FR2818950A1 - Securite d'un vehicule dissymetrique a trois roues a direction arriere - Google Patents

Abstract

Deux roues (1, 3) sont sur une même trace, ou des traces voisines, la troisième (2) est latérale. Les dispositifs proposés concourent à apporter à ce type de véhicule une meilleure sécurité active et passive :- le moteur (4) est en porte-à-faux avant,- le conducteur (5) est assis en position avancée,- un dispositif limite le freinage arrière pour conserver l'effet de la direction, - le pare-brise (19) s'avance lors d'un choc frontal,- un dispositif limite le freinage avant en cas de risque de retournement, - le châssis enveloppe latéralement le ou les utilisateur (s) assis très bas (8), - des éléments protègent les utilisateurs des chocs latéraux (11), - un élément protège le conducteur des chocs frontaux (9),- la direction à commande manuelle (12) est conçue pour des manoeuvres facilitées, - la position du stockage d'énergie (23) renforce la stabilité du véhicule.

Description

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Le domaine technique est celui des transports, et plus particulièrement celui du transport de passagers et de bagages par des véhicules automobiles à trois roues à direction arrière.

Les diverses options proposées visent à satisfaire un impératif unique : celui de la sécurité.

Les véhicules à trois roues existent depuis le début de l'automobile, avantagés par leur simplicité. Les dispositifs présentés leur permettent de devenir convainquants pour quatre principaux types de clientèle : - une clientèle urbaine recherchant un véhicule économique, facile à manier et garer, plus valorisant pour son propriétaire qu'une voiture à quatre roues miniaturisée, - clientèle des jeunes, voire très jeunes, qui apprécient la nouveauté technique. La sécurité, qui sera comparée avec celle d'un deux roues, est primordiale pour les acheteurs qui sont souvent les parents, -celle des motards, désireux d'un véhicule basique, utilisable sur des sols peu adhérants, plus fonctionnel que la moto en ce qui concerne le transport de charges, plus sûr que celle-ci dans une utilisation quotidienne, -celle des pays ne disposant pas encore d'industrie automobile.

Le défaut des véhicules à trois roues est une moindre stabilité que celle d'un véhicule à quatre roues, due à un polygone de sustentation de surface réduite.

La direction arrière permet des changements de direction moins brusques. Elle limite le roulis, préjudiciable à un bon comportement en virage. Son adaptation aux véhicules à trois roues permet, sous certaines conditions, de remédier à leur instabilité.

Parmi les véhicules à direction arrière, ceux avec deux roues avant et une roue arrière centrale (type triporteur), et ceux avec une roue avant et deux roues arrière (type tricycle) ont été proposés à la clientèle. Ceux avec deux roues disposées sur la même trace et une troisième roue en position latérale, comme le side-car, sont étudiés dans ce document. Cette appellation n'est pas employée car le châssis proposé est construit en une seule fois.

Le véhicule décrit comporte, dans sa version simple, deux roues avant dont une motrice, l'autre, latérale, stabilise le véhicule. Une roue arrière directrice est dans la trace de la roue avant motrice.

Comme les alignements entre traces et axes de roues ne sont pas obligatoires. et que plusieurs roues peuvent être motrices ou directrices, que des roues

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jumelées peuvent être utilisées, la description élargie que nous retenons est celle-ci : "Véhicule à trois roues, dont certaines peuvent être un ensemble de roues jumelées. L'une des roues, motrice, est à l'avant. La roue arrière est directrice.

La troisième roue est en position latérale.

La trace de la roue arrière coïncide avec la trace de la première roue citée, ou en est plus proche que de celle de la roue latérale".

