FR2472502A1

FR2472502A1 - Vehicule pourvu d'une roue auxiliaire pour et/ou sa propulsion et/ou son guidage et/ou son freinage.

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Publication number: FR2472502A1
Application number: FR7931836A
Authority: FR
Original assignee: COISELET DE F CLAUDE L DE
Current assignee: COISELET DE F CLAUDE L DE
Priority date: 1979-12-27
Filing date: 1979-12-27
Publication date: 1981-07-03
Also published as: GB2066753B; CA1166283A; DE3049198A1; FR2472502B1; GB2066753A; DE3049198C2; US4427086A

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN VEHICULE POURVU D'UN SYSTEME DE SUSTENTATION 12 CONNU EN LUI-MEME, SUR UN SUPPORT 3 DE SA TRAJECTOIRE ET MUNI D'AU MOINS UNE ROUE AUXILIAIRE 1. LA ROUE 1 EST LIEE AU BATI 2 DU VEHICULE AU MOYEN D'UN SUPPORT 22A DE SON AXE DE ROTATION ET D'UN SYSTEME 23, 24 DE LIAISONS ARTICULEES DE CE SUPPORT AU BATI PERMETTANT A LA ROUE D'ETRE MAINTENUE CONSTAMMENT AU CONTACT D'UNE SURFACE 3 D'APPUI AVEC UNE ADHERENCE CONNUE QUI EST PARALLELE A LA TRAJECTOIRE A DU VEHICULE ET DE LAQUELLE LE BATI 2 EST MAINTENU A UNE DISTANCE D SENSIBLEMENT FIXE PAR UN DISPOSITIF 12 DE GRANDE RAIDEUR ELASTIQUE, LEDIT SYSTEME DE LIAISON ETANT TEL QUE, LORSQUE LA ROUE EST SOUMISE A UN EFFORT F CONTENU DANS LADITE SURFACE D'APPUI ET S'EXERCANT AU POINT DE CONTACT C DE LA ROUE 1 AVEC LA SURFACE 6, CET EFFORT ENGENDRE UNE FORCE Q DE REACTION DU DISPOSITIF DE GRANDE RAIDEUR ELASTIQUE PROPORTIONNELLE A F TENDANT A APPLIQUER LA ROUE 1 CONTRE LA SURFACE 3. APPLICATION AUX VEHICULES NOTAMMENT A COUSSINS D'AIR.

Description

Véhicule pourvu d'une roue auxiliaire pour et/ou sa propulsion et/ou

son guidage et/ou son freinage.

L'invention est relative à un véhicule terrestre, c'est-à-dire un corps mobile automoteur ou tracté par rapport à une surface de support fixe. Il comporte donc un système assurant sa

sustentation par rapport à cette surface ayant pour fonction prin-

cipale de réduire le frottement entre le mobile et le support. Il

comporte également des moyens pour assurer son guidage, sa propul-

sion et son freinage. Dans les véhicules classiques, le système de sustentation est un ensemble de roues et les moyens de propulsion et freinage sont prévus pour comprendre au moins une partie desdites

roues, le guidage pouvant Gtre assuré par des moyens séparés.

Dans d'autres véhicules, le système de sustentation est dit "à effet de sol" (coussin d'air ou de fluide), les moyens générateurs du mouvement étant constitués par des organes séparés du système de sustentation (hélices ou propulseurs par réaction, attraction, etc.) le guidage pouvant Stre assuré par lesdits moyens générateurs, orientables ou par une installation fixe parallèle à la

trajectoire désirée du véhicule.

L'invention concerne des moyens pour assurer au moins la propulsion et/ou le freinage, pour des véhicules à dispositif de

sustentation quelconque connu en lui-mÉme, notamment, de manière avan-

tageuse pour des véhicules à effet de sol. Elle concerne également des moyens pour assurer le guidage de tels véhicules si celui-ci n'est pas réalisé par ailleurs de manière connue. Ces moyens mettent en oeuvre au moins une roue auxiliaire simple ou multiple indépendante

du dispositif de sustentation.

Plus précisément, l'invention a pour objet un véhicule pourvu d'un système de sustentation connu en lui-même sur un support

de sa trajectoire et'muni d'au moins une roue auxiliaire.

Selon l'une des caractéristiques de l'invention ladite roue est liée au bâti du véhicule au moyen d'un support de son axe de rotation et d'un système de liaisons articulées de ce support au bâti permettant à la roue d'âtre maintenue constamment au contact d'une surface d'appui,avec une adhérence connue,qui est parallèle à la trajectoire du véhicule et de laquelle le bâti du véhicule est maintenu à une distance sensiblement fixe par un dispositif de grande reideur élastique, ledit système de liaison étant tel que, lorsque la roue

est soumise à un effort contenu dans ladite surface d'appui et s'exer-

çant au point de contact de la roue avec ladite surface, cet effort engendre dans le système de liaisons susdit des forces tendant à écarter ledit bati de ladite surface d'appui dont la résultante est

contenue dans le 'Icône d'adhérence" auxquelles s'oppose ledit dispo-

sitif de grande raideur élastique par des forces de réaction dont

l'une des composantes, transmises par le système de liaisons arti-

culées susdit tend, par l'intermédiaire dudit support, à appliquer

la roue contre ladite surface d'appui sous une intensité proportion-

nelle à l'effort susdit.

Dans un premier mode de réalisation de l'invention le sup-

port susdit est, de manière connue en elle-même, tel que, dans le plan per-

pendiculaire à la surface d'appui susdite contenant le point de contact de

la roue avec cette surface et passant par ledit effort, la liaison rouesup-

port est du type articulation libre au niveau de laquelle l'effort susdit ne crée aucun couple sur le support dont le moment ne soit pas contenu dans le plan; la trace dans le plan susdit de l'axe instantané de rotation, réel ou virtuel du support par rapport au bàtidéfini par ledit système de liaisons articulées, est alors située dans la zone définie par la trace du cône d'adhérence qui, du côté de la roueest inclinée vers ledit effort et par la

perpendiculaire à la surface d'appui au point de contact susdit, 1 'incli-

naison sur la surface d'appui de la droite passant par la trace de 1 'axe de roue et la trace susdite de l'axe instantané de rotation définissant le coefficient de proportionnalité susdit entre 1 'intensité dudit effort et la

composante des forces tendant à appliquer la roue sur ladite surface.

