Brevet FR2618066A1 — publié le 19890120

La présente invention concerne les fauteuils pour handica- pés comportant un dispositif de verticalisation. le demandeur avait proposé dans sa demande de brevet fran- çais N 85 17086, un aménagement de fauteuil pour handicapé dont la caractéristique essentielle portait sur un système de verticalisation automatique du handicapé par préhension sous les aisselles- Un tel système de préhension, par ailleurs escamotable, requerrait une conservation d'assiette et pouvait être associé à des moyens de déplacement par chenilles permettant le fran- chissement d'obstacles et en particulier la montée et'ou la descente d'escaliers droits ou tournants. les critères techniques retenus dans cette demande de bre- vet étaient basés sur le passage en embrasures de portes déter- minée$ aux dimensions réglementaires pour les handicapés c'est à dire 0,75 M comme cela ressort de la description de ladite demande antérieure à la page 11 ligne 1. Apres lui avoir posé la question de savoir si le fran- -chissement des embrasures de portes normales fixé à 0,60 M était réalisable par cedit fauteuil, le demandeur a du être amené à reconsidérer totalement la conception ce qui résulte de la présente invention supportée par ia description qui va s'en suivre. D'une manière générale, ce nouveau fauteuil pour handi- capé comprend toujours deux parties: - l'une de déplacement par chenilles articulées, - l'autre de verticalisation automatique par préhension sous les aisselles. La partie de déplacement comporte quatre chenilles indé- pendantes et automotrices montées en pivotement et formant deux C deux le sommet d'un pseudo-parallelogramme cldéformable par vérins et l'autre sommet cludit parallélogramme est articulé sur un chassis solidaire du fauteuil, Selon une telle conception, les chenilles en contact avec le sol peuvent présenter un empatement compatible avec le fran- chissement des embrasures de portes à 0,60 M; le fauteuil pouvant se conformer selon deux situations: t - l'une en position basse pour les déplacements normaux sur sol plat avec verticalisation possible, - l'autre en position haute pour le franchissement d'obstacles tel que le gravissemant d'escaliers par exemple. le concept de base de l'invention repose sur une centra- lisation de commandes électroniques réagissant: - sur des moteurs hydrauliques axes sur les quatre chenilles, - sur les vérins de commande agissant sur la déformation du pseudo-parallélogramme déformable, - à la commande d'ordres du handicape ou du système de correc- tion automatique d'assiette. - sur un ordre de verticalisationle fauteuil étant en position basse. En résumant, le fauteuil pour handicapé selon l'invention est conçul pour: des déplacements en roulage normal sur route ou sols de toute nature avec terrains plats ou irréguliers (vitesse approximative 1,S Km'h) marche AV ou AR, - le franchissement d'obstacles de hauteur normale (trottoir,...> estiméSa 0,25 M en moyenne, - le franchissement de pentes en montée comme en descente sur sols durs ou meubles l.imité à environ 45 (rampes d'accès, talus, accès aux plages, sous bois...), - la montée ou descente d'escaliers et le franchissement de paliers en vitesse lente (env. 0,35 Km'h), - la mise en verticalisation programmée selon préconisations médicales, - le déplacement normal d'un handicapé en position debout (ou bien verticalisée)en laissant la libre disposition des membres supérieurs, - la rotation en marche AV ou AR selon un rayon de giration faible par invertion du sens de rotation des chenilles, env: 0. 