Brevet FR2731915A1 — publié le 19960927

Patins à roues en ligne. L'invention se rapporte au domaine des patins à roues et concerne plus particulièrement les patins à roues en ligne. On peut classer la plupart des patins à roues dans deux familles principales: - une première famille de patins dont les roues sont disposées par groupe de deux roues sensiblement coaxiales, et d'axe perpendiculaire à l'axe longitudinal du patin : ce sont les patins à roulettes classiques, - une seconde famille de patins où chaque roue est seule selon un axe de rotation transversal du patin. Cette seconde famille est celle des patins dits "à roues en ligne", ou "patins en ligne", parce que les roues sont généralement situées toutes sensiblement dans un même plan longitudinal du patin, et tournent chacune autour d'un axe propre perpendiculaire à l'axe longitudinal du patin, les axes étant sensiblement parallèles entre eux. Les patins en ligne comportent souvent quatre ou cinq roues dont les axes respectifs sont positionnés, dans le sens de la hauteur, de façon que seules des roues situées sous le milieu du pied sont en contact avec le sol lorsqu'un utilisateur est en position orthostatique. Les roues du patin situées aux extrémités du pied sont plus hautes et n'entrent en contact avec le sol que lorsque le patin s'incline. Une telle disposition des roues rend le patin très maniable et permet des changements de direction faciles et rapides. Cependant, cette disposition est génératrice d'instabilité. Le patin ne garde pas facilement la trajectoire voulue, en particulier dans les courbes. En effet, dans une courbe le patin est incliné latéralement en même temps qu'il a tendance à pivoter par rapport à l'axe de la roue en contact avec le sol. Ce cas de figure s'apparente à une liaison de type rotule. Tout se passe comme si le patin est en contact avec le sol par une liaison ponctuelle qui lui donne trois degrés de liberté en rotation. C'est pourquoi il est difficile pour l'utilisateur de conserver une trajectoire stable avec ce type de patin. I1 existe des patins pour lesquels les hauteurs des roues sont telles que toutes les roues touchent le sol en même temps. Ces patins ont l'avantage d'être stables dans tous les cas de figure. Mais ils ne sont pas maniables et ne permettent pas d'effectuer des changements de direction faciles et rapides. De plus, ces patins ne s'inscrivent pas bien en courbe. Une variante de réalisation de patin en ligne a été proposée par le document WO 92/22363. Selon cette demande de brevet, un patin comprend au moins trois roues dont les axes sont parallèles et distincts, l'une des roues au moins étant située en direction longitudinale dans un plan différent d'un autre plan contenant au moins deux roues. Selon un mode de réalisation privilégié du document, deux roues sont situées l'une derrière l'autre sensiblement dans la zone de milieu du pied dans un plan proche du côté intérieur du pied, tandis qu'une roue avant et une roue arrière sont situées dans un plan décalé vers l'extérieur du pied, toutes les roues touchant le sol quand l'utilisateur est en position orthostatique. Chaque patin est donc asymétrique. Les points de contact avec le sol different en virage entre le patin proche du centre de courbure du virage et le patin éloigné de ce centre de courbure. Le patin le plus près du centre de courbure est en contact avec le sol uniquement par ses roues avant et arrière, alors que le patin plus éloigné du centre de courbure est en contact avec le sol uniquement par ses roues centrales. Selon ce document, il est donc impossible de faire en sorte que les deux patins d'une même paire soient très maniables en même temps ou stables en courbe en même temps. Un objet de l'invention est de proposer un patin à roues en ligne qui permet d'assurer une grande stabilité dans les courbes où le patin est incliné, tout en permettant des changements de direction faciles et rapides. Un autre objet de l'invention est de proposer un patin qui s'inscrit bien dans les courbes. Un objet de l'invention encore est de proposer une paire pour laquelle les deux patins se comportent de la même façon, que ce soit en ligne droite ou dans une courbe. Pour cela, un patin à roues en ligne selon l'invention