FR2541195A1

FR2541195A1 - Wheel with elastic spokes for the purpose of increasing the adherence of a vehicle on any terrain

Info

Publication number: FR2541195A1
Application number: FR8303191A
Authority: FR
Original assignee: FERRAN RICHARD
Current assignee: FERRAN RICHARD
Priority date: 1983-02-22
Filing date: 1983-02-22
Publication date: 1984-08-24
Also published as: FR2541195B1

Abstract

Device making it possible to increase the adherence of drive wheels of agricultural tractors or of work site vehicles on ground which lacks cohesion. The invention comprises metal runners 1 which form the tread strip of a wheel and each of which is carried by an elastic member connected to the hub 4 of the said drive wheel; each runner 1 being connected to its neighbours by springs 6 which hold it in an equilibrium position about the wheel and peripherally distribute the tractive force. The invention may be used for equipping tractors which have to work on soft, soggy or loose stony ground.

Description

ORGANE DE ROULEMENT POUR VERMICULES FRESPNTANT
UNE GRANDE ADHERENCE SUR TOUS TERRAINS
Les déplacements des véhicules lourds, tels que les tracteurs agricoles ou de travaux publics de grande puissance, présentent des difficultés lorsqu ils manoeuvrent sur des terrains ne présentant pas eux-mêmes une parfaite cohésion. il est alors connu de réduire la pression des pneumatiques afin d'augmenter leur surface d'adhérence au sol, qui se trouve ainsi ne plus être limitée au seul plan tangent au pneu, mais atteint pratiquement la surface correspondant a un plan passant par une corde de la circonférence du pneu, corde d'autant plus longue que la pression du pneu est plus basse.BEARING MEMBER FOR FRESPNTANT VERMICLES
GREAT ADHESION ON ALL TERRAIN
The movement of heavy vehicles, such as agricultural tractors or heavy duty public works tractors, presents difficulties when they are maneuvering on terrain which does not itself exhibit perfect cohesion. it is then known to reduce the pressure of the tires in order to increase their grip surface to the ground, which is thus no longer limited to the single plane tangent to the tire, but practically reaches the surface corresponding to a plane passing through a cord the circumference of the tire, the longer the cord, the lower the tire pressure.

Il est évident que cette méthode n'est applicable que dans une certaine limite, car on ne peut abaisser la pression du pneu sans nuire à la stabilité et à la sécurité de conduite du véhicule
C'est dans ce but que les engins agricoles ou de travaux publics de grande puissance ont été dotés de chenilles. Mais un tel système est particuliorement onéreux et absorbe par lui-même une puissance non négligeable par suite des frottements qui lui sont propres, En outre, un tel dispositif ne peut convenir qu'à des engins spécialisés et ne peut être utilisé sur des engins polyvalents qui peuvent aussi bien assurer la traction routière que des travaux sur chantiers.It is obvious that this method is only applicable within a certain limit, because one cannot lower the tire pressure without compromising the stability and driving safety of the vehicle.
It is for this purpose that large-scale agricultural or public works machines have been fitted with tracks. But such a system is particularly expensive and absorbs by itself a significant power as a result of the friction which is specific to it. In addition, such a device can only be suitable for specialized vehicles and cannot be used on multi-purpose vehicles which can provide road traction as well as work on construction sites.

Le dispositif objet de la présente invention permet d'éviter ces inconvénients. Il peut en effet être monté sur tout tracteur à roues en remplacement de ses roues motrices pneumatiques, ce qui conserve à ce véhicule ses possibilités de traction routière tout en permettant à cet engin de présenter une grande adhérence en tous terrains, grâce à l'augmentation automatique de surface que le dispositif objet de la présente invention permet, en fonction précisément de la charge supportée par le tracteur et du couple qu'il a à transmettre Gracie en effet à ce dispositif, le plan de traction au sol, normalement tangent à la roue motrice, se déplace automatiquement vers le centre de cette roue passé par une corde de sa circonférence d'autant plus grande que l'effort demandé est lui-même plus important et sans que la stabilité ni la conduite de l'engin s'en trouvent affectées, la rigidité du dispositif n'étant pas altérée malgré sa grande déformation radiale cyclique
pour cela, le dispositif est constitué par des patins métalli- ques distribués de façon régulière à la périphérie d'un cercle fictif qui peut cotre considéré comme le cercle théorique de roulement, cha cun de ces patins étant situé à l'extrémité d'un dispositif radial élastique de telle manière qu'au cours de la rotation de la roue d'un engin ainsi équipé et soumis à une charge importante. il y ait constamment au moins deux patins en contact avec le sol, qui se trouvent ainsi alignés selon une corde de ladite circonférence de roulement
Les dessins annexés, donnés à titre d'exemple seulement, montrent un mode de réalisation de l'objet de la présente invention ainsi que de réalisations équivalentes.The device which is the subject of the present invention makes it possible to avoid these drawbacks. It can indeed be mounted on any wheeled tractor to replace its pneumatic drive wheels, which keeps this vehicle its possibilities of road traction while allowing this machine to have a great grip in all terrains, thanks to the increase automatic surface that the device object of the present invention allows, depending precisely on the load supported by the tractor and the torque it has to transmit Gracie indeed to this device, the ground traction plane, normally tangent to the driving wheel, moves automatically towards the center of this wheel passed by a cord of its circumference all the greater as the effort required is itself greater and without the stability or the handling of the machine are affected, the rigidity of the device not being altered despite its large cyclic radial deformation
for this, the device is made up of metallic pads distributed regularly on the periphery of a fictitious circle which can be considered to be the theoretical rolling circle, each of these pads being located at the end of a elastic radial device in such a way that during the rotation of the wheel of a machine thus equipped and subjected to a large load. there are constantly at least two pads in contact with the ground, which are thus aligned along a cord of said rolling circumference
The accompanying drawings, given by way of example only, show an embodiment of the object of the present invention as well as equivalent embodiments.

