc.
Les panneàux PV seront de préférence au silicium poly-cristallin, les plus répandus. Il est également possible d'utiliser des modules monocristallins, d'un meilleur 5 rendement, mais ces derniers sont plus coûteux ; ou tout autre type de modules dont le rapport rendement/prix sera plus intéressant à l'avenir ; le concept de gestion énergétique de l'invention n'en sera que plus avantageux.
Il va de soi que les préconisations formulées ici, tout en étant conformes à
l'invention, 10 ne sont en aucune manière limitatives, plusieurs variantes étant envisageables, et tout particulièrement aussi bien dans l'agencement des composants que dans les valeurs dimensionnelles, leur nombre, les constituants, les matériaux, voire leurs caractéristiques spécifiques.
Le quadricycle, selon l'invention, est un véhicule d'utilisation aisée, et ce en raison
15 même de sa configuration à la fois ergonomique, simple, et cependant complète et polyvalente. Il est en somme un véhicule robuste, pour une utilisation intuitive, décontractée, et écologique.
Moyennant une gestion énergétique aisée, puisqu'il suffit d'orienter approximativement le véhicule vers le soleil, par intermittence, ou bien encore de le laisser plein Sud (dans l'hémisphère Nord) pour une solution médiane, on est assuré
de recharger la batterie dont la capacité est optimisée pour convenir à la fois à la puissance de charge du panneau PV orientable, et à la distance quotidienne à
parcourir. Bien entendu, un appareil électronique du type ordinateur de bord , peut toujours fournir une indication sur la distance pouvant être parcourue à un moment donné, et même conseiller un véritable rythme de parcours.

Claims (10)

REVENDICATIONS
1. Cadre structurel portant pour quadricycle solaire, destiné à assembler en parallèle deux bicyclettes semblables ordinaires - connues pour être parvenues au plan technique à des modèles pratiquement standards en termes de conception, de dimensions et de technologies de construction - de telle sorte à obtenir un quadricycle actionné essentiellement par l'énergie solaire photovoltaïque (`I'V', ci-après), caractérisé par son autonomie suffisante pour assurer à un passager au moins la couverture d'un circuit moyen de type navette journalière, par l'usage essentiel de l'énergie solaire, et cela dans une gamme de vitesses compatibles avec les circuits urbains et périurbains ; une sécurité de base obtenue par une construction robuste ; une stabilité maximale, bâtie sur une empreinte au sol tendant vers un carré, résultant en une assiette élargie, un espace pour disposer deux sièges suffisamment spacieux côte à côte, avec dossiers individuels, et la possibilité
d'accéder librement aux sièges par l'avant du véhicule, plus particulièrement favorable aux personnes à mobilité réduite ; une direction précise ; une conception simple et quasi-rustique de l'ensemble mécanique; un confort en position assise adossée, comparable à celui des automobiles ; une absence totale de pollution sur route par l'utilisation efficace et suffisante de batteries peu coûteuses telles que les batteries au plomb, supportant aisément des centaines de cycles de charge et décharge rapides, tout en fournissant l'énergie suffisante à des parcours de type navette quotidiens. ; des coûts d'acquisition et d'exploitation réduits au minimum ;
ainsi qu'une modularité d'ensemble poussée , permettant le parcage longue durée, la mise en emballage et l'expédition faciles et en définitive le montage sur le lieu d'utilisation abordable et rapide au niveau des utilisateurs ; le tout se traduisant directement en économies d'échelle à un niveau global. (Figure 1).
2. Cadre structurel portant pour quadricycle solaire, selon revendication 1, caractérisé
en ce que la structure rassemblant les deux cycles se compose essentiellement : à
sa partie supérieurs de deux arceaux en U inversés, qui maintiennent les deux cycles parallèles par la disposition des extrémités de ces arceaux dans les tubes de siège et de tête tout en permettant une libre rotation de la fourche de direction avant, les deux arceaux étant d'une part suffisamment élevés pour passer au-dessus des têtes des passagers, et d'autre part solidarisés en hauteur par deux contreventements verticaux, latéraux, reliant les deux arceaux (Figures 1, 2) ; à sa partie inférieure d'un tube-support central horizontal rattaché à la boîte de pédalier des cadres de bicyclette, ainsi que d'un tube rigide reliant les essieux des roues arrières. (Figures 1, 3, et 4).