Dans un second mode de réalisation de l'invention, le support susdit est, de manière connue en elle-même, tel que dans le plan perpendiculaire à la surface d'appui susdite, contenant le point de contact de la roue avec cette surface et passant par ledit effort, la liaison roue-support est du type au moins en partie rigide au niveau de laquelle l'effort susdit crée un couple sur le support dont le moment n'est pas contenu dans ce plan; la trace dans le plan susdit de 1 'axe instantané de rotation réel ou virtuel du support par rapport au bâti, défini par ledit système de liaisons articulées, est alors située dans la zone définie par la trace du cône d'adhérence qui, du coté de la roue

est inclinée vers ledit effort et par la perpendiculaire à la surface d'ap-

pui au point de contact susdit, l'inclinaison sur la surface d'appui de la droite passantpar le point de contact de la roue avec la surface d'appui et la trace susdite de 1 'axe instantané de rotation définissant le coefficient de proportionnalité susdit entre l'effort auquel est soumise la roue et la

composante des forces tendant àappliquer la roue sur ladite surface.

Lorsque la roue, selon le premier mode de réalisation

susditest destinée à la propulsion ou au freinage'du véhicule, l'ef-

fort susdit est engendré par l'application d'un couple à l'axe de la roue au moyend'un dispositif connu dont le couple de réaction est équilibré par ledit bâti, le plan susdit étant alors sensiblement parallèle A

la trajectoire du véhicule.

Pour une roue destinée également à la propulsion ou au freinage du véhicule, selon le second mode de réalisation susdit, l'effort susdit est engendré par l'application d'un couple à l'axe de la roue au moyen d 'un'dispositif connu dont le couple de réaction est

coaxial audit couple et est équilibré par ledit support, ledit dispo-

sitif constituant alors entre la roue et le support la liaison au-

moins en partie rigide susdite, le plan susdit étant alors sensi-

blement parallèle à la trajectoire du véhicule.

Pour une roue destinée au guidage du véhicule dans

le premier mode de réalisation susdit, ledit effort est alors sen-

siblement parallèle à l'axe de la roue, ce dernier étant articulé dans ledit support autour d'un axe perpendiculaire au plan susdit qui est alors un plan sensiblement transversal & la trajectoire du véhicule. Enfin pour une roue destinée au guidage du véhicule dans le second mode de réalisation susdit, ledit effort est alors sensiblement parallèle à l'axe de la roue, ce dernier étant encastré dans ledit support pour ce qui concerne ses mouvements autour d'un axe perpendiculaire au plan susdit qui est alors un plan transversal

à la trajectoire du véhicule.

Par ailleurs le système de liaisons articulées susdit est constitué dans une première variante de réalisation par le support

lui-même directement articulé au bàti, l'axe d'articulation consti-

tuant l'axe de rotation instantané du support.

Dans une seconde variante de réalisation, le système de liaisons articulées est constitué par deux leviers convergents articulés respectivement entre le bâti et le support, leur point

d'intersection définissant l'axe de rotation instantané du support.

Dans une application particulièrement intéressante de l'invention, le véhicule est tel que le support de-sa trajectoire et la surface d'appui susdits sont constitués par le sol ou analogue et le dispositif à grande raideur élastique est constitué par un moyen de sustentation à effet de sol, ladite roue reposant sur le

sol par son propre poids.-

Pour cette application, le second mode de réalisation de l'invention peut consister en ce que ladite roue étant portée en

bout d'essieu rigide et étant motrice au moyen d'un renvoi de trans-

mission, le support susdit est constitué par le renvoi lui-même com-

portant,de manière connue, un tube de poussée articulé au bati autour d'un axe placé en avant de la ligne transversale passant par le point de contact de la roue avec le sol par rapport au sens d'avancement

du véhicule.

Pour cette application également, une variante de réa-

lisation de l'invention consiste en ce que ladite roue étant attelée

de manière indépendante audit bâti au moyen d'un support connu, auto-

risant un débattement vertical de la roue par rapport au bâti, et étant motrice au moyen d'un renvoi de transmission et d'un arbre du type àjoints articulés, le système de liaisons articulées susdit est constitué par le renvoi lui-même articulé de manière connue au

bâti du véhicule autour d'un axe situé à l'avant de son arbre de sor-

tie relié à l'arbre à joints articulés, par rapport au sens d'avan-

cement du véhicule et par un élément solidaire dudit renvoi et lié

aux mouvements verticaux du support.

Dans une autre application de l'invention, le véhicule est tel que le support de sa trajectoire est constitué par une piste

et la surface d'appui susdite est parallèle à la trajectoire, le dis-

positif à grande raideur élastique étant constitué par le bâti du véhicule lui-même guidé par rapport à ladite surface d'appui, ladite

roue étant rappelée sous un faible effort contre ladite surface d'appui.

L'invention sera mieux comprise au cours de la descrip-

tion donnée ci-après à titre d'exemple purement indicatif et non limi-

tatif qui permettra d'en dégager les avantages et les caractéristiques secondaires.

