Brevet FR2786843A1 — publié le 20000609

VEHICULE TEL QUE FAUTEUIL ROULANT. L'invention se rapporte à un véhicule tel qu'un fauteuil roulant, notamment pour handicapé physique et concerne plus particulière- ment un système de transformation de couple équipant un tel véhi- cule. Il est à noter que, bien que concernant principalement un fauteuil roulant, l'invention peut s'appliquer à tout véhicule de dimensions comparables, notamment une plate-forme roulante pour le trans- port de charges, dès lors qu'un tel véhicule est équipé du perfec-lo tionnement décrit ci-après. Les fauteuils roulants sont de deux types: les fauteuils motori- sés comportant une batterie d'accumulateurs et un moteur, et les fauteuils à actionnement manuel munis de mains courantes circu- laires fixées aux grandes roues s'étendant de part et d'autre de l'as- sise. Pour pouvoir gravir des pentes, notamment, les premiers doivent être équipés de moteurs puissants, ce qui les rend lourds et coûteux car les accumulateurs doivent aussi être sur-dimensionnés. Avec un fauteuil à actionnement manuel, une pente à gravir consti- tue toujours un obstacle fatigant pour la personne handicapée, d'autre part, le déplacement en fauteuil roulant classique, par lui même, de part son principe de base, à savoir: "une chaise, quatre roues, et deux mains courantes, chacune solidaire de sa roue"> amène un nombre considérable de contraintes, communes ou spécifiques à chaque type de handicap. On peut dire que le mainiement et le contrôle de l'en- semble "utilisateur/fauteuil roulant"> occasionne plus ou moins de fatigue à l'utilisateur, selon son degré de handicap. Soulignons, et ce uniquement, à titre d'exemple, que le principe de base (décrit à la ligne 22 et 23 de cette même page) n'a presque pas évolué dans le fond, depuis plusieurs dizaines d'années. L'invention selon le cas: soit réduit considérablement, soit apporte une solution globale, à ces types de problèmes. Plus précisément, I'invention concerne un véhicule tel que, par -2exemple, un fauteuil roulant, comportant un châssis sur lequel sont montés, notamment, un siège et deux roues motrices situées de part et d'autre dudit siège, caractérisé en ce que ledit châssis porte en outre, un mécanisme transformateur de couple à rapport ajustable dont un ou chaque arbre de sortie est mécaniquement couplé à une roue motrice correspondante, et des moyens de commande de régla- ge dudit rapport ajustable. De préférence, le mécanisme transformateur de couple est du type à rapport continûment ajustable. Dans le cas d'un fauteuil motori- 1o sé, le ou chaque arbre d'entrée du mécanisme transformateur de couple est couplé à un moteur électrique porté par le châssis. Le mécanisme transformateur de couple à rapport continuement ajustable pourra être commandé manuellement par l'utilisateur, semi- automatiquement ou automatiquement par un module calculateur- comparateur de faible volume intégré, intégrable ou en option dans le boitier du mécanisme transormateur de couple 25, ou externe à celui-ci. Et ce, avec ou sans l'aide de moyen de commande externe. Dans le cas d'un fauteuil roulant à actionnement manuel du type comportant deux mains courantes circulaires, respectivement asso- ciées aux deux roues motrices, un arbre d'entrée du mécanisme trans- formateur de couple est solidaire d'une telle main courante. Il est coaxial à l'arbre de sortie et ce dernier est tubulaire et renferme ledit arbre d'entrée. Selon un mode de réalisation préféré, le mécanisme transforma- teur de couple est équipé de poulies à flancs coniques déformables. Chaque poulie est déformable de façon ajustable et commandée. Une courroie est montée entre ces deux poulies, I'une des poulies étant couplée à un arbre d'entrée et l'autre poulie étant couplée à un arbre de sortie. