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VEHICULE LOURD
L'invention concerne un véhicule lourd tel qu'un véhicule de transport ou un
engin de Génie Civil , d'une masse supérieure à 500 tonnes, équipé de
pneumatiques
de diamètre supérieur à trois mètres cinquante présentant une largeur axiale
supérieure à
37 pouces.
De tels véhicules, destinés généralement à porter de lourdes charges,
comprennent un train avant directeur comportant deux roues directrices et un
train
arrière, le plus souvent rigide, comportant quatre roues motrices réparties
deux à deux de
chaque côté.
Un train est défini comme l'ensemble des éléments permettant de relier la
structure fixe du véhicule au sol.
La direction axiale ou transversale du pneumatique est parallèle à l'axe de
rotation du pneumatique.
La direction circonférentielle du pneumatique, ou direction longitudinale, est
la
direction correspondant à la périphérie du pneumatique et définie par la
direction de
roulement du pneumatique.
L'axe de rotation du pneumatique est l'axe autour duquel il tourne en
utilisation
normale.
Dans le cas de véhicules, notamment destinés à des usages dans des mines ou
carrières pour le transport de charges, les difficultés d'accès et les
exigences de
rendement conduisent les fabriquants de ces véhicules à augmenter leur
capacité de
charge. Il s'ensuit que les véhicules sont de plus en plus grands et donc eux-
mêmes de
plus en plus lourds et peuvent transporter une charge de plus en plus
importante. Les
masses actuelles de ces véhicules peuvent atteindre plusieurs centaines de
tonnes et il en
est de même pour la charge à transporter ; la masse globale peut atteindre
jusqu'à 650
tonnes.
COPIE DE CONFIRMATION
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La capacité de charge du véhicule étant directement liée à celle des
pneumatiques, il est connu que pour augmenter cette capacité de charge il faut
augmenter
la quantité d'air contenu dans les pneumatiques.
Actuellement, conune énoncé précédemment, les véhicules de ce type, tels que
les dumper utilisés dans les mines, comportent un train arrière sur lequel
sont montées
quatre roues, jumelées deux à deux, pour répondre à ces exigences.
Par ailleurs, les dimensions de ces roues et en conséquence celles des
pneumatiques et notamment la raideur des zones basses nécessitent que lesdites
roues
soient réalisées en plusieurs parties pour permettre le montage du pneumatique
sur une
jante. Le montage et le démontage de ces pneumatiques qui interviennent en cas
de
remplacement ou d'entretien nécessitent des manipulations longues et
fastidieuses. Le
nombre de pièces de serrage devant être manipulées lors de ces opérations peut
être
supérieur à 200, auquel s'associent des couples de serrage de ces pièces très
importants.
Le temps de ces opérations est en conséquence très long et donc nuisible à la
productivité
recherchée dans le travail d'exploitation de ces mines.
La demande actuelle s'orientant toujours vers une hausse de la capacité de
charge de ces engins, les différents paramètres énoncés précédemment ont
conduit à un
élargissement des pneumatiques de façon à augmenter le volume d'air de ceux-
ci. Il est
en effet quasi-impossible d'augmenter le diamètre des pneumatiques qui a été
atteint
aujourd'hui, et qui est de l'ordre de 4 mètres, nota ment pour des raisons de
transport
desdits pneumatiques. En effet, les dimensions de ces pneumatiques vont être
limitées
pour leur transport, notamment par les largeurs de routes et par les hauteurs
de passage
sous les ponts. Il est également quasi-impossible de diminuer le diamètre de
jante, celui-
ci permettant notamment la mise en place du système de transmission de couple
moteur
et des systèmes de freinage et permettant par ailleurs la transmission de
couple par la
zone basse du pneumatique.
Durant leurs études, les inventeurs ont su mettre en évidence que ces
pneumatiques élargis permettent effectivement d'autoriser une augmentation
de la
charge transportée mais présentent différents inconvénients. Les essais ont en
effet
montré que la résistance à l'usure de ces pneumatiques ainsi que leur
endurance sont
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diminuées par rapport à celle des pneumatiques actuels. Cela conduit à une
usure
prématurée des pneumatiques et donc à une baisse de rendement des véhicules et
une
diminution de la productivité.
Par ailleurs, la demande de brevet WO 00/71365 a décrit une technique
permettant de simplifier le montage des pneumatiques ceux-ci étant montés
directement
sur le moyeu, faisant alors office de jante. Des anneaux indépendants jouent
alors le rôle
des sièges de jante et sont maintenus en place par des anneaux de blocage qui
se
solidarisent au moyeu du fait notamment de profils complémentaires.
Les inventeurs se sont ainsi donnés pour mission de répondre à une nouvelle
demande des' utilisateurs qui souhaitent voir une augmentation de la capacité
de charge
des engins porteurs, notamment utilisés dans les mines, les propriétés des
pneumatiques
en termes d'usure et d'endurance n'étant pas altérées par rapport à celles des
pneumatiques actuels et avantageusement améliorées.
La présente invention vise un véhicule lourd d'une masse supérieure à 500
tonnes, équipé de pneumatiques de structure radiale de diamètre supérieur à
trois
mètres cinquante présentant une largeur axiale supérieure à 37 pouces,
comportant:
un train avant directionnel muni d'au moins deux pneumatiques;
un train arrière comportant au moins quatre pneumatiques et par lequel est
transmise au moins une partie de la motricité, le train arrière comportant au
moins
deux bras tirés associés chacun à deux pneumatiques; et
une benne basculante autour d'un axe sensiblement horizontal, les bras
tirés étant associés individuellement à des systèmes de suspension, l'axe des
systèmes de suspension coupant l'axe de rotation de la benne basculante.