Il sera fait référence aux dessins annexés, dans les-

quels:

les figures lA à ID sont des schémasillustrant le prin-

cipe d'un premier mode de réalisation de l'invention principe d'un simplifiée du variantes une simplifiée du simplifiée de les figures 2A à 2D sont des schémas illustrant le second mode de réalisation de l'invention les figures 3A et 3B illustrent une première version premier mode de réalisation-susdit; les figures 4A et 4B illustrent respectivement par deux même version simplifiée du second mode de réalisation les figures 5A et 5B représentent une seconde version mode de réalisation des figures 2A à 2D; les figures 6A et 6B représentent une troisième version ce même mode de réalisation; les figures 7 à 7D montrent une première application du second mode de réalisation susdit, dans diverses variantes, à un véhicule à effet de sol; les figures 8 à 8E illustrent une seconde application du second mode de réalisation susdit notamment dans ses versions des figures 4B et 6B; -les figures 9 et 9A illustrent une application de la version de la figure 4A à un véhicule à effet de sol; les figures. 10 et lOA montrent un troisième mode de réalisation de l'invention dans son application à un véhicule à effet de sol; les figure 11, llA et l1B illustrent une combinaison possible des diverses versions des modes de réalisation de l'invention mises en oeuvre sur les trains avant et arrière d'un véhicule à effet de sol; la figure 12 illustre schématiquement une application de l'invention à un dispositif sustenté et guidé sur une piste la figure 13 représente schématiquement une application de l'invention conforme à la figure 12 avec roues conjuguées;

la figure 14 illustre par une variante de la figure 4A appli-

quée à un dispositif selon la figure 12 une généralisation possible de 1 'in-

vention. En se reportant tout d'abord aux figures lA à 1D, on voit une roue 1 attelée au bàti 2 d'un véhicule au moyen d'un dispo- sitif d'attelage non représenté qui comporte un support de l'axe de

rotation de la roue et un système de liaisons articulées dudit sup-

port au b8ti. Ce support peut débattre dans une direction définie ciaprès. On n'a pas représenté ce support et ce système de liaisons

articulées car, comme on le verra ci-après, de nombreuses réalisa-

tions en sont possibles.

Le bati 2 du véhicule est quant à lui susceptible de se déplacer sur une surface formant support de sa trajectoire qui pourra être le sol, une piste préfabriquée, etc. et comporte pour ce faire des organes de sustentation reposant sur cette surface afin de rendre minimal le frottement entre elle et le bati. Ce support de trajectoire ainsi que les organes de sustentation ne sont pas

représentés sur les figures lA à 1D.

Le véhicule se déplace en outre parallèlement A une surface 3 de laquelle le bàti2 est maintenu à une distance sensiblement

constante D au moyen d'un dispositif de grande raideur élastique non repré-

senté car susceptible d'#tre réalisé sous de nombreuses formes.

La surface 3 susdite constitue une surface d'appui pour

la roue 1 au contact de laquelle cette dernière est constamment main-

tenue. On appellera C le point de contact de la roue 1 sur la sur-

face 3. L'adhérence de la roue 1 sur la surface 3 est fonction de l'état de surface de chacune d'elles et est définie classiquement par le "cône d'adhérence" dont on a représenté la trace 4 dans le plan des figures 1B, 1C et 1D et dont le demi-angle au sommet G représente

l'angle dont la tangente est égale au coefficient d'adhérence.

Le support de la roue est, dans le cas des figures LA

à 1D, tel que l'axe qu'il porte y est monté à la manière d'une rotule.

En d'autres termes cela signifie que si un effort F (figure lA qui

est une projection de la roue sur la surface 3) contenu dans la sur-

face 3 est appliqué à la roue 1, cette dernière n'engendre aucun couple dans son support. Bien entendu d'autres moyens sont prévus (par exemple, roue jumelée essieu) pour que la roue susdite conserve sa position par rapport à la surface 3. Pour des raisons de clarté de 1 'exposé ces moyens

ne sont pas représentés. On verra dans la partie de la description ciaprès

relative à certains modes de réalisation simplifiés comment un support peut répondre à cette condition. En butre, le système de liaisons articulées susdit est tel que le support soumis à un effort F possède un axe instantané

de rotation (représenté I sur les figures) réel ou virtuel. On donnera ci-

après également des exemples de cet axe.

Dans le cas de ces figures, avec un support n'encais-

sant aucun couple de la part de la roue soumise à l'effort F, le système de liaisons articulées doit Otre tel que son axe instantané de rotation I perce le plan perpendiculaire à la surface 3 contenant l'effort F (le plan de la figure ID qui est une vue suivant Z de la figure lA) en un point P (la trace de I dans ce plan) situé au-dessus de la surface 3 (du cOté de la roue) et au-delà du point C dans le sens de l'effort F. La droite passant par P et par la trace R de l'axe de la roue dans ce plan est la direction de la résultante des forces transmises par la roue, le support et le système de liaisons articulées au bati 2 sous l'effet de l'effort F. Comme le bati 2 est

maintenu à une distance D sensiblement fixe de la surface 3 par un dispo-

sitif à grande raideur élastique donc pratiquement indéformable, il équi-

libre cette résultante. L'analyse de léquilibre montre'que cette résul-

tante a pour composante dans la surface 3 la force F et, perpendiculaire-

ment à cette surface au point C, la force Q. Cette force Q est proportion-

nelle à la force F et tend donc à appliquer la roue 1 sur la surface 3 sous une intensité proportionnelle à la force F, le coefficient de

proportionnalité étant défini par l'angle S que forme,avec la ver-

ticale à la surface 3 passant par C, la-droite PR susdite. Cette décomposition de force n'est réalisée que si S est plus petit que

l'angle G susdit.

La figure 1B est une vue suivant X de la figure lA (projection sur le plan de la roue 1) et la figure IC est une vue suivant Y de la figure lA (projection sur un plan perpendiculaire au plan de la roue). La trace de l'axe I est repérée Px dans le plan de la figure 1B et Py dans le plan de la figure IC. Ce qui

a été montré en ce qui concerne l'effort F dans le plan le conte-

nant (figure ID) est applicable a ses composantes Fx et Fy qui donne-

ront naissance à des composantes verticales Qx et Qy dont la somme est d'ailleurs égale à Q. Dans les figures 2A à 2D on a représenté par des schémas identiques aux précédents un second mode de réalisation dans lequel le support de l'axe de la roue, toutes choses égales par ailleurs, comporte une liaison au moins en partie rigide avec ladite roue, que ce soit un encastrement pur ou une liaison avec transmission de couple moteur ou de frottement, si.bien que 1 'effort F induit un couple sur le support par le moyen de l'axe de la roue. Avec une telle condition on observe que la résultante des forces transmises par la roue, le support et le système de liaisons articulées au bati 2 s'établit le long d'une

ligne passant par le point C et la trace P de l'axe de rotation.

instantané I du support par rapport au bâti dans le plan contenant l'effort F et perpendiculaire A la surface 3 (figure 2D). Le long de cette ligne s'établit également la force de réaction du bâti 2 sur lesdits éléments du fait du dispositif susdit du maintien du bâti

à la distance D susdite de la surface 3.

