FR2748981A1 - Vehicule pour monter et descendre un escalier, comportant des elements formant bras concus pour transmettre un couple, et procede pour commander ce vehicule - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un véhicule pour monter et descendre un escalier, comprenant un corps de véhicule (1), un arbre avant et un arbre arrière montés en rotation à l'avant et à l'arrière du corps (1). Le véhicule comprend aussi des éléments formant bras avant (4L, 4R) et arrière (5L, 5R) qui sont supportés en rotation à gauche et à droite des arbres et qui sont conçus pour tourner par rapport aux arbres. Les éléments (4L, 4R, 5L, 5R) comprennent, montées en rotation à leurs extrémités, deux roues (6a, 6b, 7a, 7b) et des éléments de transmission de couple, et il est prévu des moyens générateurs de couple pour entraîner les arbres principaux. L'invention concerne aussi un procédé pour commander le véhicule.
Description
Véhicule pour monter et descendre un escalier, comportant des éléments
formant bras concus pour transmettre un couple, et procédé pour commander ce véhicule La présente invention concerne un véhicule pour monter et descendre un escalier, comprenant un corps de véhicule, un arbre principal avant et un arbre principal arrière supportés en rotation sur des parties avant et arrière, respectivement, du corps de véhicule. L'invention concerne également un procédé pour commander un véhicule de
ce type.
On a proposé un véhicule pour monter et descendre un escalier, c'est-àdire un véhicule dit rampant, qui comprend plusieurs roues prévues sur une partie inférieure d'un corps de véhicule. Une courroie est disposée autour de ces roues, et des griffes à crochets ou des éléments similaires sont prévus sur une surface extérieure de la courroie. La courroie tourne autour des roues afin de permettre de descendre et de
monter un escalier.
On a proposé un autre véhicule pour monter et descendre un escalier, dans lequel des éléments rotatifs sont montés en rotation sur le corps de véhicule et plusieurs roues sont montées sur les éléments rotatifs, de manière excentrique par rapport aux arbres rotatifs des éléments rotatifs. Dans ce véhicule pour monter et descendre un escalier, les éléments rotatifs tournent autour des roues situées à l'avant, de sorte que les autres roues se déplacent vers la surface de marche suivante. Cette opération se renouvelle de telle sorte que le véhicule puisse monter ou
descendre l'escalier.
Dans le véhicule rampant pour monter et descendre un escalier, comme les griffes à crochets s'accrochent aux zones d'angle des surfaces de marches lorsque le véhicule monte ou descend l'escalier, cela peut endommager les surfaces de marches. Dans le véhicule pour monter et descendre un escalier qui monte ou descend l'escalier lors de la rotation de plusieurs roues, il est possible d'empêcher un endommagement des marches. Toutefois, comme la hauteur de chaque marche de l'escalier susceptible d'être monté ou descendu par le véhicule est limitée en fonction de la taille des éléments rotatifs ou des roues, il est nécessaire de prévoir des roues ou des éléments rotatifs suffisamment grands. Cela entraîne une augmentation de la taille du véhicule, ce qui rend difficile une réduction du poids de celui-ci et limite les options de configuration. De plus, étant donné que le corps de véhicule monte et descend en fonction de la rotation des éléments rotatifs, le trajet sur
l'escalier est à la fois inconfortable et instable.
C'est pourquoi la présente invention a pour but de proposer un véhicule pour monter et descendre un escalier, qui puisse monter et descendre un escalier même si la hauteur de chaque marche est supérieure au diamètre de ses roues, et qui présente une excellente stabilité sans vibrations
verticales.
Ce but est atteint, selon l'invention, avec un véhicule du type spécifié en introduction, grâce au fait qu'il comprend également des éléments formant bras avant et arrière qui sont supportés en rotation sur les parties latérales gauche et droite des arbres principaux et qui sont conçus pour tourner chacun par rapport à l'arbre principal correspondant, grâce au fait que chacun des éléments formant bras avant et arrière comprend, montées en rotation à ses extrémités opposées, deux roues et des éléments de transmission de couple destinés à transmettre un couple des arbres principaux aux roues, et enfin grâce au fait qu'il est prévu des moyens générateurs de couple pour entraîner les
arbres principaux.
Selon l'invention, chacun des éléments de transmission de couple comprend de préférence plusieurs engrenages reliant mécaniquement les arbres principaux et les
roues, à l'intérieur d'un élément formant bras correspondant.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les engrenages comprennent un premier engrenage fixé à l'arbre principal correspondant, à l'intérieur d'un élément formant bras, deux deuxièmes engrenages qui sont disposés sur les côtés latéraux opposés du premier engrenage, à l'intérieur de l'élément formant bras, et qui s'engrènent chacun avec le premier engrenage en vue d'une rotation en sens inverse, et deux troisièmes engrenages qui sont disposés à l'intérieur des éléments formant bras et reliés aux roues correspondantes, et qui s'engrènent chacun avec l'un des deuxièmes engrenages, les premier, deuxièmes et troisièmes engrenages étant conçus pour définir un rapport d'engrenage prédéterminé entre le premier engrenage et les troisièmes engrenages. D'une manière préférée, le rapport d'engrenage déterminé entre le premier engrenage et les troisièmes engrenages est tel qu'en réaction à la rencontre d'une roue avec une surface verticale, l'élément formant bras correspondant tourne dans un sens correspondant au sens de
rotation des arbres principaux.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le rapport d'engrenage déterminé entre le premier engrenage et les troisièmes engrenages est tel qu'en réaction à la rencontre d'une roue avec une surface verticale, l'élément formant bras correspondant tourne dans un sens opposé au sens
de rotation des arbres principaux.