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle- ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va -3- suivre, d'un véhicule formant fauteuil roulant conforme à son prin- cipe donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique générale, de face, d'un fau- teuil roulant conforme au principe de l'invention; - la figure 2 est un schéma de principe d'une partie du mécanis- me transformateur de couple; - la figure 3 est une vue schématique d'une autre partie du méca- 1o nisme transformateur de couple; - la figure 4 est une vue schématique de détails illustrant la struc- ture d'une poulie à flancs coniques déformable; - la figure 5 est une coupe V-V de la figure 4, et - les figures 6 et 7 illustrent une variante de poulie à flancs coniques. Sur les dessins, on a représenté un fauteuil roulant 11, ici à actionnement manuel grâce à deux mains courantes circulaires 13. Le siège est monté sur un châssis 17. Les roues motrices 19 sont agen- cées de part et d'autre de ce châssis. Les mains courantes 13 sont associées coaxialement aux deux roues motrices respectivement mais ne sont pas solidaires en rotation de celles-ci. Plus précisément, chaque main courante est fixée par des rayons à un arbre d'entrée 21 tan- dis que chaque roue motrice est solidaire d'un arbre de sortie 23, ici coaxial à l'arbre d'entrée 21 correspondant. Pour ce faire, I'arbre de sortie 23 est tubulaire et renferme l'arbre d'entrée 21. Dans l'exemple représenté, le châssis 17 renferme et porte un mécanisme transformateur de couple 25 à rapport ajustable. Le ou chaque arbre de sortie 23, mécaniquement couplé à au moins une30 roue motrice correspondante, en fait partie. Le châssis 17 abrite en outre des moyens de commande de réglage dudit rapport ajustable, en l'occurrence ici un servomoteur 27 piloté par l'utilisateur, dans un sens ou dans l'autre par l'intermédiaire d'interrupteurs à pous- soirs, leviers ou analogue. Le servomoteur peut aussi être piloté par35 un signal élaboré par un ensemble de pilotage sensible, notamment, 4 - à l'inclinaison du châssis à la vitesse, à la nature du handicap, au type de terrain... Un tel ensemble de pilotage peut comporter à cet effet un progiciel paramétrable. Le système défini ci-dessus permet donc d'adapter l'effort à fournir à la demande de l'utilisateur ou automatiquement en fonction du sol sur lequel se déplace le fauteuil et des paramètres cités ci-dessus. Dans un tel système, le produit couple-déplacement est sensible- ment constant, aux pertes mécaniques près. De préférence, cepen- 1o dant et conformément à la version décrite, le mécanisme transformateur de couple est du type à rapport continûment ajustable. Comme cela est visible sur la figure 1, il se compose de deux étages. L'étage supé- rieur, plus particulièrement détaillé à la figure 2, comporte des pou- lies à flancs coniques 29 formant chacune une sorte de diabolo déformable de façon ajustable et commandée. Chaque poulie est sup- portée par deux montants d'écartement variable et réglable, formant paliers, déplaçables suivant une direction parallèle à son axe de rota- tion en se rapprochant ou s'éloignant l'un de l'autre pour faire varier le rapport de transformation de couple, comme on le verra plus loin. C'est la variation de l'écartement des deux montants d'une même poulie qui provoque la déformation ajustable et commandée de celle- ci. Un mode de réalisation possible d'une telle poulie sera décrit plus loin en référence aux figures 4 et 5. L'étage inférieur, plus particulièrement détaillé à la figure 3, com- porte les moyens de guidage et de déplacement synchrone des dif- férents montants associés aux poulies, sous la commande commune du servomoteur 27. Ainsi, le mécanisme transformateur de couple 25 comporte, asso- cié à chaque roue, un sous-ensemble de transmission 31A, 31B méca- niquement intercalé entre un arbre d'entrée 21, lié à une main courante 13 et un arbre de sortie 23 lié à la roue 19 correspondante. Chaque sousensemble 31A ou 31B comporte deux poulies à flancs coniques 29 mentionné et ci-dessus, respectivement une poulie 29a montée -5- coulissante et en prise sur un arbre cannelé 33 et une poulie 29b montée coulissante et en prise sur un arbre cannelé 34. Les deux arbres cannelés 33, 34 sont montés entre des parties fixes du châs- sis par l'intermédiaire de roulements à billes 36, 37. L'arbre d'en- trée 