Brevet FR2819423A1 — publié le 20020719

L'invention a trait à un engin de sport ou de loisir destiné à être utilisé pour se déplacer sur un sol, de préférence un sol en pente. Dans le domaine des sports d'hiver, il est connu d'utiliser un surf pour se déplacer sur une pente enneigée, l'utilisateur guidant le surf par le placement de son corps au dessus du surf, ceci induisant des variations du centre de gravité de l'ensemble formé du surfeur et du surf. En pratique, l'utilisation d'un surf est limitée aux périodes hivernales dans la plupart des régions. Il est connu par ailleurs, par exemple de WO-A-99/48750, de réaliser un engin qui comprend un châssis allongé sur lequel est monté un sous-ensemble de direction pivotant manoeuvrable avec les pieds par un utilisateur assis. La sensation de pilotage est à rapprocher de celle ressentie avec un kart. D'autres dispositifs tels que des luges d'été se commandent comme une planche à roulettes ou"skate board", c'est-à-dire en inclinant un châssis sur lequel l'utilisateur pose les pieds par rapport à un axe d'un essieu directeur. La sensation de pilotage est proche de celle obtenue avec une planche à roulettes. L'invention vise à proposer une nouvelle structure d'engin qui permet de ressentir de nouvelles sensations de pilotage, y compris sur un sol non enneigé, ces sensations de pilotage étant plus proches de celles obtenues habituellement avec un surf sur de la neige. Dans cet esprit, l'invention concerne un engin de sport ou de loisir comprenant un châssis apte à recevoir au moins un utilisateur et reposant sur le sol par des organes de liaison, de type roues ou patins, l'un au moins de ces organes étant montés sur une colonne de direction articulée, par rapport au châssis, autour d'un axe de rotation. Cet engin est caractérisé en ce qu'il comprend un cadre cinématiquement relié à la colonne de direction, mobile par rapport au châssis et apte à venir au contact du sol, ce cadre permettant, par ses mouvements par rapport aux châssis, lors d'appuis sur le sol, de commander la rotation de la colonne de direction autour de son axe. Grâce à l'invention, le cadre susceptible de venir en appui contre le sol est utilisé comme le moyen de commande de la ou des roues directrices ou du ou des patins directeurs. Il suffit donc à l'utilisateur d'incliner l'engin en direction du sol pour que le cadre interagisse avec le sol et commande en conséquence la rotation de la colonne de direction. L'appui du cadre sur le sol peut être obtenu par l'utilisateur en modifiant la position de son centre de gravité par rapport à l'engin, d'une façon analogue à celle utilisée avec un surf de neige. Le changement de direction est obtenu en modifiant l'inclinaison du châssis par rapport au cadre. Lorsque celuici est au contact du sol, le degré d'inclinaison du châssis peut être modifié avec les pieds par un utilisateur, sans forcément décaler son centre de gravité, ce qui permet de faire varier le rayon de courbure de la trajectoire de l'engin. Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, l'engin incorpore une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - Il comprend un unique organe de liaison au sol disposé à une extrémité, avant ou arrière, du châssis et un unique organe de liaison au sol disposé à l'autre extrémité, arrière ou avant, du châssis. Dans ce cas, on peut prévoir que chaque organe de liaison au sol est monté sur une colonne de direction articulée par rapport au châssis et cinématiquement liée au cadre, le cadre étant apte à commander la rotation de chaque colonne de direction autour de son propre axe de rotation. - L'axe de rotation de la colonne de direction est incliné par rapport à la verticale lorsque l'engin repose sur un sol horizontal. Cette inclinaison de la colonne de direction correspond à la notion d'angle de chasse qui peut être définie sur un cycle et le caractère non nul de l'angle de chasse de la colonne de direction améliore la stabilité de l'engin. Ce caractère non nul est cependant facultatif. - Il est prévu des moyens de rappel du cadre vers une position par rapport au châssis telle que l'organe de liaison au sol monté sur la colonne de direction est orienté de telle sorte que l'engin peut se déplacer substantiellement en ligne droite. Ces moyens de rappel permettent à l'engin de progresser