A titre de variante, les éléments de transmission de couple comprennent un premier engrenage fixé à l'arbre principal correspondant, à l'intérieur de l'élément formant bras, deux mécanismes de changement de rapport d'engrenage qui sont disposés sur les côtés latéraux opposés du premier engrenage, à l'intérieur de l'élément formant bras, et qui s'engrènent chacun avec le premier engrenage, et deux troisièmes engrenages qui sont disposés chacun à l'intérieur d'un élément formant bras et reliés à la roue correspondante, et qui s'engrènent avec le mécanisme de changement de rapport d'engrenage correspondant, lesdits mécanismes de changement de rapport d'engrenage étant conçus pour changer sélectivement le rapport d'engrenage entre le premier
engrenage et les troisièmes engrenages.
Le but de l'invention est également atteint grâce à un procédé pour commander un véhicule décrit précédemment, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes qui consistent à commander la rotation de plusieurs roues, étant précisé que deux des roues sont reliées à un élément formant bras allongé qui est monté sur un arbre rotatif lui-même monté sur un corps de véhicule portant plusieurs arbres rotatifs, que l'élément formant bras est apte à tourner par rapport à l'arbre rotatif, que les roues sont aptes à tourner par rapport à l'élément formant bras, et que des éléments de transmission de couple sont utilisés à l'intérieur de l'élément formant bras pour transmettre un couple aux roues; à détecter la proximité d'une marche d'un escalier grâce à des capteurs installés sur le corps de véhicule; à déterminer parmi deux modes celui qui permettra de monter l'escalier en réaction à des signaux provenant des capteurs et à la configuration des éléments formant bras, c'est-à-dire soit un mode rampant selon lequel l'élément formant bras pivote autour de l'arbre principal lorsque le corps de véhicule monte l'escalier, soit un mode tournant selon lequel l'élément formant bras tourne autour de l'arbre principal lorsque le corps de véhicule monte l'escalier; à engager le véhicule dans l'escalier selon le mode déterminé; et à
capter la proximité d'une autre marche de l'escalier.
Avec la présente invention, le rapport d'engrenage de la sortie des arbres principaux à la rotation des roues peut être modifié. Selon une configuration, par exemple, ce rapport peut être fixé pour que les éléments formant bras pivotent en réaction à la rencontre d'une série de marches, ce qui a pour effet d'engager le véhicule sur les marches en mode rampant, selon lequel toutes les roues restent en contact globalement constant avec les surfaces des marches et
les contre-marches (faces verticales ou bords des marches).
Selon une autre configuration, le rapport peut être fixé pour que les éléments formant bras tournent autour des arbres principaux en réaction à la rencontre de marches, ce qui a pour effet d'engager le véhicule sur les marches en mode tournant. Le rapport peut être fixé de manière permanente à l'intérieur des éléments formant bras grâce à l'utilisation d'engrenages fixes, ou bien on peut utiliser des engrenages associés à un mécanisme de changement de rapport d'engrenage, de sorte que le corps de véhicule peut s'engager sur une
série de marches soit en mode rampant, soit en mode tournant.
L'invention va maintenant être décrite plus en détail, à titre d'exemple nullement limitatif, en référence
aux dessins annexes.
La figure 1 montre une vue latérale d'un véhicule pour monter et descendre un escalier selon un mode de réalisation préféré de la présente invention, la figure 2 est une vue schématique de dessous du véhicule pour monter et descendre un escalier de la figure 1, qui montre une surface inférieure du véhicule, lequel a quatre éléments formant bras, la figure 3 est une vue schématique qui montre la structure d'un engrenage différentiel prévu à l'intérieur de chacun des éléments formant bras du véhicule de la figure 1, la figure 4 montre un schéma fonctionnel prévu pour le véhicule de la figure 1, la figure 5 montre un organigramme prévu pour le véhicule de la figure 1, la figure 6 montre un autre organigramme prévu pour le véhicule de la figure 1, les figures 7A à 7D montrent le véhicule de la figure 1 en train de monter un escalier en mode rampant, les figures 8A à 8C montrent le véhicule des figures 7A à 7D poursuivant la montée d'un escalier en mode rampant, les figures 9A à 9D montrent le véhicule de la figure 1 en train de monter un escalier en mode tournant, et les figures 10A à 10C montrent le véhicule des figures 9A à 9D poursuivant la montée d'un escalier en mode tournant. La figure 1 montre un véhicule pour monter et descendre un escalier, qui comprend un arbre principal avant 2 et un arbre principal arrière 3 supportés en rotation sur les parties avant et arrière d'un corps de véhicule 1, des éléments formant bras avant 4R et 4L supportés en rotation sur les côtés droit et gauche de l'arbre principal avant 2, et des éléments formant bras arrière 5R et 5L supportés en rotation sur les côtés droit et gauche de l'arbre principal arrière 3. Comme le montre la figure 2, les éléments formant bras 4R et 4L pivotent sur l'arbre principal avant 2, et des roues avant 6a et 6b sont montées sur les extrémités opposées des éléments formant bras avant 4R et 4L dans le sens longitudinal. Les éléments formant bras 5R et 5L pivotent sur l'arbre principal arrière 3, et des roues arrière 7a et 7b sont montées sur les extrémités opposées des éléments formant bras 5R et 5L dans le sens longitudinal. Comme on peut le vérifier sur la figure 1, l'avant du corps de véhicule 1 se trouve à gauche, et l'arrière du corps de véhicule 1 à droite. Les roues avant 6a et 6b sont reliées à l'arbre avant 2 par plusieurs engrenages montés à l'intérieur des éléments formant bras avant 4R et 4L. Les roues arrière 7a et 7b sont reliées à l'arbre arrière 3 par plusieurs engrenages montés
à l'intérieur des éléments formant bras 5R et 5L.