Cette architecture est susceptible d'apporter de nombreux avantages ; ceux qui retiennent particulièrement l'attention sont les suivants : -le déhanchement du véhicule en virage, créé par la direction arrière, transmet au pilote et au (x) passager (s) un balancement ressenti comme agréable. La sensation corporelle, prisée par les sportifs, est celle des sports dits"de glisse", mais sans avoir recours au dérapage, dangereux à contrôler par les novices, - l'aérodynamique peut être soignée, car il est possible de réaliser des assises basses, en tandem, et de réduire ainsi la surface frontale. La réduction de la consommation en carburant obtenue satisfait des objectifs écologiques et économiques, -la sensation de grande vitesse procurée par les assises basses satisfait aussi un objectif de sécurité, pour les amateurs de vitesse, -le véhicule peut être vraiment rudimentaire, avec une seule roue motrice, une seule roue directrice, une carrosserie ouverte. Il est alors vraiment peu coûteux et très durable. Il peut aussi être très performant avec plusieurs roues motrices et plusieurs roues directrices, -il peut facilement avoir une bonne sécurité active. La roue avant, si elle est l'unique roue motrice, bénéficie lors des freinages de l'effet anti-blocage par l'inertie des pièces en mouvement de la motorisation. Elle peut assurer l'essentiel du freinage, et, même si elle se met à déraper, la roue directrice peut rester opérante, si la conception du freinage le permet, -il peut avoir une bonne sécurité passive : une cellule de protection des passagers peut être réalisée. Cette cellule peut être complétée de dispositifs internes et externes d'absorption des chocs.

La logique conceptuelle se construit autour d'un enchaînement de choix préalables.

La direction arrière a l'inconvénient d'agir lentement, et de générer un grand débattement de l'arrière du véhicule. Un véhicule compact, avec un

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empattement court, un arrière effilé, permet de limiter ces défauts.

Le choix d'un moteur placé en porte-à-faux avant se justifie alors. Le porte-àfaux facilite simultanément la définition d'un empattement court, et la mise en place d'une transmission sur la roue avant, sur une roue motrice unique.

Par contre, il faut lutter contre un basculement longitudinal vers l'avant que l'on imagine lorsque sont réunies les conditions suivantes : le conducteur est seul et léger, il freine fortement sur une route descendante et très adhérente.

Nous cherchons donc à obtenir un équilibre des forces liant entre eux le véhicule, son environnement, et ses passagers.

Pour cela, il nous faut rechercher un positionnement optimum relatif de chacun des éléments du véhicule, utilisateurs compris, et prévoir des dispositifs susceptibles d'avoir une influence sur son équilibre.

Les solutions techniques proposées doivent être valides pendant les trois périodes critiques du déplacement (accélération, virage, ralentissement) et lors de la déformation brutale subie par le véhicule dans un accident.

La position recommandée du moteur, l'interpose entre la cellule et l'obstacle ; cela permet une bonne résistance à la déformation lors des chocs frontaux.

Lors de la déformation du véhicule en cas de choc frontal, l'inertie du moteur ne tend pas à comprimer la structure longitudinale du châssis comme s'il était en position centrale ou arrière. Il est aussi facilement accessible pour l'entretien.

La roue arrière protège des chocs arrière.

Un châssis possédant une partie de sa structure longitudinale à hauteur des carrosseries d'autres véhicules, peut protéger des chocs latéraux.

Le véhicule peut être caractérisé par une roue avant motrice, fortement chargée, afin de bénéficier d'une bonne motricité, de la manière suivante : -le moteur est en porte-à-faux, en avant du véhicule, son poids s'applique en avant du point de contact avec le sol de l'une des roues avant, motrice.

-le poids du conducteur s'applique à l'arrière de cette roue, à proximité de celle-ci. Ainsi, ses jambes se positionnent à proximité celle-ci, éventuellement de part et d'autre de celle-ci.

Le véhicule peut être caractérisé par une roue arrière directrice conservant sa fonction directionnelle lors d'un freinage puissant.

Pour cela, un dispositif limitant la puissance du freinage de cette roue ou la libérant, peut être installé dans le véhicule ; il opère en fonction de l'un ou de plusieurs des paramètres suivants :

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- position du véhicule relativement au sol - forces d'inertie captées dans le véhicule -angle que fait la direction par rapport à sa position lorsque le véhicule circule en ligne droite.

La roue n'étant pas bloquée, les évitements peuvent être maîtrisés.

La direction arrière est spéciale à ce type de véhicule : l'utilisation de barres de direction longitudinales (ou tringleries) est la solution la plus rationnelle.

Dans leur réalisation classique, elles sont coûteuses en espace, tendent à élargir l'arrière du véhicule, ce qui est néfaste à sa maniabilité lorsqu'il s'agit de changer rapidement de direction.

