Brevet FR2576863A1 — publié le 19860808

La présente invention concerne d'une façon générale les engins de transport, et en particulier un dispositif de déplacement motorisé agencé pour &tre installé sur tout type de uvhicule ou de réceptacle pour des personnes ou des objets, en particulier sur un fauteuil pour invalides, handicapés, etc. L'invention concerne plus spécifiquement un fauteuil roulant motorisé apte à monter et descendre les escaliers, à franchir les bordures de trottoirs, etc., et ce avec une grande facilité. On connaît déjà dans le domaine des dispositifs de déplacement qui comprennent un essieu, monté sur paliers, à chaque extrémité duquel est prévu un to ensemble de roulement comprenant un certain nombre de roues, le plus souvent au nombre de trois, leurs centres respectifs définissant alors un triangle équi latéral. Les axes de pivotement des trois roues, montés fous, sont rendus solldaires grâce à des armatures appropriées. Rlnsi, en entraînant l'essieu en rotation, un tel dispositif de déplacement facilite dans une certaine mesure la montée et la descente des escaliers, le franchissement des bordures de trottoirs, etc. On se réfèrera à cet égard au Brevet de Modèle Industriel Italien déposé le 20 novembre 1981 sous le numéro d'enregistrement 5071B/81 et à la demande de Brevet Français N 82 04314 déposée le 15 mars 1992. Cependant, la manoeuvre de ces dispositifs demeure délicate et exige de la part de l'utilisateur une attention particulière. En effet, ce dernier doit toujours veiller, tant à la montée qu'à la descente des escaliers, à tirer l'ensemble vers lui de manière à ce que, sur chaque ensemble de roulement, celle parmi les trois roues qui est destinée a "accrocher" la marche immédiatement supérieure (ou inférieure) pour aider son franchissement vienne s'appliquer-contre la contre-marche. En effet, si cette condition n'est pas remplie, il existe un risque que, I'essieu continuant sa rotation, cette roue dépasse la position d'équilibre et ne puisse prendre appui sur la marche supérieure, pour ainsi retomber sur la marche de départ. La secousse entraînée par une telle retombée peut dans certains cas déséquilibrer l'utilisateur, avec un grand risque de chute. Ce cas de figure est susceptible de se présenter en particulier lorsque la profondeur du giron de la marche est Importante, I'action motrice au niveau de l'essieu devant alors être impérativement suspendue pendant le roulage de l'ensemble sur le giron jusqu'à ce qu'il vienne en butée contre la contre-morche. La présente Invention vise à pallier ces inconvénients de l'art antérieur et a proposer un dispositif de déplacement qui facilite grandement le déplacement de charges lourdes dans des escaliers, etc.. Un autre objet de la présente invention est de proposer un dispositif de déplacement dont la sécurité soit sensiblement accrue. R cet effet la présente invention concerne un dispositif de déplacement motorisé, du type comprenant un châssis équipé pour recevoir une personne ou un objet à transporter, et un essieu monté pivotant sur le chassis dans la région inférieure de celui-ci, I'essieu comportant, fixé à chacune de ses extrémités, un moyen d'armature qui supporte en pi votement au moins trois roues, et des premiers moyens moteurs réversibles agences pour entraîner l'essieu en rotation, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des seconds moyens moteurs réversibles pour sélectivement entraîner les roues en rotation dans un même sens indépendamment de la rotation dudit essieu. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée suivante d'un mode de réalisation préféré de celle-ci, donnée à titre d'exemple et zo faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels la figure 1 est une vue schématique en perspective globale d'un dispositif de déplacement motorisé selon la présente invention; la figure 2 est une vue de face an coupa partielle d'une partie du dispositif de la figure 1, Z5 la figure 3 est une vue de côté de la partie du dispositif représentée sur la figure 2, la figure 4 est une vue de côté schématique destinée à illustrer le fonctionnement du dispositif de déplacement, et la figure 5 est une vue schématique en perspective d'un moyen annexe prévu 3o dans le dispositif des figures 1 à 4. En référence au dessin, et en particuller aux figures 1 à 3, un dispositif de déplacement motorisé selon l'invention est monté, dans le présent exemple, sur le chssis 10 d'un fauteuil roulant pour handicapé, invalide, etc. Le dispositif comprend, au dessous du bâti 10 et respectivement dans les deux réglons latérales de celui-ci, deux ensembles de roulement à trois roues, globalement indiqués en 12, qui comprennent chacun trois roues 13 montées pivotantes sur des platines de support triangulaires associées 14, les axes de pivotement 1 desdites roues 13 traversant les platines triangulaires dans la région des sommets de celles-cl. En référence particulière à la figure 2, sur laquelle n'est représenté à des fins de simplification qu'un scul ensemble de roulement (l'autre ensemble de roulement étant bien entendu symétriquoe du premier par rapport à l'axe longitudinal central du fauteuil), on peut observer que chaque platine eut constituée de deux plaques paral lèles verticales 14a, 14b en forme de triangle équilatéral qui s'étendant de part et d'autre des trois roues 12 ass$ci4e-- et entre lesquel leas s'étendent horizontalement les axes 16 desdites roues. On peut noter Ici qua les axes 16 qui assurent, outre le montage pivotant des roues 13, la sol idarisation des deux plaques 14a, 14b. Le dispositif comprend en outre des moyens d'entraînement en rotation pour chaque platine. Comme le montre an particulier la figure 2, les moyens d'entraînement en rotation de la platine 14 qui y est représentée comprend un premier arbre 18 qui est fixé par son extrémité de droite sur la figure 2 sensiblement au centre de la plaque intérieure 14a de la platine, par tout moyen approprié tel que soudage, etc. R des fins expliquées plus loin, l'arbre 18 est. creux, L'arbre 18 est reçu pivotant dans un palier approprié 20 pr.vu à I'extrémité Inférieure de deux montants de support 22 fixés par leurs extrémités supérieures dans la région inférieure du bâti 10. Les moyens d'entraînement en rotation de la platine comprennent en outre, solidaire de l'arbre 18, une roue dentée 24 qui engrène avec une vis sans fin tangentieli menante 26. Comme on le verra plus loin, la vis sans fin 26 peut être entraînée par des moyens moteurs appropriés à moteur électrique (non représentés), pour ainsi faire tourner la platine 14 dans un sens ou dans l'autre. Bien entendu, un dispositif d'entraînement similaire entraîné par la mmée source motrice et en synehronisme avec le premier est prévu de l'autre côté pour la seconde platine (non représentée). On peut noter ici que la transmission à roue dentée et vis sans fin déc rite ci-dessus est du type à vis sans fin menante, z c'est à dire que seule la vis sans fin est apte à entratner la roue dentée, cette derni&re ne pouvant pas transmettre à la vis sans fin une rotation telle que celle qu'elle pourrait prendre de façon autonome (par exemple, lors de la descente d'un escalier, à des fins évidentes de sécurité). Le dispositif de déplacement selon le présent mode de réalisation de l'invention comprend en outre des moyens d'entraînement en rotation des roues 13. Ces moens comprennent un second arbre rotatif 30a qui est reçu à rotation libre à I'intérieur du premier arbre 18, et coaxial avec lui. L'extrémité de droite de l'arbre 30a (figure 2) déborde vers la droite au delà de la plaque intérieure 14a de la platine 14, et est solidaire d'une roue dentée menante 32. La roue dentée 32 engrène avec trois roues dentées menées 34, toutes de amme diamètre, qui sont respectivement montés sur les axes-de rotation 16 des roues 13 et qui sont sol daires en rotation de ceux-ci. L'arbre 30Sa est apte a être entraîné en rotation dans un sens ou dans l'autre par son extrémité de gauche, à la sortie d'un mécanisme à différentiel, globalement indiqué en 36 et décrit plus loin. Bien