L'arbre principal avant 2 et l'arbre principal arrière 3 peuvent être entraînés vers l'avant et vers l'arrière par un moteur d'entraînement de roues avant 8 et un moteur d'entraînement de roues arrière 9 prévus à l'intérieur du corps de véhicule 1. Le corps de véhicule 1 est également pourvu d'un mécanisme de direction (non représenté) qui
oriente les roues avant 6a et 6b.
Un siège 10 et un tableau de commande 11 sont prévus sur une partie supérieure du corps de véhicule 1. Le tableau de commande 11 comprend un levier de direction pour les roues avant 6a et 6b, un commutateur principal, un sélecteur de mode pour choisir les modes de trajet, un levier pour régler la vitesse du véhicule, un commutateur de frein, un élément
d'affichage et d'autres commutateurs.
La figure 3 montre une série d'engrenages différentiels prévus pour l'élément formant bras avant 4L monté sur le côté gauche de l'arbre principal avant 2. On appréciera le fait que les quatre éléments formant bras 4L, 4R, 5L et 5R présentent globalement la même configuration et
la même construction. En conséquence, la description de
l'élément formant bras avant 4L s'applique aussi aux autres
éléments formant bras 4R, 5L et 5R.
Un premier engrenage 12 est monté sur l'arbre principal avant 2 et tourne avec celui-ci. Des deuxièmes engrenages 13a et 13b sont supportés en rotation sur l'élément formant bras avant 4L et s'engrènent avec le premier engrenage 12. Les deuxièmes engrenages 13a et 13b s'engrènent respectivement avec un troisième engrenage 14a fixé à l'arbre rotatif de la roue avant 6a et avec un troisième engrenage 14b fixé à l'arbre rotatif de la roue
avant 6b.
Quand c'est le mouvement avant du corps de véhicule 1 qui est souhaité (mouvement vers la gauche, sur la figure 1), le premier engrenage 12 tourne dans la direction indiquée par la flèche A sur la figure 3, en réaction à la rotation de l'arbre principal avant 2. Le couple est ainsi appliqué de telle sorte que la roue avant 6b tourne. Comme on l'a indiqué sur la figure 3, le couple provenant du premier engrenage 12 peut avoir deux effets: soit il soulève la roue avant 6b dans une direction indiquée par la flèche B sur la figure 3; soit il a pour effet de presser la roue avant 6b contre la surface adjacente (par exemple une marche d'escalier) dans une direction indiquée par la flèche C sur la figure 3, en conséquence de quoi c'est la roue avant 6a qui est soulevée de la surface adjacente et monte en direction de la surface
de marche supérieure suivante.
Les engrenages respectifs montés sur le bras avant 4L sont construits de telle sorte que le rapport d'engrenage entre le premier engrenage 12 et les troisièmes engrenages 14a et 14b (Z3/Z1) peut être choisi parmi une variété de rapports et les engrenages peuvent par conséquent être construits de telle sorte que Z3/Z1 < 1 ou Z3/Z1 > 1, comme on l'expliquera plus en détail. On peut utiliser la même structure pour l'élément formant bras avant 4R et les
éléments formant bras arrière 5R et 5L.
Qu'on choisisse pour les éléments formant bras 4R, 4L, 5R et 5L Z3/Z1 < 1 ou Z3/Z1 > 1, la relation qui suit est valable. Si la vitesse de rotation du premier engrenage 12 dans le sens indiqué par la flèche A est nl et celle de l'élément formant bras 4L dans le sens indiqué par la flèche B est n2, alors: (nl/n2) = 1-(Z3/Zl). Quand le premier engrenage 12 tourne dans le sens indiqué par la flèche A, sur la figure 3, avec l'arbre principal 2, la vitesse de rotation du premier engrenage 12 est supérieure à zéro (ni > 0). En conséquence, quand (1- (Z3/Z1)) est supérieur à zéro, la vitesse de rotation de l'élément formant bras 4L est supérieure à zéro (n2 > 0). L'élément formant bras 4L tourne donc de telle sorte que les roues avant 6b sont soulevées de la surface de la marche (dans le sens indiqué par la flèche B). Quand (1-(Z3/Z1)) est inférieur à zéro, la vitesse de rotation de l'élément formant bras 4L est inférieure à zéro (n2 < 0). L'élément formant bras 4L tourne donc de telle sorte que les roues avant 6b sont pressées contre la surface
de la marche (dans le sens indiqué par la flèche C).