L'utilisation de barres de direction courbées permet de réduire au maximum l'espace imparti à cette tringlerie latéralement aux occupants. Le mouvement "en vrille"de la tringlerie permet d'installer la majeure partie de celle-ci dans la structure porteuse, où elle est protégée.

Les manettes sont assemblées à la partie avant de la tringlerie par l'intermédiaire d'un levier, générant un mouvement favorable au réflexe du conducteur quant au sens de manoeuvre en virage : lorsqu'on tire la manette droite, on tourne à droite.

Ces manettes peuvent être remplacées par un volant ou un guidon.

Une réalisation est possible sans l'utilisation d'un levier : les manettes ont alors un mouvement de translation, et les tringleries courbes se croisent au niveau des bras de direction. Une tringle unique est aussi utilisable.

Le véhicule peut être équipé d'un dispositif interdisant son retournement ou le blocage de la roue avant lors de freinages puissants. Ce dispositif, qui limite la puissance du freinage de la roue avant, opère en fonction de l'un ou de l'ensemble des paramètres suivants : - position du véhicule relativement au sol - forces d'inertie captées dans le véhicule.

Le véhicule peut être réalisé de telle manière que son centre de gravité soit le plus bas possible, et que les passagers soient protégés des chocs latéraux.

Ainsi, le châssis serait caractérisé par la position d'une partie de sa structure longitudinale placée latéralement aux passagers, permettant de positionner très bas les assises. Le poids cumulé des passagers et du châssis s'applique ainsi plus bas, limitant le roulis en virage, et les mouvements de tangage au freinage.

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Afin d'obtenir une meilleure sécurité en cas de choc, des matériaux ou des dispositifs seront interposés entre les utilisateurs assis en tandem et les structures du véhicule qui les entourent : - latéralement, directement ou pas sur la structure porteuse - face au torse du conducteur, sur un carénage de roue fixé au châssis.

Les matériaux ou les dispositifs choisis ont pour rôle d'absorber progressivement les forces générées lors du contact des passagers avec leur véhicule, dont la trajectoire est subitement modifiée sous l'effet du choc.

Les éléments servant au stockage d'énergie, en particulier si le véhicule utilise une motorisation électrique, peuvent être disposés sur la structure latérale ; ils peuvent dans ce cas être facilement interchangeables, puisque cette structure, placée sur l'un des côtés de la cellule occupée par des utilisateurs assis en tandem, est accessible de l'avant et de l'arrière.

En cas de choc, l'influence de la masse du stockage d'énergie sur la déformation des structures voisines des utilisateurs peut être minimisée ; cette position accroît la stabilité du véhicule en virage.

Dans le mode de réalisation présenté, des éléments d'une motocyclette sont utilisés (moteur 4, transmission, roues 1,2, 3, suspensions, les suspensions avant et arrière devenant respectivement des suspensions arrière et avant).

Les versions économiques peuvent ne pas comporter de marche arrière ou une marche arrière électrique, se connectant sur la transmission.

Le châssis périmétrique 7 est un parallélépipède en fer de section rectangulaire, formé par des éléments soudés et rivetés dont la structure longitudinale 8 est caissonnée.

Un berceau avant démontable sert de support de moteur.

Le châssis 7 est complété par des éléments en tôle pliée et rivetée, qui forment une cellule comportant le carénage de la roue avant 10.

La partie latérale du véhicule est réalisée à partir d'une structure en tubes de métal.

Un plateau de chargement plan 22 rigidifie cette structure tubulaire ; il comporte, à l'avant, une tôle arrondie formant pare-chocs et servant de protection à l'échappement.

Le réservoir 23 est fixé à cette structure.

La commande de direction comporte des manettes 12. Les courbures de ses deux tringles de direction 13, accessibles depuis l'arrière du véhicule, à

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proximité des bras de direction 14, permettent des manoeuvres manuelles.

Les freins avant et arrière 15, 17, ont des commandes hydrauliques 16, 18, asservies par des dispositifs limitant la puissance de freinage reliés aux bras de suspension.

Afin d'amortir les chocs du passager avec son véhicule, on utilise une mousse plastique recouverte d'un habillage. Son épaisseur varie en fonction des emplacements : elle est très épaisse à l'avant 9 sur le carénage de roue 10. un peu moins sur les éléments fixés sur les côtés 11, sur la face interne du caisson 8.

