Brevet FR2455886A1 — publié le 19801205

La présente invention concerne un fauteuil roulant pour personne à mobilite réduite. Ce fauteuil peut être actionné électriquement et commandé directement par l'utilisateur. I1 existe plusieurs fauteuils roulants à moteur mais la plupart ont éte inspirés par la technique de l'automobile. Ils comportent souvent des bottes de vitesse, des differentiels, des embrayages etc.... Tous ces organes parfaits en soi, alourdissent le véhicule, absorbent de l'énergie et diminuent leur autonomie ou rayon d'action. Cela est très important surtout si l'on utilise pour leur traction, l'énergie électrique en accumulateur. La suspension de ces vehicules inspirée plus ou moins de l'automobile, n'est pas suffisamment élaborée, en consideration de l'état physique du malade transporte. Le fauteuil roulant suivant l'invention obvie aux inconvénients ci-dessus descrits. Sa suspension comporte des caractéristiques qui tiennent compte de l'état physique du transporte et des conditions de circulation du véhicule destiné à rouler sur des sols plus ou moins nivelés et à franchir des trottoirs et autres obstacles. Les moyens de transmission partant des moteurs électriques sont simplifiés à l'extrême. Ces moyens de transmission permettent d'éliminer les jeux d'engrenement avec souplesse et sans a-coups. L'extrême simplification des organes de suspension et-de transmission permet d'obtenir des prix de revient très competitifs. Ainsi la suspension du véhicule tres élaborée combinée avec les moyens de transmission, judicieusement simplifies, autorise une conduite pleine de souplesse, ce qui contribue au confort du malade transporté, but de la présente invention. Aux dessins annexés qui représentent à titre d'exemple plusieurs formes d' exécution de l'invention, Figure 1, est une vue en élévation d'un fauteuil roulant à traction électrique (voir planche I), Figure 2, en est la vue en perspective. On y voit le chassis 1 comportant deux longerons obliques la et lb, une traverse lc. Sur les longerons la et lb sont fixees d'une part, les roues motrices 2 et 3 pouvant être actionnées chacune par leur moteur électrique respectif 4 et 5 et d'autre part, les roues avant orientables 6 et 7. L'ensemble, longerons obliques la, lb, traverse Ic, roues motrices 2 et 3, moteurs électriques 4 et 5 et roues orientables 6 et 7, constitue la partie roulante du fauteuil. Au-dessus de la partie roulantese trouve le fauteuil proprement-dit comprenant le dossier 8 et le siège 9. Le dossier et le siège sont reliés aux longerons par les articulations 10. L'ensemble, dossier et siege, peut se plier et se rabattre sur le chassis à la façon d'un accordéon. (voir figure 3, Planche I). Dans les figures 1 et 2 , le dossier et le siège sont maintenus deployes par les amortisseurs 11 et 12 et le verrin 13. L'ensemble constitue les moyens de suspension et de souplesse du fauteuil de l'invention. Ces moyens de suspension et de souplesse sont exposés en détail dans les figures 4,5,6,7,8,9 et 10 de la planche II. Les figures 4 et 5 montrent les différents mouvements de suspension et de souplesse du siege 9 et du dossier 8. Dans la partie inférieure du dossier 8 et en prolongement de celui-ci se trouvent trois points d'articulation A, B. C. En A est articulé le siège 9 lequel est articulé à son tour aux longerons la et lb aux points d'articulation 10. En B est articulée l'extrémité supérieure du verrin 13 dont la partie inférieure est reliée en 14 à la partie centrale de la traverse îc. En C est articulée l'extrémité supérieure de chaque amortisseur 11 et 12 dont la partie inferieure est reliée aux points d'accrochage 15 du longeron la et du longeron lb. Dans la figure 4 on voit comment peut osciller, en souplesse autour de l'articulation A selon la double fleche fl, le dossier 8. Et cela grace aux amortisseurs 11 et 12 et au verrin 13. Dans la figure 5 on voit les differents mouvements de suspension du siège 9 et du dossier 8, mouvements réalisés selon les doubles flèches fl et f2. Et cela grace aux effets conjugués des amortisseurs 11 et 12 et du verrin 13. Il y a lieu de règler au départ, les effets de suspension en tenant compte du poids du malade transporté (voir figure 6 et 7). Pour effectuer ce reglage, on