On appréciera le fait que les éléments formant bras 4L, 4R, 5L et 5R pourraient être pourvus d'un mécanisme de changement de rapport d'engrenage, moyennant quoi le rapport
Z3/Z1 pourrait passer sélectivement de Z3/Z1 < 1 à Z3/Z1 > 1.
Par exemple, les deuxièmes engrenages 13a et 13b représentés sur la figure 3 pourraient être à titre optionnel non pas des engrenages, mais des mécanismes de changement de rapport
d'engrenage modifiant le rapport Z3/Z1.
Dans quelques applications de la présente invention, il peut être souhaitable que les éléments formant bras 4L, 4R, 5L et 5R aient un rapport d'engrenage Z3/Z1 fixe qui soit prédéterminé pour une application spécifique. Par exemple, un mouvement des éléments formant bras 4L, 4R, 5L et 5R dans le sens de la flèche B, sur la figure 3, peut être souhaitable là o l'utilisateur monte et descend régulièrement quelques marches et si cela est avantageux pour la configuration des marches. De plus, il peut être souhaitable que les éléments formant bras 4L, 4R, 5L et 5R aient un rapport d'engrenage Z3/Z1 fixe qui permette un mouvement des éléments formant bras 4L, 4R, 5L et 5R dans le sens de la flèche C, sur la figure 3, là o l'utilisateur monte et descend régulièrement quelques marches et si un mouvement desdits éléments formant bras 4L, 4R, 5L et 5R dans le sens indiqué par la flèche C
est avantageux pour la configuration des marches.
Comme le montre la figure 4, le véhicule pour monter et descendre un escalier est pourvu d'un régulateur 21. Le régulateur 21 comprend un microprocesseur formé d'une unité centrale, d'unités de mémoire morte, d'unités de mémoire vive, etc. Il est relié à un tableau de commande 11, à des capteurs avant 22, à des capteurs arrière 23 et à d'autres éléments d'entrée/sortie 24. Les capteurs avant 22 et arrière 23 constatent si chaque roue a atteint ou pas le bord de la surface de marche, et si chaque roue se trouve ou pas sur la surface de marche suivante. Ils peuvent être de n'importe quel type, par exemple il peut s'agir de capteurs de proximité qui transmettent un signal indiquant que le capteur se trouve près d'une surface. Ils sont conçus pour capter deux surfaces: une surface dans le sens horizontal par rapport à chaque capteur, et une au-dessous du capteur. Les capteurs 22 et 23 peuvent capter par exemple la présence ou l'absence d'une surface verticale telle qu'une contre-marche (ou le bord de la marche), ainsi que la présence ou l'absence d'une surface horizontale au-dessous de la partie du corps de
véhicule 1 o se trouve le capteur.
Le régulateur 21 est relié à un élément d'entraînement de roues avant 25 qui entraîne les roues avant
6a et 6b grâce à un moteur d'entraînement de roues avant 8.
Le régulateur 21 est également relié à un élément d'entraînement de roues arrière 26 qui entraîne les roues
arrière 7a et 7b grâce à un moteur de roues arrière 9.
Le régulateur peut aussi être relié à un mécanisme facultatif de changement de rapport d'engrenage avant 27, qui choisit un rapport d'engrenage pour les engrenages différentiels montés sur les éléments formant bras 4R et 4L, un mécanisme facultatif de changement de rapport d'engrenage arrière 28 qui choisit un rapport d'engrenage pour les engrenages différentiels montés dans les éléments formant bras arrière 5R et 5L, et à un frein 29 pour freiner les roues. Le fonctionnement du véhicule pour monter et descendre un escalier va maintenant être décrit à l'aide de
l'organigramme principal représenté sur la figure 5.
Quand on actionne le commutateur principal du tableau de commande 11, le système est initialisé lors de la phase Si
en mode de trajet normal.
La phase S2 détermine si le mode de trajet normal a été sélectionné par l'utilisateur. Si c'est le cas, on passe à la phase S10 et l'un au moins des jeux de roues avant et arrière 6 et 7 est entraîné vers l'avant ou vers l'arrière
(suivant les données entrées par l'utilisateur).
La phase S3 détermine si le bouton Arrêt a été actionné. Si c'est le cas, on passe à la phase Sll et le frein 29 freine les roues. La phase S4 détermine si c'est le mode montant qui a été choisi par l'utilisateur. Si c'est le cas, on passe à la phase S12 et le traitement pour la montée est exécuté. La phase S5 détermine si c'est le mode descendant qui a été choisi par l'utilisateur. Si c'est le cas, on passe à la phase S13 et le traitement pour la
descente est exécuté.
La phase S6 détermine si d'autres touches ont été actionnées. Si c'est le cas, on passe à la phase S14 et le
traitement revient à la phase S2.
Le traitement pour la montée exécuté lors de la phase
S12 va maintenant être décrit.
Quand le traitement passe en mode montant (figure 5, phase S12), le régulateur 21 démarre le mode montant
représenté sur la figure 6, en commençant par la phase S21.