De préférence, ce but a été atteint selon l'invention par un véhicule lourd,
tel
qu'un véhicule de transport ou un engin de "Génie Civil" d'une masse
supérieure à
500 tonnes, équipé de pneumatiques de diamètre supérieur à trois mètres
cinquante
présentant une largeur axiale supérieure à 37 pouces, comportant un train
avant
directionnel muni d'au moins deux pneumatiques et d'un train arrière par
lequel est
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transmise au moins une partie de la motricité et comportant au moins deux bras
tirés
associés chacun à deux pneumatiques.
Au séns* de 1' iriverition, un bras tiré doit' être compris comme pbuvant
'osciller
selon une seule direction ; il ne possède qu'un degré de liberté selon un plan
longitudinal
du pneumatique, c'est-à-dire selon un plan perpendiculaire à l'axe de rotation
des
pneumatiques du train arrière.
L'invention propose ainsi notamment d'associer les pneumatiques du train
arrière à des bras tirés dont les systèmes de suspension sont indépendants et
vont ainsi
permettre une meilleure répartition des aires de contact, et donc des
contraintes
supportées par les pneumatiques. En effet, à l'inverse d'un essieu rigide, les
aires de
contact entre les pneumatiques et le sol sont mieux réparties entre les
différents
pneumatiques, les systèmes de suspension indépendants des bras tirés
autorisant une prise
en compte du relief des pistes suivies par ce type de véhicule. Les pistes
subissent en effet
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des déformations conduisant pat exemple à des orniérages. Un véhicule ainsi
réalisé
selon l'invention permet de rouler sur sol non régulier. Par ailleurs, le
véhicule selon
l'invention conduit à un endommagement moindre des pistes, notamment du fait
de la
meilleure répartition de la charge, et permet de réduire l'entretien des
pistes et permet
encore d'augmenter la durée d'exploitation sur les sites où le sol est
notamment
dépendant du climat.
Une variante avantageuse de l'invention prévoit encore que les bras tirés sont
équipés d'un dispositif autorisant une oscillation autour d'un axe
perpendiculaire à l'axe
de rotation des pneumatiques et sensiblement parallèle au plan du sol, ledit
axe passant
entre deux pneumatiques appairés à un bras tiré et par exemple appartenant
audit bras
tiré. Une telle réalisation améliore encore une meilleure répartition des
aires de contact
entre les pneumatiques du véhicule en épousant au mieux les reliefs du sol.
La conception du véhicule selon l'invention, notamment du fait de dispositifs
de
suspension indépendant attachés à chacun des bras tirés, permet également de
contrôler le
roulis de façon simplifiée par rapports aux véhicules usuels sur lesquels le
calibrage des
dispositifs de suspension est très délicat.
Selon une réalisation préférée de l'invention, les dispositifs de suspensions
sont
fixés aux bras tirés à l'extrémité desdits bras tirés indépendantes du châssis
et à une
distance du châssis supérieure à celle séparant l'axe de rotation des
pneumatiques du
châssis. Une telle réalisation de l'invention conduit à une amplification du
débattement
des dispositifs de suspension, ce qui permet une progressivité des
amortissements.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, notamment pour augmenter
encore la capacité de charge du véhicule et répondre ainsi aux attentes des
utilisateurs, le
train arrière comporte trois bras tirés associés chacun à deux pneumatiques.
Une telle réalisation permet ainsi d'associer six pneumatiques au train
arrière du
véhicule. L'association de ces pneumatiques à trois bras tirés permet
notamment de
limiter l'encombrement selon la direction axiale, le troisième bras venant
s'intercaler
entre les deux premiers et ne conduisant donc pas à une augmentation de la
largeur du
véhicule ou tout au moins qu'à une faible augmentation de ladite largeur dans
le cas de
certains pneumatiques.
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Un autre paramètre devant être pris en compte lors de la conception d'un tel
véhicule est en effet son encombrement et plus spécifiquement sa largeur. En
effet, ce
type de véhicule est par exemple destiné à l'exploitation de mines dans
lesquelles il doit
emprunter des pistes réalisées à flanc de montagne et dans la plupart des cas
de largeur
limitée car optimisée lors de leur réalisation, qui nécessite en soi un
transport conséquent
de terre ou de roches. Il s'avère que la réalisation d'un véhicule selon
l'invention est tout
à fait avantageuse puisqu'il va permettre d'augmenter la capacité de charge
combiner à
une largeur de véhicule acceptable.
La réalisation d'un tel véhicule autorise ainsi une augmentation de la
capacité de
charge de ce type de véhicule tout en conservant des propriétés d'usure
satisfaisantes et
qui ne sont pas dégradées au vu de la situation actuelle. Les inventeurs ont
notamment
mis en évidence que l'élargissement des pneumatiques pour satisfaire
l'augmentation de
la capacité de charge, notamment lorsque ceux-ci sont appairés ou jumelés de
part et
d'autre d'un train conduit à une augmentation de l'usure, notamment du fait de
la
présence de trajectoires courbes suivies par les véhicules.