La coque avant fibroplastique est fixé à une structure 20 portant le pare-brise 19 pouvant tourner autour d'un axe 21 situé prés des orteils du conducteur.

Les deux places en tandem 5 et 6 sont complétées d'une troisième place 24 située sur la structure latérale.

Diverses fixations optionnelles sont adaptables sur la partie latérale : skis. surf, par exemple.

Une capote et un toit rigide, d'éventuelles portes peuvent être proposées en option.

Des arceaux de sécurité, longitudinaux ou transversaux, et des ceintures de sécurité peuvent être proposés. Le port du casque ne sera alors plus obligatoire sous certaines législations.

Des garde-boue 25 complètent le véhicule, qui peut être fabriqué dans une version basique simplifiée, réglé avec une garde au sol importante pour pouvoir circuler hors des voies goudronnées. Une version utilisable pour les secours, avec brancard, est réalisable.

L'invention est illustrée par 3 dessins : Planche 1/3 : vue perspective Planche 2/3 : vue latérale Planche 3/3 : vue en plan Deux possibilités d'application industrielle pouvant coexister sont proposées.

Ce projet peut être d'une part relayé par des fabricants pouvant mécaniser ou robotiser une fabrication en série.

Pour les pays en voie de développement, le véhicule peut être fabriqué sur place, artisanalement, les quelques éléments industrialisés qui le constituent étant importés. Selon les pays, des versions utilisant des sources d'énergie et des puissances de motorisation variées pourront être adaptées.

Claims (11)

1. REVENDICATIONS 1) Véhicule à trois roues, caractérisé en ce qu'il est destiné au transport d'au moins une personne qui en est le conducteur, et par diverses données visant la sécurité d'utilisation, dont la position de l'une des roues, motrice, à l'avant, une roue arrière directrice, une troisième roue située en position latérale, la trace de la roue arrière coïncide avec la trace de la première roue citée, ou en est plus proche que de celle de la roue latérale, à chacune des trois roues peut se substituer un ensemble de roues jumelées, la première roue citée peut ne pas être l'unique roue motrice, la roue dite directrice est l'unique roue directrice ou la roue directrice principale, car c'est celle qui a le plus grand effet sur les changements de direction du véhicule en virage dans le cas de l'existence de roues directrices"secondaires"de moindre effet directif, la valeur de l'effet directif pouvant ici se quantifier par la variation angulaire de la projection orthogonale sur un plan horizontal de l'axe de rotation de la roue, lorsque le véhicule stationne sur une surface horizontale, vide de ses passagers et de ses bagages, et que les pleins en carburant, lubrifiants et éventuels liquides nécessaires à son fonctionnement sont faits.
2. 2) Véhicule à trois roues selon la revendication 1 caractérisé par la position du moteur, en porte-à-faux avant, c'est à dire que le centre de gravité de la motorisation complète, hors échappement pour les moteurs thermiques, et hors stockage d'énergie, s'applique en avant du plan vertical passant par l'axe de la roue avant du véhicule, ce plan est défini lorsque le véhicule stationne sur une surface horizontale, vide de ses passagers et de ses bagages, et que les pleins en carburant, lubrifiants et éventuels liquides nécessaires à son fonctionnement sont faits.
3. 3) Véhicule à trois roues selon la revendication 1 caractérisé par la position du conducteur assis de telle manière que l'articulation de ses chevilles puisse se placer en avant d'un plan vertical perpendiculaire au sens du déplacement du véhicule en ligne droite, ce plan vertical est situé vingt centimètres en arrière de l'axe de la roue du véhicule la plus proche des pieds du conducteur, ce plan est défini lorsque le véhicule stationne sur une surface horizontale, vide de ses passagers et de ses bagages, et que les pleins en carburant, lubrifiants et éventuels liquides nécessaires à son fonctionnement sont faits.
4. 4) Véhicule à trois roues selon la revendication 1 caractérisé par la présence d'un dispositif réduisant la puissance du freinage de la roue arrière, ou l'annulant, afin que la direction reste opérante lors du freinage, ce dispositif