Lors de la phase S21, un temps de détection t défini dans une
mémoire vive à l'intérieur du régulateur 21 est remis à zéro.
Le temps de détection t correspond à la hauteur prédéterminée des marches d'un escalier, et il peut être prédéterminé ou bien, à titre optionnel, redéterminé à chaque fois que le ll corps de véhicule 1 franchit un escalier nouveau ou différent. Lors de la phase S22, l'élément d'entraînement de roues avant 25 et/ou l'élément d'entraînement de roues arrière 26 sont déclenchés en vue d'un trajet vers l'avant, de sorte que le corps de véhicule 1 peut avancer. La phase S23 surveille les signaux provenant des capteurs avant 22. Un comptage est déclenché pour déterminer la hauteur des marches, en mesurant un temps de détection t correspondant, qui désigne lui-même le temps qu'il faut pour qu'un changement de signal provenant de l'un des capteurs 22 ou 23 franchisse le haut d'une marche. Par exemple, lorsque le corps de véhicule 1 monte par rapport à une marche d'escalier, le temps qu'il lui faut pour monter cette marche unique est surveillé par le ou les capteurs correspondants 22 et/ou 23 jusqu'à ce que le capteur correspondant détecte la surface de marche suivante. La phase S23 détermine si les capteurs avant 22 ont détecté ou pas le bord d'une marche, par exemple le bord El représenté sur la figure 7A. Si la roue avant 6a a atteint le bord de la marche d'escalier et si le capteur avant 22 génère un signal correspondant, le traitement passe à la phase S24. La phase S24 détermine si le
mode de montée doit être le mode rampant.
Dans ce cas, si un bouton prédéterminé est actionné sur le tableau de commande et si c'est le mode rampant qui est appliqué, ou si les capteurs ou le signal de retour de capteurs dans les moteurs 8 et 9, etc. déterminent qu'une constante de frottement des surfaces de marches de l'escalier dépasse un niveau prédéterminé, alors on confirme que c'est le mode rampant qui est choisi, et le traitement passe à la phase S25. On notera que le corps de véhicule 1 peut être équipé d'éléments formant bras présentant un rapport d'engrenage fixe selon lequel le mode rampant doit toujours
être utilisé.
Lors de la phase S25, l'engrenage peut être modifié par le mécanisme de changement de rapport d'engrenage avant 27 (si le corps de véhicule 1 est pourvu d'un mécanisme de changement de rapport d'engrenage au lieu des éléments formant bras à rapport d'engrenage fixe), de sorte que le rapport d'engrenage (Z3/Z1) de chaque engrenage différentiel monté sur les éléments formant bras avant 4R et 4L est réglé de manière adéquate. Lors de la phase S26, la roue avant 6a est soulevée en mode rampant. Dans ce cas, la force de couple appliquée à la roue avant 6b presse celle-ci vers le bas par rapport aux éléments formant bras avant 4R et 4L. La roue avant 6a tourne pour monter vers une surface de marche voisine comme la marche ST2, sur la figure 7D, tout en étant en contact avec le bord E2 de la contre-marche correspondante. La roue avant 6a monte jusqu'à la surface de marche suivante ST2. A ce stade, on passe à la phase S22 pour l'entraînement par l'élément d'entraînement avant 25 et par l'élément d'entraînement arrière 26, afin de faire avancer le
corps de véhicule 1.
Si la phase S23 détermine que le capteur avant 22 n'a pas capté de marche, on passe à la phase S27, qui détermine si l'un des capteurs arrière 23 a émis ou non un signal indiquant qu'il y a une marche. Si la roue arrière 7a a atteint le bord El de la surface de marche ST1, comme le montre la figure 8A, on passe à la phase S28, qui détermine elle-même si le mode de montée est le mode rampant. Dans ce cas, si on actionne un bouton prédéterminé sur le tableau de commande 11 et si c'est le mode rampant qui est appliqué, ou si l'un des capteurs ou le signal de retour provenant des moteurs 8 et 9 constate qu'une constante de frottement des surfaces de marches de l'escalier est supérieure à un niveau prédéterminé, ou encore si les éléments formant bras présentent un rapport d'engrenage fixe selon lequel le mode rampant est toujours lancé, alors on confirme que c'est le
mode rampant qui est choisi, et on passe à la phase S29.
Lors de la phase S29, l'engrenage est choisi par le mécanisme de changement de rapport d'engrenage 28 de telle sorte que le rapport d'engrenage (Z3/Z1) de chaque engrenage différentiel monté sur les éléments formant bras arrière 5R et 5L soit supérieur à 1, à condition que le mécanisme facultatif de changement de rapport d'engrenage soit employé dans chacun des éléments formant bras. Lors de la phase S30, la roue arrière 7a est soulevée en mode rampant. Dans ce cas, la force de couple appliquée à la roue arrière 7b presse celle-ci par rapport aux éléments formant bras arrière 5R et 5L. En conséquence, la roue arrière 7a monte en direction de la marche ST1 tout en étant en contact avec le bord El de la surface de marche ST1, puis elle monte jusqu'à la surface de marche suivante ST1 comme le montre la figure 8B. Lors de la phase S31, le temps de détection t qui définit la hauteur des marches est remis à zéro. A ce stade, on passe à la phase S22 pour l'entraînement par l'élément d'entraînement avant 25 et par l'élément d'entraînement arrière 26, afin de faire
avancer le corps de véhicule 1.