Selon une réalisation préférée de l'invention, et notamment lorsque le
véhicule
comporte une benne basculante autour d'un axe sensiblement horizontal, les
bras tirés
sont associés individuellement à des systèmes de suspension et l'axe des
systèmes de
suspension coupe l'axe de rotation de la benne basculante. Selon cette
variante de
réalisation de l'invention, la benne est au moins partiellement en appui
direct sur les
dispositifs de suspension du train arrière et transfert donc sa charge aux
pneumatiques
quasi-indépendamment du châssis du véhicule.
Avantageusement, l'invention prévoit qu'au moins un bras tiré est relevable,
c'est-à-dire dont la position par rapport au sol peut être variée entre au
moins deux
positions, l'une permettant aux pneumatiques d'être au contact du sol et donc
de
contribuer au portage de la charge. L'autre position, ou position haute,
permet de
maintenir les pneumatiques à distance du sol.
Cette dernière position permet par exemple d'éviter l'usure desdits
pneumatiques lorsque le véhicule est à vide, c'est-à-dire lorsqu'il ne
transporte pas de
charge, et donc lorsque les pneumatiques des autres trains sont suffisants
pour porter la
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charge du véhicule. Une réalisation préférée de l'invention pour obtenir cet
effet est
de réaliser un véhicule dont le train arrière comporte trois bras tirés, le
bras central
étant relevable et mis en position haute et donc sans contact avec le soi,
lorsque le
véhicule est à vide.
De préférence, selon d'autres variantes de réalisation de l'invention, au
moins
les bras latéraux, ou axialement extérieurs, sont relevables, notamment en vue
de
faciliter le démontage, montage et/ou remplacement des pneumatiques.
De préférence, selon cette dernière variante de réalisation et selon un
premier
mode de réalisation de l'invention, les bras tirés latéraux, ou axialement
extérieurs,
sont avantageusement associés à un dispositif qui leur permet de pivoter
autour d'un
axe perpendiculaire au plan de roulage. Lors d'une telle opération les
dispositifs de
suspension sont au préalable détachés soit du châssis soit du bras pour
permettre
une telle rotation. Le bras est ensuite pivoté autour dudit axe vertical de
sorte que
des opérateurs peuvent intervenir sur les moyens de fixation des pneumatiques
et/ou
des roues dudit bras. Lorsqu'un bras tiré est remis en position de roulage, il
s'accouple avantageusement à une partie du châssis pour créer une liaison
rigide
avec le châssis. Cet accouplement avec le châssis est avantageusement réalisé
au
niveau de l'axe autour duquel le bras tiré oscille dans un plan longitudinal.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention permettant de faciliter les
interventions sur les pneumatiques, le bras tiré central, ou axialement
intérieur, peut
pivoter dans un plan longitudinal et perpendiculaire au plan de roulage, selon
un
angle d'au moins 90 en direction du plan de roulage. Selon ce mode de
réalisation, le
véhicule est préalablement placé sur une fosse permettant de faire pivoter le
bras tiré
central vers le bas.
Pour garantir la stabilité du véhicule lors de ce type d'intervention, le
véhicule
est avantageusement mis sur cales, par exemple à l'aide de vérins solidaires
du
châssis et qui viennent prendre appui sur le sol. Il peut encore s'agir de
tous autres
moyens connus de l'homme du métier.
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De préférence, selon une variante de réalisation d'un véhicule selon
l'invention, toujours en vue d'augmenter la capacité de charge du véhicule, le
train
avant comporte quatre pneumatiques appairés deux à deux de part et d'autre
dudit
train.
De préférence, les pneumatiques du train avant sont associés par paire à un
axe de braquage sensiblement vertical et de préférence encore les deux
pneumatiques sont répartis de manière symétrique par rapport audits axes. Une
telle
réalisation permet une répartition homogène de la charge autour de l'axe de
braquage, ce qui autorise notamment de diminuer les contraintes mécaniques
subies
par le châssis.
Les axes de braquage sont en outre avantageusement confondus avec les
axes des dispositifs de suspension notamment pour améliorer également la
répartition de charge. De préférence, les dispositifs de suspension intègrent
les axes
de braquage.
Concernant le braquage des pneumatiques, celui-ci est avantageusement
asservi aux consignes imposées par le volant en pilotant indépendamment les
deux
axes de braquage, par exemple par un système de type électro-hydraulique. Ce
contrôle indépendant des deux axes de braquage peut être asservi à une carte
électronique basée sur une loi théorique de type Jeantaud ou Ackermann dont le
but
est de minimiser l'usure et/ou l'endurance des pneumatiques. Les premiers
systèmes
de pilotage, dit maîtres, de chacun des axes de braquage peuvent encore être
complétés par des systèmes de sécurité plus rudimentaires en cas d'une
défaillance
de l'un des systèmes maîtres.
Ce type de pilotage des deux axes de braquage de manière indépendante est
particulièrement bien adapté au type de véhicule selon l'invention, notamment
pour
améliorer l'usure et l'endurance des pneumatiques. Ce pilotage permet
notamment
de s'affranchir de l'influence des variations de charge sur les pneumatiques
du train
avant et plus spécifiquement sur le parallélisme desdits pneumatiques.
Toutefois, un
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pilotage de ce type tel qu'il est décrit ne doit pas être compris comme étant
limité à
ce type de véhicule mais peut s'appliquer à tout type de véhicule.