déplace les points d'accrochage 15 des amortisseurs 11 et 12 le long de la partie inférieure des longerons la et lb. Plusieurs points d'accrochage 16, 17 et 18 ont été établis sur les longerons la et lb. Les grosses flèches f3 prefi gurent le poids du malade. Les figures 8, 9 et 10 représentent une variante dans les dispositifs de suspension, variante destinee à faciliter le pliage en accordéon du fauteuil roulant. En effet, les points d'articulation A, B, C sont disposés différemment. Le point C est déporté de manière à ce que les trois points A-,-B, C forment un triangle (voir figure 10, Planche II). Lors du pliage, un mouvement de rotation s'effectue autour du point A selon l'arc de cercle représenté par la double flè che f4. La figure 8 représente le fauteuil dans sa position développée. Dans la figure 9 le fauteuil est replié selon les fleches f5 et f6. Le pliage et le développement peuvent être effectués à la main ou être ma noeuvrés mécaniquement par le verrin 13. Dans la planche III, se trouvent les figures 11, 12 et 13. Ces figures concernent le dispositif de commande et d'entrainement moteur du fauteuil roulant. On a choisi pour exemple, une des roues motrices 2, on y voit le moteur électrique 4, attaquant directement la roue motrice 2 par sa périphérie au moyen du galet d'entrainement 19 solidaire de l'arbre moteur. Cette formule simpliste d'attaque directe convient parfaitement si l'on considère les faibles vitesses de déplacement exigées (soit 6 km à l'heure environ au maximum). Dans la figure 11 le moteur 4 est en prise directe, le galet d'entrainement 19 attaquant directement la roue motrice 2. Dans la figure 12 le moteur 4 est déplacé ainsi que le galet d'entrainement 19. Ce dernier n'etant plus en contact avec la roue motrice 2. Le moteur est en quelque sorte débraye et la roue motrice est rendue libre. Dans la figure 13, le moteur 4 est toujour debrayé, mais la roue motrice est bloquée par le frein 20. Les trois positions : prise directe, debrayage et blocage, des roues motrices, représentées respectivement dans les figures 11, 12 et 13 peuvent être maneuvrées manuellement par le levier de commande 21, articule en 22 sur le longeron la. La flèche double f7 indique l'angle d'oscillation du levier 21 selon les positions a, b, c, déterminant les trois positions du moteur 4 par rapport à la roue 2. Voici comment est établi le rapport entre le levier de commande 21 et les differentes positions du moteur 4 durant les manoeuvres : prise directe, débrayage et blocage. Le levier de commande 21 est articulé en 22 et comporte un bras de levier 23, sur lequel est articulé en 24, la bielle 25. Cette bielle 25 est articulée à son tour, au point d'articulation 26 dépendant du levier 27 articulé lui-même en 28 au longeron la. Il y a lieu-d'attirer ici, l'attention sur l'importance du point d'articulation 26. En effet, ce dernier est situé sur une partie solidaire du moteur 4. Durant les manoeuvres du levier de commande 21 selon les différentes positions a, b, c, le point d'arti- culation 26 se deplace longitudinalement en va et vient selon la double fleche f8, entrainant dans son déplacement le moteur 4. Ce dernier peut occuper ainsi les trois positions : prise directe, débrayage, blocage. Les relations entre le levier de commande 21 et les mouvements commandant les différentes positions du moteur 4 peuvent être etablies de différentes fa çons. Dans la figure 14 de la planche I est représentée une variante où le levier de commande 21, articulé en 22 sur le longeron la, comporte toujours son bras de levier 23. Mais ce levier 23 est relié par son extrémité, directement au point d'articulation 26. Le point d'articulation est relié au bloc moteur 4 et en est solidaire. Ainsi sous l'effet des trois positions a, b, cl du du levier de commande 21, le point d'articulation 26 se deplace longitudinalement, imposant au moteur 4 les trois positions : prise directe, débrayage, blocag q citees plus haut. La position bloquée peut être supprimee si on dispose d'un frein automatique fonctionnant par suppression d'effort de traction. On remarquera que dans les figures 11, 12, 13 et 14, le moteur 4 est supporté d'uncoté par le point d'articulation 26. Afin de le soutenir totalement,un ressort de