Lors de la phase S24, si on actionne un bouton prédéterminé sur le tableau de commande 11l pour appliquer le mode tournant ou si l'un des capteurs ou un élément similaire constate que la constante de frottement des surfaces de marches de l'escalier est inférieure à une valeur prédéterminée, ou encore si les éléments formant bras ont été pourvus de rapports d'engrenage fixes qui entraînent un usage continuel du mode tournant, c'est le mode tournant qui est fixé comme mode de montée et on passe à la phase S32. Lors de la phase S32, l'engrenage est choisi par le mécanisme de changement de rapport d'engrenage 27 de telle sorte que le rapport d'engrenage (Z3/Z1) de chaque engrenage différentiel monté sur les éléments formant bras avant 4R et 4L soit inférieur à 1 (à condition que les éléments formant bras emploient le mécanisme facultatif de changement de rapport d'engrenage). Lors de la phase S33, les roues avant 6b
montent en réaction à la force de couple en mode tournant.
Dans ce cas, la force de couple appliquée aux éléments formant bras avant 4R et 4L a pour effet de soulever les roues avant 6b. Les roues avant 6a et 6b tournent autour de l'arbre 2, avec les éléments formant bras avant 4R et 4L, afin d'atteindre la marche suivante comme le montrent les
figures 9A, 9B, 9C et 9D. On passe ensuite à la phase S22.
Lors de la phase S28, si on actionne un bouton prédéterminé sur le tableau de commande 11 afin d'appliquer le mode tournant, ou si le capteur ou un élément similaire constate que la constante de frottement des surfaces de marches de l'escalier est inférieure à une valeur prédéterminée, c'est le mode tournant qui est choisi comme mode de montée, puis on passe à la phase S34. Lors de la phase S34, l'engrenage est choisi par le mécanismede changement de rapport d'engrenage 28 de telle sorte que le rapport d'engrenage (Z3/Z1) de chaque engrenage différentiel monté sur les éléments formant bras arrière 5R et 5L soit inférieur à 1 (si le mécanisme facultatif de changement de rapport d'engrenage est employé). Lors de la phase S35, les roues arrière 7a et 7b montent en mode tournant. Dans ce cas, la force de couple appliquée aux éléments formant bras arrière 5R et 5L provoque le soulèvement de la roue arrière 7b. Les roues arrière 7b tournent avec les éléments formant bras arrière 5L et 5R autour de l'arbre 3 afin d'atteindre la surface de marche suivante comme le montrent les figures 10A, 0lB, 10C. Lors de la phase S36, le temps de détection t qui définit la hauteur des marches est remis à zéro, puis on
passe à la phase S22.
Lors de la phase S27, si on estime que le capteur avant 22 pour la roue arrière 7a n'est pas actionné, on passe à la phase S37, qui détermine si le temps de détection de
marche t dépasse un temps prédéterminé T fixé au préalable.
Si le temps de détection t qui définit la hauteur des marches est inférieur ou égal au temps prédéterminé T, on passe à la phase S22. Si le temps de détection de marche t est supérieur au temps prédéterminé T, on passe à la phase S38, dans laquelle c'est le mode de trajet normal qui est choisi, et on
revient au programme principal représenté sur la figure 5.
En mode rampant, comme le montre la figure 7A, si la roue avant 6a atteint le bord E1 de la surface de marche ST1 et si le capteur avant 22 émet un signal correspondant, le rapport d'engrenage prédéterminé est choisi. La roue avant 6a roule sur le bord E1 et atteint la surface ST1 comme le montre la figure 7B. De plus, le corps de véhicule 1 avance, de sorte que la roue avant 6a, comme le montre la figure 7C, atteint le bord E2 de la surface de marche suivante. Comme le montre la figure 7D, la roue avant 6a roule sur le bord E2 jusqu'à la marche suivante ST2. Comme le montre la figure 8A, lorsque la roue arrière 7a atteint le bord El, le rapport d'engrenage de chaque engrenage différentiel monté sur les éléments formant bras arrière 5R et 5L est choisi pour que ladite roue arrière 7a roule sur le bord El. Ainsi, comme le montre la figure 8B, la roue arrière 7a est amenée sur la marche ST1. De plus, comme le montre la figure 8C, le véhicule avance et l'opération précédente est renouvelée pour que le véhicule puisse monter l'escalier. Par ailleurs, en mode tournant, comme on peut le voir sur la figure 9A, lorsque les roues avant 6a atteignent le bord El, le rapport d'engrenage est choisi pour que la force de rotation soit appliquée aux éléments formant bras avant 4R et 4L. Ainsi, comme le montre la figure 9B, les roues avant 6b tournent avec lesdits éléments formant bras avant 4R et 4L. Comme le montre la figure 9C, les roues avant 6b se trouvent sur la surface de marche ST1. A ce stade, le véhicule avance et lorsque les roues avant 6b atteignent le bord E2 comme le montre la figure 9D, le rapport d'engrenage du côté de la roue avant 6a peut être modifié pour que de la même manière, les éléments formant bras 4R et 4L et les roues
avant 6a tournent ensemble.