entendu, des moyens d'entraînement analogues sont prévues pour les trois roues de l'autre ensemble de roulement du dispositif, non visible sur la figure 2. On comprend ainsi qu'il est possible, à l'aide de ces seconds moyens d'entruaînement, de mettre en rotation les trois roues 13 de chaque ensemble de roulement salon un mouvement homocinétique, et dans un sens comme dans l'autre. En référence à la figure 4, on peut déjà décrire schématiquement le fonctionnement du dispositif de déplacement tel que partiellement décrit jusqu'ici. Supposons que lae dispositif de déplacement soit utilisé pour la montée d'un scalier, dont deux marches successives, séparées par une contremarche sensiblement verticale 42, sont indiquées en 40a, 40b. La platine 14 est alors entraînée en rotation dans le sens des aiguilles d'une montre sur la figure (flèche s 44), et ce de façon conventionnelle. Simultanément, les seconds moyens d'entraînement sont commandeés pour faire tourner les trois roues 13 également dans la sens des aiguilles d'un& montre (flèchas 46), c'est à dire qua l'arbre intérieur a sera entraîné dans le sens inverse de celui de l'arbre extérieur 18, du fait da I'inversion du sens de rotation au niveau de la transmission entre les roues dentées 32, 34. L'on comprend ainsi qu'un tel couple moteur exercé sur les roues 13 permet avantageusement de plaquer la roue, indiquée an 13a sur la figura 4 et dite "roue d'appui", autour de laquelle est effectué le pivotement d& la platina 14 qul est à l'origine de la montée sur la marche supérieure, contre lI contre-marche 42, 1O pour ainsi stabiliser cette roue 13eLa en assurant son maintien n place ferme dans le coin défini par la marche inférieure 40a et la contre-marche 42, La rotation imprimée aux roues 13 permet également à la roue supérieure, indiquée en 13b, d'accrocher avec plus de sécurité le bord de ia marche immédiatement supérieure b, pour ainsi favoriser encore le gravissement. Les vitesses de rotation et couples moteurs exercés respectivement sur les platines 14 et sur les roues 13 peuvent comme on l'a dit, être totalement indépendants l'un de l'autre; on pourra cependant, dans une version simplifiée, prévoir des moyens de transmission uniques pour les platines et les roues. Bien entendu, lors de l'utilisation du dispositif de déplacement de o20 l'invention dans un escalier droit, on comprend qua les roues 13 doivent être entraînées en rotation sensiblement à laci même vitesse, tout au moins lors de la phase de roulement sur le giron entre deux montées de marches successives, afin que les roues d'appui (roue 13e sur la figure 4) viennent simultanément en buté econtre la contre-marche 42 avant la montée de la marche suivante, Cependant, pour des 2s escaliers en colimaçon, on comprend qu'il est nécessaire, lors de ce roulement sur le giron, de faire tourner les roues de l'ensemble de roulement extérieur (les plus éloignaées de la rampa) à une vitesse supérieure à celle des roues de l'ensemble de roulement intérieur. Dans un cas extrême, il est même possible que la vitesse des roues intérieures soit nulle. R cet effet, et de nouveau en référence à la figure 2, le dispositif de déplactment de l'invention comprend en outre des moyens de transmission de type différentlel pour I'entraînement des roues 13. Plus précisément, chacun des arbres a, 30b qui transmettent le couple à leur groupe de roues associé se termine à son extrémité Intérieure par un pignon planétaire respectivement 50a, 50b. Les pignons planétaires 50a, 5)b engrènent avec un pignon satellite 52 qui est monté fou sur un axe 54 solidaire d'une cage 56. La cage 56 comporte une couronne dentée 58 qui reçolt le couple moteur d'un pignon d'attaque 60 lui-même entra né par les moyens a moteur électrique associé à des accumulateurs appropriés (non représentés) . Les moyens de transmission à différentiel comprennent en outre, montés de façon appropriée, mais non il lustrée, sur les montants 22 qui portent les pal iers , deux électro-freins, schématiquement indiqués an 62a, 62b, respectivement