soutien 29 est place entre le point 30 du longeron la et la partie 4a du moteur 4. L'attention doit être attiree ici sur une des caracteristiques essentielle du dispositif de transmission. En effet, les moteurs électriques 4 et 5 sont flottants. C'est à dire que chaque moteur peut se déplacer de deux façons différentes selon un plan perpendiculaire à l'axe de rotation des moteurs et en pivotant autour du point d'articulation 26. On a vu dans les figures 11, 12 et 13 comment chaque moteur 4 ou 5 et son galet d'entrainement 19 se deplaçaient et s'écartaient plus ou moins de la peri phérie de chaque roue motrice 2 selon les trois positions : prise directe, dé brayage, blocage. Il s'agit la, de la première façon de deplacement des 4 teurs flottants. La figure 15 représente la deuxième façon de deplacementXdes moteurs flot tants. Considérons d'abord la position prise directe. Dans cette position les galets d'entrainement 19 se trouvent en contact avec la périphérie des roues motrices 2 et 3. Mais les galets d'entrainement 19 et les moteurs 4 et 5 pivotent ensemble autour du point d'articulation 26. (voir figure 15, Planche I). Il en resulte que chaque galet d'entrainement peut accomplir un mouvement en arc de cercle 31 selon la double flèche f9. Dans ce mouvement, le galet d'entrainement 19 pénètre plus ou moins fortement dans la périphérie elastique de la roue motrice 2, selon sa position sur l'arc de cercle 31. Dans la figure 15 on a exagéré, pour la clarte de l'explication, l'effet de penetration du galet d'entrainement. Pour entraîner dans le sens de la marche en avant la roue motrice 2, on doit entraîner le moteur et le galet d'entrainement dans le sens inverse du mouvement des roues. Mais la roue motrice offre une résistance qui oblige le galet d'entraînement et son moteur à pivoter autour du point d'articulation 26, à parcourir la partie inférieure de l'arc de cercle 31 et à pénétrer plus ou moins profondément dans la périphérie de la roue 2. Cette pénétration est d'autant plus grande que la resistance de la roue est plus importante. Il se produit ici, un effet de couple entre le moteur et la roue. Si la résistance de la roue 2 sollicite le déplacement du galet d'entrainement 19 vers la partie inférieure de l'arc de cercle 31, une trop grande pénétration du galet dans la roue, sous l'effet d'entraînement de la roue, sollicite en sens inverse le déplacement du galet vers la partie supérieure de l'arc de cercle 31 et ce jusqu'a ce que la pénétration et l'entraînement s'égalisent et se stabilisent. Il s'établit ainsi un équilibre entre cette pénétration et cet entrainement. Autrement dit, cet équilibre assure au galet d'entrainement 19, une adhérence proportionnelle à la resistance de la roue motrice 2. Et cette adhérence proportionnelle joue dans les deux sens de marche.- C'est a dire qu'elle jour également quand le moteur tourne en sens inverse pour la marche arrière. Revenons à la figure 15, on y voit dessiné en traits interrompus, les deux positions, marche avant, marche arrière du galet d'entraînement, positions oc cupées sur l'arc de cercle 31. On aperçoit l'arc de cercle 31 eut le centre 26 de cet arc de cercle, dont une tangente passe par l'axe de rotation du galet d'entraînement 19. Le rayon h générateur de l'arc de cercle 31 est très important. Ce rayon h a un rapport avec le rayon R de la roue motrice 2. Si le rayon h est trop petit, il y a excès d'adhérence donc menace de blocage. S'il est trop grand, il y a insuffisance d'adhérence et patinage du galet. En somme, c'est le juste calcul du rayon h qui assure dans les deux sens, l'adhérence proportionnelle optimum, dans toutes les conditions de fonctionnement. Pour la clarte de ce qui va suivre, nous appelerons effets h, les effets qui assurent l'adhérence proportionnelle dans toutes les conditions. Chaque moteur 4 et 5 peut indépendamment l'un de l'autre fonctionner en marche avant ou marche arrière. Pour cela une boite de commande 32, commande indépendamment chaque moteur, par les moyens de circuits electroniques. En considérant séparément chaque roue motrice 2 et le moteur avec le galet d'entrainement qui l'anime, les effets h sont indépendants pour chaque roue motrice. Il n'en est plus de même si l'on considère que chacun