La figure 1 est une vue schématique en élévation du dispo itif objet de la présente invention
La figure 2 est une vu shématique du meme dispositif selon un autre mode de réalisation.Figure 1 is a schematic elevational view of the device object of the present invention
Figure 2 is a schematic view of the same device according to another embodiment.

La figure 3 est une vue schématique partielle dtune réalisation équivalente. Figure 3 is a partial schematic view of an equivalent embodiment.

La figure 4 est une vue schématique du meme dispositif selon un quatrième mode de réalisation. Figure 4 is a schematic view of the same device according to a fourth embodiment.

Tel qu'il est représenté (figure 1) le dispositif comporte les patins 1 situés de façon articulée à l'extrémité des bras radiaux 2 capables de se mouvoir longitudinalement dans les alésages radiaux 3 prévus à cet effet dans le noyau central 4 de la roue ainsi constituée, de telle manière que dans leur déplacement longitudinal, ils se trouvent constamment immobilisés en rotation par tout moyen connu. Un ressort à compression 5 placé à l'intérieur de chaque logement 3 exerce une force centrifuge sur chacun des bras 2, muni à son extrémité intérieure d'une butée amortisseur 15. Et chacun des patins 1 est relié aux deux patins voisins par les ressorts à traction 6 qui assurent leur maintien dans les limites d'une circonférence fictive. As shown (Figure 1) the device comprises the pads 1 located in an articulated manner at the end of the radial arms 2 capable of moving longitudinally in the radial bores 3 provided for this purpose in the central core 4 of the wheel thus constituted, so that in their longitudinal displacement, they are constantly immobilized in rotation by any known means. A compression spring 5 placed inside each housing 3 exerts a centrifugal force on each of the arms 2, provided at its inner end with a damping stop 15. And each of the pads 1 is connected to the two neighboring pads by the springs traction 6 which ensure their maintenance within the limits of a fictitious circumference.

