Faisabilité d'un véhicule à pneus sphériques

[invited10d24f7]

Bonjour à tous,

J'ai découvert dernièrement les résultats d'un concours de design initié par Peugeot.
Les candidats ont une fois de plus cette année fait preuve de beaucoup d'imagination, on peut s'en rendre compte en jetant un oeil ici.


Ma question fait suite à une série d'interrogations qui ont traversé mon esprit curieux s'est penché sur ce modèle.

Au niveau des roues, qui sont sphériques, ont peut lire dans la légende "Magnetic revolution, omnidirectional ball wheels".

Je souhaiterai prototyper une de ces roues afin de tester ses performances et étudier sa commande.

Mais avant de me lancer voici quelques questions que souhaiterai soumettre à votre bon sens de physiciens:

1) De manière générale quel est votre avis sur la faisabilité d'un véhicules basé sur des roues sphériques...

a) A entrainement mécanique par contact direct ?
b) A entrainement électromagnétique ?

2) Dans le cas de l'entrainement électromagnétique ( qui me parait être le plus innovant mais aussi le plus compliqué) quelle configuration privilégieriez vous...

a) Sphère à aimants permanents et rotor à inducteur ?
b) Sphère à induit commandé par batteries internes et rotor à inducteur ?
c) Sphère à induit commandé par batteries internes et rotor à aimants permanents ?
d) Autre ...?

Merci pour vos suggestions et remarques,
Amitiés !
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[Jeanpaul]

Quand on conçoit un véhicule c'est-à-dire quand on oublie le côté poésie du design débridé, le grand souci est la stabilité sur la route et pour cela, on veille soigneusement à maintenir fixe le plan de roue. Ceci se fait au prix d'un compromis avec le confort (il faut quand même prévoir des attaches souples pour encaisser les irrégularités). Ces roues sphériques vont à l'encontre de cette idée et ce véhicule aura autant de stabilité qu'un caddie de super-marché lancé à grande vitesse.
Ca fait penser aux fameuses roues sans moyeu de Sbaro qui n'étaient en fait que des roulements à billes employés de manière aberrante.

[LPFR]

Bonjour Jeanpaul.
Je vous trouve extrêmement gentil d'appeler ça "le côté poésie du design débridé".
Je crois que j'aurais été beaucoup plus direct et l'aurais donné le qualificatif qu'il mérite.
Cordialement,

[predigny]

Vous êtes bien sévères ! Je la trouve sympa cette voiture et plein de poésie en effet. Restent les problèmes techniques : Ca ne doit pas être simple de mouler ces pneus, ni d'y communiquer une force de sustentation et une énergie de rotation. Mais pour la stabilité je n'ai pas trop d'inquiétudes, les asservissements électroniques permettent de presque tout faire. Reste à savoir si les avantages de ces roues compensent les difficultés de mise en œuvre. Mais les premiers qui ont proposé de mettre des bandages gonflés à l'air autour des roues, ont dû passez aussi pour des farfelus.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invited10d24f7]

Merci Predigny !

Je sais que le milieu de l'automobile est assez conservateur mais je ne savais pas que je rencontrerai une telle levée de boucliers sur ce forum ...

Le fait que la mise en oeuvre d'un train roulant à roues sphériques est incontestable.

Toutefois, la question ici portait plus sur les différentes solutions pour transmettre un mouvement aux "roues".

La première hypothèse étaient la transmission directe via des galets moteurs cylindriques ou sphériques .

La seconde consiste en un système électromagnétique rotor/stator ou je sollicitai votre avis sur quelques configurations techniques.

PS: Cette discussion n'a rien de poétique, elle s'adresse a des gens qui veulent et qui peuvent discuter de manière constructive sur un problème donné ...

[invited10d24f7]

La complexité est je le rapelle grande dans ce projet d'ou la nécessité de traiter les pbs un par un.

Dans un premier temps il s'agit de vérifier ensemble la faisabilité sur le plan physique d'un rotor sphérique a deux degrés de liberté et le cas échéant de déterminer la meilleure configuration électromagnétique possible pour un tel système.

Croyez moi c'est déjà beaucoup !

[Jeanpaul]

On peut sans doute transmettre des efforts à une telle roue via des galets, cela revient à faire fonctionner une souris à l'envers. Le rendement ne sera pas terrible, c'est sûr car il y aura des frottements sur le galet qui n'entraîne pas.
Des forces électromagnétiques poseront la grave question de l'épaisseur de l'entrefer : dans un moteur, on cherche toujours à réduire cette épaisseur car elle réduit considérablement le champ magnétique. Dans le cas de ces roues sphériques, à cause du pneu, cet entrefer sera considérable et si en plus il faut traverser la couche de roulement, ça ne va plus.
Je ne suis pas hostile à la créativité mais à condition qu'on regarde bien les problèmes, TOUS les problèmes.