associés aux arbres 30a, 30b d'entraînement des roues 13. De façon préférée, les -életro-freins 62a, 62b sont du type à présence de tension, c'est à dire qu'ils ne sont actifs que lorsqu'une tension électrique est présente à leurs bornes. Selon (5 les cas, I'un ou l'autre des électro-freins, plus précisément celui qui se trouve du c8ti intérieur de l'escalier en colimaçon, est utilisé lors de la montée ou de la descente d'un tel escalier pour bloquer la rotation des roues 13 de l'ensemble de roulement 12 associé. Il devient ainsi possible d'utiliser avec sécurité, sans risque en particulier de déstabilisation latérale, un tel dispositif de déplaceament dans des escaliers en col imaçon, ou plus généralement tournants, la roue "porteuse" intérieure éitant à I'ailde de l'électro-frein associé mise en attente jusqu'à ce que l'ensemble de roulement extérieur, après avoir roulé sur une distance appropriée sur le giron, soit prêt à gravir (ou à descendre) la marche suivante, sa roue "porteuse" étant alors convenablement en butée dans le coin (voir plus haut). Bien entendu, un tel système de transmission à différentiel pourra avantageusement être utilisé pour le contrôle de la direction de déplacement de l'ensemble sur un plan horizontal (platines bloquies), un ralentissement ou un arrêt commandé de la rotation de l'un des groupes de roues 13 permettant de faire tourner I'ensemble équipé du dispositif de déplacement de l'invention vers la gauche ou vers la droite, ou encore de le faire pivoter sur lui-m me. 7 o Par ailleurs, on pourra prévoir un troisième électro-frein (non représenté) qui sera monté sur la cage tournante du différentiel et agencé pour bloqur la rotation du pignon satellite 52, afin d'obtenir une rotation parfaitement homocinétique des deux ensembles de roues, notamment pour un déplacement du dlspositif stri ctement en ligne droite et dans le but d'éviter tout patinage des roues 13. On pourra prévoir, comme on le verra plus un détail par la suite, des moyens électroniques de commande, de coordination et d'asservissement des divers mouvements du dispositif de l'invention lors de ses déplacements en montée et en descente d'escaliers, ainsi que sur terrain plat. Le dispositif de déplacement de invention comprend en outre des moygens de contrôle et de commande de l'inclinaison de la charge déplacée. Plus particulièrement, on comprend qu'il est souhaitable, à des fins de sécurité notamment lorsque le chàssis 10 sur lequel est monté le dispositif est équipé d'un fauteuil, et qu'il s'agit donc de transporter des personnes handicapées, invalides, etc., d'éviter tout basculement intempestif de l'ensemble, notamment lors des opérations de montée et de descente d'escaliers, au cours desquelles les points d'appui disponibles sont plus réduits et moins "fiables" que lirs d'un déplacement sur terrain plat. En référence à la figure 5, les moyens de contrôle d'inclinaison comprennent, en un emplacement approprié du châssis 10, qui dépendra bien entendu du type de transport associé au dispositif de déplacement, un disque 70 qui s'étend sensiblement verticalement et qui est monté fou sur un axe horizontal 72 passant par son centre et fixé au châssis. Le disque possède dans sa région inférieure un contrepolds 74, de telle sorte qu'il est apte à tenir lieu de référence de verticalité. Les moyens de contrôle d'inclinaison comprennent en outre un système optique qui est constitue, dans le présent mode de réalisation, d'une source lumineuse, telle qu'une diode électroluminescente, indiquée en 76, d'une fente oblongue 78 formée sensiblement horizontalement dans la région supérieure du disque 70 diamétralement opposée au contrepoids 74, et de deux photodétecteurs 80, tels que des cell ules photoélectriques a semi-conducteurs, qui sont disposés dans l'alignement de la source lumineuse 76. L'ensemble constitué de la source lumineuse 76 et des photodctecteurs 82 est monté sur un étrier (non représenté) dont la position autour du disque 70 est réglable. s On comprend ainsi qu'il est possible de