FR3067697A1 - STEERING COLUMN OF A VEHICLE - Google Patents
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Abstract
La colonne de direction (10) sert à orienter deux roues avant reliées entre elles par un train avant (21) de forme générale en parallélogramme déformable, dont les plus petits côtés restent sensiblement parallèles aux plans des roues et les plus grands sensiblement parallèles à la chaussée, ce parallélogramme étant mis en rotation autour d'un premier axe (20), vertical ou oblique, situé dans le plan du véhicule par la partie basse d'un arbre de direction (14), dont la partie haute se termine par un guidon (11). Le guidon est monté en rotation par rapport audit arbre de direction selon un deuxième axe (19), sensiblement horizontal et sensiblement perpendiculaire au premier axe, le guidon étant de plus, relié audit parallélogramme par une bielle (16) montée en rotation sur le parallélogramme, la rotation du guidon autour du deuxième axe de rotation entraînant la déformation du parallélogramme. Dans des modes de réalisation, la bielle (16) croise le premier axe.The steering column (10) serves to orient two front wheels interconnected by a front axle (21) of generally deformable parallelogram shape, the smaller sides of which remain substantially parallel to the planes of the wheels and the larger ones substantially parallel to the road, this parallelogram being rotated about a first axis (20), vertical or oblique, located in the plane of the vehicle by the lower part of a steering shaft (14), the upper part ends with a handlebars (11). The handlebar is rotatably mounted relative to said steering shaft according to a second axis (19), substantially horizontal and substantially perpendicular to the first axis, the handlebar being further connected to said parallelogram by a connecting rod (16) rotatably mounted on the parallelogram , the rotation of the handlebar around the second axis of rotation causing the deformation of the parallelogram. In embodiments, the connecting rod (16) intersects the first axis.
Description
DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTIONTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
La présente invention concerne une colonne de direction d’un véhicule. Elle s’applique, en particulier aux tricycles à deux roues avant ou aux scooters à trois roues.The present invention relates to a steering column of a vehicle. It applies, in particular to two-wheel front tricycles or three-wheel scooters.
ETAT DE LA TECHNIQUESTATE OF THE ART
On connaît des colonnes de direction, telles que celles des tricycles Piaggio MP3 (marques déposées), qui comportent deux roues avant reliées entre elles par un train avant de forme générale en parallélogramme déformable. Ce parallélogramme, dont les plus petits côtés restent sensiblement parallèles aux plans des roues et les plus grands sensiblement parallèles à la chaussée, est mis en rotation par la partie basse d’un arbre de direction, dont la partie haute se termine par un guidon solidaire de cet arbre. Comme avec une bicyclette ou une motocyclette, pour tourner, le conducteur incline le tricycle et tourne le guidon.Steering columns are known, such as those of Piaggio MP3 tricycles (registered trademarks), which have two front wheels connected together by a front axle of general shape in deformable parallelogram. This parallelogram, the shortest sides of which remain substantially parallel to the planes of the wheels and the largest sides of which are substantially parallel to the carriageway, is rotated by the lower part of a steering shaft, the upper part of which ends in an integral handlebar. of this tree. As with a bicycle or a motorcycle, to turn, the driver tilts the tricycle and turns the handlebars.
Ce type de colonne de direction présente de nombreux inconvénients.This type of steering column has many disadvantages.
