Brevet FR2593713A1 — publié le 19870807

FREIN A PIED POUR VEHICULE A ROUES ET SKI A ROULETTES FAISANT APPLICATION DE CE FREIN La présente invention se rapporte à un frein de roue actionné par le pied du conducteur pour un véhicule simple comportant au moins une roue tel qu'un ski a roulettes utilisé pour l'entrainement au ski de fond et l'invention concerne également les skis a roulettes équipés d'un tel frein. Ces skis a roulettes qui se fixent, en général, en-dessous de la chaussure comme les skis a neige, s'apparentent en fait aux véhicules jouets dénommés patinettes constitués d'une planchette montée sur deux roues, mais exigent une solidité et une friabilité beaucoup plus grandes. Les skis a roulettes qui visent N simuler l'usage des skis t neige, présentent un comportement différent de ces derniers du fait qu' cause de leurs roues d'un diamètre relativement grand, ils ne permettent pas aisément le freinage, notamment par la mise en chasse-neige ou en travers a la manière des planches a roulettes. En conséquence, les versions les plus élaborées des skis à roulettes sont munies de freins manuels commandés a distance, l'organe anti-recul qui s'oppose, au dérapage vers l'arrière lors de la poussée du skieur sur ses batons étant du type "a roue libre à cliquets" couramment utilisé sur les roues de bicyclettes.Certains skis a roulettes sont munis de deux freins, l'un fonctionnant en anti-recul et l'autre manuel réglable pour assurer la retenue du skieur sur les pentes importantes. Ces divers skis à roulettes équipés de freins n'ont cependant pas donné satisfaction aux skieurs de fond pratiquant l'entraînement a leur sport sur des surfaces dépourvues de neige. En effet, le réglage du frein doit être personnalisf et repris en fonction, non seulement de la pente éventuelle, mais aussi du poids du skieur et des conditions de roulage du terrain d'entraînement. Par ailleurs, afin d'obtenir une bonne simulation des conditions du ski de fond sur terrain peu accidenté, il s'est révélé nécessaire de disposer sur le ski A roulettes d'un frein dont la force d'application soit variable et fonction de la charge appliquée par le talon du skieur sur le châssis du ski. La présente invention vise à remédier à ces défauts des freins de skis a roulettes connus et à proposer un ski à roulettes qui réponde aux désidérata des utilisateurs pratiquant avec ces skis l'entrainement au ski de fond. A cet effet, le frein de roue est constitué d'un levier de frein pivotant qui est disposé sensiblement selon l'axe longitudinal du vehicule et articulé sur un axe transversal porto par le châssis du véhicule, dont une extrémité supporte le talon du conducteur du véhicule sur un coupelle de réception et dont l'autre extrémité qui est équipée, par l'intermédiaire d'un support, d'un patin de friction, est susceptible de venir en appui sur une piste de friction cylindrique extérieure de la roue par pivotement du levier sous l'effet de la charge du talon du conducteur sur ladite coupelle. Afin d'exercer un effet anti-recul, le patin de friction vient en appui sur la piste de friction cylindrique en-dessous de l'axe de la roue et du coté du châssis du véhicule, de manière a provoquer un couple de freinage plus important en marche arrière qu'en marche avant. Selon un mode de réalisation avantageux, la coupelle de réception du talon du conducteur est montée sur l'extrémité du levier de frein de facon réglable et de maniée a faire varier la longueur du bras de levier. Selon un mode de réalisation particulibrement compact de l'invention, l'axe transversal d'articulation du levier sur le châssis du véhicule est légèrement désaxé par rapport A la perpendiculaire à l'axe longitudinal du véhicule, le levier de frein ainsi désaxé par rapport a l'axe du véhicule étant disposé de telle manière que la coupelle de réception du talon du conducteur soit sensiblement centrée sur l'axe longitudinal du véhicule tandis que l'autre extrémité du levier qui passe au voisinage de la partie de roulement de la roue vient se loger, par le patin de friction et son support, dans une rainure circonférentielle de la roue ménagée en-dessous de la périphérie de roulement de la roue et dont la face intérieure constitue la piste de friction de la roue. La piste de friction de la roue coopérant avec le patin de friction du levier de frein est ménagée concentriquement a l'axe de la roue sur une nervure latérale partant du voile de la roue qui relie la périphérie