disposer, en sortie du système optique décrit ci-dessus, de signaux électriques qui sont représentatifs des variations d'inclinaison du châssis par rapport à une orientation de référence (qui sera le plus souvent l'orientation d'équilibre instable, dans laquelle le centre de gravité de l'ensemble transporté est aligné verticalement avec l'essieu du dispositif de déiplacement). Par exemple, le système optique pourra être conçu de telle sorte que, lorsque l'inclinaison est correcte> les deux photod&tecteurs soit éclairés avec la mime intensité et, lorsque l'inclinaison varie dans un sens ou dans l'autre, l'un des deux photodétecteurs reçoive une intensité lumineuse moincdre, au profit de l'autre. Afin d'éviter l'action de lumières Iparasites, on montera de préférence le système optique dans une boîte obscure appropriée (non représentée). Les moyens de contrôle asservi de l'inclinaison comprennent en outre, de manière non il lustrée, des moyens de commande de i 'ensemble moteur et de transmission du dispositif, qui reçoivent les signaux fournis par le système iÈ optique décrit ci-dessus et qui sont agencés pour délivrer en sortie, en fonction des valeurs de ces signaux, des ordres de commande indépendants pour la rotation des platines 14 et pour la rotation des roues 13. L'on sait en effet que, si la uitesse angulaire des roues est supérieure à la vitesse angulaire des platines, la châssis a tendance à chûter vers l'avant ou vers l'arrière (selon le sens de rotation), et réciproquement, et il est ainsi possible, par un tel asservissement, de compenser les variations d'inclinaison du châssis par des actions immédiates au niveau de la eommande de la rotation des roues et des platines. L'ensemble pourra donc tre maintenu, par ces actions immédiates et de faible amplitude qui seront superposées aux mouvements décrits plus haut pour la montée et la descente des escaliers, en une inclinaison sensiblement constante, pour ainsi notablement g soulager Il'utilisateur, alors Ilibéré de cette tâche minutieuse. On comprendra que les moyens de détection das variations de l'inclinaison du dispositif autour de son point d'équilibre pourront être constitués de tout autre dispositif, tel qu'un systèm.e optique comportant non plus deux, mais unae rampa de photodétecteurs, ou encore un système ô Jauges de contrainte. Bien entendu, les divers moyens décrits ci-dessus t qui constitunt le dispositif de déplacement motorisé solon l'invention poePront &tre soUis5 a l commande centralisée d'une unité nuéri qe, telle qu'à microproceseur. En part IcuIla 1er, on pourra prévoir dcans une méo Ire associée à ce drnier des informations concernant leS t-ajets les pius souvent effectués, ce qui s'e:rero partleuli rement utile dans le cas d'unâ appleation aux fauteuils pow. handicpAs. Dans li cas o le dlspositif est montà sur un chassis sur lequel sont prévues des po I gniés de manoeuvre ou de préhension, Il 1 sera avantageux de prévoir les divers organes de commande du déplacement dGns la région de ces poignées. Par ailleurs, la ou les moteurs utilisés pour la déplacement pourront avantageusement être conçus pour fonctionner en récepteurs (freins) lors de la descente des escaliers, pour ainsi récupérer de l'énergie électrique destinée à la recharge des accumulateurs qui les alimentent. En outre, dans le but d'obtenir une grande précision tant dans le déplacement du dispositif que du maintien de son équilibre, les moteurs d'entraînement utilisés pourront être du type pas-à-pas. Enfin on pourra prévoir en association avec le dispositif selon l'invention tout moyen annexe destin a en améliorer la sécurité. En particulier, dans le cas d'une utillsation avec des escaliers en colimaçon relativement resserrés, il peut arriver que la profondeur des marches du côté Intérleur de l'escalier solt insuffisante pour procurer à la roue "porteuse" intérieure un appui satisfaisant pour la montée des marches, cette roue pouvant glisser facilement en pardant sa prise. Dans ce cas, ilI sera utile de prévoir, dans la région de I'intérieur