60 M), - l'accès aux embrasures de portes à 0,60 M; - étre personalisé par réglage adaptatif en fonction de la 3 2618066 morphologie du sujet, - être stable car le centre de gravité est constamment tenu dans le même axe quelles que soient les positions des chenilles a partir du réglage d'origine sur le chassis, - être constamment en garde positive par le fait que-le5 pointes des pieds du handicapé ne peuvent jamais percuter un obstacle en premier, - assurer une sécurité totale par blocage instantanné en posi- tion de détresse sous l'action des moteurs hydrauliques, - permettre le désengagement manuel, - mettre tous les ordres à la disposition du handicapé sous forme manuelle ou éventuellement vocale, - permettre l'adaptation de source d'énergie autre qu'électri- que par moteur à essence par exemple, L'invention sera mieux comprise dans la suite du texte qui va montrer, à titre d'exemple non limitatif, une forme préférée de réalisation en référence aux dessins annexés. Sur les dessins: La figure 1 est une vue schématique de face du fauteuil selon 1 'invention, La figure 2 est une vue en perspective partielle montrant la conformation des chenilles liées au chassis, La figure 3 est un schéma explicatif de la cinématique des pseudo-parallélogrammes lies aux chenilles. Les figures o à 8 montrent le fauteuil selon l'invention en configurations respectives: - de marche normale en position basse,(4) - en position haute de franchissement d'obstacle (5> - de vertical isation en position basse (6) - de montée d'escalier en position haute (7) - de descente d'escalier en position haute (8). La figure 9 est un schéma synoptique fonctionnel électrique et électronique de l'agencement du fauteuil, La figure 10 est le schéma de fonctionnement hydro-mécanique de l'ensemble. Si l'on se reporte à la figure 1, on voit que le fauteuil pour handicapé selon l'invention avec sotn dispositif de verti- calisation et ses moyens de propulsion, est relevable du fran- chissement d'embrasures de portes normales à 0,60 M. (largeur f. 4 2 6 1 802618066 Selonri la figure 2,.le siège 1 du handicapé est réglé horizon- talement en fonction de ses caractéristiques morphologiques afin d'amener son centre de gravité sensiblement sur l'axe de référence G ce qui permet d'assurer sa stabilité dans toutes les configur- rations du fauteuil. Un système à glissières 2 et boutons de serrage 3 par exemplI peuvent permettre un tel réglage. Sur cette figure 2. on voit que le siège 1 est assujetti à travers ses moyens de réglage, sur un caisson L,. 18 Ces éléments qui servent la verticalisation, seront fonctionnelle- ment explicités par la suite. Si l'on se reporte maintenant aux figures 2 et 3 on voit l'agencement des pseudo -parallélogrammes montrés,d'une part sché- matiquement sur la figure 3 et d'autre part mécaniquement sur la figure 2. gur le chassis 6, l'axe 5 reçoit outre l'articulation du caisson 4 sus mentionne, l'articulation de bras supérieurs AV gauche 7,1, droite 7,2 et un axe S reçoit l'articulation de bras supérieurs A\R guche 9,1 et droite 9,2. Ces bras articulent d'autres bras: d'une part sur l'axe 10,1 le bras inférieur AV gauche 11,1 et sur l'axe 10,2 le bras inféri! AV droit 11.2 et, d'autre part, sur l'axe 12,1 le bras AR gauche 13,1 et sur l'axe 12.2 le bras AR droit 13.2. IL'extremité cle ces bras inférieurs, articule les chenilles 1.,1 sur l'axe 15,1 pour l'AV gauche et 1a,2 sur l'axe 15,2 pour l'AV droite ainsi que 16,1 sur l'axe 17,1 pour l'AR gauche et 16,2 sur l'axe 17,2 pour l'AR droite. Les chenilles 14,1 et 1a,2 sont disposées vers l'extérieur des bras et les chenilles 16,1 et 16,2 vers l'intérieur des parois 6,1 et 6,2 du chassis 6 de telle sorte qu'un espace soit ménagé pour le logement des batteries 20 donc dans la partie la plus base possible pour abaisser le centre de gravité. Les bras constituent les éléments d'un pseudo-parallél.ogramr déformable par des vérins double effets 21,1 AV gauche. 21,2 AV droite et 22,1 AR gauche, 22,2 Ar droite. Ils sont articulés, d'ui part sur les axes communs des bras supérieurs et inférieurs et d'autre part, sur des axes 23,1 AV gauche, 23.2 Av droite et 2A4.1 AR gauche, 2,2 AR droite liés aux flancs 6,1-6.2 du chassis 6. 