En outre, la benne de chargement repose avantageusement sur le sommet de
ces axes de suspension. Ladite benne est ainsi supportée quasi-directement par
les
différents systèmes de suspension du véhicule, eux-mêmes quasi-directement en
liaison avec les pneumatiques. Selon une telle réalisation, il est ainsi
possible de
simplifier
i
ii
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considérablement la structure du châssis du véhicule par rapport à celle
des'véhicules
actuels. Cette simplification de la structure du châssis a un impact direct
sur le poids du
véhicule. En outre, elle peut permettre de prévoir une partie centrale
relativement libre et
en conséquence, laisser le passage à la partie basse de la benne, ladite benne
présentant
une forme différente de celle des véhicules usuels. Une telle réalisation
permet ainsi
d'avoir un centre de gravité du véhicule relativement bas.
La benne comporte en outre avantageusement deux zones creuses qui viennent
directement en appui sur le sommet de chacun des dispositifs de suspension et
conduisent
ainsi à un blocage de la benne et prévient tout risque de mouvements latéraux.
Ce
1o blocage qui stabilise la benne permet en outre de limiter les contraintes
sur les différents
moyens de fixation des dispositifs de suspension.
Avantageusement encore, les axes de rotation du train avant présentent une
rotation possible sur au moins 90 par rapport à la direction longitudinale et
permettent
ainsi de positionner les pneumatiques de sorte que l'axe de rotation desdits
pneumatiques
soient sensiblement confondus avec la direction d'avancement du véhicule selon
une
direction linéaire, ou direction longitudinale du véhicule, et que le
pneumatique
axialement à l'intérieur lors de la circulation du véhicule se trouve alors
dans une
position telle qu'il soit le plus éloigné du train arrière. Cette
configuration permet
notamment d'accéder au pneumatique axialement intérieur en circulation pour
effectuer
une intervention tel qu'un changement de celui-ci. Une telle intervention
s'accompagne
avantageusement d'une mise sur cales ou de tous autres moyens connus de
l'homme du
métier tels qu'évoqués précédemment dans le cas d'une intervention du même
type sur le
train arrière.
Avantageusement encore, le train arrière comporte au moins quatre
pneumatiques et au moins deux pneumatiques transmettent au moins une partie de
la
motricité. Selon ce mode de réalisation, par exemple dans le cas de quatre
pneumatiques,
deux pneumatiques et de préférence les deux pneumatiques axialement extérieurs
sur le
train arrière ne transmettent avantageusement pas la motricité et n'ont pour
fonction
essentielle que de porter une partie de la charge. Un tel mode de réalisation
va permettre
de diminuer les contraintes longitudinales apparaissant notamment lorsque le
véhicule
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suit le tracé d'une courbe. En effet, lorsqu'un véhicule comportant des
pneumatiques
appairés ou jumelés suit le tracé d'une courbe, les pneumatiques axialement le
plus
à l'extérieur parcourent une distance plus importante pour celui qui est à
l'extérieur
de la courbe et moins importante pour celui qui est à l'intérieur de la
courbe.
Notamment selon ces dernières variantes de réalisation, l'invention prévoit
encore qu'au moins une partie des pneumatiques du train avant peuvent
avantageusement transmettre une partie de la motricité.
De préférence, dans une variante de réalisation, l'invention prévoit encore
que
le train avant comporte quatre pneumatiques, au moins deux pneumatiques dudit
train avant transmettant une partie la motricité, comme évoqué précédemment.
De
préférence, les deux pneumatiques axialement intérieurs étant de préférence
les
pneumatiques transmettant la motricité.
L'intervention de deux pneumatiques du train avant transmettant une partie de
la motricité va favoriser la maniabilité du véhicule et contribuer à une
diminution de
l'usure des pneumatiques du train arrière, notamment lorsque la partie de la
motricité
transmise par ces pneumatiques est diminuée du fait de l'intervention des
pneumatiques du train avant sur la transmission de la motricité.
Une diminution de l'usure des pneumatiques équipant le train avant a
également été observée, notamment en passage de courbe. Les inventeurs ont su
expliquer cette diminution de l'usure des pneumatiques équipant le train avant
du fait
notamment de la diminution des transferts de charges et des efforts
transversaux; les
inventeurs ont mis en évidence que, selon l'invention, la motricité génère des
forces
directionnelles au train avant, avant une situation de blocage due aux forces
de
poussée du train arrière et aux forces d'inertie à vitesses relativement
élevées. La
situation de blocage correspond à une situation dans laquelle le véhicule
poursuit
une trajectoire sensiblement rectiligne malgré le braquage des roues du train
avant.
Ce type de situation de blocage augmentant avec la charge du véhicule et la
vitesse de celui-ci, il apparaît que le véhicule selon l'invention va
permettre de
garantir la possibilité de tourner, le véhicule présentant une charge
supérieure et/ou
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se déplaçant à des vitesses plus élevées et/ou le rayon de courbure de la
trajectoire
à suivre étant plus petit, au regard de la situation actuelle.