21 porte à son extrémité interne un pignon 39 engrenant avec un pignon 41 porté par l'arbre 33 et solidaire en rotation de celui- ci. De façon semblable, l'arbre de sortie 23 porte à son extrémité interne un pignon 43 engrenant avec un pignon 45 porté par l'arbre 34 et solidaire en rotation de celui-ci. Une courroie 47 est montée o10 entre les poulies 29a et 29b. L'arbre 34 du sous-ensemble 31A est aligné avec l'arbre 33 du sous-ensemble 31B. L'arbre 33 du sous- ensemble 31A est aligné avec l'arbre 34 du sous-ensemble 31B. Les montants formant paliers sont agencés comme suit. La poulie 29a du sous-ensemble 31A est installée entre deux mon- tants 51, 53. La poulie 29B du sous-ensemble 31A est installée entre deux montants 55, 57. La poulie 29a du sous-ensemble 31B est ins- tallée entre deux montants 59, 61. La poulie 29b du sous-ensemble 31B est installée entre deux montants 63, 65. Chaque montant est élargi à sa partie inférieure pour former une sorte de socle (figure 3) muni d'alésages traversants par lesquels il est monté coulissant sur deux tiges de guidage parallèles fixes par rapport au châssis. Plus précisément, les montants 55, 57, 59 et 61 sont portés par un premier groupe de deux tiges 67, 68 solidaires du châssis 17. Les montants 51, 53, 63 et 65 sont portés par un second groupe de deux tiges 69, 70 solidaires du châssis 17. Lesdits montants peuvent être déplacés le long de leurs tiges de guidage par des systèmes vis-écrous entraînés par les moyens de commande de réglage précité, c'est-à-dire, dans l'exemple, le servomoteur 27. On distingue ici deux groupes de système vis-écrous. Un premier grou- pe est composé de deux tiges filetées parallèles 72, 73 et de quatre écrous 74, 75, 76 et 77 solidaires respectivement des montants 55, 57, 59, 61. Les écrous 74 et 77 sont en prise avec la tige filetée 73 tandis que les écrous 75, 76 sont en prise avec la tige filetée 72. Il - 6- n'y a pas de liaison entre les montants 55 et 61 et la tige filetée 72 qui les traverse librement. De même, il n'y a pas de liaison entre les montants 57 et 59 et la tige filetée 73. Un second groupe est com- posée de deux tiges filetées parallèles 82, 83 et de quatre écrous 84, 5 85, 86 et 87 respectivement solidaires des montants 51, 53, 63 et 65. Les écrous 84 et 87 sont en prise avec la tige filetée 82, tandis que les écrous 85 et 86 sont en prise avec la tige filetée 83. Il n'y a pas de liaison entre les montants 53 et 63 et la tige filetée 82 qui les traverse librement. De même il n'y a pas de liaison entre les mon-10 tants 51 et 65 et la tige filetée 83. Les extrémités des tiges filetées 72, 73, 82 et 83 sont munies de tourillons engagés dans des paliers fixes 90 du châssis 17. De plus, toutes les tiges filetées des systèmes vis-écrous décrits cidessus sont couplés auxdits moyens de commande de réglage par une même courroie crantée 91 ou analogue et des pignons respec- tivement fixés auxdites tiges filetées. Plus précisément, le servomoteur a son arbre de sortie couplé à un pignon 92 qui entraîne, via la courroie crantée 91 deux pignons 93, 94 respectivement solidaires des tiges filetées 72 et 82. Un pignon solidaire de la tige filetée 72 est en prise avec un pignon 96 sem- blable, solidaire de la tige filetée 73. Un pignon 97 solidaire de la tige filetée 82 est en prise avec un pignon 98 semblable, solidaire25 de la tige filetée 83. Il résulte de l'agencement décrit ci-dessus que, pour un même sousensemble de transmission 31A ou 31B associé à une roue motri- ce correspondante, les montants des deux poulies 29a, 29b sont res-30 pectivement montés coulissants sur deux groupes de tiges de guidage 67, 68 d'une part et 69, 70 d'autre part, et déplacés par deux groupes de systèmes vis-écrous avec des déplacements opposés et égaux. Par ailleurs, les montants d'une poulie d'entrée 29a d'un sous-ensemble précité et les montants d'une poulie de sortie 29b de l'autre sous-35 ensemble précité sont portés par le même groupe de tiges guidage - 7- et déplacés par le même groupe de système vis-écrous avec des dépla- cements respectifs opposés et