de la roue a son moyeu. Selon un autre mode de réalisation du levier de frein, le patin de friction est constamment repousser par au moins un organe élastique en direction de la piste de friction de la roue et son support est susceptible de venir en appui rigide sur le levier de frein par un système d'encliquetage dès que le talon du conducteur est en appui sur la coupelle de réception. Pour tirer profit de la mobilité du patin de friction, le support en forme de tige du patin de friction est guidé dans un logement muni d'une denture apte à coopérer avec une denture conjuguée de la tige support pour constituer le système d'encliquetage et interdire la rentrée de la tige support dans son logement, sauf en cas de dosaxage manuel de ladite tige support pour la faire rentrer dans son logement, en particulier aprs le changement de la garniture de friction du patin de friction. Selon une autre variante de réalisation de l'invention, le support du patin de friction est constitué par un organe hydraulique de transmission et d'amplification d'efforts, actionné par le déplacement relatif de l'extrémité du levier de frein et dont le piston récepteur est solidaire, de facon excentrée, du patin de friction. Dans cette variante hydraulique, le circuit hydraulique de l'organe de transmission est, de préférence, rempli d'un fluide constitué par un élastomère liquide ou visqueux à propriftés hydrostatiques et contenu dans une enceinte de confinement délimitée par au moins un piston émetteur actionne par ltextrEmits du levier, au moins un piston récepteur solidaire du patin de friction et au moins un piston de réglage sollicité par une vis de réglage apte a positionner le piston récepteur en fonction de l'usure du patin de friction. L'invention peut s'appliquer a tous les véhicules a roues simples tels que les trottinettes et patinettes et les patins et planches a roulettes mais concerne, plus spécialement, les skis a roulettes qui sont constitués d'une planche ou chassies de réception du ou des pieds du conducteur et dont les extrémités supportent, respectivement, une roulette avant et une roulette arrière et ou la partie arrière du châssis et la roulette arrière comportent un frein de roue du type qui vient d'être décrit. D'autres buts, avantages et caractéristiques apparartront à la lecture de la description de divers modes de réalisation de l'invention, faite à titre non limitatif et en regard du dessin annexé ou: - la figure 1 est une vue en coupe verticale selon la ligne I-I de la figure 2, de la partie arrière d'un ski à roulettes équipé d'un frein selon un mode de réalisation de l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe transversale selon la ligne IJ-II de la figure 1, de la partie arriere représentée à la figure 1; - les fig. 3a et 3b sont, respectivement, des vues en élévation et en plan d'une variante du levier de frein utilisé dans le mode de réalisation représenté sur les figures 1 et 2;; - les fig. 4a et 4b sont, respectivement, des vues en élévation et en plan d'une variante de réalisation hydraulique du levier de frein reprPsenté sur les figures 3a et 3b. Si l'on se reporte a la figure 1, on voit que le ski z roulettes représenté partiellement se compose d'un châssis 1 en forme de planche avec des extrémités recourbées vers le haut (seule l'extrémité arrière 2 est représentée) et qui sont supportées, via des axes transversaux 3, par des roues 4 d'assez grand diamètre. Ces roues 4 sont munies, à leur surface, d'un bandage 5 en matériau élastomère presentant un fort coefficient d'adhérence, notamment sur sol mouillé, et une bonne résistance a l'usure de roulement et de glissement ainsi qu'a l'égard des polluants (huiles notamment) susceptibles d'être répandus sur le chemin de roulement 6 qui peut être tres varié: routes, chemins, sous-bois, descentes herbeuses, etc.Le châssis 1 comporte des traverses 7 et 8 venues dans la masse et reroit, dans une rainure, un garde-boue elasti- que 9 que l'utilisateur du ski à roulettes peu transformer en frein de secours en écrasant, avec le pied, ce garde-boue 9 sur le bandage 5 de la roue. La partie supérieure de la traverse 7 est munie d'une fente 10 orientée perpendiculairement à l'axe de la traverse 7 décalé d'un petit angle a par rapport a la perpendiculaire à l'axe longitudinal 11 du ski. La fente 10 est traversée par le corps plat d'un levier de frein pivotant 12 dont la partie centrale présente un alésage 13 dans lequel se loge un axe 