De préférence, une autre variante de réalisation de l'invention prévoit qu'au
moins deux pneumatiques, et de préférence les pneumatiques du train arrière
axialement à l'extérieur, ne transmettent pas la motricité uniquement lorsque
le
véhicule suit une trajectoire non rectiligne, ou de préférence lorsqu'il suit
une courbe
dont le rayon de courbure est inférieur à une valeur prédéterminée. Une telle
réalisation peut être obtenue par un dispositif de découplage absolu ou
relatif, tel
qu'un différentiel ou un viscocoupleur, entre lesdits pneumatiques et les
organes
10 transmettant la motricité. Un tel dispositif peut être piloté par les
organes
directionnels du véhicule selon tout moyen connu de l'homme de l'homme du
métier.
De la même façon, l'invention prévoit avantageusement que la variante
prévoyant qu'au moins deux pneumatiques du train avant transmettent une partie
de
la motricité, ne soit effective que lorsque le véhicule suit une trajectoire
non
rectiligne, ou de préférence lorsqu'il suit une courbe dont le rayon de
courbure est
inférieur à une valeur prédéterminée. De même que précédemment une telle
réalisation peut être obtenue par un dispositif de découplage absolu ou
relatif, tel
qu'un différentiel ou un viscocoupleur, entre les pneumatiques et les organes
transmettant la motricité.
De préférence, l'invention prévoit encore le cas d'un véhicule tel que décrit
précédemment dont chacun des pneumatiques est associé à un moteur électrique,
par exemple incorporé dans la roue associée au pneumatique ou dans le bras
tiré
associé audit pneumatique dans le cas d'une réalisation selon la technique
décrite
dans le document WO 00/71365, et reprise ci-après.
De préférence, selon ces différentes réalisations possibles, l'utilisation de
moteurs électriques associés à un pneumatique va permettre des répartitions de
la
motricité variable en fonction des pneumatiques et de la trajectoire suivie.
De la même façon, l'invention prévoit encore qu'une partie seulement des
pneumatiques transmettant la motricité est pilotée par des moteurs
électriques; il
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peut s'agir par exemple des pneumatiques du train avant, ceux du train arrière
conservant une motorisation et une transmission classique.
L'invention prévoit également lorsque la motricité n'est due qu'à des moteurs
électriques, que seuls certains pneumatiques soient associés à de tels moteurs
électriques et que les autres pneumatiques n'aient pour fonction essentielle
que le
portage.
De préférence, selon d'autres variantes de réalisations, les moteurs
électriques sont intégrés dans les bras tirés en association avec un réducteur
ou bien
des réducteurs sont intégrés dans les moyeux pour être associés
individuellement à
un pneumatique. Lorsqu'un seul réducteur est associé à un moteur, un
différentiel
peut encore être utilisé entre les deux pneumatiques portés par un même bras
tiré.
L'invention prévoit encore avantageusement dans le cas d'une motorisation et
d'une transmission classique que les éléments de transmission, tels que des
joints
homocinétiques coulissants, sont incorporés dans le bras tiré de façon
notamment à
ce que la chaleur apportée par ces éléments se dissipe aisément et qu'elle ne
soit
pas transmise au pneumatique. La diminution de cet apport calorifique par
rapport
aux techniques usuelles permet d'améliorer l'endurance des pneumatiques.
De la même façon, quel que soit le mode de transmission, les bras tirés du
véhicule, selon un mode avantageux de réalisation de l'invention, sont prévus
pour
intégrer les disques de frein de sorte que la chaleur produite par leur
échauffement
lors d'un freinage ne soit également pas transmise aux pneumatiques. Ce mode
de
réalisation de l'invention permet en outre de prévoir des dispositifs de
freinage d'un
diamètre supérieur à ceux-des véhicules usuels dont le diamètre. maximum est
limité
par le diamètre intérieur des roues des dits véhicules usuels.
Une telle augmentation du diamètre des dispositifs de freinage va notamment
permettre de satisfaire aux exigences de freinage imposées par des véhicules
dont
la masse totale en charge peut dépasser 1000 tonnes.
Quel que soit le mode de réalisation de l'invention, il est toujours, en
outre,
avantageusement prévu que tous les pneumatiques restent individuellement
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associés à un dispositif de freinage de façon à pouvoir ralentir ou arrêter ce
type de
véhicule dans les meilleures conditions, c'est-à-dire de façon à limiter
l'usure des
pneumatiques.
L'invention prévoit encore avantageusement de combiner le véhicule tel que
défini précédemment à un montage sans roue sur les bras tirés, les
pneumatiques
étant mis en place sur un moyeu associé à un bras tiré prévu à cet effet par
l'intermédiaire de premiers anneaux de montage formant les sièges des
bourrelets
des pneumatiques et de seconds anneaux de blocage garantissant la mise en
place
desdits premiers anneaux et donc des pneumatiques. Un montage de ce type a
déjà
été décrit dans la demande de brevet WO 00/71365 citée précédemment.
L'invention
requiert selon cette réalisation de prévoir sur les moyeux des bras tirés des
évidements pour recevoir les anneaux de blocage, la mise en place de deux de
ces
anneaux étant nécessaire par pneumatique. Un tel type de montage des
pneumatiques permet d'améliorer encore le rendement du véhicule selon
l'invention,
qui outre une usure moins rapide des pneumatiques autorise des interventions
plus
rapides en cas de changement de pneumatiques.
Le véhicule ainsi proposé selon l'invention permet comme énoncé
précédemment d'augmenter la charge transportée par rapport aux véhicules
usuels
tout en préservant les propriétés des pneumatiques en termes d'usure et
d'endurance, voir en les améliorant.