des moteurs peut être commandé directement de la boite de commande 32. Sous cette consideration, les effets h de chaque groupe, roue motrice - moteur, deviennent inter dépendants. En voici l'explication Si l'on imprime aux deux moteurs 4 et 5 une marche en avant de puissance égale et que les deux roues motrices 2, offrent une résistance égale, le véhicule, en l'occurence le fauteuil roulant, se déplace correctement en marche avant. Par contre, si une des roues motrices subit une résistance due à un obstacle ou une dénivellation du sol, il y a un manque de parallelisme entre l'effort fourni par chacune des deux moteurs et la résistance de chacune des deux roues motrices. Pour que le véhicule se déplace correctement en marche avant, il faut modifier les rapports de puissance entre les deux moteurs en augmentant la puissance du moteur côté résistance roue" ou en la diminuant côte opposé résistance roue", et cela en manoeuvrant en conséquence la boite de commande 32. Si l'on veut par exemple, diriger le véhicule vers la droite, il faut soit augmenter la vitesse ou la puissance du moteur gauche, soit diminuer la vitesse ou la puissance du moteur droit, tout en tenant compte des résistances fortuites, eventuelles des roues motrices. Les mêmes manoeuvres, mais inversées, doivent être exécutées pour la direction du véhicule vers la gauche. En accélérant un seul moteur, l'autre restant immobile, on peut obtenir un virage sur place, le centre du virage étant le côté roue moteur arrêté. Enfin, en commandant une marche en avant d'un seul moteur et une marche en arrière de l'autre moteur, on obtient un pivotement du véhicule, le centre du pivotement etant situé entre les deux roues motrices. On n'insistera pas sur les manoeuvres "mouvements arrière" du véhicule, ces manoeuvres étant exactement l'inverse de celles des "mouvements avant" Toutes ces manoeuvres sont placées sous l'influence de la boite de commande 32. Il résulte de tout cela que la boite de commande 32, en obtenant le parallélisme entre l'effort moteur et résistance roue, joue un rôle differentiel entre les effet h d'une des roues motrices et les effets h de l'autre roue motrice. Autrement dit, l'adhérence proportionnelle consecutive aux effets h, cites plus haut et repartie sur chaque roue motrice de façon différentielle, joue parfaitement dans toutes les conditions de conduite du véhicule. Cette correlation entre la boite de commande 32 et les effets h des roues motrices 2 est une des caractéristiques importante de la présente invention. Mais cette corrélation va plus loin. En effet, le dispositif de suspension du véhicule joue un rôle dans les effets h assurant l'adhérence proportionnelle. Les moindres cahots transmis par la suspension au véhicule, influent sur les roues motrices 2, provoquant des résistances diverses a la traction, résistances qui sont compensées par l'action des effets h. Par l'effet inverse, l'action des effets h, vient amortir et neutraliser au mieux, les secousses exercées par la suspension sur le véhicule ajoutant au confort du malade transporte. Ainsi se trouve réalisée une autre caracteristique importante de la présente invention qui est l'interdépendance du dispositif de suspension du véhicule, de la boite de commande 32 et du dispositif assurant les effets h et ce grace, à la boite de commande 32. La figure 17 planche II, represente un détail du siège 9. Le siège proprement dit 9 est soutenu par un cadre 33 en forme de lettre U dont la partie ouverte 33a se trouve a l'avant. L'avant du siege 9 possède une arrête 9a à caracteristique élastique. Le cadre 33, articulé en 10 doit être tres souple de manière à pouvoir supporter les effets de gauchissement provoqués par les amortisseurs 11 et 12. Cette souplesse du cadre 33, accentue les effets cités plus haut, d'interdépendance de la suspension, de la boite de commande 32 et des effets h. Dans les figures 8 et 9 planche II, on aperçoit un accumulateur 34. Cet accumulateur peut s'engager facilement sous le chassis du véhicule selon la flèche f10, grâce au prolongement prononce de la partie inferieure des longerons obliques la et lb. La présente invention comporte plusieurs variantes On peut, par exemple, supprimer totalement le frein 20.