par défaut en ligne droite. On peut prévoir que ces moyens de rappel sont élastiques et à élasticité réglable. Il est prévu des moyens d'amortissement des vibrations entre le sol et un utilisateur en place sur le châssis, ces moyens comprenant des roues à pneumatique basse pression ou à bandage élastique, au moins une fourche amortissante télescopique et/ou un châssis à mémoire élastique. - La colonne de direction porte un ergot s'étendant selon une direction globalement radiale par rapport à son axe de rotation, alors que le cadre est solidaire d'une fourche apte à interagir avec cet ergot pour commander la rotation de la colonne autour de cet axe. - Le cadre est articulé sur le châssis autour d'un axe globalement parallèle à la direction de déplacement en ligne droite de l'engin. - Les moyens de liaison entre le cadre et la colonne de direction, la géométrie du cadre et/ou la géométrie du châssis sont réglables, ce qui permet de modifier les conditions de pilotage de l'engin et les sensations éprouvées. Ceci permet également d'adapter les conditions de pilotage à la morphologie et/ou aux aptitudes sportives de l'utilisateur. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'un mode de réalisation d'un engin conforme à son principe, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue de côté d'un engin conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue de dessus de l'engin de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue d'extrémité, par l'avant, de l'engin des figures 1 et 2 ; - la figure 4 est une coupe partielle de l'engin des figures 1 à 3 selon la ligne IV-IV à la figure 3 ; - la figure 5 est une représentation schématique de principe de l'engin des figures 1 à 4 en cours d'utilisation avec une trajectoire rectiligne ; - la figure 6 est une vue analogue à la figure 5 lorsque l'engin est utilisé en virage ; - la figure 7 est une vue analogue à la figure 3 lorsque l'engin est dans la configuration d'utilisation de la figure 6 ; - la figure 8 est une vue de dessus de l'engin seul dans la configuration des figures 6 et 7 ; - la figure 9 est une vue analogue à la figure 5 alors que l'utilisateur est dans une autre position et - la figure 10 est une vue analogue à la figure 6 alors que l'utilisateur est dans la position de la figure 9. L'engin 1, représenté sur les figures et conforme à l'invention, comprend un châssis 2 incluant un berceau tubulaire 21 et une plaque 22 d'appui montée sur ce berceau. Le berceau 21 comprend deux tubes 23 et 24 globalement parallèles et rectilignes, les extrémités 23a, 23b, 24a et 24b de ces tubes étant cintrées vers le haut et se rejoignant au niveau de deux douilles 26 et 27. On note X-X'un axe longitudinal du châssis 2. Cet axe est parallèle aux tubes 23 et 24 dans leurs parties centrales et traverse les douilles 26 et 27. Cet axe correspond à la direction d'avance en ligne droite de l'engin 1. On note Y-Y'un axe transversal au châssis 2, cet axe étant perpendiculaire à l'axe X-X'et parallèle au plan médian de la plaque 22. Enfin, on note Z-Z'un axe vertical central de l'engin 1 lorsque celui-ci repose sur un sol S horizontal, l'axe Z-Z'étant perpendiculaire aux axes X-X'et Y-Y'. On note A26 l'axe central de la douille 26, on note An l'axe central de la douille 27. L'axe A26 est compris dans un plan défini par les axes x- X'et Z-Z'et incliné, dans ce plan, par rapport à l'axe Z-Z' d'un angle a égal à environ 300. De la même façon, l'axe A27 est compris dans le plan défini par des axes X-X'et Z-Z'et incliné d'un angle ss d'environ 300 par rapport à l'axe Z-Z'. Les axes A26 et A27 sont convergents en direction de l'axe Z-Z' à l'opposé du sol S, c'est-à-dire vers le haut de la figure 1. L'engin 1 comprend également deux colonnes de direction 3 et 4 engagées respectivement à l'intérieur des douilles 26 et 27. Comme il ressort en particulier de la figure 4, la colonne 3 comprend un arbre 31 aligné sur l'axe A26 et relié à une fourche 32 dans laquelle est montée une roue 5. Sur l'arbre 31 est également monté un manchon 33 solidaire de la fourche 32 et pourvu d'un doigt courbe 34 faisant saillie selon une direction globalement radiale par rapport à l'arbre 31 et représentée par l'axe A34. La colonne 4 est analogue à la colonne 3 et comprend également une fourche 42 dans laquelle est montée une roue 