comprend un châssis apte à être relié à une semelle de chaussure et au moins trois roues solidarisées au châssis par des moyens de liaison, le châssis comportant une zone médiane et deux zones d'extrémité. Le patin selon l'invention est caractérisé par le fait que chaque roue a une largeur qui lui est propre et par le fait que la largeur de chaque roue est d'autant plus grande que la roue est éloignée de la zone médiane du châssis. Cette disposition permet de décaler transversalement le point d'appui au sol, et/ou de modifier la surface d'appui au sol, entre les différentes roues en augmentant la surface potentielle d'appui des roues. I1 s'ensuit avantageusement que le patin est très stable en courbe. De préférence, une ligne de contact, définie par la courbe enveloppe des points de contact de l'extrémité inférieure de chaque roue avec le sol, a une forme convexe par rapport à la semelle de la chaussure. Cet agencement autorise des changements de direction faciles et rapides sans altérer la stabilité du patin. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description qui va suivre, en regard du dessin annexé illustrant, à titre d'exemple non limitatif, comment l'invention peut être réalisée et dans lequel: - la figure 1 est une vue en perspective d'un patin en ligne selon l'invention, - la figure 2 est une vue de dessous du patin selon un mode de réalisation, - la figure 3 est une vue similaire à la figure 2 selon une variante de réalisation, - la figure 4 est une coupe du patin selon IV-IV de la figure 3, - la figure 5 est une vue selon V-V de la figure 4 dans le cas où le patin est perpendiculaire au sol, - la figure 6 est une vue similaire à la figure 5 dans le cas où le patin est incliné par rapport au sol, - la figure 7 représente les zones potentielles d'appui des roues au sol, - la figure 8 montre un exemple de répartition des appuis des roues en virage. Un patin en ligne 1 selon l'invention est montré à la figure 1. I1 comporte des moyens de tenue du pied ici réalisés sous la forme d'une chaussure 2, la chaussure 2 comprenant notamment une tige 3 et une semelle 4. Un châssis 5 est solidarisé à la chaussure 2 par tout moyen connu. Par exemple, des embases du châssis peuvent venir en contact avec la semelle 4 et être maintenues sur la semelle 4 par des moyens amovibles comme des vis, ou par des moyens inamovibles tels que des rivets, de la colle, une soudure. Le châssis peut également être obtenu de moulage avec la chaussure 2 ou la semelle 4. La figure 1 montre deux embases 6, 7 du châssis fixées à la semelle 4 par des rivets. Deux autres embases 8, 9 apparaîtront sur des figures ultérieures. Des roues 10, 11, 12, 13, 14 sont solidarisées au châssis 5 par des moyens de liaison qui peuvent, par exemple, être respectivement des moyeux 15, 16, 17, 18, 19 immobilisés entre deux rails longitudinaux 20 et 21 du châssis 5. De manière accessoire, un frein 22 est rapporté sur le châssis 5 à l'arrière du patin en ligne 1 par tout moyen connu. La figure 2 est une vue par dessous d'un patin en ligne 1 selon l'invention. I1 peut s'agir indifféremment du patin droit ou du patin gauche d'une paire. La figure 2 fait apparaître les embases 6, 7, 8 et 9 du châssis 5 et les rails longitudinaux 20, 21. Les embases 6, 7, 8 et 9 sont fixées sur la semelle 4 par des rivets 23. Un axe X-X' désigne le sens longitudinal du patin 1, la lettre X étant vers l'avant du patin 1 tandis que la lettre X' est vers l'arrière. Les roues 10, 11, 12, 13 et 14 sont sensiblement alignées l'une derrière l'autre selon l'axe X-X' pour former un train de roues longitudinal. Ces roues ont une largeur d'autant plus grande que la roue est éloignée de la zone médiane du châssis. On peut comparer les dimensions des roues à l'aide du tableau qui va suivre en sachant que: - la roue 10 est la roue avant, - la roue 1 1 est la seconde roue, - la roue 12 est la roue médiane, - la roue 13 est la quatrième roue, - la roue 14 est la roue arrière, - l'expression "roue" sert à localiser une roue dans le sens de l'axe X-X', - la lettre 1 désigne la largeur d'une roue exprimée en millimètres, - la lettre désigne le diamètre d'une roue exprimé en millimètres. Roue Avant Seconde Médiane Quatrième Arrière 1 25 16 16 16 25 60 