[invited10d24f7]

Merci Jean Paul,

Je me disais bien que l'entrefer serait une limitation, je me souviens de certains problèmes en Maths sup ou l'énergie consommée dans un entrefer représentait 18 fois celles qui était utilisée dans l'inducteur...!

Maintenant, si on suppose que cette ecueil a été atténué en limitant l'entrefer soit inférieur à une valeur proche de 10mm, avec par exemple une couche de billes par exemple...

Est ce que les solutions proposées dans mon premier post vous paraissent aberrantes ? Quelle est celle qui vous semble la plus adaptée ? Pourquoi ?

Merci par avance !

[Jeanpaul]

Avec de la bonne volonté, on peut rapprocher ça de 2 moteurs linéaires un peu courbés, l'un entraînant dans le sens du véhicule, l'autre perpendiculairement ou bien, et ce n'est pas très différent, de 2 moteurs à cage d'écureuil (moteurs asynchrones), et ça pourrait fonctionner.
J'ai quand même de GROS doutes sur le rendement, même en intercalant de billes parce que les courants de Foucault vont se régaler. Quant à la façon dont tout cela serait bobiné, c'est un grand point d'interrogation.

[predigny]

...Des forces électromagnétiques poseront la grave question de l'épaisseur de l'entrefer ...

Si le moteur est à l'intérieur de la sphère, ce problème ne se posera plus. Transmettre l'énergie à l'intérieur de la sphère ne pose pas trop de problème par micro-ondes ; reste le problème de savoir sur quoi va s'appuyer le moteur pour transmettre son couple. Il y a bien la pesanteur, le moteur assez lourd (+ batteries) jouant le rôle du hamster dans sa cage, mais il peut y avoir aussi un appui magnétique fixe qui pose moins de problème que l'entrefer d'un moteur. La sustentation du véhicule sur les sphères étant bien sûr assurée par des aimants supraconducteurs. Donc rien de bien compliqué. et quelle facilité pour les faire créneaux, et plus de mécanique de transmission ni de direction. Le véhicule sera aisément amphibie avec ces sphères en floteur.

[invited10d24f7]

Quelle imagination !!!

J'avoue que je suis impressionné par la facon predigny vulgarise sa vision du projet.
A t'endendre c'est dans la poche ???

Bon, promis, si un jour ca roule, je t'en offre une !
Par contre la version terrestre, pas la version amphibie soyons d'accord...

Plus sérieusement, je trouve l'idée d'un moteur embarqué assez séduisante...
Pourrais tu détailler un peu ?

[predigny]

...
Pourrais tu détailler un peu ?

Plus le temps, je parts 15 jours aux USA pour vendre cette idée !
Non, juste pour aller voir ma fille.
A bientôt

[invited10d24f7]

Bon voyage !

Je suis pas sûr qu'un américain accepte d'acheter une idée si il n'y a pas un prototype et un brevet avec....

Il est vrai cependant que ca serait un travail de longue haleine, idéal pour une équipe de 2-3 thésards d'un labo de physique ou de mécatronique...

En faisant bosser l'ingénieur que je suis le week end et les jours fériés, ca me paraît déjà plus délicat...
MAIS... je me dis aussi qu'avec un dossier bien ficelé, je pourrais démarcher des financeurs et nouer des partenariats académiques, quitte à ce que cela prenne 3 ans pour obtenir un prototype... si les résultats sont concluants et que la solution est industrialisable... on aura fait la révolution de l'automobile !

PS: J'ai des stocks d'optimisme à revendre si ca intéresse quelqu'un ...

[invited10d24f7]

Pour ceux d'entre vous qui auraient le temps (et la curiosité) de se cultiver sur la question voici quelques lectures:

http://dspace.mit.edu/bitstream/hand...pdf?sequence=1
http://www.jhu.edu/news_info/news/ho...01/sphere.html
http://www.physicsforums.com/showthread.php?t=38290

Dans ce dernier lien il est aussi question de levitation magnétique comme quoi predigny tu n'es pas le premier à y avoir pensé

[invited10d24f7]

Coucou,
Bon je crois que je vais me contenter par une version purement mécanique dans un premier temps, je laisse l'étude du rotor sphérique pour plus tard...
@ bientot

[arnpop]

Bonjour à tous,

je viens de voir le projet que Goodyear présenté en 2016 et me permet donc de déterrer ce sujet, qui n'est donc probablement pas si farfelu ni impossible, du moins d'ici 15 ans:

https://www.youtube.com/watch?v=oSFYwDDVgac

Hicham, ça fait 7 ans, t'as avancé ? un proto dans ton garage ?

J'espère que tu avais breveté

Plus sérieusement je me demande bien comment Goodyear envisage la chose techniquement.

Arnaud