égaux. Les montants 55 et 61 peuvent être réunis rigidement entre eux par des entretoises 99. Les montants 5 7 et 59 peuvent être réunis rigidement entre eux par des entretoises 100. Les montants 51 et 65 peuvent être réunis rigidement entre eux par des entretoises 101. Les montants 53 et 63 peuvent être réunis rigidement entre eux par des entretoises 102. Le servomoteur 27 n'est pas indispensable. Dans une version sim- plifiée, un organe de réglage manuel tel qu'un volant peut être direc- tement couplé au pignon 92. Les tiges filetées 72 et 73 pourraient être remplacées par une seule tige filetée comportant un double filetage inversé coopérant avec deux types d'écrous taraudés en sens inverse. Dans le cas d'une version entièrement motorisée ou le fauteuil roulant est déplacé par un moteur électrique, les deux mains cou- rantes peuvent être supprimées ou être solidaires des roues pour servir en secours On appelle alors arbre d'entrée un arbre ou tout arbre couplé à ce (ou ces) moteur(s) électrique(s) de puissance situé(s) à l'intérieur du châssis, cet arbre jouant le même rôle qu'un arbre 21 décrit ci-dessus. Par exemple, en référence à la figure 2, les deux arbres 21 pourraient ne former qu'un seul arbre s'étendant trans- versalement dans le châssis et couplé à un moteur électrique par un jeu d'engrenages, le reste du système ne changeant pas. La version motorisée est cumulable avec la version à actionnement manuel. On va maintenant décrire en référence aux figures 4 et 5 la struc- ture d'un mode de réalisation possible d'une poulie à flancs coniques 29. Une telle poulie est ici constituée par deux cages tronconiques , 111, chacune matérialisée par des tiges rectilignes 112 dispo- sées selon des génératrices de la surface tronconiques entre une gran- de base 115, en forme de disque, comportant un manchon 116 en -8 - son centre et une petite base essentiellement constituée par un man- chon 117. Les deux manchons sont cannelés intérieurement et cou- lissent sur un arbre 33 ou 34 décrit ci-dessus. Les deux cages tronconiques 110, 111 sont imbriquées axialement l'une dans l'autre,5le manchon 117 de chaque cage étant mobile axialement à l'intérieur de l'autre cage. La courroie 47 correspondante est en contact avec les deux cages, à l'intersection de celles-ci et donc à une distance radiale ajustable de l'axe de l'arbre 33 ou 34. Chaque manchon 116 extérieur est solidaire d'une cage d'un roulement à billes 120.10 L'autre cage du roulement est portée par l'un des montants décrits ci- dessus. Les deux cages pourraient être remplacées par deux élé- ments tronconiques en matériau élastomère déformables axialement l'un contre l'autre par déplacements des montants qui les portent. Il ressort clairement de la description qui précède que l'action- nement commandé du servomoteur 27 agit sur le diamètre utile de toutes les poulies 29 en même temps et dans des sens qui provo- quent une même variation du rapport couple-déplacement de chaque sous- ensemble 31A, 31B.20 Sur le mode de réalisation de la poulie à flancs coniques 29a des figures 6 et 7, les éléments de structure analogues à ceux des figures 4 et 5 portent les mêmes références numériques.On retrouve deux sous-ensembles tronconiques 110a, 111a, montés sur un même arbre cannelé 33 ou 34, comportant chacun deux manchons 116 cannelés intérieurement, respectivement associés à deux grandes bases 115 en forme de disque. Les manchons 116 sont fixés à des roulements à bille 120 assurant la liaison mécanique avec les montants décrits précédemment. Chaque disque porte au moins deux bras 125 parallèles à l'axe de l'arbre 33 ou 34. Une bague 126 coulissant sur l'arbre est fixée aux extrémités de ces deux bras. La bague 126 liée à une base 115 s'étend axialement entre l'autre bague 126 et l'autre base 115. Une partie tronconique 128 en élastomère déformable s'étend entre chaque -9 - bague 126 et l'autre base 115, la bague 126 étant fixée au bord de petit diamètre de la partie tronconique et la base 115 opposée étant fixée au bord de grand diamètre de cette même partie tronconique. Chaque