Par ailleurs, la conception du véhicule, notamment lorsque celui-ci est équipé
de trois bras tirés sur le train arrière et qu'il comporte quatre pneumatiques
sur le
train avant permet d'éviter les risques d'immobilisation du véhicule sur
piste. En effet,
sa conception lui permet de retourner en conditions précaires sur un lieu de
maintenance avec un pneumatique du train avant détruit et jusqu'à deux
pneumatiques du train arrière détruits.
Enfin, la structure du châssis étant peu sollicitée et pouvant être réalisée
sous
forme de caisson, il est notamment possible de prévoir d'insérer des éléments
tels
que les réservoirs de carburant, d'huile et d'eau de refroidissement au sein
du
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12a
châssis. De telles conceptions peuvent conduire à améliorer encore
l'abaissement du
centre de gravité du véhicule et éventuellement à des gains de poids.
L'invention propose encore un procédé d'intervention sur un pneumatique
disposé sur le train arrière d'un véhicule, ledit pneumatique étant associé à
un autre
pneumatique et l'ensemble des deux pneumatiques étant associé un bras tiré,
ledit
procédé comportant les étapes suivantes:
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- mettre le véhicule en appui sur au moins une cale,
- relever le bras tiré à l'aide des dispositifs de suspension associés,
- verrouiller le bras tiré dans une position relevée,
- détacher une extrémité du dispositif de suspension,
- faire pivoter le bras tiré autour d'un axe vertical passant par l'extrémité
du
bras tiré solidaire du châssis.
Le procédé ainsi décrit selon l'invention permet comme énoncé précédemment
d'intervenir sur les pneumatiques d'un véhicule tel que celui décrit
précédemment
notamment pour monter ou changer un pneumatique. Toutefois, le procédé tel
qu'il est
décrit ne doit pas être compris comme étant limité à ce type de véhicule mais
s'applique à
tout type de véhicule comportant des bras tirés associés individuellement à au
moins deux
pneumatiques.
D'autres détails et caractéristiques avantageux de l'invention ressortiront ci-
après de la description d'exemples de réalisation de l'invention en référence
aux figures 1
à 3 qui représentent :
- figure 1, une représentation schématique d'une vue de côté d'un véhicule
selon l'invention,
- figure 2, une représentation schématique d'une vue de dessus du véhicule de
la figure 1,
- figure 3, une représentation schématique d'une vue de côté du véhicule de la
figure 1, la benne étant dans une position différente,
- figure 4, une représentation schématique d'une vue de dessus du même
véhicule, dans une configuration permettant d'intervenir sur une partie des
pneumatiques.
Les figures ne sont pas représentées à l'échelle pour en simplifier la
compréhension.
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WO 2005/054007 PCT/EP2004/013569
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Sur les figures 1 et 2, ' est représenté de manière schématique un véhicule 1
réalisé conformément à l'invention qui comporte un train avant 2 comportant
quatre
pneumatiques 4a, 4b, 5a, 5b associés par paire et un train arrière 3 équipé de
trois bras
tirés 6, 7, 8 et comportant six pneumatiques 9a, 9b, 1Oa, 1Ob, 11 a, 11 b
répartis par paire
sur les trois bras 6, 7, 8.
Le véhicule 1 schématisé sur cette figure 1 est un véhicule lourd de type
dumper
présentant un poids total en charge de l'ordre de 1000 tonnes.
Les différents pneumatiques équipant le véhicule sont des pneumatiques de
grande dimension dont le rapport de forme H/S est égal à 1, H étant la hauteur
du
pneumatique sur jante et S la largeur axiale maximale du pneumatique, lorsque
ce dernier
est monté sur sa jante de service et gonflé à sa pression recommandée. Il
s'agit de
pneumatiques de dimension 44R69.
Ces pneumatiques comprennent une armature de carcasse radiale composée de
câbles métalliques inextensibles en acier orientés radialement, ancrés dans
chaque
bourrelet des pneumatiques.
Les pneumatiques sont montés selon la technique décrite dans la demande de
brevet WO 00/71365. Selon cette technique, chaque bras tiré du véhicule et
plus
exactement chaque moyeu de chacun des bras tirés est prévu pour recevoir les
pneumatiques par l'intermédiaire d'anneaux présentant une surface formant le
siège de
réception des bourrelets des pneumatiques. La surface de ces anneaux est'
avantageusement de forme tronconique. Les anneaux de réception sont eux-mêmes
bloqués sur le moyeu du train par l'intermédiaire d'anneaux de blocage dont
une partie de
leur surface est complémentaire de la forme d'évidements prévus sur ledit
moyeu dans
lesquels lesdits anneaux de blocage sont insérés.
Les pneumatiques 4a, 4b, 5a, 5b du train avant 2 sont associés par paire 4a,
4b,
d'une part et 5a, 5b d'autre part, à deux axes de braquage 12 sensiblement
verticaux et de
préférence encore chaque paire de pneumatiques est répartie de manière
symétrique par
rapport à chacun des axes 12. Une telle réalisation permet une répartition
homogène de la
charge autour de l'axe de rotation, ce qui autorise notamment de diminuer les
contraintes
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mécaniques subies par le châssis. Les axes de rotation sont en outre confondus
avec les
axes des dispositifs 14, 15 de suspension.
La benne de chargement 16 repose avantageusement sur le sommet de ces
dispositifs de suspension 14, 15.