- -L'analyse de cet équilibre montre que la force F engendre donc-une force Q perpendiculaire A la surface 3 tendant à appliquer la roue 1 sur la surface, pour autant que la trace P susdite soit située au-delà du point C susdit dans le sens de l'effort F et que l'angle T que forme la ligne PC avec la verticale au point C de la surface 3 soit plus petit que l'angle G. On notera à ce propos

que la valeur de cet angle T définit le coefficient de proportion-

nalité entre F et Q. Ce qui vient d'être montré en regard de la figure 2D pour l'effort F est valable pour les figures 2B et 2C concernant la composante Fx de F dans le plan de la roue ou du moins dans le plan

perpendiculaire à la surface 3 et parallèle à la trajectoire du véhi-

cule (le plan de la roue pouvant présenter un angle de carrossage

par rapport à ce plan) et la composante Fy et F dans le plan perpen-

diculaire à la surface 3 et à la trajectoire du véhicule, l'inter-

section de ces plans passant par le point C. On notera que la somme de Qx et Qy est égale à Q. - Ces deux série de schémas exposent les moyens généraux de l'invention pour deux modes de sa réalisation qui, en terme de fonction, permettent d'obtenir la production d'une force tendant A

écarter le bâti 2 de la surface 3 à laquelle le bâti résiste,engen-

drant ainsi une réaction tendantâ appliquer la roue sur cette surface

proportionnelle à l'effort appliqué à la roue en son point de'con-

tact avec la -surface d'appui.

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Les efforts F peuvent être de trois types principaux.

Ce sont soit des forces de propulsion, soit des forces de freinage du véhicule qui sont donc parallèles à la trajectoire du véhicule soit enfin des forces de guidage qui sont perpendiculaires à cette trajectoire. D'une manière générale une force F quelconque comporte donc une composante d'accélération ou de freinage et une composante

de guidage.

La figure 3A est relative à une première version sim-

plifiée du premier mode de réalisation de l'invention dans laquelle la roue 1 est une roue propulsive c'est-à-dire soumise à un effort F parallèle a sa trajectoire. On notera sur cette figure, comme sur les figures suivantes, que la trajectoire du véhicule et son sens sont indiqués par la flèche A. Le support de l'axe la de la roue tel que précédemment évoqué est ici constitué par un palier 5 d'axe perpendiculaire au plan de figure tandis que le système de liaisons articulées susdit du support au b8ti 2 est constitué par un bras 6 dont le palier 5 est solidaire et articulé autour d'un axe dont la trace dans le plan de figure (contenant l'effort F) est située en P.

Cet axe peut être d'orientation quelconque ou, dans une version sim-

plifiée, perpendiculaire à la trajectoire du véhicule. Dans le cas de la figure, l'effort F provient d'un couple appliqué à l'axe la au moyen d'un dispositif connu (arbre souple ou à joints articulés) dont le couple de réaction est encaissé par le bêti 2. On voit donc bien qu'il n'existe aucun couple s'exerçant sur le palier 3 en réaction à l'effort F. La figure 3A est donc à rapprocher de la figure 1B

pour ce qui concerne l'étude de l'équilibre des forces et la posi-

tion de la trace P doit obéir aux mêmes contraintes que celle Px de la figure 1B pour obtenir le résultat escompté. Ainsi on voit

que plus le couple appliqué à la roue est important plus F est impor-

tant et donc plus la roue est appliquée fortement sur la surface 3

donc plus le véhicule "accroche" sur cette surface.

La figure 3B illustre une version semblable à celle de la figure 3A dans laquelle l'effort F engendré est un effort de freinage (parallèle et opposé à la trajectoireA du véhicule). Cet effort de freinage est le résultat de l'application d'un couple de freinage à l'arbre la de la roue au moyen d'un dispositif dont le couple de réaction est encaissé par le bâti (freins situés par exemple à la sortie de la boite de vitesses). Il n'y a donc pas de couple engendré par l'effort F appliqué au palier 5. Cette version est donc du domaine du premier mode de réalisation expliqué en regard des figures lA à 1D.

La figure 4A est relative à une première version sim-

plifiée du second mode de réalisation de l'invention dans laquelle la roue 1 est une roue motrice propulsant le véhicule dans le sens A. Le support de l'axe de roue la-est constitué par un palier 7 tandis

que le système de liaisons articulées est un levier ou bras 8 soli-

daire du palier 7 et articulé au bâti 2 autour d'un axe de trace P dans le plan de figure. L'effort F de propulsion est engendré par un couple appliqué à l'axe la de la roue au moyen d'un dispositif moteur (hydraulique, électrique, etc.) dont le stator est solidaire du palier 7 et coaxial à ce dernier. Ainsi le couple de réaction est équilibré par le palier 7 et le bras 8. On voit donc

que la production d'un effort F engendre un couple sur le palier 7.

De ce fait, la figure 4A est à rapprocher de la figure 2B pour ce qui concerne l'étude de l'équilibre des forces. La trace P susdite doit donc avoir une position comme celle exposée en regard de cette figure pour que l'on puisse obtenir le résultat escompté c'est-à-dire être située en avant du point de contact C par rapport au sens de propulsion A du véhicule et être contenue à l'intérieur.du cône

- d'adhérence 4.