- l'inclinaison du véhicule dépend de l'utilisateur au travers de son équilibre, la position de son centre de gravité et les actions de braquage-contre braquage réalisées sur la direction et induisant une force centrifuge inclinant ou non le véhicule,the inclination of the vehicle depends on the user through its balance, the position of its center of gravity and the steering-counter-steering actions performed on the steering and inducing a centrifugal force inclining the vehicle or not,
- cette gestion est d'autant plus facile que l'utilisateur est positionné droit ou assis, ou il a la possibilité d'appuyer à l'extrémité d'un élément (type guidon classique) pour initier la rotation du véhicule par rapport à l'axe de contact des roues sur la route dans le cas d'un deux-roues ou d'un trois-roues inclinable non verrouillé,- This management is all the easier if the user is positioned straight or seated, or he has the possibility of pressing at the end of an element (classic handlebar type) to initiate the rotation of the vehicle relative to the '' axis of contact of the wheels on the road in the case of a two-wheeler or a reclining three-wheeler not locked,
- les directions classiques, nécessitent un système de verrouillage extérieur (type frein à disque d'inclinaison sur le Piaggio MP3, marques déposées) et sont généralement très instables à basse vitesse sans le verrouillage de ce système (hors compensation par l'utilisateur) et- conventional steering, require an external locking system (type tilting disc brake on the Piaggio MP3, registered trademarks) and are generally very unstable at low speed without locking this system (excluding user compensation) and
- les directions classiques sont d'autant plus instables que l'utilisateur a une position assise-légèrement couchée similaire à celle dans une berline.- conventional directions are all the more unstable when the user has a slightly reclining position similar to that in a sedan.
OBJET DE L’INVENTIONOBJECT OF THE INVENTION
La présente invention vise à remédier à tout ou partie de ces inconvénients.The present invention aims to remedy all or part of these drawbacks.
A cet effet, selon un premier aspect, la présente invention vise une colonne de direction pour orienter deux roues avant reliées entre elles par un train avant de forme générale en parallélogramme déformable, dont les plus petits côtés restent sensiblement parallèles aux plans des roues et les plus grands sensiblement parallèles à la chaussée, ce parallélogramme étant mis en rotation autour d’un premier axe, vertical ou oblique, situé dans le plan du véhicule par la partie basse d’un arbre de direction, dont la partie haute se termine par un guidon, le guidon étant monté en rotation par rapport audit arbre de direction selon un deuxième axe, sensiblement horizontal et sensiblement perpendiculaire au premier axe, le guidon étant de plus, relié audit parallélogramme par une bielle montée en rotation sur le parallélogramme, la rotation du guidon autour du deuxième axe de rotation entraînant la déformation du parallélogramme.To this end, according to a first aspect, the present invention relates to a steering column for orienting two front wheels connected together by a front axle of general shape in deformable parallelogram, the shortest sides of which remain substantially parallel to the planes of the wheels and the larger substantially parallel to the roadway, this parallelogram being rotated about a first axis, vertical or oblique, located in the plane of the vehicle by the lower part of a steering shaft, the upper part of which ends in a handlebars, the handlebars being mounted in rotation relative to said steering shaft along a second axis, substantially horizontal and substantially perpendicular to the first axis, the handlebars being furthermore connected to said parallelogram by a connecting rod mounted in rotation on the parallelogram, the rotation of the handlebars around the second axis of rotation causing the deformation of the parallelogram.
La colonne de direction objet de l’invention permet au conducteur d'agir sur un guidon selon deux axes de rotation :The steering column object of the invention allows the driver to act on a handlebar along two axes of rotation:
- le premier axe de rotation a une fonction très classique, celle de tourner les roues du véhicule,- the first axis of rotation has a very conventional function, that of turning the wheels of the vehicle,
- le second axe de rotation a une fonction nouvelle qui est d'exercer, par l'effet de la bielle, un effort sur le parallélogramme déformable du train avant du véhicule.- The second axis of rotation has a new function which is to exert, by the effect of the connecting rod, a force on the deformable parallelogram of the front axle of the vehicle.
Cette deuxième action permet au conducteur de gérer de manière intuitive l'inclinaison du véhicule dans une position de conduite plus assise et légèrement couchée que sur les scooters à trois roues existants.This second action allows the driver to intuitively manage the inclination of the vehicle in a more seated and slightly reclined driving position than on existing three-wheel scooters.
Dans des modes de réalisation, la bielle croise le premier axe.In embodiments, the connecting rod crosses the first axis.
Cette cinématique est plus intuitive pour certains, voire tous, les conducteurs.These kinematics are more intuitive for some, if not all, drivers.