Les axes de braquage 12 du train avant 2 présentent en outre une rotation
possible sur au moins 90 , par rapport à la direction longitudinale, sur
laquelle il sera
revenu ultérieurement.
Comme énoncé précédemment, le train arrière 3 est équipé de trois bras tirés
6,
7, 8 et comporte six pneumatiques 9a, 9b, 1Oa, 10b, 11 a, 11b répartis par
paire sur les
trois bras 6, 7, 8. Les bras tirés 6, 7, 8 sont d'une part solidaires du
châssis 20 par l'une de
leurs extrémités 17; ils sont d'autre part, individuellement associés à des
dispositifs de
suspension 24 par leurs autres extrémités 21. Ces dispositifs de suspension
sont par
ailleurs liés à une partie haute 22 du châssis et leurs axes coupent l'axe de
rotation 23 de
la benne 16.
La benne 16 est ainsi supportée quasi-directement par les différents systèmes
de
suspension 14, 15, 24 du véhicule 1, eux-mêmes quasi-directement en liaison
avec les
pneumatiques. Comme le montre la figure 3, il en est de même lorsque la benne
16 est
dans une position correspondant à une situation de déchargement.
La benne 16 est encore relié au châssis 20 par deux vérins télescopiques 13
qui
permettent d'effectuer le déchargement de la benne en provoquant sa rotation
autour de
l'axe 23. Le dispositif entraînant la rotation de la benne peut être tout
autre moyen connu
de l'homme du métier ; il est notamment possible de réaliser un tel dispositif
de manière
indépendante du châssis soit par un dispositif qui vient prendre appui sur le
sol, soit par
un dispositif dissocié en deux éléments raccordés l'un au dispositif de
suspension du train
avant et l'autre à l'un des bras tirés du train arrière.
La structure du châssis du véhicule 1 peut ainsi être simplifier
considérablement
par rapport à celle des véhicules usuels. Cette simplification de la structure
du châssis a
un impact direct sur le poids du véhicule. En outre, elle permet de prévoir
une partie
centrale 25 relativement libre et en conséquence, laisser le passage à la
partie basse de la
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benne 16, ladite benne présentant une forme différente de celle des véhicules
usuels. Une
telle réalisation permet ainsi d'avoir un centre de gravité du véhicule
relativement bas.
Les trois bras tirés 6, 7, 8 du train arrière sont prévus relevables. Le bras
central
7 peut notamment être relevé, via par exemple le dispositif de suspension 24
qui lui est
associé, dès que le véhicule ne transporte aucune charge de façon à ne pas
entraîner une
usure des pneumatiques 1 Oa, 1Ob alors que leur utilisation n'est pas
nécessaire.
Les bras 6 et 8 peuvent notamment être relevés pour permettre des
interventions,
telles que des changements de pneumatiques, sur lesquelles il sera revenu
ultérieurement.
Selon une variante avantageuse de l'invention, les pneumatiques 9a et 1 lb du
train arrière 3 du véhicule 1 n'ont pour fonction essentielle que le portage
et ne
participent pas à la transmission de la motricité. Une telle réalisation
consiste à fixer les
pneumatiques 9a et 1 lb sur un système du type roulement libre qui autorise la
rotation
libre desdits pneumatiques 9a et 1 lb. L'invention ne doit pas être comprise
comme étant
limitée à ce type de réalisation, les pneumatiques 9a et 1 lb pouvant selon
d'autres
réalisations transmettre une partie de la motricité.
Selon d'autres variantes de l'invention, les pneumatiques 9a et 1 lb peuvent
participer à la transmission de la motricité soit de manière permanente soit
de manière
temporaire telle qu'évoquée précédemment, soit encore de manière variable, par
exemple
par l'utilisation de moteurs électriques.
L'invention peut encore prévoir que les pneumatiques 4b, 5a montés sur le
train
avant 2 participent également à la transmission de la motricité. Les
pneumatiques 4a, 5b
n'ont alors, comme évoqué précédemment dans le cas du train arrière 3, qu'une
fonction
de portage. Le fait que les pneumatiques 4b, 5a transmettent une partie de la
motricité
peut améliorer la maniabilité du véhicule dans les trajectoires courbes. En
effet, une
motricité transmise partiellement par les pneumatiques du train avant 2 peut
faciliter le
suivi de la trajectoire lorsque ces mêmes pneumatiques sont braqués, notamment
lorsque
le véhicule 1 est chargé. Il apparaît en effet, que dans certaines conditions
de charge et de
roulage, la maniabilité d'un tel véhicule selon une trajectoire en courbe est
très difficile
voire impossible, le véhicule ne répondant pas au braquage imposé par les
pneumatiques
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du train avant. Ces conditions peuvent en outre conduire au clivage et à la
destruction des
pneumatiques du train avant.
Sur la figure 4, le véhicule 1 est représenté dans une situation autorisant
des
interventions sur les pneumatiques 9b, 10a, 5a, et permettant notamment leur
changement.
L'axe de braquage 12, confondu avec le dispositif de suspension 15, du train
avant 2 autorisant une rotation sur au moins 90 par rapport à la direction
longitudinale,
permet de positionner le pneumatique 5a, axialement à l'intérieur lors de la
circulation du
véhicule, de sorte que l'axe de rotation du pneumatique 5a est sensiblement
confondu
avec la direction d'avancement du véhicule selon une direction longitudinale
du véhicule.
