Brevet FR2804345A1 — publié le 20010803

Châssis articulé La présente invention concerne un patin à roues en ligne du type comprenant un châssis dont une partie inférieure longitudinale portant les roues est surmontée par une platine destinée à la fixation d'une chaussure et qui s'articule angulairement par rapport au châssis, pour permettre le soulèvement du talon de la chaussure en cours de patinage afin que rien ne s'oppose au bon déroulement du pied. Un patin de ce type est connu par le brevet EP 192 312. Ce document envisage plusieurs types de constructions. Dans la première, il utilise une chaussure souple dont la semelle est flexible au niveau de la zone de flexion métatars ophalangienne. A l'arrière, un système à genouillère articulée laisse au talon la possibilité de se soulever. Un ressort ramène le talon en position basse. Du fait de la nécessaire flexion de la semelle, un tel patin offre peu de résistance à la torsion et par conséquent une faible stabilité latérale. De plus, la non-rigidité en torsion de la semelle générera une usure très rapide des différentes pièces du mécanisme à genouillère. D'autre part une telle construction n'est pas avantageusement adaptable pour un patin à roulettes en ligne. En effet, en position basse, le ressort de rappel occupe sous la chaussure un emplacement important qui obligerait une surélévation trop importante de la chaussure par rapport au châssis porteur de roulettes. Dans un deuxième type de construction envisagée dans ce document, l'articulation ne se fait plus au niveau de la semelle, mais sous celle-ci, à l'avant du pied. La semelle n'étant plus nécessairement flexible, celle-ci pourra être rigide ou même rigidifiée par la présence d'un élément de support longitudinal fixé sous la semelle. A l'avant du pied, cet élément de support est relié au châssis par l'intermédiaire d'un axe de rotation. L'élément de support se prolonge à l'arrière de la chaussure de façon à coopérer avec une glissière verticale liée au châssis. Dans ce type de construction, tous les efforts qui ne sont pas uniquement orientés selon le plan longitudinal du patin ne seront pas transmis intégralement, et entraîneront une déformation de la liaison . élément de support / glissière. Avec le temps, le jeu entre ces deux parties sera tel que la glissière sera inopérante. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités. En particulier, il s'agit de prévoir un châssis articulé assurant une parfaite stabilité latérale et permettant une transmission intégrale des efforts. A cet effet, l'invention concerne un châssis pour patin, comprenant une partie inférieure qui porte des moyens de glisse, notamment des roues ou une lame de patin à glace, et une partie supérieure, ladite partie supérieure étant équipée d'une platine avant fixée à l'avant du châssis autour d'un premier axe de rotation appelé axe d'articulation, et d'une platine arrière reliée au châssis par l'intermédiaire d'une biellette inférieure et d'une biellette supérieure de telle façon que la biellette supérieure soit articulée sur la platine arrière autour d'un axe de rotation, appelé axe supérieur, la biellette inférieure soit articulée sur le châssis autour d'un axe de rotation appelé axe inférieur, et que les deux biellettes soient articulées entre elles autour d'un axe de rotation, appelé axe intermédiaire. La combinaison d'un système à biellette à l'arrière et d'un axe d'articulation simple à l'avant permet une meilleure résistance à l'usure du système à genouillère, spécialement lorsque celui-ci est utilisé avec une chaussure dont la semelle est très rigide. L'invention concerne également un patin muni d'un châssis tel que décrit ci-avant et d'une chaussure dont la semelle est très rigide. Dans un mode préférentiel de réalisation de l'invention, la platine avant comprend des moyens de rappel en position basse. Le point d'attache inférieur de ces moyens de rappel est situé entre deux roues consécutives, sous la ligne horizontale définie par la limite verticale des roues. Dans un autre mode préférentiel de réalisation