3. Cadre structurel portant pour quadricycle solaire, selon revendications 1 et 2, comportant au titre du capteur solaire, un panneau photovoltaïque de grandes dimensions, au standard le plus utilisé du marché (environ 1m x 1.5m), qui permet ainsi, d'une part de couvrir amplement l'espace disponible au dessus du véhicule, et d'autre part d'optimiser l'énergie reçue au meilleur coût d'investissement , caractérisé
par la possibilité de basculer vers l'avant pour optimiser l'angle de réception des rayons solaires, au moyen d'un dispositif comportant une charnière sur l'arceau avant, et un ou deux bras de pivotement à l'arrière, ainsi que des fentes pratiquées dans le bras de pivotement, ayant la possibilité d'être réglées sur la traverse horizontale de l'arceau arrière pour réaliser des angles différents avec la ligne d'horizon.
4. Cadre structurel portant pour quadricycle solaire, selon revendications 1 et 2, caractérisé en ce que, au titre de la fonction de direction, il comporte un dispositif simulant un guidon de vélo-type qui rend le véhicule aussi facile à conduire et diriger qu'un vélo simple, constitué de deux parties gauche et droite de guidon séparées ; ce dispositif est constitué de barrettes horizontales liées principalement aux épaulements des fourches de direction, de deux barres arrières transversales ¨
une longue et une courte - pivotant horizontalement en leurs centres, de deux paires de tiges longitudinales ¨ externe et interne ¨ reliées à ces barres arrières, les liaisons entre barrettes, tiges et barres arrière étant assurées par des rotules ; ces parties sont positionnées ¨ pour un véhicule à siège de conducteur à gauche et vice versa ¨
pour celle de gauche, au dessus de la fourche de la bicyclette gauche, et pour celle de droite, au centre du quadricycle, à la même hauteur que la poignée gauche ;
cette disposition est complétée par une approche ergonomique qui permet à ces parties de porter les freins à vélo, les mécanismes de changement de vitesse et d'autres dispositifs accessoires universellement disponibles pour vélos. (Figure 10).
5. Cadre structurel portant pour quadricycle solaire, selon revendications 1 à
3, caractérisé par l'intégration optimale d'un plancher unifié bas, multifonctionnel, servant à la fois de repose-pieds, de support de batteries contribuant à la stabilité du véhicule, de support de la partie droite du guidon, de porte-bagages étendu et de protection du véhicule et des passagers vis-à-vis des projections des roues et de la route (Figure 8).
6. Cadre structurel portant pour quadricycle solaire, selon revendication 1, caractérisé
par la possibilité de répartir un circuit de freinage, à partir de la structure centrale, vers deux ou quatre roues, lesquelles peuvent être simplement modifiées pour supporter des disques et offrir ainsi un système de freins à disques, reconnu pour être parmi les plus simples et les plus efficaces.
7. Cadre structurel portant pour quadricycle solaire, selon revendications 1 à
6, caractérisé par la possibilité d'utiliser, en option de secours, un système mécanique de pédales, chaînes et pignons, pour assurer le déplacement du véhicule en mode secours ou dépannage, pour faciliter son approche d'une destination proche, ou d'un point de recharge électrique.
8. Cadre structurel portant pour quadricycle solaire, selon revendications 1 à
7, caractérisé par sa modularité, et en conséquence la possibilité de compléter l'équipement de base par des équipements sophistiqués, tels que, sans limitation :
systèmes de contrôle, de régulation, de gestion de l'énergie, affichage, ordinateur de bord.
9. Cadre structurel portant pour quadricycle solaire, selon revendications 1 à
8, caractérisé par la capacité technique optionnelle d'offrir aux usagers la possibilité
d'utilisation d'accessoires utiles, tels que prise de courant externe, GPS, mp3, G3, Wifi, etc.
10. Cadre structurel portant pour quadricycle solaire, selon revendications 1 à 9, caractérisé par sa capacité technique d'offrir un ensemble de caractéristiques généralement antinomiques, et particulièrement : robustesse et légèreté ;
performances et écologie ; simplicité et confort ; rusticité et sophistication ; de manière complémentaire, en retour, la capacité d'alimenter en énergie, via les batteries ou, directement par le panneau solaire, un point de consommation, ou un réseau quelle qu'en soit la taille, si un nombre important de tels véhicules sont appelés à être branchés en parallèle, sur un même site, ou même de manière dispersée dans l'espace, pour secourir ou renforcer un réseau électrique déficient.
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