Dans des modes de réalisation, la colonne de direction objet de l’invention comporte un cardan reliant le guidon et l’arbre de direction.In embodiments, the steering column object of the invention comprises a gimbal connecting the handlebars and the steering shaft.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURESBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
D’autres avantages, buts et caractéristiques de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre faite, dans un but explicatif et nullement limitatif en regard des dessins annexés, dans lesquels :Other advantages, aims and characteristics of the present invention will emerge from the description which follows, given for explanatory purposes and in no way limitative with regard to the appended drawings, in which:
- la figure 1 représente, schématiquement et en vue en perspective, le haut d’un mode de réalisation particulier de la colonne de direction objet de l’invention, dans une première configuration,FIG. 1 represents, schematically and in perspective view, the top of a particular embodiment of the steering column object of the invention, in a first configuration,
- la figure 2 représente, schématiquement et en vue en perspective, le haut de la colonne de direction illustrée en figure 1, dans une deuxième configuration,FIG. 2 represents, schematically and in perspective view, the top of the steering column illustrated in FIG. 1, in a second configuration,
- la figure 3 représente, schématiquement et en vue en perspective, le haut de la colonne de direction illustrée en figure 1, dans une troisième configuration,FIG. 3 represents, schematically and in perspective view, the top of the steering column illustrated in FIG. 1, in a third configuration,
- la figure 4 représente, schématiquement et en vue en perspective, le haut de la colonne de direction illustrée en figure 1, dans une quatrième configuration,FIG. 4 represents, schematically and in perspective view, the top of the steering column illustrated in FIG. 1, in a fourth configuration,
- la figure 5 représente, schématiquement, un mode de réalisation particulier d’une colonne de direction objet de l’invention etFIG. 5 schematically represents a particular embodiment of a steering column which is the subject of the invention and
- la figure 6 représente un train avant d’un scooter à trois roues de l’art antérieur.- Figure 6 shows a front axle of a three-wheel scooter of the prior art.
DESCRIPTION D’EXEMPLES DE REALISATION DE L’INVENTIONDESCRIPTION OF EXAMPLES OF EMBODIMENT OF THE INVENTION
On observe, en figure 6, un parallélogramme 30 de train avant d’un scooter à trois roues, ici un Piaggio MP3 (marques déposées). Les plus petits côtés de ce parallélogramme restent sensiblement parallèles au plan des roues. Les plus grands côtés de ce parallélogramme restent sensiblement parallèles avec la route.FIG. 6 shows a parallelogram 30 of the front axle of a three-wheeled scooter, here a Piaggio MP3 (registered trademarks). The smallest sides of this parallelogram remain substantially parallel to the plane of the wheels. The longest sides of this parallelogram remain substantially parallel with the road.
Ce parallélogramme tourne, avec la colonne de direction, pour orienter la trajectoire du véhicule. Ce parallélogramme se déforme aussi, dans les virages, pour que les roues s’inclinent.This parallelogram rotates, with the steering column, to orient the trajectory of the vehicle. This parallelogram also deforms, when cornering, so that the wheels tilt.
On observe, en figures 1 à 5, une colonne de direction 10 comportant un guidon 11, une pièce de renvoi de force 12 munie d’un bras latéral 15, un berceau horizontal 13 monté en rotation sur un arbre de direction 14 monté en rotation sur le cadre ou le châssis du véhicule. Une bielle 16 est reliée, en rotation autour d’un axe 17, à l’extrémité du bras latéral 15. Le guidon 11 est monté en rotation autour d’un axe 18 dans la pièce de renvoi de force 12. La pièce de renvoi de force est montée en rotation autour d’un axe 19 dans le berceau 13. Le tube 14 contient un arbre en rotation autour d’un axe 20.We observe, in Figures 1 to 5, a steering column 10 comprising a handlebar 11, a force reference piece 12 provided with a lateral arm 15, a horizontal cradle 13 mounted in rotation on a steering shaft 14 mounted in rotation on the vehicle frame or chassis. A connecting rod 16 is connected, in rotation about an axis 17, to the end of the lateral arm 15. The handlebar 11 is mounted in rotation around an axis 18 in the force-returning part 12. The return part by force is rotatably mounted around an axis 19 in the cradle 13. The tube 14 contains a shaft rotating around an axis 20.