de l'invention, des moyens de rappel de la platine arrière ne sont opérationnels que sur une partie de la course effectuée par celle-ci. Ces moyens de rappel de la platine arrière s'additionnent aux moyens de rappel de la platine avant seulement lorsque la chaussure est en position haute. Suivant le choix des moyens de réglage utilisés, par exemple la raideur des ressorts, ainsi que les valeurs de précontrainte réglées, on peut définir avec précision une courbe non-linéaire de rappel. L'intersection de l'axe d'articulation avec le plan longitudinal du châssis est situé horizontalement entre les axes des deux roues avant et verticalement sous la ligne définie par la limite verticale supérieure des roues. Dans un mode préférentiel de réalisation de l'invention, le point d'attache inférieur des moyens de rappel est situé horizontalement, sensiblement à égale distance de la deuxième et de la troisième roue et verticalement à mi-distance entre les deux lignes horizontales suivantes, celle définie par les axes des roues et celle définie par la limite verticale des roues. Le point d'attache supérieur est quant à lui positionné sur la platine avant. Avantageusement ce dernier est situé à l'extrémité arrière de la platine avant. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, les moyens de rappel ne sont plus fixés sur la platine avant, mais directement sur la semelle de l'élément chaussant. Cette alternative ouvre un éventail de possibilités plus large pour la position du point d'attache inférieur des moyens de rappel. Dans un mode préférentiel de réalisation de l'invention, ce dernier sera placé entre les troisième et quatrième roues. Dans un mode de réalisation préférentiel de l'invention, l'angle que font entre elles les deux biellettes est constamment ouvert vers l'avant du châssis. De toute façon, l'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques de celle-ci seront mises en évidence à l'aide de la description qui suit en référence au dessin schématique annexé en illustrant, à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation de l'invention et dans lequel - la figure 1 est une vue latérale d'un patin équipé d'un châssis selon un mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une coupe du châssis décrit à la figure 1 faite au niveau de l'axe d'articulation, - la figure 3 est une coupe du châssis décrit à la figure 1 selon l'axe des ressorts de rappel, - la figure 4 est une coupe du châssis décrit à la figure 1 faite au niveau des plots d'amortissement, - la figure 5 est une vue partielle en coupe longitudinale montrant les moyens d'amortissement de la biellette inférieure dans le châssis décrit à la figure 1, - la figure 6 est une vue en coupe de la liaison entre les biellettes inférieure et supérieure dans le châssis décrit à la figure 1, - la figure 7 est une courbe montrant en ordonnée la force de rappel générée par les moyens de rappel de la platine avant et en abscisse l'amplitude d'ouverture de la chaussure par rapport au châssis dans un patin utilisant un châssis selon l'invention. Le patin globalement désigné 1 sur les figures comprend un châssis 2 dont la partie longitudinale inférieure porte les roues 9 et dont la partie supérieure 7 est équipée d'une platine avant 4 et d'une platine arrière 31. Les platines avant 4 et arrière 31 servent au support de la chaussure 3. La platine avant 4 est fixée à la partie supérieure 7 du châssis par l'intermédiaire de l'axe d'articulation 5. L'axe d'articulation 5 est parallèle aux axes des roues 9 et il est situé horizontalement entre les axes des deux roues avant et verticalement en dessous de la ligne horizontale b définie par la limite verticale supérieure des roues 9. La chaussure 3 est une chaussure dont la semelle est très rigide en torsion. Cette semelle est réalisée en utilisant des fibres de carbone, ceci permettant de concilier rigidité et légèreté. L'utilisation de fibres de carbone permet également de former précisément la semelle au pied de l'utilisateur. Ceci est particulièrement avantageux pour la fabrication d'une