Lorsqu'une telle roue ne supporte aucun poids, ni aucun effort, les forces auxquelles se trouve soumis chacun des patins 1 sur la totalité de la circonférence sont la résultante des forces antagonistes des ressorts 5 d'une part et 6 d'autre part. Tous les patms se trouvent ainsi dans un état d 'équilibre et forment ensemble la circonférence fictive de la roue
Mais lorsque celle-ci supporte le poids de l'engin sur lequel elle est montée à la place de la roue motrice munie de pneumatique, et à fortiori lorsque cette roue est soumise à un couple de traction important, les ressorts 5 des bras 2 qui sont orientés vers le sol se compriment, ramenant l'articulation 7 des patins correspondants vers le centre de la roue, dans la proportion où l'effort transmis comprime le ressort 3. .Et les patins 1 articulés sur ces-bras se placent automatiquement parallèles au sol en alignement l'un de l'autre, formant une semelle quasi-continue qui se situe constamment selon une corde de la circonférence théorique de roulement, sans que la rlgidité du système s'en trouve affectée, chaque élément mécanique qui le compose se trouvant toujours guidé de la même manière, quelle que soit sa position par rapport au centre de la roue
Et on remarque qu'au cours de la rotation d'une roue ainsi constituée, chacun des patins prendra automatiquement et successivement la position des patins 8 et 9 qui, eux-memes, reprendront leur position d'équilibre aux limites de la circonférence de la roue aussi t3t qu'ils auront quitté le contact avec le sol
On comprend qu'ainsi cette surface se trouve considérablement accrue par rapport à la surface de contact d'un pneumatique, ce qui facilite le cheminement et la traction sur tous -terrains dont la cohésion est incertaine.When such a wheel does not support any weight or effort, the forces to which each of the pads 1 is subjected over the entire circumference are the result of the opposing forces of the springs 5 on the one hand and 6 on the other hand. All the patms are thus in a state of equilibrium and together form the fictitious circumference of the wheel.
But when the latter supports the weight of the machine on which it is mounted in place of the drive wheel provided with a tire, and a fortiori when this wheel is subjected to a significant traction torque, the springs 5 of the arms 2 which are oriented towards the ground compress, bringing the articulation 7 of the corresponding pads towards the center of the wheel, in the proportion where the transmitted force compresses the spring 3. And the pads 1 articulated on these arms are placed automatically parallel on the ground in alignment with each other, forming a quasi-continuous sole which is constantly situated along a cord of the theoretical rolling circumference, without affecting the stiffness of the system, each mechanical element which composes it always being guided in the same way, regardless of its position relative to the center of the wheel
And we note that during the rotation of a wheel thus formed, each of the pads will automatically and successively assume the position of pads 8 and 9 which, themselves, will resume their position of equilibrium at the limits of the circumference of the wheel also t3t that they will have left contact with the ground
It is understood that thus this surface is considerably increased compared to the contact surface of a tire, which facilitates the path and the traction on all -terrains whose cohesion is uncertain.

Selon un autre mode de réalisation (figure 2) les brasretractiles 2 et leur ressort 5 sont remplacés par des lames de ressort 10 incurvées selon une forme spiralée et rendues solidaires à espace régulier de la périphérie du moyeu il étant logées dans des évidements adéquats du noyau 4, solidaire lui-meme du moyeu 11
Les patins 1 sont articulés à l'extrémité libre de chacune de ces lames et sont aussi reliés entre eux par les ressorts à extension 6, qui dans ce cas font participer tous les patins de la roue à l'effort supporté par ceux qui sont en contact avec le sol
On comprend que dans ce cas aussi, lors de la rotation de la roue, chacun des patins 1, dans la mesure où il supportera une charge importante et transmettra un couple élevé, prendra successivement la position des patins 8 et 9, par exemple, qui est facilitée par l'articulation 7 qui relie chacun d'eux à la lame flexible 10 correspondante qui ploie elle-meme, dans la proportion de l'effort qu'telle supporte, et se place ainsi automatiquement sur la corde de la circonférence de roulement sur laquelle le couple de traction se - trouve équilibrer le couple résistant. On remarque que la flexibilité des lames 10 les fait participer à la suspension du véhicule, assurant de la meme manière que les ressorts 5 précédents (figure 1) la continuité du mouvement en absorbant les ressauts que provoquerait le passage su-ccessif de chaque patin en l'absence de ces éléments élastiques. According to another embodiment (FIG. 2) the retractable arms 2 and their spring 5 are replaced by spring blades 10 curved in a spiral shape and made integral at regular space with the periphery of the hub, being housed in suitable recesses in the core 4, itself secured to the hub 11
The pads 1 are articulated at the free end of each of these blades and are also connected to each other by the extension springs 6, which in this case involve all the pads of the wheel in the force supported by those who are in ground contact
It is understood that in this case also, during the rotation of the wheel, each of the pads 1, insofar as it will support a large load and transmit a high torque, will successively take the position of the pads 8 and 9, for example, which is facilitated by the articulation 7 which connects each of them to the corresponding flexible blade 10 which bends itself, in the proportion of the force which it supports, and thus places itself automatically on the rope of the rolling circumference on which the traction torque is found to balance the resistive torque. Note that the flexibility of the blades 10 makes them participate in the suspension of the vehicle, ensuring in the same way as the previous springs 5 (Figure 1) the continuity of the movement by absorbing the projections that would cause the su-ccessive passage of each pad in the absence of these elastic elements.

Selon la figure 3 le même mouvement mécanique que celui provoqué par chacune des lames flexibles 8 peut etre obtenu en substituant à chacune d'ellc le dispositif constitué par la bielle 13 articulée à I'une de ses extrémités sur le noyau 12 de la roue et portant le patin 1 articulé à son extrémité libre, le ressort de compression 14 assurant l'élasticité du système et les patins tant reliés entre eux pèriphériquement par les ressorts 6 qui jouent le rôle précédemment décrit. According to FIG. 3, the same mechanical movement as that caused by each of the flexible blades 8 can be obtained by substituting for each of them the device constituted by the connecting rod 13 articulated at one of its ends on the core 12 of the wheel and carrying the shoe 1 articulated at its free end, the compression spring 14 ensuring the elasticity of the system and the shoes both connected to each other peripherally by the springs 6 which play the role described above.