de l'escalier et tout le long de celui-ci, des moyens de maintien auxiliaires à câbles, crémaillères, ete., aptes à coopérer avee des moyens complémentaires prévus sur le chéssis 10. Enfin, la préseHnte invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit, mials inclut toute variante ou modification que poura y apporter l'home de l'art. En particulier, la source d'alimentation en énergie électrique pourra consister soit mn un ou plusieurs accumulateurs appropriés montés sur le bati, soit encore, par exemple dans le cas d'un usage domestique, d'une source externe telle - que la tension du secteur, reliée au dispositif par un câble conducteur approprié, qui pourra alors être équipé d'un enrouleur de câble ou analogue. Ii est également possible d'équiper un escalier ou analogue de deux rails alimentateurs longeant le 0 trajet qui doit atre parcouru par le dispositif, des contacts à balais ou analogues correspondants étant alors prévus sur la dispositif pour collecter tout au long du déplacement la tension présente entre les deux rai Is. Enfin, on pourra eoncevolr le dispositif de transport de manière à ce qu'il soit démontable, pour pouvoir passer par exemple d'un châssis de manutention à un châssis de fauteuil pour handicapé. iREUEHD I CAT IONS 1. Diúpositif de déplacment wiotorisé, du type comprenant un chassis (10) quipé pour recevoir une personne ou un objet transporter, et un essieu monté pivotant sur le ch6ssis dans Ia région inférieure de celui-ci, l'essieu comportant, fixé à chacune de ses extrémités, un moyen d'crPature (14) qui supporte en pivotement au moins trois roues (13), et des prenlers moyens moteurs réversibles agencés pour _ntrianrr l'essieu en rotation, cwractérisé en ce quc'il coprend cr outre des seconds moyens moteurs réversibles pour sélectivement -4ntraner les roues en rotation indépendamment de la rotation dudit essieu. 2. Dlispositif selon la rvendlcation 1" caract'ris en ce eu9 les premiers moyens moteurs entrainent ies moyns d'armnture (14) par l'intarm4diaire d'arbres extérieurs creux (18) so lidaires desdits moyens d'crmature, et en c que i es seconds moyens moteurs entraînent lesdites roues (13) par t'interradi ire d'.rbCes intérieurs (30a, 3Ob) qul sont coaxiaux et reçus pivotants dans les arbres extérieurs ( 18). 3. Dispositif selon la revendication 2, earc 'ris en ca qu'il eomprend an outre des moyens de transmission a engrenages (32, 34) entre les arbres intérieurs (30a, 3SOb) et I es roues (13). 4. Dispositif selon Il'une quelconque des revendications 1 à 3, earactérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen da transmission à planétaires (50G, 20b) et satellite (52) entre les seconds moyens moteurs et le roues (13). 5. Oispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, entre le moyen de transmission à planétaires et satellite et les deux enseQmbles de roues (13> respectivement, des éleetro-freins (62a, 62à). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications I à 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens pour commander indépendamment les premiers et seconds moyens moteurs en fonction d'informations fournies par des moyens de détection (70, 76, 78, 80) d'inclinaison du châssis. 7. Oispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de 12- détection comprennent, en combinaison, un moyen d'obturation (70, 78) monté fou sur un axe horizontal (72) solidQjire du châssis,- des moyens d'émission de lumi&ère'(76) et des moyens de d;tection de lumière (80). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens pour régler la position des moyens d'émission de lumière et des moyens de détection de lumière. O. Dispositif salon l'une quelconque des revuendications 1 à 8, caractris& en ce qu'i I comprend en outre des moyens de montage amovible des moyens moteurs et de l'essieu sur le chassis. 10. Oispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à g, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de commande des premiers et seconds mooyens moteurs prévus sur une poignée de manoeuvre du chcssis.