Sur la figure 4B relative à une version de construc-

tion du second mode de réalisation de l'invention appliquée au frei-

nage du véhicule, la force F de sens opposé à la flèche A est engen-

drée par un dispositif de freinage dont les organes non liés à la roue 1 sont solidaires du support ou palier 7 qui encaisse donc le couple de réaction. Il faut noter que le système de liaisons articulées dudit support au bâti 2 est constitué par deux leviers ou bielles 9 et 10 articulés sur le support 7 et sur le bati 2, convergents dont l'intersection définit, de manière connue,l'axe instantané de rotation du support 7 par rapport au bâti 2. La trace P de cet axe instantané de rotation dans le plan de figure contenant l'effort F doit satisfaire aux conditions de position exposées en regard des figures 2A a 2D c'est-àdire,pour ce cas, être située à l'arrière du point C par rapport au sens d'avancement du véhicule

et contenu dans le c ne d'adhérence.

Les figures 5A et 5B sont a rapprocher respectivement des figures 4A et 4B. On voit que le palier 7,qui est pourvu comme dans les figures précédentes soit du stator de l'organe moteur, soit des éléments de freinage non liés a la roue, est attelé au bâti 2 par deux bielles 9 et 10 articulées entre elles et convergentes. Leur intersection définit de manière connue l'axe instantané de rotation

dont la trace P dans le plan de figure doit satisfaire aux condi-

tions exposées en regard des figures 2A a 2D. L'analyse de l'équi-

libre des forces appliquées à la roue 1 fait-apparattre la compo-

sante verticale Q susdite. Bien entendu comme dans le cas des figures 4A et 4B, P est situé'à l'avant du point C pour une roue propulsive

et & l'arrière de ce point pour-une roue de freinage.

Les figures 6A et 6B sont un cas particulier des figures 5A et 5Bo Pour la figure 6A le point d'attelage de la bielle 9 au bâti 2 est rejeté a l'infini,clest-â-dire que le palier 7 est tenu par un bras transversal à la trajectoire du véhicule articulé

autour d'un axe longitudinal sur le châssis, le palier 7 étant tou-

jours articulé sur ce bras-non représenté,autour d'un axe perpendi-

culaire au plan de figure, la bielle 10 étant alors sensiblement verticale. Le point P est alors difini comme l'intersection de la projection de la bielle 10 dans le plan de figure avec la ligne 9a

parallèle à la surface 3 passant par l'axe de l'articulation du sup-

port palier 7 avec ledit bras transversal à la trajectoire du véhi-

cule (ici confondu avec l'axe la de la roue). Pour le cas de la fi-

gure 6B, c'est l'articulation de la bielle 10 sur le bâti qui est rejetée a l'infini. Le support 7 est donc articulé autour de l'axe la (qui peut être un axe parallèle ê ce dernier et non confondu) sur un bras transversal articulé longitudinalement sur le b8ri 2 (ou tout dispositif permettant un débattement perpendiculaire à la

surface 3 et parallèle à la trajectoire du palier 7).

Un tel bras est illustré en.11 par la figure 7. Cette figure est une vue schématique transversale d'un véhicule équipé

d'une roue selon l'invention. Ce véhicule est à effet de sol c'est-

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à-dire que sa sustentation est assurée par un ou plusieurs disposi-

tifs 12 producteurs de coussin d'air ou de fluide entre le bâti 2 et la surface de support de sa trejectoire (ici le sol) qui est dans

ce cas confondue avec la surface d!appui 3 de la roue 1.

Il faut noter que le véhicule peut comporter des dis- positifs élastiques de suspension. Dans ce cas, le bâti 2 sera un

faux châssis lié rigidement aux éléments de sustentation, la suspen-

sion étant réalisée entre ce faux ch&ssis et le reste de la structure

du véhicule.

Le dispositif à grande raideur élastique qui maintient le bêti véhicule à une distance fixe du sol 3 est le coussin d'air

lui-même. On sait en effet qu'un coussin d'air est très raide élas-

tiquement. Du fait de cette caractéristique, tout moyen tendant à élever le bati véhicule par rapport à sa position de sustentation normale se voit chargé d'une très importante fraction du poids du véhicule pour quelques millimètres d'élévation. L'invention utilise

donc ce phénomène de report de poids pour assurer les diverses fonc-

tions de la roue auxiliaire qu'elle met en oeuvre. Le maintien du contact permanent de la roue auxiliaire sur le sol est réalisé par le propre poids de la roue assisté éventuellement d'un ressort auxiliaire, les éléments de son attelage aubiti permettant qu'elle repose sur le sol par son propre poids.

Dans cette application, la figure 7 est à rapprocher de la figure 2C. En effet l'axe de la roue 1 est maintenu dans un palier.(ou sur un axe 13) constituant le support susdit, cet axe 13

étant encastré dans un bras l1(formant le système de liaisons arti-

culées susdit) pour ce qui concerne ses mouvements autour d'un axe perpendiculaire au plan de figure par rapport au bras, donc tenu rigidement par ce bras qui est lui-même articulé sur le bati autour d'un axe perçant le plan de figure en un point P. Lorsque la roue 1 est soumise à un effort F à son point de contact C avec le sol, dirigé transversalement vers l'intérieur du véhicule, il y a production d'un effort Q vertical tendant à plaquer la roue sur le sol, proportionnel à F si le point P est dans une position satisfaisant aux conditions définissant la position du point Py de la figure 2C c'est-à-dire s'il est situé au-delà du point C dans le sens de l'effort F donc à l'intérieur du véhicule et si la droite CP est contenue dans le c8ne

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d'adhérence 4 c'est-à-dire si l'angle T de la droite CF avec la verticale passant par C est inférieure à l'angle G (l'angle T

définissant le coefficient de proportionnalité entre F et Q).