chaussure de patin de vitesse. On peut bien entendu utiliser une chaussure moins coûteuse qu'une chaussure utilisant du carbone. Dans ce cas, pour palier au manque de rigidité de la semelle, on pourra prévoir une liaison mécanique rigide entre la platine avant et arrière. on peut dans cette optique, réaliser une platine en une seule pièce qui reprend les fonctions de platine avant et platine arrière. De façon précise, le positionnement de l'axe d'articulation est tel que celui-ci est séparé de l'axe de la roue avant horizontalement d'une distance D comprise entre 55 et 95 mm, notamment 62 et 78 mm, et verticalement d'une hauteur h comprise entre 30 mm et 47 mm, notamment environ égale à 35 mm. Selon un mode préférentiel de réalisation constituant une autre caractéristique du patin et visible à la figure 2, l'axe d'articulation 5 de la platine 4 sur le châssis 2 se décompose en deux parties ou demi-axes 5A, 5B, solidarisés indépendamment l'un de l'autre, aux deux flasques latéraux 2a, 2b du châssis 2. Une telle construction permet de s'affranchir du problème de passage des roues 9 entre lesdits flasques et donc d'abaisser au maximum la position de l'axe d'articulation. En fait, comme le montre bien la figure 2, chacune des deux parties d'axe 5 est formée par un tourillon dont le corps cylindrique 5A, 5B traverse un trou de passage 4a, 4b correspondant d'une joue latérale 4A, 4B de la platine avant 4, pour permettre à celle-ci à la fois son articulation et sa prise d'appui sur le châssis 2. Ledit tourillon 5A, 5B comporte une tête 5Aa, 5Ba, s'appliquant sur la face externe d'une joue correspondante 4A, 4B de la platine 4, son extrémité opposée 5Ab et 5Bb étant filetée pour se visser dans un trou fileté 6a, 6b réalisé dans une zone interne dudit flasque 2a, 2b du châssis 2, formant une surépaisseur 8a, 8b localisée. Comme le montre la figure 2, le châssis 2 peut être constitué par un profilé obtenu par extrusion, les surépaisseurs 8a, 8b étant alors prévues d'origine dans le profilé extrudé. Les surépaisseurs 8a, 8b peuvent également être rapportées à l'aide d'inserts appropriés. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, le corps 5A, 5B de chaque tourillon traverse la joue correspondante 4A, 4B de la platine avant 4 par l'intermédiaire d'une bague autolubrifiante 10A, 10B se logeant dans un trou de passage 4a, 4b associé, ladite bague 10A, 10B comportant à l'une de ses extrémités une tête 10Aa, 10Ba en forme de collerette destinée à se loger entre la face interne de la joue 4A, 4B de la platine 4 et la face externe du flasque correspondant 2a, 2b du châssis 2, de manière à diminuer le coefficient de frottement de l'articulation 5. Par ailleurs, la platine avant 4 a une section générale en U coiffant par l'extérieur les flasques 2a, 2b du châssis 2, de manière à permettre un guidage permanent de la platine 4 tout au long de son pivotement selon un débattement angulaire a1. I1 est obtenu ainsi un meilleur guidage de la platine avant au cours de son déplacement, tout en améliorant la solidité de l'ensemble. Selon une autre caractéristique de l'invention, la platine arrière 31 est reliée au châssis 2 par l'intermédiaire d'une biellette supérieure 33 et d'une biellette inférieure 32. La biellette supérieure 33 est articulée sur la platine arrière 31 autour d'un axe de rotation appelé axe supérieur 11. La biellette inférieure 32 est articulée sur la biellette supérieure 33 autour d'un axe de rotation appelé axe intermédiaire 12. Enfin, la biellette inférieure est également articulée sur le châssis autour d'un axe de rotation appelé axe inférieur 13. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, montrée en particulier à la figure 6, les axes supérieur 11, inférieur 12 et intermédiaire 13 sont matérialisés par des arbres 34 sur lesquels sont montées les biellettes. Des pièces d'usure 35 sont intercalées entre les biellettes 32, 33 ainsi qu'entre la biellette supérieure 33 et la platine arrière 31 d'une part et entre la biellette inférieure 32 et le châssis 2 d'autre part. Ces pièces d'usure 35 ont la forme de douilles emmanchées sur l'arbre 34. Elles présentent un faible coefficient de frottement et sont réalisées dans un matériau autolubrifiant tel que le DELRIN. Selon une autre caractéristique de l'invention, particulièrement bien visible sur la figure 4, des premiers moyens d'amortissement 16 et 17 sont disposés entre une paroi supérieure transversale 2c du châssis 2 et la surface inférieure de la platine arrière 31, de manière à atténuer l'impact de retour de cette dernière avec le châssis 2, en cours de patinage. Plus précisément, les moyens d'amortissement sont constitués par des plots 16, 17 déformables élastiquement, disposés fixement dans des logements 18 et 19 réalisés dans la paroi transversale supérieure 2c du châssis 2, et desquels dépassent lesdits plots 16 et 17 selon des valeurs en relation avec leur dimensionnement, de manière qu'à partir d'un seuil prédéterminé de compression la platine arrière 31 et le châssis 2 soient en contact l'un avec l'autre pour transmettre l'effort de poussée. Egalement, les platines avant 4 et arrière 31 comportent dans leur zone supérieure chacune une série de lumières oblongues transversales destinées à la fixation de la chaussure selon plusieurs possibilités de réglage, tant dans un sens transversal que longitudinal. Préférentiellement, tant le châssis de base 2 que la platine 4 sont obtenus par extrusion, selon un profil prédéterminé intégrant leurs différentes fonctions. Ce mode de construction est particulièrement avantageux, comme par exemple en ce qui concerne la réalisation des surépaisseurs 8a et 8b à l'intérieur des flasques du châssis 2 destinées au vissage des tourillons 5A, 5B, après reprise par filetage, comme évoqué précédemment. Bien entendu, le châssis 2 et la platine 4 peuvent être également obtenus par injection, par exemple de magnésium, l'important étant également d'obtenir une légèreté maximum de l'ensemble pour une rigidité également maximum. Selon une autre caractéristique de l'invention, la platine avant 4 comporte un système d'énergie de rappel qui est constitué par des moyens élastiques interposés entre le châssis 2 et ladite platine avant 4. Ces moyens de rappel sont constitués par au moins un ressort de traction 23 dont le point d'attache inférieur C est situé sur le châssis 2 entre deux roues consécutives, entre une ligne longitudinale "b" passant par le sommet de ces roues 9 et une ligne longitudinale parallèle "c" passant par leurs axes. En fait, comme le montre la figure 3, ces ressorts sont au nombre de deux, disposés parallèlement entre eux. Bien entendu un nombre différent de ressorts peut également être prévu. Comme visible sur la figure 3, le point d'attache inférieur C du ou des ressorts de traction 23 est constitué par une entretoise 30 disposée entre les faces internes des flasques 2a, 2b du châssis 2 et rendue solidaire de celles-ci par deux vis 24, 25 les traversant de part et d'autre, de manière à ne pas augmenter l'encombrement latéral du châssis 2, tout en contribuant à sa rigidification. On voit également sur cette figure que les ressorts 23 du système d'énergie de rappel ont un point d'attache supérieur E, qui est situé sur la platine avant 4 et qui est constitué par une entretoise avant E, disposée entre les joues en U 4A, 4B de ladite platine 4 et solidaire de celles-ci par deux vis 26, 27 les traversant de part et d'autre, de manière à contribuer à la rigidification de la platine avant 4. Selon une autre caractéristique de l'invention visible à la figure 6, des seconds moyens d'amortissement sont disposés entre la biellette inférieure 32 et le châssis 2. A l'opposé des premiers moyens d'amortissement, ces seconds moyens d'amortissement 36 ne seront opérationnels à la fin de la course d'ouverture du mécanisme à genouillère constitué par les deux biellettes. Ces seconds moyens d'amortissement sont, en outre, équipés de moyen de stockage d'énergie qui dans le mode de réalisation proposé prennent la forme d'un ressort de compression 38 disposé dans un trou borgne 37 horizontal dont l'ouverture est dirigée vers