- Dans ce cas, on obtient le freinage ou le blocage des roues, en maintenant les moteurs 4 et 5 dans la position prise directe, et en coupant le courant électrique alimentant les moteurs. Les moteurs peuvent être munis de freins électro-magnétiques fonctionnant par manque de courant. On bénéficie ainsi, du frein moteur total. Dans une autre variante, le levier de commande 21, assurant les positions prise directe, débrayage, blocage peut être double. Un à droite et un à gauche. Dans ce cas, chacun des leviers 21 commande de façon independante une roue mo tri ce et son moteur. Egalement, un seul levier 21 peut commander en même temps les deux roues motrices avec leur moteur. Une barre de connexion 35 assurant la liaison entre les deux groupes : moteur - roue motrice (figure 16, PlancheI). Une autre variante importante consiste à reunir les blocs moteurs 4 et 5 de maniere à constituer un seul bloc. Cette reunion peut se faire au moyen d'un manchon d'accouplement 36 representé en traits interrompus. (figure 16, Planche I). Ainsi les effets h, de chacun des moteurs 4 et 5 jouent en s'influençant mutuellement de façon différentielle sous le contrôle de la boite de commande 32, comme dans la formule précédente. La seule différence est que, sous l'effet des variations de résistance des roues motrices, l'attaque des galets d'entraînement 19 sur les roues, subit un effet de gauchissement, l'axe commun des moteurs n'etant parfois pas parallèle à l'axe virtuel des roues motrices. Mais cet inconvenient est négligeable à cause de la souplesse de contact entre roues à pneumatiques et galets d'entrainement. Les éléments constituant l'ensemble de la structure du fauteuil de l'invention peuvent être réalisés en tube cylindrique, carré, rectangulaire, triangulaire ou autre forme de section. Les materiauxutilisés peuvent être en fer, aluminium, matières plastiques, voire même en bois etc.... Les roues motrices peuvent être montées sur pneumatiques ou bandages pleins. Le fauteuil roulant electrique étant prévu initialement pour le transport de personnes à mobilité réduite, peut également servir pour les personnes à physique normal, tant pour les loisirs que pour les competitions sportives diverses. Des aménagements divers pouvant être faits suivant les utilisations. REVENDICATIONS 1) Fauteuil roulant à traction électrique pour personne à mobilité réduite, pour handicapés, possédant un chassis avec longerons obliques, nontés à l'ar rire sur deux roues motrices et à l'avant sur deux roues orientables. Le tout constituant la partie roulante. Au-dessus de cette partie roulante est suspendu le fauteuil proprement dit, comportant un siège et un dossier. Chaque roue motrice est actionnée directement par un moteur electrique, les moteurs étant commandés séparément à partir d'une boite de commande. Le dispositif de suspension du fauteuil permet un pliage en accordéon du dossier et du siège sur le chassis, afin de diminuer, hors service, l'encombre ment du vehicule. Le dispositif de suspension est caractérisé par la presence, dans la partie inférieure du dossier, de trois points d'articulation A, B, C, situés de chaque côté du fauteuil au niveau de chaque roue motrice. Les points A sont articulés à l'arrière du siège, tandis que le siège est articulé en son avant aux extrémités supérieures des longerons. Chaque point d'-articulation C est suspendu sur un ou deux amortisseurs, lesquels amortisseurs s'appuient sur la partie inferieure de chaque longeron. Le point d'articulation central B est en relation avec un verrin central, s'appuyant que la partie centrale d'une traverse avant du chassis. La rotation des points d'articulation B et C autour du point d'articulation amène le rabattement du dossier du fauteuil sur le siège et le pliage en accor deon de l'ensemble sur les longerons obliques. 2) Fauteuil roulant suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chaque moteur respectif de chaque roue motrice attaque directement cette roue motrice au moyen d'un galet d'entrainement. L'ensemble des galets étant soit en contact avec la périphérie des roues motrices, soit sépare par eloignement de maniere à obtenir trois positions à savoir : la prise directe, le débrayage avec roues motrices libres, le blocage des roues motrices. Ce blocage étant obtenu par un frein solidaire du levier à main et s'appliquant sur la périphérie des roues. 