On voit qu'une roue 1 montée sur un véhicule à coussin d'air comme dans la figure 7 est une roue de guidage de ce véhicule, l'effort F pouvant résulter d'une composante du poids du véhicule sur un sol incliné, d'une action sur le véhicule du vent,

ou de la force centrifuge que subit le véhicule lors d'un virage.

Plus la force F est importante et plus Q l'est également donc plus la roue 1 est chargée et accroche au sol. En revanche,si F est nulle, Q également, et la roue reposant par son propre poids sur

le sol ne dissipe pas d'énergie au niveau de son roulement.

La figure 7A est un schéma dans lequel le bras 11 est remplacé par deux bielles 14 et 15 articulées à une extension 13a de l'axe 13 et sur le bàti 2 et convergentes. Leur intersection définit un axe virtuel instantané de rotation dont la trace P dans le plan de figure correspond au point P de la figure 7. Cet axe n'est pas fixe comme dans la figure précédente et son déplacement peut être

tel qu'il entratne une augmentation du coefficient de proportionna-

lité susdit.

La figure 7B montre une variante de réalisation de la figure 7 dans laquelle le bras 11 est attelé a l'axe 13 par une extension 13a de ce dernier qui est encastrée dans le bras autour d'un axe perpendiculaire au plan de figure mais qui est articulée sur le bras 11 autour d'un axe de pivotement 16. La roue l peut

ainsi être rendue directrice.

La figure 7C et la figure 7D, qui est une vue de dessus de la précédente, montrent que l'axe d'articulation 17 du bras 11 n'est pas longitudinal mais relativement quelconque. On a repéré P la trace de cet axe dans le plan vertical passant par le point C. La figure 8 illustre une application à un véhicule

à coussin d'air de la version d'exécution du second mode de réali-

sation de l'invention conforme à la figure 4B dans laquelle les deux bielles sont remplacées par un bras(tel que 8 figure 4A). On retrouve sur cette figure les mêrmes références que sur la figure 4B. La roue est une roue équipée d'un dispositif de freinage comportant des organes 18 liés à la roue et des organes 19 liés au support 7, visibles sur la figure 8A qui est.une vue de dessus schématique partiellement coupée à l'axe de la roue de la figure 8. Les figures 8B et 8C (vue de dessus de la figure 8B) montrent que l'axe 20 d'articulation du bras 8 sur le bati 2 peut être incliné, le point P étant sa trace dans le plan de la figure 8D contenant l'effort F. La figure 8D illustre une application de la figure 6B à un véhicule à coussin d'air. On y retrouve les mêmes éléments

avec les mêmes références. Sur la figure 8E (qui est une coupe sché-

matique de la figure 8D), on voit que la roue est tenue par l'extré-_ mité d'un bras transversal 21 sur lequel est articulé le support 7

qui est porteur des organes de freinage 19 non liés à la roue.

La figure 9 illustre une application à un véhicule à coussin d'air les dispositions de la figure 4A. On notera que la roue 1 appartient à un essieu rigide moteur au moyen d'un pont - de transmission 22 connu en luimême. Ce pont possède un tube de poussée 23 à rapprocher du levier 8 de la figure 4A articulé en 24

sur le bfti 2 - l'articulation 24 constituant le point P susdit -.

Le bottier 22a du pont ou renvoi de transmission encaisse le contre-

couple moteur et constitue le support 7 de la figure 4A pour l'axe

de la roue 1.

La figure 9A est un schéma illustrant un montage semblable à celui de la figure 9 pour une propulsion vers l'arrière du véhicule contraire au sens de la flèche A.

Sur les figures 10 et lOA on a représenté un troi-

sième mode de réalisation de l'invention appliqué à un véhicule à coussin d'air pour une roue motrice. On y retrouve certains des

éléments déjà décrits avec les mêmes références. La roue 1 est sus-

pendue au bâti 2 par un bras transversal 11 articulé en 25 sur le bâti. Un arbre 26 à joints articulés rend la roue motrice en reliant l'arbre de sortie 27a d'un renvoi de transmission 27 dont le bottier 27b, qui encaisse le contre-couple moteur>est solidaire d'un levier28 -35 articulé en 29 autour d'un axe transversal sur le bâti (ou d'une

articulation du genre à rotule permettant une rotation de l'en-

semble 27, 28 autour d'un axe longitudinal également). Une poutre30 est solidaire du bottier 27b et estattelée par une bielle 31 a une extension lla du levier 11. Cet attelage sera réalisé au plus près possible du plan médian de la roue, On voit sur ces figures qu'un effort F de-propulsion est engendré par le couple transmis à la roue par l'arbre 26. Le couple de rdaction, subi par le boôtier 27, entratne une rotation vers le sol de l'ensemble 27, 28 car l'articulation 29 est placée en avant du bottier 27 par rapport au sens d'avancement du véhicule. Cette rotation est suivie par la poutre 30 qui entratne vers le sol le

bras Il et plaque donc la roue sur le sol sous un effort qui est pro-

portionnel au couple transmis donc a l'effort F. Le coefficient de proportionnalité dépend du rayon de

la roue, de la distance dans un plan horizontal séparant l'articula-

tion 29 de la sortie 27a du renvoi 27 et de la distance séparant la

bielle 31 de l'articulation 25 du levier 11.

Il faut remarquer à propos de ce mode de rdalisation que le levier 11 peut confrer à la roue 1 une fonction de guidage si la trace de l'axe 25 dans le plan transversal vertical passant

par le point C est à la place idoine et que cette roue peut égale-

ment atre êquipée d'un dispositif de freinage selon par exemple les

figures 8B et 8C si l'axe 25 est placd comme d'ar:e 20 de ces figures.

On peut donc atteler une roue selon l'invention à un

véhicule à coussin d'air dans un grand nombre de combinaisons possi-

ble pour lui conférer l'une, les deux ou les trois fonctions de gui-

dage,propulsion et freinage de ce véhicule.