2 2618066 Les chenilles sont basculantes autour de leur axe par le fait du décalage angulaire des galets d'extrémité pivotés sur une nervure centrale 18,1-18, 2 sur chaque chenille gauche et 19,1-19,2 sur chaque chenille droite. cet effet de basculement sera utilisé en particulier dans les phases de montée et/ou descente d'escaliers comme cela sera exposé par la suite. Ces chenilles sont commandées par des moteurs hydrauliques AV 25,1 gauche, 25,2 droite et AR 26,1 gauche, 26,2 droite entrai- nant, après démultiplication et contrôle de vitesses convenables, des galets crantés AV 27,1 gauche, 27,2 droite et AR 28,1 gauche et 28,2droite eux-mémes engrénés sur les crans internes de chaque chenille. Chacune des chenilles 14,1-14,2 et 16,1-16,2 comporte des empreintes externes dont le profil a été exactement déterminé pour assurer dans tous les cas rencontrés, une assise totale même en configuration de franchissement d'escaliers ou des sols diffi- ciles.Le matériau constitutif de ces chenillesqui est en élasto- mèreleur confère une adhérence particulièrement sure. Le parallélisme des chenilles est assuré par deux chassis télescopiques 30,1 à gauche et 30,2 à droite et ils reçoivent en coulissement des barres télescopiques 29,1-29,2 à gauche et 31i.1- 31 2 à droite articulées sur les axes 15,1-15,2 et 17,1-17,2. La figure 3 montre la cinématique de l'ensemble dont l'exposé peut en être fait maintenant. Il doit tout d'abord être considéré que pour une position donnée des vérins 21,1-21,2 et 22,1-22,2 le pseudo-parallélogramme est bien fermé d'une part, par la fixité des axes e 8.- sur le chassis 6 et d'autre part, par le calage univoque des moteurs hydrauliques 25,1-25,2 et 26,1-26.2 qui définissent une indéformabilité par les points de contact des chenilles avec le sol en 3Za,,c,c,. La déformation du pseudo-parallélogramme résulte d'actions sur les vérins 21,1-21,2 et 22,1-22,2. On voit sur la figure 3, qu'à partir de la position de repos A, une action conjointe en compression sur tous les vérins va entraîner une levée du chassis 6 en position intermédiaire B ou haute C; les points 3... ne bougent pas par adhérence au sol. Des actions différentielles sur ces mêmes vérins peuvent 6 2b618066 déterminer toutes les configurations souhaitées entre: A-B ou C sur les chenilles AV ou A-B ou C sur les chenilles AR pour la conservation cde l'assiette. Il est précisé que toutes ces actions resultent des orclres contrôlés par une centrale d'assiette et non d'ordres genérés direc tement par le handicapé et ce. pour d'eévidlentes raisons de sécu- rité. Le tableau ci-aprés résume à travers les figures 4 à 8, l'ensemble des actions sur les vérins: CONFIGURATION ACTIONS SUR VERINS AV-d AVg AR-g AR-d Fig L Normale route / / / / Fig 5 Haute route. - - - - Fig 6 Normale,verticalisation - / Fi g 7 Haute, montée esc. esc. tournants - - - - - - - Fig S Haurte, descente esc. - - - esc. tournants. - - Lors clu déplacement du fauteuil, les moteurs hIcdrauliques reçoivent les ordres coordonnés avec ceu:x des verins de maniere à assurer dans tous les cas la conservation de l'assiette déterminée par le contrôleur d'assiette et ce. à partir d'un circuit hYdrau- lique qui va étre decrit maintenant en réference au schéma de la figure 10. L'énergie électricque est fournie a partir d'unrie batterie 20 (par ex. 2'v cc SSah) couplee à un chargeur incorporé 34 et un interrupteur disjoncteur genéral 35 permet l'alimentation élec-- trique de l 'ensemble. Un moteur à essence couplé à un générateur pourrait étre substitué au chargeur pour accroitre l'autonomie. L'énergie hydraulique est-fournie à partir d'un groupe 36 m par moteur électrique (par ex. 24v cc-400w) avec accumulateur (par ex. 25 bars- 6 L/mn ou 50 bars 2 L mn)et réservoir.3;t, La transmission et le contrôle des actions sont assurés par quatre moteurs hyclrauliques 25.1-25,2 '26, 1-26,2 d'environ 5cc à vitesse variable de 10 à 250 T.mn, quatre vérins