60 60 60 60 Cet exemple de réalisation est conforme à l'esprit de l'invention: les roues avant 10 et arrière 14 sont plus larges que les roues 11, 12 et 13, car ce sont celles qui sont les plus éloignées de la zone médiane du châssis 5 où se trouve la roue médiane 12. Une telle construction permet d'augmenter la surface potentielle d'appui A des roues avant et arrière, ainsi que cela sera expliqué plus en détail en référence aux figures 7 et 8, et permet donc d'augmenter l'appui du patin, et en conséquence sa stabilité en courbe. La variation de largeur des roues est ici discontinue, puisque seules les 2 roues extrêmes sont plus larges. Ce mode de réalisation est donc un mode économique qui permet d'abaisser les coûts de fabrication, car il ne nécessite que deux types de roues : des roues larges 10, 14 identiques à l'avant et à l'arrière du patin 1, et des roues moins larges 11, 12, 13 mais également identiques entre elles, entre les roues avant 10 et arrière 14 dans la zone médiane du patin. Comme il est représenté à la figure 3 et sans sortir de l'esprit de l'invention, on peut prévoir un mode de réalisation légèrement différent dans le sens où la variation de largeur des roues est progressive et continue. Le tableau ci-après est l'image de ce mode de réalisation. Roue | Avant | Seconde Médiane | Quatrième | Arrière 1 23 15 12 15 23 60 60 60 60 60 Les roues avant 10 et arrière 14 sont les plus larges, les roues seconde 1 1 et quatrième 13 ont une largeur intermédiaire et la roue médiane 12 est la plus étroite, d'où une variation plus progressive et continue de la largeur de ces roues. Ce mode de réalisation a l'avantage de donner un patin qui s'inscrit très bien dans les virages par augmentation en direction transversale, des surfaces d'appui A quelle que soit l'inclinaison a du patin, comme cela sera expliqué en liaison avec les figures 7 et 8. Ces zones d'appui sont représentées sur les figures 7 et 8. La figure 7 est une vue de dessous du patin 1 où chaque zone en pointillé d'une roue 10, 11, 12, 13 ou 14 correspond à une surface potentielle d'appui A dont une partie est susceptible de venir en contact avec le sol S lors de l'inclinaison du patin. Cette figure 7 montre bien l'augmentation transversale des surfaces potentielles d'appui A en utilisant des roues plus larges. La figure 8 est un exemple de répartition des appuis au sol du patin 1 dans un virage de rayon de courbure C. Toutes les roues 10, 11, 12, 13 et 14 sont en contact permanent avec le sol, ce qui ne serait pas le cas avec des roues ayant une largeur constante correspondant à celle de la roue médiane 12. Chaque roue appuie par l'intermédiaire d'une partie de la surface potentielle d'appui A de la roue. Cette partie est hachurée sur la figure et est d'autant plus éloignée transversalement de l'axe X-X' de référence que la roue est proche d'une extrémité du patin 1. On comprend donc bien que l'augmentation, en direction transversale de la surface potentielle d'appui A de chaque roue permet de garder chaque roue en contact avec le sol même avec une forte inclinaison a du patin et augmente donc considérablement la stabilité de l'ensemble en virage, courbe. Quelle que soit la façon dont les largeurs des roues varient, il est intéressant de prévoir qu'une ligne de contact L, définie par la courbe enveloppe des points de contact de l'extrémité inférieure de chaque roue avec le sol S, ait une forme convexe par rapport à la semelle 4 de la chaussure 2, de façon à augmenter la maniabilité du patin. Cette ligne de contact L apparait à la figure 4. Cette figure montre le patin 1, vu de côté, quand un utilisateur est en position droite. Dans ce cas, seule la roue médiane 12 est en contact avec le sol S, ce qui revient à dire que la distance d12 qui sépare la roue 12 du sol S est nulle. Par contre, les roues 10 ,11, 13 et 14 sont situées respectivement à des distances dlo, d1l, d13 et d14 par rapport au sol. De préférence, toutes les roues ont un même diamètre $ et sont liées au châssis 5 à des distances ou hauteurs différentes par rapport au sol S permettant ainsi d'obtenir la courbe convexe L. Un exemple est illustré par le tableau ci-après dans lequel: - l'expression "roue" sert à repérer une roue dans le sens de