Les figures 11, 1LA et llB respectivemaet en élévation, en plan et suivantf illustrent une possibilité de ces combinaisons

pour un véhicule à deux essieux. On retrouve sur ces figures les élé-

ments décrits précédemment avec les mCmes référenceso Ainsil'essieu

avant de ce véhicule assure une fonction de guidage conforme aux dis-

positions des figures 7C, 7D. Il est directeur comme la figure 7B.

Il est de freinage comme dans les figures 8B, 8C et il est propulsif

* vers l'arrière conformément aux dispositions des figures 10 et 1OA.

L'essieu arrière est quant à lui propulsif vers l'avant

(dispositions des figures 10 et 10A) susceptible d'assurer une fonc-

tion de freinage (dispositions des figures 8D, 8E) et une fonction

de guidage (dispositions de la figure 7).

Sue la figure 12 on a représenté un véhicule suscep-

tible de se déplacer sur un support de sa trajectoire (ici une piste 32). Un système de sustentation du véhicule sur ce support est ici représenté par des coussins-d'air 12, mais tout autre système

peut convenir (film hydraulique, roues, patins glissants, etc.).

On y retrouve la roue, liée au bàti 2 du véhicule par -

un support au système de liais n articulée 33, qui permet a la roue d'être constamment maintenue au contact en C d'une surface d'appui 3 qui est parallèle à la trajectoire du véhicule. Le bàti du véhicule est guidé par rapport à cette surface fixe 3 au moyen d'un dispositif de grande raideur élastique schématisé sur la figure 12 par des patins roulants 34 solidaires du b8ti et prenant appui sur la surface 3 et sur une surface conjuguée 3a formées par les flancs d'un rail de guidage 35. Ainsi, le b3ti du véhicule est toujours maintenu à une distance fixe de la surface d'appui 3. Des ressorts 36 attelés entre le bâti 2 et la roue permettent d'assurer le contact permanent de cette dernière avec la surface 3. Leur effetest de faible intensité,

comparable au propre poids des roues dans les figures précédentes.

L'ensemble 33 est du type de ceux décrits en regard des figures pré-

cédentes concernant les fonctions de propulsion et de freinage, la

fonction de guidage étant remplie par le rail 35.

Sur la figure 13 on a schématisé en lb, 33a, un ensemble roue, support, système de liaisons articulées conjugué à

l'ensemble 1, 33 coopérant avec la surface d'appui conjuguée 3a.

Cette disposition permet d'équilibrer les efforts subis par le bAti

du véhicule.

La figure 14,sur laquelle les éléments déjà décrits portent les mêmes référencesmontre schématiquement que la trace P susdite de l'axe de rotation instantané du bâti peut atre située sous la surface d'appui 3 et en arrière du point C par rapport au sens d'avancement du véhicule. L'analyse de l'équilibre montre que la force Q engendrée par la surface 3 sur la roue 1 est identique

à celle illustrée par la figure 4A. Cette figure illustre une géné-

ralisation possible de l'invention dans laquelle l'axe instantané de rotation est réel c'est-à-dire que le bras 8 peut traverser (dans

ce cas en passant au-dessus de rail 35) la surface 3. Cet axe ins-

tantané peut bien évidemment être virtuel (dans le cas de deux bielles convergentes) et peut alors être appliqué à un dispositif dans lequel la surface 3 ne peut pas physiquement être traversée. En conclusion, la généralisation de la figure 14 montre que,pour obtenir les résultats escomptés, la trace de l'axe instantané de

rotation du support par laquelle.passe la direction PC de la résul-

tante des forces appliquées par le sol à la roue doit être située dans la zone K du plan contenant l'effort F et perpendiculaire à la

surface 3 délimitée par la trace 4a dans ce plan du cône 4 d'adhé-

rence qui est inclinée vers l'effort F du côté de la roue et par la

perpendiculaire à la surface 3 au point C, la direction de la résul-

tante PC susdite étant bien entendu contenue dans le cône d'adhérence.

L'un des principaux avantages de l'invention réside dans le fait que les roues 1, qui sont auxiliaires par rapport à des roues classiques qui assurent, outre les fonctions guidage, freinage, propulsion, la sustentation d'un véhicule, ne constituent pas de

systèmes parasites consommateurs d'énergie par résistance au roule-

ment lorsqu'ils sont hors service n'étant pratiquement pas chargés

dans ce cas.

L'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent

d'être exposés.

D'autres combinaisons sont encore possibles. Il est à ce propos nécessaire de noter que seule la fonction de guidage nécessite une paire de roues, la propulsion et le freinage pouvant être assurés par une seule roue. Enfin, la propulsion ou le freinage

peuvent être assurés individuellement,ou les deux,par d'autres dis-

positifs connus.

Elle trouve enfin une application intéressante dans

toutes les branches d'industrie concernant les véhicules, les trans-

porteurs et d'une manière générale tout mobile terrestre automoteur

ou tracté.

Claims

R E V E N D I C A T I 0 N S

1. Véhicule pourvu d'un système de sustentation, connu en lui-même, sur un support de sa trajectoire et muni d'au

moins une roue auxiliaire simple ou'multiple, caractérisé en ce que la-

dite roue est liée au bati du véhicule au moyen d'un support de son axe de rotation et d'un système de liaisons articulées de ce support au bâti permettant à la roue d'être maintenue constamment au contact d'une surface d'appui avec une adhérence connue qui est parallèle à la

trajectoire du véhicule et de laquelle le bâti du véhicule est main-

tenu à une distance sensiblement fixe par un dispositif de grande raideur élastique, ledit système de liaison étant tel que, lorsque la roue est

soumise à un effort contenu dans ladite surface d'appui et s'exer-

çant au point de contact-de la roue avec ladite surface, cet effort engendre dans le système de liaisons susdit des forces tendant à écarter ledit bâti de ladite surface d'appui dont la résultante est

contenue dans le "cane d'adhérence", auxquelles s'oppose ledit dis-

positif de grande raideur élastique par des forces de réaction dont l'une des composantes, transmise par le système de liaisons articulées susdit, tend par l'intermédiaire dudit support à appliquer la roue contre ladite surface d'appui sous une intensité proportionnelle à

l'effort susdit.