double effet 21,1-21,222,1-22,2 et un vérin simple effet 3dcle vurticalisation avec un ensemble cd' asservissement 38 complenlant essentiel ement 7z Z2618066 un circuit de secours, un robinet d'isolement, un limiteur de pression et un regulateur de débit, Le pilotage s'effectue à partir d'un programmeur 39 lie au système de régulation avec ses relais de détection cd'obstacles (non représentes) depuis un pupitre de commande 40 à la disposition du handicapé et une centrale de correction d'assiette 41 connectée audit programmeur coordonne 1 'ensemble. Les sécurités sont assurées par: un détecteur de fuites, un programme de sécurité sur le programmeur( mise en position basse) deux freins de blocage hycdrauliqueó sur accumulateur) un témoin de charge des batteries, deux leviers pour déplacements manuels en cas de coupure totale d'énergie (avec mise en place rapide), des témoins d'usure des chenilles, un arrêt d'urgence agissant manuelle- ment sur le svstème de freinage et un témoin visuel die marche. Il est précisé qu'un système de commande vocale peut tre substitué en cas de besoins au boitier cie commande '0. En plus de ces équipements,des électro-vannes à deux ou trois voies pour les vérins, les moteurs hydrauliques et les autres forctiolns peuvent assurer les positions OMA "ouvert manque d'alimentation" ou FMlA "fermé mancque d'alimentatiorn" avec retour aux bhches comme cela est connu dans la pratique. L'installation est complétee par des distributeurs notamment de vérins, les calibreurs notamment de moteurs hydrauliiques. les régulateurs àa ldébits variables et les relais de commacnde. Aprés le descriptif qui preceède de la mécanisation du fauteuil et des commandes des vérins en particulier dce celui de verticalisation 33 il peut être aborde maintenant la descrlption de cette verticatisation en réference au dessin de la figure 6. Tout d'abord, le caisson 4 reçoit sur les glissières 2. le fauteuil proprement dit repéré 1 dans son ensemble. Ce fauteuil est conçu selon un parallélogramme à elements déformables articulés selon quatre axes: le dosseret 42 autour de l'axe 43 lié à l'assise 44, le porte jambes 45 autour de l'axe- 46 lié également à l'assise 44 et deux barres de liaisons à longueur réglable 147,1-47,2 articulées autour de l'axe 4S sur le porte jambes et autour de I 'axe 49 sur le dosseret 42. Des appuis d'aisselles 50i, 1 -50;2 srît articules sur le dosseret 4'2 autour de l'axe 51 et des biellettes réuiabl-s 52, 1-52,2 articulées sur]'s axes 53 so! laites li esli ts appuis 8 2618066 d'aisselles et sur l'axe 54 en permettent la sortie syncrcronisee avec le basculement du caisson sous l'effet d(lu ver in33 arficU(éen 4, Dés l'actionnement de ce vérin, l'ensemble du fauteuil pivotE autour de l'axe 5 entraînant: - la déformation du parallélogramme, - la sortie des appuis d'aisselle 50,1-50,2, - la sortie de roulettres 55,1-55,2 de mise en contact avec le sol alors que les chenilles AV se trouvent soulagées. La manoeuvre de verticalisation s'effectue depuis le pupitre de commande 40 ou peut être généréepar tout autre moyen tel cque vocal'et est programmée avec les temps d'arrêts nécessaires en fonctions d'instructions médicales pré-programmées. On voit sur la figure 6 que l'opération de verticalisation qui s'effectue conjointement avec une action possible de déplace- ment, peut permettre au handicapé de venir se placer de maniere autonome devant une table par exemple.