l'axe X-X', - la lettre d indicée x désigne la hauteur en millimètres entre le sol S et l'extrémité inférieure de la roue x, - la lettre désigne le diamètre de roue en millimètres. Roue Avant Seconde Médiane Quatrième Arrière dx d10=5d11 =2 d12 =0 dol3=2 du4=5 60 60 60 60 60 Les entraxes de roues e peuvent être par exemple de l'ordre de 70 mm. La forme convexe ou arquée de la ligne de contact L confère au patin 1 une excellente maniabilité et permet des changements de direction faciles et rapides en position orthostatique; en effet, seule la roue médiane 12 est en contact avec le sol quand l'utilisateur se tient droit pour changer de direction. Par contre, les différences dans les largeurs des roues donnent toujours au patin 1 une très bonne stabilité et une très bonne capacité à s 'inscrire en virage. En effet, le nombre de roues en contact avec le sol S change quand le patin 1 s'incline dans une courbe. Les figures 5 et 6 permettent de visualiser ce phénomène. La figure 5 est un schéma qui représente, à titre d'exemple, les roues médiane 12 et seconde 1 1 selon V-V de la figure 4 dans le cas où le patin 1 est perpendiculaire au sol S. Dans ce cas, la roue médiane 12 est en contact avec le sol S par son extrémité inférieure incurvée au rayon de courbure r. L'extrémité inférieure incurvée de la roue seconde 11, dont le rayon de courbure est R, est normalement située à une distance d11 du sol S. Autrement dit, lorsque le patin 1 est droit, seule la roue 12 est au contact du sol. Par contre, comme il est montré à la figure 6, lorsque le patin s'incline dans un virage d'une valeur d'angle a, alors la roue seconde 1 1 vient aussi en contact avec le sol S grâce à sa plus grande largeur. I1 s'ensuit que la stabilité en virage est accrue puisque le nombre de roues en contact avec le sol S est plus grand. Ce phénomène n'est pas limité à deux roues successives. Si le patin s'incline un peu plus encore, alors les autres roues viendront tour à tour au contact du sol. Le phénomène s'applique aussi bien vers les roues avant que vers les roues arrière. Dans notre exemple, les roues 1 1 et 13 viennent d'abord en contact du sol S pour une petite inclinaison du patin 1, puis les roues avant 10 et arrière 14 viennent à leur tour en contact avec le sol S si l'inclinaison s'accentue. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation ainsi décrits, et comprend tous les équivalents techniques pouvant entrer dans l'étendue des revendications qui vont suivre. Notamment, on peut prévoir que la forme convexe de la ligne de contact L soit obtenue en utilisant des roues de diamètres différents. On peut également imaginer toutes les combinaisons possibles dans les choix des matériaux et dans les dimensionnements des roues pour aménager le comportement dynamique du patin 1. En particulier, il n'est pas nécessaire d'avoir une symétrie des largeurs des roues par rapport à la roue médiane. REVENDICATIONS 1- Patin à roues en ligne (1) comprenant un châssis (5) apte à être relié à une semelle (4) de chaussure (2) et au moins trois roues solidarisées au châssis (5) par des moyens de liaison, le châssis (5) comportant une zone médiane et deux zones d'extrémité, caractérisé en ce que chaque roue a une largeur qui lui est propre et en ce que la largeur de chaque roue est d'autant plus grande que la roue est éloignée de la zone médiane du châssis (5). 2- Patin (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la variation de largeur des roues est progressive et continue. 3- Patin (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la variation de largeur des roues est discontinue. 4 Patin (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'une ligne de contact (L), définie par la courbe enveloppe des points de contact de l'extrémité inférieure de chaque roue avec le sol (S), a une forme convexe par rapport à la semelle (4) de chaussure (2). 5- Patin (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que toutes les roues ont un même diamètre () et sont liées au châssis (5) à des hauteurs (dx) différentes par rapport au sol (S). 6- Patin (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que la forme convexe de la ligne de contact (L) est obtenue en utilisant des roues de diamètres différents.