Il est évidemment possible de réaliser la même opération avec l'autre axe de
braquage 12,
confondu avec le dispositif de suspension 14, et le pneumatique 4b. Une telle
intervention sur ces pneumatiques s'accompagne avantageusement d'une mise sur
cale
telle qu'un vérin, non représenté sur les figures, lié au châssis.
Le véhicule 1 et plus spécifiquement les bras tirés 6, 8 sont prévus pour
permettre des interventions relativement aisées et directes sur les
pneumatiques 9b, 10a,
10b, l la, inaccessibles lorsque le véhicule est en conditions de roulage.
Pour cela, le véhicule 1 est muni de deux dispositifs 18,19 eux même liés au
châssis 20 par des axes sensiblement verticaux, non représentés sur les
figures, autorisant
une rotation selon lesdits axes sensiblement verticaux.
Avant de faire pivoter un bras tiré, le véhicule est au préalable mis sur des
cales
telles que des vérins, non représentés sur les figures, liées au châssis. Le
bras considéré
est ensuite relevé puis bloqué dans cette position et le dispositif de
suspension lié audit
bras est détaché soit du châssis soit du bras tiré pour permettre le
pivotement. Le bras est
ensuite pivoté autour dudit axe vertical de sorte que des opérateurs peuvent
intervenir sur
les moyens de fixation des pneumatiques et/ou des roues dudit bras tiré. Sur
la figure 4, le
bras tiré 6 a ainsi été pivoté pour faciliter l'accès aux pneumatiques 9b et
10a.
La figure 5 illustre un exemple de dispositif combiné de braquage et de
suspension 27 constitué d'une colonne de suspension 28 associée à un axe de
braquage
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29. L'axe de braquage est cannelé selon sa direction axiale pour permettre
l'entraînement
du dispositif 27 au complet en cas de braquage. L'axe de braquage est piloté
par un vérin
rotatif de braquage 30 qui autorise un pilotage par le volant. Ce type de
pilotage est
simultanément imposé aux deux dispositifs 27 du train avant. Ce contrôle
indépendant
des deux axes de braquage est asservi à une carte électronique basée sur une
loi théorique
de type Jeantaud ou Ackermann. Un dispositif 31 de contrôle d'angle de
braquage assure
la bonne maîtrise de ce pilotage. Ce système de pilotage, dit maître, de
chacun des axes
de braquage est complété par des systèmes de sécurité et plus particulièrement
dans le cas
de la figure 5, par un vérin rotatif de sécurité 32. En cas de défaillance du
contrôle
électronique de l'un des axes de braquage ou d'un vérin rotatif de braquage
30, le vérin
rotatif de sécurité 32 est prévu pour prendre le relais et permet un pilotage
plus classique
selon lequel les deux axes de braquage sont pilotés avec des angles
identiques. Les vérins
rotatifs de sécurité de chacun des dispositifs 27 peuvent par exemple être
associé à un
circuit hydraulique qui assure un braquage avec le même angle pour les deux
dispositifs
27.
Le véhicule ainsi réalisé autorise une capacité de charge supérieure à celle
des
véhicules actuels et de l'ordre de 1000 tonnes. La conception d'un véhicule de
type
Dumper usuel et destiné à la même capacité de charge, équipé de quatre
pneumatiques
jumelés deux à deux sur le train arrière et de deux pneumatiques sur le train
avant a été
simulé.
Ce type de véhicules n'existant pas, il a été impossible de réaliser des
essais
toutefois le calcul et des simulations permettent de manière simple pour
l'homme du
métier d'obtenir pour une charge transportable donnée, de définir les
dimensions des
pneumatiques ainsi que les contraintes qui leur sont imposées et en
conséquence une
estimation de l'usure et de la fatigue qu'ils supportent.
Les pneumatiques nécessaires à la réalisation d'un tel véhicule seraient de la
dimension 85/65R72 qui correspond à un diamètre d'environ 4,60 mètres ; cette
dimension est problématique puisqu'elle n'est pas compatible avec les moyens
et les
conditions de transport à disposition.
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Les simulations de roulage qui ont été effectués montrent que le véhicule
selon
l'invention tel que présenté ci-dessus autorise un roulage avec usure et une
durée de vie
des pneumatiques tout à fait acceptables alors que le véhicule réalisé selon
une
conception usuelle conduit à une usure prématurée des pneumatiques et des
durées de vie
limitées.
Par ailleurs, des calculs d'encombrement ont été faits sur la base de ces deux
véhicules ; les résultats obtenus montrent que le véhicule selon l'invention
présente une
largeur axiale, mesurées selon la direction d'un train égale à 10,60 mètres.
La largeur
axiale, mesurée de la même façon sur le train arrière du véhicule comportant
quatre
pneumatiques jumelés deux à deux sur ce train est égale à 12,50 mètres. Cette
différence
de dimension entre ces deux véhicules permet d'envisager la circulation de
véhicules
selon l'invention sur les pistes des mines existantes pour des charges
transportées
supérieures aux capacités des véhicules actuels.
En conclusion, il apparaît que le véhicule selon l'invention présente une
capacité
de charge compatible avec une bonne tenue des pneumatiques en termes d'usure
et de
performance, la combinaison de ces caractéristiques ne pouvant être atteinte
par les
techniques des véhicules de ce type actuellement disponibles.