(rep.56). Il est à noter que dans tous les cas, l'extrémité des pieds du handicapé et défini par le plan P sur lesdessini,ne.peut d'aucune manière venir buter sur un obstacle avant les chenilles définies par le plan C. En référence maintenant au schéma fonctionnel de la figure 9 l'électronique de commande et de contrôle comporte tout d'abord la commande marche arrêt 57 de l'unité centrale 5S qui peut compor ter un microprocesseur tel que du type 6S09. Cette unité centrale commande d'une part, une série d'adaptateurs 59 a 63 agissant sur les vérins 21,22 et - d'autre part, une série de commandes moteurs 64 à 67 agissant sur les moteurs hydrauliques 25'26 depuis un commutateur 68. Par ailleurs, cette même unité centrale 5S agjt: - sur le détecteur d'assiette 41 et la commande d'ordres de dépla- cements 69 à travers un commutateur 70 - sur la commande de verticalisation 71 - sur le détecteur de manque. de pression 72 à travers un adapta- teur 73, - sur- un détecteur de défauts de batterie 74 à travers un adapta- teur 75 - sur un détecteur d'obstacles 76 à travers un adaptateur 77/ sur uri détecteur de vide du fauteuil 78 à travers un adaptateur 9 26 18066 - sur le détecteur de mesure de vitesse des moteurs 80-8_-82-83 à travers le commutateur 84. A partir d'une telle description, il peut être constaté que le handicapé pourra exécuter toutes les manoeuvres souhaitables 5. en position-marche normale (Fig 4) prévue pour le'déplacement (env 1,8 km/hi en terrain plat ou relativement plat dans des endroits réduits (appartement, couloir...) en raison du faible/ncom- brement du fauteuil qui permet de plusles demi-tours sur place, les virages serrés. 10. en position haute(Fig 5) provoquée. soit par commande soit sous l'effet d'un capteur de proximité d'obstacles tel qu'un trou ou d'inclinaison anormale. l'ensemble se met à l'arrêt et le centre de gravité est conservé sur l 'axe G. le déplacement en position haute s'effectue a vitesse réduite (env. 0,4 km'h) et la position basse peut toujours être amenée en cas d'urgence. Lors de la rencontre d'un obstacle, le correcteur d'assiette agit en perma- nence sur les variations d'inclinaisons provoquant l'action des vérins. En cas d'incidents, des freins hydrauliques alimentés in- dépendamment du circuit HP normal(secours) mettent le fauteuil en situation d'attente sécurité. La fin du passage de l'obstacle est détecté par des capteurs de proximité qui, aprés temporisation, permettent de reprendre la position de route normale. En cas de panne totale, des leviers de déplacement manuel permettent le dégagement d'urgence. 25.en position de montée d'escalier (Fig 7) le processus est lden- tique à celui mis en oeuvre en position haute et situation clt'ots- tacle; le correcteur d'assiette agissant sur les vérins eri rela- tion avec les moteurs hydrauliques pour assurer d'une part, la conservation d'assiette et d'autre part, la propulsion en vitesse lente, en position de descente d'escalier (Fig S) le processus s'in- verse en conservant les mêmes caractéristiques que précédemment. IL est à noter que bien que paraissant impressionnant, l'opération de montée ou descente d'escalier s'effectue en toute sécurité; les crans des chenilles étant déterminés pour garantir dans tous les casles quatre points de contact nécessaires et suffisants à la stabilite du fauteuil. Lorsque les escaliers sunt tournants. ce sont les:actions différentielles sur les vérins qui effectuent les correrions. 26 18066 Comme l'exigent les réglements, toutes les sécurités sont appliquées sur le fauteuil selon l'invention tant en ce qui concerne: les circuits électriques ou électroniques ou hydraullique par la mise en fonctionnement instantannée de secours complétés d'un dispositif mécanique d'urgence. la présente description a été faite pour bien montrer les multiples possibilités permises par application de l'invention notamment par la verticalisation automatique d'un handicapé sur un fauteuil automoteur dont l'encombrement est réduit pour per- mettre le passage desembrasures de portes de 0,60-X et le fran- chissement d'obstacles tels que le gravissement d'escaliers droits ou tournants; le tout s'effectuant dans une totale sécurité,-ce qui l'élément jugé fondamental dans un tel type de matériel. L'invention n'est pas-limitée au mode présentement décrit mais englobe au contraire toutes les adaptatfon et