En figure 1, qui représente la configuration neutre de la colonne de direction 10, les axes 18 et 20 sont confondus.In FIG. 1, which represents the neutral configuration of the steering column 10, the axes 18 and 20 are combined.
On rappelle qu’un guidon est un tube, généralement métallique et creux, commandant la colonne de direction d'un véhicule à deux ou trois roues et dont les extrémités sont munies de poignées et de manettes de freins.It is recalled that a handlebar is a tube, generally metallic and hollow, controlling the steering column of a vehicle with two or three wheels and the ends of which are provided with handles and brake levers.
Comme illustré en figure 2, lorsque le conducteur appuie verticalement vers le bas sur l’une des poignées du guidon 11, la pièce de renvoi de force 12 pivote autour de l’axe 19 et fait monter ou descendre l’extrémité du bras latéral 15. Cette extrémité entraîne le mouvement similaire de la bielle 16, dont l’autre extrémité est reliée à un parallélogramme 21 de train avant qui porte les arbres 22 et 23 des roues (voir figure 5). Les axes 18 et 20 ne sont alors plus confondus. On note que, selon le ratio des distances entre axes, 24 et 25, l’angle de rotation du volant autour de l’axe 19 est démultiplié ou réduit dans la rotation de la barre supérieure 26 du parallélogramme 21.As illustrated in FIG. 2, when the conductor presses vertically downwards on one of the handles of the handlebars 11, the force reference piece 12 pivots about the axis 19 and causes the end of the lateral arm to go up or down 15 This end causes the similar movement of the connecting rod 16, the other end of which is connected to a parallelogram 21 of the front axle which carries the shafts 22 and 23 of the wheels (see FIG. 5). The axes 18 and 20 are then no longer confused. Note that, according to the ratio of the distances between axes, 24 and 25, the angle of rotation of the steering wheel around the axis 19 is multiplied or reduced in the rotation of the upper bar 26 of the parallelogram 21.
Comme illustré en figure 3, lorsque le conducteur fait tourner le guidon 11 autour de l’axe 18 (confondu, en figure 3 avec l’axe 20), cette rotation change la direction de déplacement du véhicule, de manière connue en soi. A cet effet, une liaison cardan relie le guidon 11 et l’arbre de direction 14.As illustrated in FIG. 3, when the driver turns the handlebars 11 around the axis 18 (coincident, in FIG. 3 with the axis 20), this rotation changes the direction of movement of the vehicle, in a manner known per se. To this end, a cardan link connects the handlebars 11 and the steering shaft 14.
Comme illustré en figure 4, les mouvements d’inclinaison et de contrôle de direction du guidon 11 peuvent être combinés lors de la conduite du véhicule.As shown in Figure 4, the tilt and direction control movements of the handlebars 11 can be combined while driving the vehicle.
Dans des modes de réalisation, tels que celui illustré en figure 5, la bielle 16 croise le premier axe. Dans ces modes de réalisation, l’abaissement du guidon 11 d’un côté latéral provoque l’abaissement des plus grands côtés du parallélogramme de l’autre côté latéral du véhicule.In embodiments, such as that illustrated in FIG. 5, the connecting rod 16 crosses the first axis. In these embodiments, lowering the handlebars 11 on one side causes the larger sides of the parallelogram to lower on the other side of the vehicle.