Selon un autre mode de réalisation représenté par la figure 4 la flexibilité des lames 16 est utilisée pour assurer l'entière liberté de chacun des patins périphériques dans la limite de leurs mouvements nécessaires, sans qu'ils soient articulés sur lesdites lames, C'est ainsi que chacun des patins est rendu solidaire de façon fixe de l'extrémité libre des lames 16, ce qui simplifie la construction et permet d'abaisser le prix de revient. De même que, dans un meme but de simplification, le noyau 12 sur lequel sont fixées lesdites lames est polygonal, chacune des lames 16 étant fixée sur chacune de ses faces périphériques.Ce dernier mode de réalisation présente l'avantage d'une absence totale d'articulation, ce qui réduit considéra blement les risques d'usure et la nécessité d'entretien. According to another embodiment represented by FIG. 4, the flexibility of the blades 16 is used to ensure complete freedom of each of the peripheral pads within the limit of their necessary movements, without them being articulated on said blades, It is as well as each of the pads is fixedly secured to the free end of the blades 16, which simplifies construction and makes it possible to lower the cost price. Just as, for the same purpose of simplification, the core 12 on which said blades are fixed is polygonal, each of the blades 16 being fixed on each of its peripheral faces. This last embodiment has the advantage of a total absence of articulation, which considerably reduces the risk of wear and the need for maintenance.

On remarque que dans chacun des modes de réalisation représentés par lesfigures 2, 3 et 4,les ressorts 6 qui réunissent entre eux chacun des patins permettent aussi de répartir partiellement l'effort de traction sur la totalité des lames flexibles qui portent les patins. It will be noted that in each of the embodiments represented by the figures 2, 3 and 4, the springs 6 which join together each of the pads also make it possible to partially distribute the tensile force over all of the flexible blades which carry the pads.

Par ailleurs, dans chacun des modes de réalisation cités, chaque patin peut être muni sur sa face extérieure, soit d'aspérités diverses métalliques, soit d'une plaque de caoutchouc présentant aussi différents dessins en relief, en vue d'assurer une plus grande adhérence encore suivant les terrains sur lesquels l'engin doit évoluer. In addition, in each of the embodiments cited, each shoe can be provided on its outer face, either with various metallic roughness, or with a rubber plate also having different relief designs, in order to ensure greater grip still depending on the terrain on which the machine must operate.

Un engin étant ainsi équipé de l'un quelconque de ces modes de réalisation, on comprend que, pour la même largeur qu'un pneumatique, il présentera toujours au.niveau du contact avec le sol une plus grande surface. pour présenter en effet une même surface de contact, qui supposerait une très grande déformation de sa carcasse, un pneumatique devrait etre amené à une pression très inférieure a sa pression nominale, ce qui nuirait à sa longévité, aussi bien qu'à
La stabilité et à la conduite de l'engin.A machine being thus equipped with any one of these embodiments, it is understood that, for the same width as a tire, it will always have a greater surface at the level of contact with the ground. in order to present the same contact surface, which would suppose a very large deformation of its carcass, a tire should be brought to a pressure much lower than its nominal pressure, which would adversely affect its longevity, as well as
Stability and handling of the craft.

par ailleurs, on remarque que, quel que soit le mode de réalisation adopté, le couple moteur augmente dans la proportion OJ le couple résistant est lui-même plus élevé, puisque l'accroissement de ce dernier a pour effet de provoquer la réduction du rayon utile de la roue motrice, à condition que l'adhérence au sol soit maintenue, ce qui est le cas, grâce au dispositif objet de la présente invention, puisque dans le même temps, la surface de contact est elle-même accrue. Cela a pour effet de protéger les organes moteurs tels que le pont arrière et la boite de vitesse de l'engin, qui sont de ce fait eux-mêmes soumis à des couples instantanés moins importants. moreover, it is noted that, whatever the embodiment adopted, the engine torque increases in proportion OJ the resistive torque is itself higher, since the increase of the latter has the effect of causing the reduction of the radius useful of the drive wheel, provided that the grip on the ground is maintained, which is the case, thanks to the device object of the present invention, since at the same time, the contact surface is itself increased. This has the effect of protecting the drive members such as the rear axle and the gearbox of the machine, which are therefore themselves subject to less instantaneous torques.