variantes qui pourraient être faites dans son esprit et qui entreraient dans son cadre,lequel cadre est défini dans les revendications qui suivent, iJ.. 2618066 REVEND I CATIONS 1 / Fauteuil automoteur pour handicapé avec dispositif de verti- calisation automatique caractérisé en ce qu'il comporte: - un chassis (6) recevant d'une part, en pivotement sur un axe (5) un caisson (4) avec dispositif d'adaptation horizontale (2-3) d'un siége (1) et d'autre Part,en pivotement sur un axe(8) un vérin(33) de mise en verticalisation du handicapé, - un ensemble de verticalisation lié au caisson (4) dans une conformation en parallélogramme deformable et comprenant: l'assise (44) du fauteuil pivotant d'une part, sur un axe (4.3)vers une extrémité du dosseret (42) et d'autre part, sur un axe (46)Jun porte jambes (45), deux barres de liaison (47,1-47,2) pivotant. d'une part, sur un axe (458) sur l'extrémité du porte jambes (45) d'autre part, sur un axe (45)Svr fedosseret des appuis d'aisselles (50,1-50,2) et sur deux points de pivotement selon un axe commun (54)>1ié au caisson (4), - un ensemble de chenilles à galets (14,1-14,2 16.1-16,2) arti- culées selon un pseudo-parallélogramme deformable d'une Part, autour d'axes (15,1-15,2;17,1-17,2) sur des bras - un ensemble de motorisation comprenant quatre moteurs hydrauli- ques (25,1-25,2,26,1-26,2) situéS sur les axes (15-17), commandant quatre galets crantés (27,1-27,2/28,1-17,2) engagés sur les crans 3 internes des chenilles et commandés par des électrovannes sous la dépendance de la centrale de commande, - un circuit hydraulique comprenant un programmeur (39) lié à un correcteur d'assiette (41), une centrale d'énergie (36) avec son moteur électrique, son accumulateur de pression et son réservoir(s): un groupe de secours (38) avec son limiteur de pression, son ro- binet d'isolement et son accumulateur de pression, un réseau d'ali- mentatior/des vérins avec leurs valves électromacgnétiques.leur dis- tributeurs et leur retour à la bâche, un réseau 1'alimenrtation des 12 2618066 moteurs hydrauliques avec leur calibrage de débit, leur distribu- teur, leursélectrovannes de commande, un régulateur à débit variable et les électrovannes et retour de bâche usuels dans ces circuits, - un circuit électronique comprenant un pupitre de commande (40), une unité centrale (58) commandée (57) agissant: d'une part, sur un groupe d'adaptation (59 à 63) commandant les vérins (21-22-33) sur un commutateur (68) actionnant les moteurs (25-26) par les organes (64-65-66- 67) et d'autre part, sur un détecteur d'assiette (41), - un générateur d'ordres de déplacement (69) à travers un commu- tateur (70), une commande de verti-calisation (71), un détecteur de manque de pression soit rendue possible. 2. Fauteuil automoteur pour handicape avec dispositif de verti- calisation automatique selon la revendication 1 caractérise en ce qu'il a une largeur inférieure ou égale à 0,60 m pour le passage de toute porte. 3 / Fauteuil automoteur pour handicapé avec dispositif de verti- calisation selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que les chenilles présentent un profil particulièrement adapté et qu'elles sont constituées en un matériau du genre élastomère par- ticulièrement adapté à. l'adhérence. 4 / Fauteuil automoteur pour handicapé avec dispositif de verti- calisation selon les revendications 1 à 3 caractérisé en ce que le groupe générateur d'énergie est un moteur à essence avec géné- rateur électrique couplé pour accroitre l'autonomie; 13 2618066 z App]iction du fauteuil selon l'une quelconque des revendications 1 a 4 à: - la marche route en position basse et vitesse rapide, - la marche en position haute à vitesse lente, - la marche et/ou la verticalisation en marche lente, - la marche haute en vitesse lente en montée et/ou descente d'escaliers droits et/ou tournants, - les virages et/ ou demi-tours sur place en vitesse lente.