Comme on le comprend à la lecture de la description qui précède, la colonne de direction 10 sert à orienter et incliner deux roues avant reliées entre elles par un train avant 21 de forme générale en parallélogramme déformable, dont les plus petits côtés restent sensiblement parallèles aux plans des roues et les plus grands sensiblement parallèles à la chaussée. Ce parallélogramme 21 est mis en rotation autour d’un premier axe 20, vertical ou oblique, situé dans le plan du véhicule, par la partie basse d’un arbre de direction 14, dont la partie haute se termine par le guidonAs can be understood from reading the preceding description, the steering column 10 is used to orient and tilt two front wheels connected together by a front axle 21 of general shape in deformable parallelogram, the shortest sides of which remain substantially parallel to the planes of the wheels and the larger ones substantially parallel to the roadway. This parallelogram 21 is rotated about a first axis 20, vertical or oblique, located in the plane of the vehicle, by the lower part of a steering shaft 14, the upper part of which ends with the handlebars
11.11.
Le guidon 11 est monté en rotation par rapport audit arbre de direction selon un deuxième axe 19, sensiblement horizontal et sensiblement perpendiculaire au premier axe 20. Le guidon 11 est, de plus, relié au parallélogramme 21 par une bielle montée en rotation sur le parallélogramme 21, la rotation du guidon 11 autour du deuxième axe 19 de rotation entraînant la déformation du parallélogramme 21.The handlebar 11 is mounted in rotation relative to said steering shaft along a second axis 19, substantially horizontal and substantially perpendicular to the first axis 20. The handlebar 11 is, moreover, connected to the parallelogram 21 by a connecting rod mounted in rotation on the parallelogram 21, the rotation of the handlebar 11 around the second axis 19 of rotation causing the deformation of the parallelogram 21.
Dans des modes de réalisation, la colonne de direction 10 comporte un cardan reliant le guidon 11 et l’arbre de direction 14.In embodiments, the steering column 10 includes a gimbal connecting the handlebars 11 and the steering shaft 14.
Ainsi, la colonne de direction 10 permet d'agir sur un guidon présentant deux axes de rotation.Thus, the steering column 10 makes it possible to act on a handlebar having two axes of rotation.
Le premier axe de rotation (dans le plan horizontal) a une fonction très classique, celle de tourner les roues du véhicule. Le second axe de rotation (dans un plan vertical) a pour fonction d'exercer (par l'effet de la bielle 16) un effort sur le parallélogramme déformable 21 du train avant du véhicule. Cette deuxième action permet de gérer de manière intuitive l'inclinaison du véhicule dans une position de conduite plus assise et légèrement couchée que sur les scooters à trois roues existants.The first axis of rotation (in the horizontal plane) has a very classic function, that of turning the wheels of the vehicle. The second axis of rotation (in a vertical plane) has the function of exerting (by the effect of the connecting rod 16) a force on the deformable parallelogram 21 of the front axle of the vehicle. This second action makes it possible to intuitively manage the inclination of the vehicle in a more seated and slightly reclined driving position than on existing three-wheel scooters.
Le gain de stabilité, par rapport aux colonnes de direction de l’art antérieur est d'autant plus important que l'utilisateur a une position assise-légèrement couchée similaire à celle dans une berline. Cette position accordant moins de force pour gérer l'inclinaison du véhicule, il a été évalué lors d'essais internes que dans le cadre d'un véhicule cargo, la charge étant supérieure, un élément mécanique type bielle renvoie l'effort du guidon vers le système de train déformable avant, et induit confortablement l'inclinaison. Le véhicule peut ainsi être plus stable au roulage, sans que cette stabilité vienne pénaliser sa capacité à s'incliner car induite directement par l'action de l'utilisateur suivant le deuxième axe de rotation du guidon.The gain in stability, compared to the steering columns of the prior art, is all the more important when the user has a sitting-slightly lying position similar to that in a sedan. This position granting less force to manage the inclination of the vehicle, it was evaluated during internal tests than in the context of a cargo vehicle, the load being higher, a mechanical element type connecting rod returns the force of the handlebars to the deformable front train system, and comfortably induces the tilt. The vehicle can thus be more stable when rolling, without this stability penalizing its ability to tilt as it is directly induced by the action of the user along the second axis of rotation of the handlebars.
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2017
- 2017-06-19 FR FR1755556A patent/FR3067697B1/en active Active
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