l'arrière du châssis. Autour de cet alésage, est disposée une rondelle 36 de matériau amortissant. Avantageusement des ouvertures, non représentées sur les figures, seront ménagées dans les biellettes de façon à améliorer la ration masse / rigidité. Dans l'exemple décrit dans les figures, le mécanisme à genouillère ne comprend que deux biellettes dont la largeur correspond plus ou moins à la largeur du châssis. On peut remplacer chacune de ses biellettes par des paires de biellettes de façon à disposer de deux mécanismes à genouillère, l'un se trouvant dans le prolongement du flasque droit 2a du châssis 2, et l'autre se trouvant dans le prolongement du flasque gauche 2b du châssis. Les dimensions du châssis et le positionnement des différents axes de rotation et d'articulation les uns par rapport aux autres sont tels que la distance entre l'axe d'articulation 5 et l'axe supérieur 11 est environ égale à la distance entre l'axe d'articulation 5 et l'axe inférieur 13. Bien entendu, l'adaptation du châssis à des chaussures de pointures différentes modifiera quelque peu le rapport entre ces deux distances. D'autre part, la distance entre l'axe d'articulation 5 et l'axe intermédiaire 12 est, au cours du cycle, constamment supérieure aux deux distances précédemment citées. L'axe supérieur 11 est situé sous le talon du patineur. Comme le montre la figure 7, la courbe de mesure de l'énergie de rappel des ressorts 23 a en ordonnée une valeur comprise de préférence entre 2 et 6 Nm et de préférence égale à 4 Nm à l'origine (angle de 0 ) et comprise entre 4 et 10 Nm pour un angle d'ouverture de la chaussure 0 de 10 . Idéalement, cette dernière valeur est de 5,5 Nm pour 10 . Les courbes représentent respectivement - courbe I : courbe d'un patin à glace articulé. - courbe II . patin articulé pour patin à roues en ligne actuelle. - courbe III . valeurs minimum pour patin à roues en ligne selon l'invention. - courbe IV . valeurs optimum pour patin à roues en ligne selon l'invention. La figure 7 ne prend pas en compte l'énergie de rappel due aux ressorts de compression 38 car celle-ci est en général plus faible que l'énergie de rappel due aux ressorts de traction 23. D'autre part, cette énergie ne s'applique sur la biellette inférieure seulement à la fin de la course d'ouverture et au début de la course de fermeture. La réalisation d'un patin à roues en ligne tel que décrit ci-dessus offre l'avantage principal de permettre l'allongement de la foulée d'un patineur. Un autre avantage réside dans la transmission des efforts pouvant s'effectuer en permanence dans l'ensemble du patin. Un tel patin permet également de monter des chaussures à tige cousue traditionnelles pouvant se fixer directement sur la platine. Les réglages sont identiques à ceux d'un châssis traditionnel. A signaler également que la position idéale de l'axe d'articulation 5 de la platine avant 4 sur le châssis 2 permet une compatibilité du système avec un châssis à cinq roues, car l'axe d'articulation peut être positionné ni trop à l'avant, ni trop à l'arrière, car il ne traverse pas la zone de passage des roues et peut donc s'affranchir de la position de celle-ci. En effet, un axe trop à l'avant rendrait l'enclenchement de la platine trop dur, alors qu'un axe situé trop à l'arrière rendrait l'enclenchement trop rapide. L'invention, qui a été décrite ici pour une utilisation de patin à roulettes en ligne, s'applique également aux patins à glace. D'autre part dans le mode de réalisation présenté, les biellettes s'ouvrent vers l'avant. On peut, sans sortir du cadre de l'invention, disposer les biellettes autrement, c'est- à-dire de telle sorte que leur ouverture se fasse vers l'arrière. De même, les moyens de rappel principaux ne sont pas nécessairement fixés sur la platine avant. Dans le cas d'utilisation du châssis avec une chaussure à semelle très rigide, ceux-ci peuvent être connectés directement sous la semelle. NOMENCLATURE 1- patin 2- châssis 2a- flasque droit 2b- flasque gauche 2c- paroi transversale supérieure 3- chaussure 4- platine avant 4A- zone latérale