3) Fauteuil roulant suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les trois positions des moteurs à savoir : prise directe, débrayage et blocage sont obtenues séparément pour chaque roue motrice par un levier à main situe de chaque côte du véhicule par l'intermédiaire de divers leviers et bielles ar ticulés entre eux. 4) Fauteuil roulant suivant les revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que les trois positions des moteurs à savoir : prise directe, débrayage et blocage sont obtenues simultanément par un seul levier à main par l'intermédiaire d'une barre de connexion. 5) Fauteuil roulant suivant les revendications 1, 2, 3 et 4, caractérisé en ce que le frein solidaire du levier à main est supprimé. Un blocage frein-moteur est obtenu par la position : prise directe, combinée avec la suppression du courant électrique. 6) Fauteuil roulant suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que chaque moteur est flottant. C'est à dire que chaque moteur peut osciller en pivotant autour d'un point d'articulation fixe, lequel point est solidaire du moteur. De ce fait, l'axe du moteur et son galet d'entrainement peuvent osciller sur le parcours d'un arc de cercle engendré par rayon, dit rayon h, dont le centre est le point d'articulation fixe par rapport au chassis et solidaire du moteur. Le rapport entre le rayon h et le rayon de la roue motrice est tel que durant les oscillations, le galet d'entrainement pénètre de part et d'autre, plus ou moins profondément sur la périphérie plus ou moins elastique de la roue motrice, accentuant ainsi plus ou moins l'adhérence du galet d'entrainement sur la roue motrice. Pour entrainer dans la marche en avant la roue motrice, le moteur et son galet d'entrainement doivent tourner en sens inverse de la roue motrice. La roue motrice offrant une resistance incite le galet d'entrainement à se déplacer vers la partie inferieure de l'arc de cercle, jusqu'à ce que l'adhérence du galet d'entrainement sur la roue motrice soit telle, que la roue motrice en tournant ramène en sens inverse sur l'arc de cercle, le galet d'entrainement. Il s'etablit ainsi un équilibre entre la resistance à l'avancement de la roue motrice et la force d'adherence du galet d'entrainement sur la roue motrice. Cet équilibre assure ce que l'on pourrait appeler l'adhérence proportionnelle du galet d'entrainement, dans toutes les conditions de traction du moteur et de résistance de la roue. L'adhérence proportionnelle agit de la même façon en cas de marche arriere du vehicule. Dans ce cas, le galet d'entraînement est incité par la roue motrice a s'engager sur la partie supérieure de l'arc de cercle, jusqu'aux conditions d'équilibre, réalisant l'adhérence proportionnelle. En fait l'adhérence proportionnelle, est la conséquence de ce qu'on pourrait appeler l'effet h, dû à l'effet d'oscillation du galet d'entraînement sur le parcours de l'arc de cercle. 7) Fauteuil roulant suivant les revendications 1, 2 et 6, caractérisé en ce que les deux moteurs sont commandés indépendamment l'un de l'autre, par l'intermédiaire d'une boite de commande manoeuvrée manuellement. Par ce fait, les effets h de chacune des roues motrices, cités plus haut, ne sont plus indépendants mais deviennent interdépendants. La boite de commande joue rôle d'un differentiel assurant une adhérence proportionnelle genérale bien équilibrée, quelques soient les conditions de traction et les réactions fortuites des roues motrices. 8) Fauteuil roulant selon les revendications 1, 2, 6 et 7, caractérisé en ce que les deux moteurs forment un seul bloc. Pour cela un manchon d'accouplement réunit les deux moteurs de manière à ce que l'axe des moteurs et de leurs galets d'entraînement soi--tn en prolongement. Les effets h sont ainsi transmis diffêrentiellement aux deux roues motrices réalisant l'adhérence proportionnelle générale. 9) Fauteuil roulant selon les revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 et 8, carac térise en ce que l'influence de la boite de commande, par le jeu des manoeuvres de conduite, réalise une coordination entre les effets de réaction de la suspension et les effets h des roues.