2. Véhicule selon la revendication 1 caractérisé en ce que le support susdit est, de manière connue en elle-même, tel que, dans le.plan perpendiculaire à la surface d'appui susdite

contenant le point de contact de la roue avec cette surface et pas-

sant par ledit effort, la liaison roue-support est du type articula-

tion libre au niveau de laquelle l'effort susdit ne crée aucun couple sur le support dont le moment ne soit pas contenu dans ce plan, et en ce que la trace dans le plan susdit de 1 'axe instantané de rotation, réel ou virtuel du support par rapport au bâti défini par ledit système de liaisons articulées, est située dans la zone définie par la trace du cône d'adhérence qui du côté de la roue est inclinée vers ledit effort et par la perpendiculaire à la surface d'appui au point de contact susdit, l'inclinaison sur la surface d'appui de la droite passant par la trace de l'axe de roue et la trace

susdite de 1 'axe instantané de rotation définissant le coefficient de pro-

portionna-lité susdit entre l'intensité de l 'effort et la composante des

forces tendant à appliquer la roue sur ladite surface.

3. Véhicule selon la revendication 1 caractérisé en ce que le support susdit est, de manière connue en elle-même, tel que dans le plan perpendiculaire à la surface d'appui susdite, contenant le point de contact de la roue avec cette surface et passant par ledit effort, la liaison roue-support est du type au moins en partie rigide au niveau de laquelle l'effort susdit crée un couple sur le support dont le moment n'est pas contenu dans ce plan, et en ce que la trace dans le plan susdit de l'axe instantané de rotation réel

ou virtuel du support par rapport au bâti, défini par ledit système de liai-

sons articuldes,est située dans la zone définie par la trace du cône d'adhé-

rence qui, du côtd de la roueest inclinée vers ledit effort et par la per-

pendiculaire à la surface d'appui au point de contact susdit, l'inclinai-

son sur la surface d'appui de la droite passant par le point de contact de la roue avec la surface d'appui et la trace susdite de l'axe instantand de rotation ddfinissant le coefficient de proportionnalité susdit entre l'effort auquel est soumise la roueet la composante de forces tendant à

plaquer la roue sur ladite surface.

4. Véhicule selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'effortsusdit est engendré par l'application d'un couple

a l'axe de la roue au moyen d'un dispositif connu dont le contre-

couple est encaisse par ledit bâti, le plan susdit étant alors sen-

siblement parallèle à la trajectoire du véhicule.

5. Véhicule selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'effort susdit est engendré par l'application d'un couple

à l'axe de la roue au moyen d'un dispositif connu dont le contre-

couple est de moment coaxial audit couple et est encaissé par ledit support, ledit dispositif constituant alors entre la roue et le support la liaison au moins en partie rigide susdite, le plan susdit

étant alors sensiblement parallèle à la trajectbire du véhicule.

6. Véhicule selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'effort susdit est sensiblement parallèle à l'axe de la

roue, ce dernier étant encastré dans ledit support pour ce qui con-

cerne ses mouvements autour d'un axe perpendiculaire au plan susdit

qui est alors un plan transversal à la trajectoire du véhicule.

7. Véhicule selon l'une quelconque des revendi-

cations précédentes caractérisé en ce que le système de liaisons articulées susdit est constitué par le support directement articulé

au bâti, l'axe d'articulation constituant l'axe de rotation instan-

tanée du support.

8. Véhicule selon l'une quelconque des revendi-

cations 1 à 7, caractérisé en ce que le système de liaisons articulées est constitué par deux bras articulés respectivement sur le bâti et

le support et convergents, leur intersection définissant l'axe de rota-

tion instantanée du support.

9.Véhicule selon l'une quelconque des revendi-

cations précédentes, caractérisé en ce que le support de sa trajectoire et la surface d'appui susdits sont constitués par le sol ou analogue et en ce que le dispositif à grande raideur élastique est constitué par un moyen de sustentation à effet de sol, ladite roue reposant sur

le sol par son propre poids.

10. Véhicule selon la revendication 5, la reven-

dication 7 et la revendication 9, caractérisé en ce que ladite roue est portée en bout d'essieu rigide et est motrice au moyen d'un renvoi

de transmission, le support susdit étant constitué par le renvoi lui-

m8me comportant de manière connue un tube de poussée articulé au bâti autour d'un axe placé en avant de la ligne transversale passant par

le point de contact de la roue avec le sol par rapport au sens d'avan-

cement du véhicule.

11. Véhicule selon la revendication 1 et la revendication 9, caractérisé en ce que ladite roue étant attelée de manière indépendante audit bâti au moyen d'un support connu, autorisant un débattement vertical de la roue par rapport au bâti et étant motrice au moyen d'un renvoi de transmission et d'un arbre du type à joints articulés, le système de liaisons articulées est constitué par le renvoi lui-même articulé de manière connue au bfti du véhicule autour d'un axe

situé à l'avant de-son arbre de sortie relié à l'arbre à joints arti-

culés et par un élément solidaire dudit renvoi et lié aux mouvements

verticaux du support.

12. Véhicule selon l'une quelconque des revendi-

cations 1 à 5 et 7 et 8, caractérisé en ce que le support de sa trajec-

toire est constitué par une piste et en ce que la surface d'appui sus-

dite est parallèle à la trajectoire, le dispositif à grande raideur élastique étant constitué par le b*ti du véhicule lui-même guidé par rapport à ladite surface d'appui, ladite roue étant rappelée sous un

- faible effort contre ladite surface d'appui.

13. Véhicule selon la revendication 12 carac-

térisé en ce que le dispositif de grande raideur élastique susdit

est constitué par le bâti du véhicule et par une seconde roue s'appli-

quant sur une surface d'appui conjuguée à la précédente et liée audit bAti par un système de liaison articulée assurant les mêmes fonctions

que la première roue.