droite 4B- zone latérale gauche 5- axe d'articulation 5a- tourillon droit 5b- tourillon gauche 6a- trou fileté droit 6b- trou fileté gauche 7- partie supérieure 8A- surépaisseur droite 8B- surépaisseur gauche 9- roue 10A- bague droite 10B- bague gauche 11- axe supérieur 12- axe intermédiaire 13- axe inférieur 16, 17- plots d'amortissement 18, 19- logements 23- ressort de traction 30- entretoise 31- platine arrière 32- biellette inférieure 33- biellette supérieure 34- arbre 35- pièces d'usure 36- rondelle amortissante 37- trou borgne 38- ressort de compression REVENDICATIONS 1- Châssis (2) pour patin (1), notamment châssis (2) pour patin à roulettes en ligne, comprenant une partie inférieure qui porte des moyens de glisse, notamment des roues (9), et une partie supérieure, ladite partie supérieure étant équipée d'une platine avant (4) fixée à l'avant du châssis (2) autour d'un premier axe de rotation appelé axe d'articulation (5) et d'une platine arrière (31) reliée au châssis (2) par l'intermédiaire d'une biellette inférieure (32) et d'une biellette supérieure (33) de telle façon que la biellette supérieure (33) soit articulée sur la platine arrière (31) autour d'un axe de rotation, appelé axe supérieur (11), la biellette inférieure (32) soit articulée sur la biellette supérieure (33) autour d'un axe de rotation, appelé axe intermédiaire (12), et la biellette inférieure (32) soit articulée sur le châssis (2) autour d'un axe de rotation appelé axe inférieur (13). 2- Châssis (2) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'intersection du premier axe de rotation ou axe d'articulation (5) avec le plan longitudinal du châssis est situé horizontalement entre les axes des deux roues avant et verticalement sous la ligne (b) définie par la limite verticale supérieure des roues. 3- Châssis selon la revendication 1, caractérisé en ce que la platine avant (4) comprend un moyen de rappel avant (23) en position basse. 4- Châssis selon la revendication 1, caractérisé en ce que la platine arrière (31) comprend des moyens de rappel arrière (38) qui ne sont opérationnels que sur une partie de la course effectuée par celle-ci. 5- Châssis selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un premier dispositif d'amortissement(16, 17) installé sur le châssis entre en contact avec la platine arrière (31) lorsque le talon est en position basse. 6- Châssis selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un second dispositif d'amortissement (36) installé sur le châssis (2) entre en contact avec la biellette inférieure (32) en fin de course de celle-ci lorsque le talon est en position haute et en ce que l'angle que font les deux biellettes (32, 33) entre elles est constamment ouvert vers l'avant du châssis. 7- Châssis selon les revendications 1, 3 ou 4, caractérisé en ce que les moyens de rappel arrière (38) sont disposés entre le châssis (2) et la biellette inférieure (32) et en ce qu'il n'y a pas de liaison fixe de ceux-ci avec ladite biellette (32) ou le châssis (2). 8- Châssis selon les revendications 1, 3, 4 ou 7, caractérisé en ce que les moyens de rappel avant et arrière comprennent des ressorts (23, 38). 9- Patin (1) à roues en ligne comprenant un châssis (2) selon la revendication 1 et un élément chaussant (3), caractérisé en ce que l'élément chaussant (3) comprend une semelle très rigide fixée sous le talon à la platine arrière (31) et sous l'avant du pied à la platine avant (4). 10- Patin à roues en ligne selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'axe supérieur (11) de la platine arrière (31) est positionné sous l'extrémité de la chaussure (3), tandis que l'axe d'articulation se situe sous l'avant de l'élément chaussant en avant de la zone d'articulation métatarsophalangienne. 11- Patin à roues en ligne selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de rappel en position basse, lesdits moyens étant fixés d'une part sur le châssis et d'autre part, sur au moins un des trois éléments suivants, la platine avant (4), la platine arrière (31), la semelle de l'élément chaussant (3).