14 disposé dans un perçage ménagé longitudinalement à la traverse 7. Le levier de frein 12 est équipé, du côté de la chaussure 15 de l'utilisateur du ski, d'une coupelle de réception 16 dont la position est réglable (le moyen de réglage, de préférence 6 vis, n'est pas représenté) sur le levier 12 pour faire varier la longueur du bras de levier coté chaussure. Du côté de la roue 4, le levier de frein 12est entouré par un support 17 d'un sabot de frein ou patin de friction 18 constitué par exemple d'un bloc d'élastomère engagé par friction élas- tique dans une rainure en queue d'aronde du support.Le support 17 en forme de manchon présente une fente 19 traversée par une vis de blocage 20 permettant, apres réglage de la position relative du support 17 et du bras du levier 12, de bloquer le support 17 sur le bras de levier. Comme on le voit a la figure 2, la coupelle 16 qui reçoit le talon 21 de la chaussure 15 de l'utilisateur, est sensiblement centrée sur l'axe longitudinal 11 du ski, tandis que le patin de friction 18, du fait du désaxage d'angle CL du levier 12, vient se loger dans une rainure circulaire 22 de la roue arriere 4. Cette rainure 22 est ménagée entre la périphérie de roulement 23 de la roue 2 et une nervure annulaire lat6- rale 24 partant du voile 25 de la roue 4. Sous l'effet de la partie du poids de l'utilisateur du ski qui est transmise par le talon 21 de la chaussure 15, le levier 12 pivote sur l'axe 14 et le patin 18 vient en appui sur une piste de friction de forme cylindrique extérieure 26, ménagée sur l'extérieur de la nervure annulaire 24. Le fonctionnement du frein qui vient d'être décrit en référence aux figures 1 et 2, va maintenant être explicité. Le conducteur fixe un ski du type qui vient d'être décrit à chacune de ses chaussures 15 en appliquant le talon 21 de la chaussure sur la coupelle 16, ce qui fait aussitôt pivoter le patin de friction 18 au contact de la piste de friction 26 et produit un effort d'application du frein qui tend a maintenir le ski immobile sur son chemin de roulement 6. Si l'utilisateur pousse le ski vers l'avant (représenté par la flèche AV 3 la figure 1) a l'aide de sa chaussure 15, il diminue instinctivement sa pression sur le talon 21, ce qui diminue la force d'application du patin de friction 18 sur la piste de friction 26. La roue 4 se déplace donc vers l'avant en tournant dans le sens de la flèche AV figurée dans la rainure 22 et l'on voit que l'effort de friction tangentiel FF exercé par la piste de friction 26 sur le patin 18 tend à s'opposer à l'effort d'application du frein provoqué par l'appui du talon 21 sur la coupelle 16, ce qui réduit d'autant le couple de freinage et autorise le roulage du ski vers l'avant. Aprds une avance correspondant au pas de l'utilisateur, celui-ci arrête le déplacement vers l'avant du ski et, en prenant appui sur lui, tend alors à faire avancer l'autre ski attaché à l'autre chaussure. Le mouvement de recul du ski alors arrêté est empêché du fait que le poids de l'utilisateur se reporte alors principalement sur le talon 21 de la chaussure 15, ce qui augmente l'effort d'application du frein. D'autre part, on voit que l'effort de friction FF s'inverse de sens et tend à augmenter l'effort d'application du patin 18 sur la piste de friction 26. te ski équipé du frein selon l'invention peut être utilisé en tous terrains. Sur terrain plat ou légèrement montant, le léger couple de friction A l'avancement simule le frottement constant de la neige.En descente, l'utilisateur peut régler le couple de freinage en s'appuyant plus ou moins sur le talon ?1 de ses chaussures et en utilisant, le cas échéant, le frein de secours constitué par le garde-boue 9. En montée, l'utilisateur peut utiliser les skis a roulettes selon l'invention comme des raquettes sans risquer des reculs intempestifs, grâce a la grande puissance de freinage en marche arrière. En réglant la position de la coupelle 16 sur le levier 12, le frein qui est déjà automatiquement adapté au poids de chaque utilisateur, peut être adapté aux divers terrains d'exercice utilisés. Au fur et à mesure de l'usure du patin 18 et, le cas échéant, de la piste de friction 26, le patin 18 peut être avancé apurés desserrage de la vis 20 qui est à. nouveau bloquée aprbs réglage. te changement de patin de friction 18 s'effectue de préférence après dépose de l'axe de roue 3 par retrait de la roue 4 qui entrarne, dans sa rainure annulaire 22, le patin de friction 18 et