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   opère en fonction de l'un ou de plusieurs des paramètres que sont la position du véhicule relativement au sol, les forces d'inertie présentes dans le véhicule, l'angle que fait la direction par rapport à sa position lorsque le véhicule circule en ligne droite, ces paramètres sont capés par des moyens mécaniques, électriques, électroniques, ou mixtes (détente d'une ou de plusieurs suspensions de roues ou mesure du déplacement de masselotte (s) sous l'effet de l'inertie ou dispositif (s) rotatif (s) ou linéaire (s) asservi (s) au pièces mobiles de la direction, par exemple).
5. 5) Véhicule à trois roues selon la revendication 1 caractérisé par la présence d'un dispositif de fixation du pare-brise permettant à ce dernier de s'éloigner du conducteur sous l'effet d'un choc avant, le mouvement en avant du pare-brise, généré par son inertie ou par la déformation du véhicule lors du choc, est guidé par sa fixation au véhicule.
6. 6) Véhicule à trois roues selon la revendication 1 caractérisé par la présence d'un dispositif limitant le transfert de poids vers l'avant sous l'effet de freinages puissants qui pourraient être préjudiciables à sa stabilité, ce dispositif, qui limite la puissance du freinage de la roue avant, opère en fonction de l'un ou de l'ensemble des paramètres que sont l'assiette du véhicule relativement au sol et les forces d'inertie présentes dans le véhicule, paramètres captés par des moyens mécaniques, électriques, électroniques, ou mixtes (détente d'une ou de plusieurs suspensions de roues ou mesure du déplacement de masselotte (s) sous l'effet de l'inertie, par exemple).
7. 7) Véhicule à trois roues selon la revendication 1 caractérisé par la présence d'une structure monolithe ou composite rigide, reliant l'arrière à l'avant du véhicule, qui participe à sa rigidité, une partie de cette structure est positionnée à droite et à gauche d'au moins un des utilisateurs du véhicule, à une hauteur qui peut varier entre celle de l'assise la plus basse et une hauteur supérieure de un mètre à cette assise.
8. 8) Véhicule à trois roues selon la revendication 1 caractérisé par la présence d'éléments d'absorption des chocs latéraux disposés latéralement au conducteur et à un ou plusieurs passagers éventuels, la face interne de ces éléments, qui peuvent être monolithes, est recouverte d'un matériau ou d'un dispositif prévu pour absorber progressivement les chocs issus de collisions latérales, ou pour permettre le maintien des utilisateurs assis en tandem sous l'effet de forces latérales telles que la force centrifuge.

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9. 9) Véhicule à trois roues selon la revendication 1 caractérisé par la présence d'un système visant à l'absorption des chocs frontaux, constitué d'un capot ou d'une structure fixe en matériau rigide couvrant la roue qui fait face au conducteur, la surface de cet élément est recouverte d'un matériau ou d'un dispositif prévu pour absorber progressivement les chocs du torse ou de la face du conducteur lors de ses mouvements vers l'avant, issus de collisions du véhicule et de fortes décélérations.
10. 10) Véhicule à trois roues selon la revendication 1 caractérisé par une direction positionnée pour ne pas créer d'obstacle préjudiciable au conducteur lors de chocs frontaux, le mouvement de rotation d'une ou des mains du conducteur est transmis au support de la roue arrière directrice, par l'intermédiaire d'une ou de deux tringles, appelé (e) s ici tringlerie, la forme de cette tringlerie n'est pas rectiligne, afin qu'elle puisse être conçue de manière à ce que son débattement latéral soit limité ou annulé au niveau de la partie du véhicule réservée aux utilisateurs.
11. 11) Véhicule à trois roues selon la revendication 1 caractérisé par la position de son stockage d'énergie, les éléments représentant en poids plus de 60 % du stockage d'énergie-pouvant être pour tout ou partie amovible (s) -, se localise (nt) entre la roue latérale et la roue la plus proche des pieds du conducteur, cette position est délimitée par les plans tangents aux flancs intérieurs des roues du véhicule lorsque, vide de ses passagers et de ses bagages, il stationne sur une surface horizontale, sa direction en position correspondant à une circulation en ligne droite, et que les pleins en carburant, lubrifiants et éventuels liquides nécessaires à son fonctionnement sont faits.