I1 est bien entendu que l'invention n'est pas limitée à. It is understood that the invention is not limited to.

l'exemple ou aux exemples qui en ont été décrits, toute variante, considérée comme équivalence, ne pouvant en modifier la portée.the example or examples which have been described therein, any variant, considered as equivalence, which cannot modify its scope.

L'invention peut être utilisée pour assurer une bonne adhérence en tous terrains des tracteurs agricoles ou engins de chantier de grande puissance qui sont normalement munis de roues pneumatiques, le dispositif objet de l'invention pouvant se substituer à chacune des roues motrices dudit engin pour l'exécution de certains travaux sans qutil ne soit rien changé à la structure du véhicule, ce qui permet de l'équiper à nouveau de ses roues à pneumatiques chaque fois qu'il est nécessaire, étant précisé que le nombre de patins 1 dépend du diamètre de la roue et est au moins égal à six pour assurer une certaine continuité du roulement. The invention can be used to ensure good grip in all terrain of agricultural tractors or high-powered construction equipment which are normally fitted with pneumatic wheels, the device which is the subject of the invention being able to replace each of the driving wheels of said machine for the execution of certain works without changing the structure of the vehicle, which allows it to be re-fitted with its pneumatic wheels whenever it is necessary, it being specified that the number of pads 1 depends on the diameter of the wheel and is at least equal to six to ensure a certain continuity of the bearing.

Claims

10) - Device making it possible to increase the grip surface of the driving wheels of machines such as agricultural or public works tractors,

Characterized by the fact that the tread by which the driving wheel of the vehicle makes contact with the ground is constituted by a succession of metallic pads located at the end of metallic elements, expandable, capable of allowing the radial displacement of said pads by relative to the center of the wheel, said extendable elements being driven by the core 4 of the wheel of which they are integral, in number at least equal to six

20) - Device according to claim I,

Characterized by the fact that the peripheral shoes 1 are freely articulated at the end of the arms 2 which, immobilized in rotation about their axis, move longitudinally and freely inside the radial bores 3 formed in the core 4 of the wheel drive and regularly distributed around it, said arms 2 being constantly biased towards the outside of the wheel by the compression springs 5 contained in each of the bores 3, each of the pads 1, outside of its effort position, being thus always in its position of equilibrium between the centrifugal thrust which it undergoes from the spring 5 via the arm 2 on which it is articulated and the reaction of the springs 6 which uniformly hold all of the pads together at the periphery of the device, their articulation allowing each to be placed, when it comes into contact with the ground, in extension of the previous shoe, along a cord of the outer circumference which co hold said pads.

30) - Device according to claim 1,

Characterized by the fact that the peripheral pads 1 are freely articulated at the free end of the elastic metal blades 10 which each form a portion of spiral made integral with the core 4 of the drive wheel thus equipped and regularly distributed around it, said pads being constantly biased towards the outside of the wheel by the tension of said elastic blades 10, each of the pads 1, outside of its force position, thus always being in its position of equilibrium between the centrifugal thrust which it undergoes from the elastic blade 10 at the end of which it is articulated and the reaction of the springs 6 which uniformly connect together all of the pads on the periphery? u dls- positive, their articulation allowing each to to place. when it comes into contact with the self, as an extension of the skate before.

along a cord of the outer circumference which contains said pads.

40) - Device according to claim 1,

Characterized by the fact that the peripheral pads are freely articulated at the free end of the connecting rods 13, themselves articulated at their end on the core 4 of the driving wheel and regularly distributed around it, each of said connecting rods being individually subjected at the centrifugal thrust of a compression spring 14, each of the pct-tins 1, outside of its force position, thus always being in its position of equilibrium between the centrifugal thrust which it undergoes from the spring 14 by means of the connecting rod 13 on which it is articulated and the reaction of the springs 6 which uniformly hold all of the pads together at the periphery of the device, their articulation allowing each to be placed when he enters in contact with the ground, as an extension of the previous skate, along a cord of the outer circumference which contains said skids.

5 ") - Device according to claim 1, characterized in that the peripheral pads J are fixedly secured to the free end of the curved elastic blades 16, fixed on each of the peripheral faces of the polygonal core 12 of the drive wheel thus equipped and regularly distributed around it, said pads being constantly sol.licités outward from the wheel by the tension of said elastic blades, each of the pads 1, outside of its force position, thus always being in its equilibrium position between the centrifugal thrust which it undergoes on the part of the elastic blade 16 at the end of which it is fixed and the reaction of the springs 6 which uniformly connect all of the pads together at the periphery of the device , the elasticity of the blades 16 allowing each to be placed, when it comes into contact with the ground, as an extension of the foregoing pad, along a cord of the outer circumference which counteracts the said skates.