le porte-sabot 17. On doit noter également que la piste de friction 26 peut être prévue sur une bague rapportée montée à force, ou par tout autre moyen tel qu'une vis de blocage, sur la nervure 24 et qui est alors susceptible d'être changee après usure. Les figures 3 et 4 représentent des variantes du levier de frein 12 ou les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence que précédemment. Sur la figure 3a, on voit que la partie du levier 12 située du côté de la roue arrière 4 au-delA des alésages 13 et 13' (que l'on peut utiliser au choix), presente une caviez 27 en forme générale de parallélogramme aplati dont les faces respectives supérieure et inff- rieure 28 et 29 comportent des crans 30 et 31. Le support 32 du patin de friction 18 est muni, sur ses faces respectives supérieur et inférieure, de crans 33 et 34, conjugués des crans respectifs 30 et 31 de la cavité 27.Un ressort 35 repousse le support 32 en direction de la roue 4 en prenant appui sur le fond 36 de la cavité 27 et sur le fond d'un logement 37 ménagé dans le support 32. Grâce au ressort 35, le patin de friction 18 est maintenu continuellement en contact avec la piste de friction 26, ce qui supprime tout battement du levier 12 et assure un couple de freinage minimal constant. Dès que le talon 21 s'appuie sur la coupelle 16, le bras du levier 12 tend à repousser le support 32 au contact de la piste de friction 26 et le support 32 vient s'arc-bouter par ses crans inférieurs 34 (a cause de la gravité) sur les crans inférieurs 31. Après une phase d'usure du patin de friction 18, le ressort 35 repousse le support 32 vers la droite de la figure lorsque le talon 21 ne s'appuie plus sur la coupelle 16. Pour changer un patin de friction 18 usé, il est possible de faire sortir le support 32 du logement 27 par des pivotements alternés du support 32 en même temps que l'on extrait la roue 4 après dépose de son axe 3. Sur la figure 4a, on voit que le patin de friction 18 est solidaire d'un piston récepteur hydraulique 38 engagé de façon étanche dans un alésage 39 d'un circuit hydraulique constitué d'une enceinte de confinement 40, c'est--dire d'une chambre hydraulique fermée de toute part et contenue dans un corps 41 solidaire du châssis I du ski. L'enceinte 40 est, par ailleurs, délimitée par un piston émetteur 42 qui est mobile de façon étanche dans un alésage 43 du corps 41 et sur lequel vient s'appuyer le poussoir 44 d'un petit bras 45 du levier 12.L'enceinte 40 se prolonge vers le haut par une chambre cylindrique fermée de façon étanche par un bouchon a vis 46 qui permet, après remplissage de l'enceinte 40 par un fluide hydraulique pour circuits scellés, constitué par exemple d'un élastomère liquide ou visqueux, de régler la position du piston 38 et donc du patin de friction 18 Le fluide hydraulique scellé pourrait également être constituA d'une membrane élastique remplie de liquide, d'huile par exemple. Dans le mode de réalisation des figures 4a et 4b, une pression vers le bas exercée par le talon 21 sur le levier 12 fait pivoter le petit bras de levier 45 autour de l'alésage 13 traversé par l'axe 14 (cf. la figure 2) et applique le poussoir 44 sur le piston émetteur 42 avec un effort amplifié. Le piston récepteur 38, de plus grand diametre que le piston emetteur 42, augmente encore l'amplification d'effort. En cas d'usure du patin 18, on peut le faire repousser vers la droite de la figure en vissant la vis de réglage 46. Après le changement de patin 18, on peut faire rentrer le piston 38 dans la chambre de confinement 40 en desserrant la vis 46. On remarquera que le patin 18 est fortement excentré par rapport au piston 38, ce qui contribue à accentuer l'effet de freinage différentiel selon le sens de rotation de la roue. Le levier représenté sur les figures 4 et 4a et qui permet, au prix d'une complexité certaine, de réaliser des amplifications importantes de l'effort d'application du frein, peut etre utilisé notamment lorsque l'on prévoit l'emploi de patins de friction 18 qui, combinés à des pistes de friction 26, présentent de faibles valeurs du coefficient de frottement. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Frein de roue actionné par le pied pour un véhicule comportant au moins une roue, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un levier de frein pivotant (12) qui est disposé sensiblement selon l'axe longitudinal (11) du véhicule et articulé sur un axe transversal (14) porté par le châssis (1) du véhicule, dont une extrémité supporte le talon (21) du conducteur du véhicule sur une coupelle de réception (16) et dont l'autre extrémité qui est équipée, par l'intermédiaire d'un support (17, 32) d'un patin de friction (18), est susceptible de venir en appui sur une piste de friction cylindrique extérieure (26) de la roue (4) par pivotement du levier (12) sous l'effet de la charge du talon du conducteur sur ladite coupelle. 2.- Frein de roue selon la revendication 1, caractérisé en ce que le patin de friction (18) vient en appui sur la piste de friction cylindrique (26) en-dessous de l'axe (3) de la roue (4) du côté du châssis (1) du véhicule, de manière à provoquer un couple de freinage plus important en marche arrière qu'en marche avant. 3.- Frein de roue selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la coupelle de réception (16) du talon (21) du conducteur est montée sur l'extrémité du levier de frein (12) de façon réglable et de manière à faire varier la longueur du bras de levier. 4.- Frein de roue selon l'une des revendications 1 a 3, caractérisé en ce que l'axe transversal (14) d'articulation du levier sur le châssis (1) du véhicule est légèrement désaxé par rapport à la perpendiculaire à l'axe longitudinal (11) du véhicule, le levier de frein ainsi désaxé par rapport à l'axe du véhicule étant disposé de telle manibre que la coupelle de réception (16) du talon (21) du conducteur soit sensiblement centrée sur l'axe longitudinal (11) du véhicule, tandis que l'autre extrémité du levier qui passe au voisinage de la partie de roulement (23) de la roue (4) vient se loger, par le patin de friction (18) et son support (17), dans une rainure circulaire (22) de la roue ménagée en-dessous de la périphérie de roulement (23) de la roue et dont la face intérieure constitue la piste de friction (26) de la roue. 5.- Frein de roue selon la revendication 4, caractérisé en ce que la piste de friction (26) de la roue coopérant avec le patin de friction (18) du levier de frein (12) est ménagée concentriquement a l'axe (3) de la roue (4) sur une nervure latérale (24) partant du voile (25) de la roue qui relie la périphérie de la roue 3 son moyeu. 6.- Frein de roue selon l'une des revendications 1 à 5, caract6- risé en ce que le patin de friction (18) est constamment repoussé par un organe élastique (35) en direction de la piste de friction (26) de la roue et en ce que son support (17) est susceptible de venir en appui rigide sur le levier de frein par un système d'encliquetage (30-31, 33-34) dès que le talon (21) du conducteur est en appui sur la coupelle de réception (16). 7.- Frein de roue selon la revendication 6, caractérisé en ce que le support (32) en forme de tige du patin de friction est guidé dans un logement (27) muni d'une denture (30, 31) apte à coopérer avec une denture conjuguée (33, 34) de la tige support (32) pour constituer le système d'encliquetage et interdire la rentre de la tige support (32) dans son logement (27), sauf en cas de désaxage manuel de ladite tige support pour la faire rentrer dans son logement (27), en particulier après le changement de la garniture de friction du patin de friction (18). 8.- Frein de roue selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support du patin de friction est constitué par un organe hydraulique de transmission et d'amplification d'efforts (40,42,38), actionné par le déplacement relatif de 1 'extrémité (44) du.levier de frein et dont le piston recepteur (38) est solidaire de façon excentrée du patin de friction (18). 9.- Frein de roue selon la revendication 8, caractérisé en ce que le circuit hydraulique de l'organe de transmission est rempli d'un fluide élastomère liquide ou visqueux à propriétés hydrostatiques et contenu dans une enceinte de confinement (40) délimitée par au moins un piston émetteur (42) actionné par l'extrémité (44) du levier, au moins un piston récepteur (38) solidaire du patin de friction (18) et au moins un piston de réglage sollicité par une vis de réglage (46) apte à positionner le piston récepteur (38) en fonction de l'usure du patin de friction (18). 10.- Ski a roulettes constitué d'une planche ou châssis de réception du ou des pieds du conducteur et dont les extrémités supportent respectivement une roulette avant et une roulette arrière, caractérisé en ce que la partie arrière du châssis (1) et la roulette arrière (4) comportent un frein de roue (12, 18) selon l'une des revendications 1 a 9.