partie tronconique en élastomère peut être renforcée inté- rieurement par une carcasse en tissage métallique. La courroie 47 s'étend entre les deux parties tronconiques. Il résulte clairement de la comparaison des figures 6 et 7 que le rapprochement ou l'éloi- gnement des deux sous-ensembles tronconiques 11Oa, 111ila, condi- tionne la déformation desdites parties tronconiques 128 en élastomère lo et, par conséquent, le "diamètre utile", ajustable de la poulie 29a. - 10 - REVENDICATIONS 1. Véhicule tel que, par exemple, un fauteuil roulant, comportant un châssis (17) sur lequel sont montés, notamment, un siège et deux roues motrices (19) situées de part et d'autre dudit siège, caractérisé en ce que ledit châssis porte, en outre, un mécanis- me transformateur de couple (25) à rapport ajustable dont un ou chaque arbre de sortie (23) est mécaniquement couplé à une roue motrice correspondante, et des moyens de commande de réglage dudit rapport ajustable. 2. Véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit méca- nisme transformateur de couple (25) est du type à rapport conti- nûment ajustable. 3. Véhicule selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit méca- nisme transformateur de couple (25) comporte, associé à chaque roue, un sous-ensemble de transmission (31A, 31B) mécanique- ment intercalé entre un arbre d'entrée et un arbre de sortie. 4. Véhicule selon la revendication 3, caractérisé en ce que le ou chaque sous-ensemble de transmission comporte deux poulies à flancs coniques (29a, 29b) déformables de façon ajustable et com- mandée et une courroie (47) montée entre ces deux poulies, une poulie (29b) étant couplée à un arbre de sortie. 5. Véhicule selon l'une des revendications 3 ou 4, du type com- portant deux mains courantes (13) circulaires, respectivement associées aux deux roues motrices, caractérisé en ce qu'un arbre d'entrée (21) cité est solidaire d'une telle main courante, en ce que l'arbre d'entrée est coaxial à l'arbre de sortie (23) et en ce que ce dernier est tubulaire et renferme ledit arbre d'entrée. 6. Véhicule selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que chaque poulie à flancs coniques est portée par deux montants (55, 57 - 59, 61 - 51, 53 - 63, 65) d'écartement réglable formant paliers. - 11- 7. Véhicule selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits montants sont installés coulissant sur des tiges de guidage fixes (67, 68, 69, 70) et déplacés le long de ces tiges par des systèmes vis- écrous entraînés par les liens de commande de réglage précité. 8. Véhicule selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que, pour un même sous-ensemble de transmission associé à une roue motrice, lesdits montants (51, 53, 55, 57 - 59, 61, 63, 65) des deux poulies sont respectivement montés coulissants sur deux groupes de tiges de guidage et déplacés par deux groupes de sys- tème vis-écrous, avec des déplacements opposés et égaux. 9. Véhicule selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que les montants d'une poulie d'entrée d'un sous-ensemble pré- cité et les montants d'une poulie de sortie de l'autre sous-ensemble précité sont portés par le même groupe de tiges de guidage (67, 68 - 69, 70) et déplacés par le même groupe de système vis-écrous avec des déplacements respectifs opposés et égaux. 10. Véhicule selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que toutes les tiges filetées (72, 73 - 82, 83) des systèmes vis- écrous sont couplées auxdits moyens de commande de réglage par une même courroie crantée ou analogue et des pignons res- pectivement fixés auxdites tiges filetées. 11. Véhicule selon l'une des revendications 3 à 10, caractérisé en ce que le ou chaque arbre d'entrée est couplé à un moteur élec- trique porté par ledit châssis. 12. Véhicule selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque poulie à flancs coniques comporte deux sous-ensembles tronco- niques (110a, 111La) montés coulissant sur un même arbre can- nelé (33 ou 34) et deux parties tronconiques en élastomère montées entre ces deux sous-ensembles tronconiques.