Si les roues arrière 7a atteignent le bord El comme le montre la figure 10A, le rapport d'engrenage de chaque engrenage différentiel monté sur les éléments formant bras 5R et 5L est choisi pour que la force de rotation soit appliquée auxdits éléments formant bras arrière 5R et 5L. Ainsi, comme le montrent les figures 0lB et 10C, les roues arrière 7b tournent avec les éléments formant bras arrière 5R et 5L et
sont amenées sur la surface de marche suivante ST1.
L'opération précédente est renouvelée pour que le véhicule
puisse monter l'escalier.
Avec un tel dispositif, le véhicule peut monter un escalier sans endommager les parties d'angle des surfaces de marches. De plus, si c'est le mode rampant qui est choisi pour monter, le véhicule peut monter facilement une série de marches dont la hauteur est supérieure au diamètre des roues. Il est possible de supprimer les vibrations verticales du corps de véhicule, et le véhicule peut monter l'escalier
d'une manière stable.
Le véhicule peut également monter l'escalier d'une manière positive en mode tournant même si la constante de frottement des surfaces de marches est faible et les surfaces
de marches glissantes.
Selon la présente invention, il existe au moins trois configurations possibles. Selon une première configuration, on fixe un rapport d'engrenage Z3/Z1 entre le premier engrenage 12 et les troisièmes engrenages 14a et 14b qui est supérieur à 1. Comme on l'a décrit plus haut, les éléments formant bras 4L, 4R, 5L et 5R montent alors l'escalier selon le mode rampant représenté sur les figures 7A à 7D et 8A à 8C. Selon une deuxième configuration, le rapport d'engrenage Z3/Z1 entre le premier engrenage 12 et les troisièmes engrenages 14a et 14b est inférieur à 1. Comme on l'a décrit plus haut, les éléments formant bras 4L, 4R, 5L et 5R montent alors l'escalier selon le mode tournant représenté sur les figures 9A à 9D et 10A à 10C. Selon une troisième configuration, les éléments formant bras 4L, 4R, 5L et 5R peuvent être pourvus d'un mécanisme facultatif de changement de rapport d'engrenage qui permet d'avoir un rapport Z3/Z1 soit supérieur à 1, soit inférieur à 1, suivant l'usage
souhaité de la présente invention.
Les différentes configurations de la présente invention ont chacune leurs avantages propres. Avec un rapport d'engrenage Z3/Z1 supérieur à 1 et le véhicule de l'invention qui monte l'escalier en mode rampant, par exemple, le trajet est susceptible de se faire en douceur et un peu plus rapidement qu'en mode tournant. Toutefois, si la constante de frottement de la surface des marches est telle que les roues du corps de véhicule 1 peuvent glisser, il se peut que le mode rampant ne soit pas assez sûr. En conséquence, si la constante de frottement des surfaces de marches est peu élevée, on utilisera le mode tournant et le rapport d'engrenage Z3/Z1 sera inférieur à 1 pour que les éléments formant bras tournent autour des arbres principaux
lors de l'arrivée sur l'escalier.
Selon une variante du mode de réalisation précédent, il est possible de modifier un angle défini entre le corps de véhicule et le siège afin de maintenir le siège à
l'horizontale alors que le véhicule monte ou descend.
Dans le véhicule pour monter et descendre un escalier de la présente invention, étant donné que les deux roues montées sur chaque élément formant bras et l'arbre principal sont reliés entre eux par des moyens de transmission de force motrice et que l'élément formant bras est supporté en rotation, le rapport de transmission de force motrice est choisi par les moyens de modification de vitesse pour que le véhicule puisse choisir le mode rampant dans lequel il va
ramper le long de la surface verticale de l'escalier.
En conséquence, le véhicule peut facilement monter l'escalier dont la hauteur des marches est supérieure au diamètre des roues. Le mouvement montant et descendant du corps de véhicule est supprimé d'une manière stable pendant
la montée le long des marches et sur celles-ci.
De plus, même au cas o la constante de frottement des surfaces de marches de l'escalier est faible et l'escalier glissant, le véhicule peut monter en mode tournant. Il est possible de modifier différents détails du
véhicule sans sortir du cadre de la présente invention.
Claims (7)
1. Véhicule pour monter et descendre un escalier, comprenant un corps de véhicule (1), un arbre principal avant (2) et un arbre principal arrière (3) supportés en rotation sur des parties avant et arrière, respectivement, du corps de véhicule (1), caractérisé en ce qu'il comprend également des éléments formant bras avant (4L, 4R) et arrière (5L, 5R) qui sont supportés en rotation sur les parties latérales gauche et droite des arbres principaux (2, 3) et qui sont conçus pour tourner chacun par rapport à l'arbre principal (2, 3) correspondant, en ce que chacun des éléments formant bras avant (4L, 4R) et arrière (5L, 5R) comprend, montées en rotation à ses extrémités opposées, deux roues (6a, 6b, 7a, 7b) et des éléments de transmission de couple destinés à transmettre un couple des arbres principaux (2, 3) aux roues (6a, 6b, 7a, 7b), et en ce qu'il est prévu des moyens générateurs de couple pour entraîner les arbres principaux
(2, 3).
2. Véhicule pour monter et descendre un escalier selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun des éléments de transmission de couple comprend plusieurs engrenages (12, 13a, 13b, 14a, 14b) reliant mécaniquement les arbres principaux (2, 3) et les roues (6a, 6b, 7a, 7b,), à l'intérieur d'un élément formant bras (4L, 4R, 5L, 5R)
correspondant.
3. Véhicule pour monter et descendre un escalier selon la revendication 2, caractérisé en ce que les engrenages comprennent un premier engrenage (12) fixé à l'arbre principal (2, 3) correspondant, à l'intérieur d'un élément formant bras (4L, 4R, 5L, 5R), deux deuxièmes engrenages (13a, 13b) qui sont disposés sur les côtés latéraux opposés du premier engrenage (12), à l'intérieur de l'élément formant bras (4L, 4R, 5L, 5R), et qui s'engrènent chacun avec le premier engrenage (12) en vue d'une rotation en sens inverse, et deux troisièmes engrenages (14a, 14b) qui sont disposés à l'intérieur des éléments formant bras (4L, 4R, 5L, 4R) et reliés aux roues (6a, 6b, 7a, 7b) correspondantes, et qui s'engrènent chacun avec l'un des deuxièmes engrenages (13a, 13b), les premier (12), deuxièmes (13a, 13b) et troisièmes (14a, 14b) engrenages étant conçus pour définir un rapport d'engrenage prédéterminé entre le premier engrenage (12) et les troisièmes engrenages (14a, 14b).
4. Véhicule pour monter et descendre un escalier selon la revendication 3, caractérisé en ce que le rapport d'engrenage déterminé entre le premier engrenage (12) et les troisièmes engrenages (14a, 14b) est tel qu'en réaction à la rencontre d'une roue (6a, 6b, 7a, 7b) avec une surface verticale (El, E2), l'élément formant bras (4L, 4R, 5L, 5R) correspondant tourne dans un sens correspondant au sens de
rotation des arbres principaux (2, 3).
5. Véhicule pour monter et descendre un escalier selon la revendication 3, caractérisé en ce que le rapport d'engrenage déterminé entre le premier engrenage (12) et les troisièmes engrenages (14a, 14b) est tel qu'en réaction à la rencontre d'une roue (6a, 6b, 7a, 7b) avec une surface verticale (El, E2), l'élément formant bras (4L, 4R, 5L, 5R) correspondant tourne dans un sens opposé au sens de rotation
des arbres principaux (2, 3).
6. Véhicule pour monter et descendre un escalier selon la revendication 2, caractérisé en ce que les éléments de transmission de couple comprennent un premier engrenage (12) fixé à l'arbre principal (2, 3) correspondant, à l'intérieur de l'élément formant bras (4L, 4R, 5L, 5R), deux mécanismes de changement de rapport d'engrenage (27, 28) qui sont disposés sur les côtés latéraux opposés du premier engrenage (12), à l'intérieur de l'élément formant bras (4L, 4R, 5L, 5R), et qui s'engrènent chacun avec le premier engrenage (12), et deux troisièmes engrenages (14a, 14b) qui sont disposés chacun à l'intérieur d'un élément formant bras (4L, 4R, 5L, 5R) et reliés à la roue (6a, 6b, 7a, 7b) correspondante, et qui s'engrènent avec le mécanisme de changement de rapport d'engrenage (27, 28) correspondant, lesdits mécanismes de changement de rapport d'engrenage (27, 28) étant conçus pour changer sélectivement le rapport d'engrenage entre le premier engrenage (12) et les troisièmes
engrenages (14a, 14b).
7. Procédé pour commander un véhicule montant et descendant un escalier, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes qui consistent à - commander la rotation de plusieurs roues (6a, 6b, 7a, 7b), étant précisé que deux des roues sont reliées à un élément formant bras allongé (4L, 4R, 5L, 4R) qui est monté sur un arbre rotatif (2, 3) lui-même monté sur un corps de véhicule (1) portant plusieurs arbres rotatifs, que l'élément formant bras (4L, 4R, 5L, 4R) est apte à tourner par rapport à l'arbre rotatif (2, 3), que les roues (6a, 6b, 7a, 7b) sont aptes à tourner par rapport à l'élément formant bras (4L, 4R, 5L, 4R), et que des éléments de transmission de couple sont utilisés à l'intérieur de l'élément formant bras pour transmettre un couple aux roues (6a, 6b, 7a, 7b), - détecter la proximité d'une marche (ST1, ST2) d'un escalier grâce à des capteurs (22, 23) installés sur le corps de véhicule (1), - déterminer parmi deux modes celui qui permettra de monter l'escalier en réaction à des signaux provenant des capteurs (22, 23) et à la configuration des éléments formant bras (4L, 4R, 5L, 5R), c'est-à-dire soit un mode rampant selon lequel l'élément formant bras (4L, 4R, 5L, R) pivote autour de l'arbre principal (2, 3) lorsque le corps de véhicule (1) monte l'escalier, soit un mode tournant selon lequel l'élément formant bras (4L, 4R, 5L, 5R) tourne autour de l'arbre principal (2, 3) lorsque le corps de véhicule (1) monte l'escalier, - engager le véhicule dans l'escalier selon le mode déterminé, et
- capter la proximité d'une autre marche de l'escalier.
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