6. Par hypothèse, on considère que la colonne 3 est montée à l'avant de l'engin 1 alors que la colonne 4 est montée à l'arrière de celui-ci, le sens de déplacement de l'engin 1 à la figure 1 étant de la gauche vers la droite. Cependant, ceci est de pure convention, dans la mesure où l'engin 1 est symétrique par rapport au plan défini par les axes Y-Y'et Z- Z'et où il permet également un déplacement vers la gauche de la figure 1. La douille 26 forme un logement concave 26a de réception d'un arbre 28 s'étendant selon un axe X28 parallèle à l'axe X- XI et coplanaire aux axes X-X'et Z-Z'. De la même façon, la douille 27 forme logement de réception d'un arbre 29 s'étendant selon le même axe X28. Un cadre 7 est articulé sur le châssis 2 en étant monté pivotant autour des arbres 28 et 29. Le cadre 7 comprend une structure tubulaire formée de deux tubes 71 et 72 globalement parallèles aux tubes 23 et 24 et situés de part et d'autre du châssis 2. Les tubes 71 et 72 sont reliés, respectivement à l'avant et à l'arrière de l'engin 1, par des tubes 73 et 74 cintrés vers le haut. Le tube 73 est également relié à deux jambes 75 qui se rejoignent au niveau d'une douille 76 destinée à être disposée autour de l'arbre 28. De la même façon, le tube 74 est relié par deux jambes 75'à une douille 77 disposée autour de l'arbre 29. Ainsi, le cadre 7 peut pivoter autour de l'axe X28 par rapport au reste de l'engin 1. La douille 76 est équipée de deux pattes 76a et 76b entre lesquelles est engagé le doigt 34, les pattes 76a et 76b formant une sorte de fourche de réception du doigt 34. De la même façon, la douille 77 est équipée de deux pattes formant une fourche de réception d'un doigt 44 appartenant à la colonne 4. Deux organes élastiques 81 et 82 sont respectivement disposés entre la fourche 32 et les extrémités 73a et 73b du tube 73 alors que deux autres organes élastiques 83 et 84 sont disposés entre la fourche 42 et les extrémités 74a et 74b du tube 74. Les organes 81 à 84 ont pour fonction de ramener par défaut le cadre 7 et les fourches 32 et 42 dans la position médiane représentée aux figures 1 à 4, c'est-à-dire dans une position telle que les roues 5 et 6 ont leur axe de rotation respectif parallèle à l'axe Y-Y', ce qui permet une progression en ligne droite de l'engin 1. Lorsque, du fait d'une inclinaison de l'engin 1, l'un des tubes 71,72 vient en contact du sol S, ceci a pour effet de faire pivoter le cadre 7 autour de l'axe X2g, ce qui induit la transmission d'un effort par l'une des pattes 76a ou 76b au doigt 34. Ceci induit un pivotement de l'arbre 31 de la colonne 3 autour de l'axe A26. Il en résulte une modification de la direction de la roue 5 conduisant à un changement de direction de l'engin 1 en cours de déplacement. En se rapportant aux figures 5 et 6, on comprend que lorsqu'un utilisateur veut progresser en ligne droite, y compris sur un sol en pente comme représenté à la figure 5, il lui suffit de maintenir son centre de gravité G dans le plan défini par les axes X-X'et Z-Z', auquel cas l'engin 1 et son occupant se déplacent selon la direction X-X'qui est perpendiculaire au plan de la figure 5. En imaginant que l'utilisateur souhaite tourner vers la gauche de la figure 5, il lui suffit de se pencher pour déplacer son centre de gravité vers le côté où il veut tourner, ce qui a pour effet d'amener le tube 71 en contact du sol S. Du fait de l'effort de réaction exercé par le sol, ceci induit un pivotement du cadre 7 autour de l'axe X28 par rapport aux châssis 2. Ce pivotement induit un pivotement correspondant des branches 76a et 76b de la douille 76 autour de l'axe A28, dans le sens de la flèche Fl à la figure 7, ceci ayant pour effet d'entraîner le doigt 34 en pivotement autour de l'axe A26 comme représenté par la flèche F2, le pivotement du doigt 34 induisant un pivotement correspondant de la colonne 3 et un changement d'orientation de la roue 5. Ce pivotement de la colonne 3 est représenté par la flèche F3 à la figure 8. De la même façon, le pivotement du cadre 7 induit, grâce au doigt 44 et à la fourche formée sur la douille 77, un pivotement correspondant F'3 de la colonne et de la roue 6, ce qui permet d'atteindre la configuration représentée à la figure 8 ou la trajectoire T de l'engin 1 est globalement circulaire avec un centre de courbure situé du côté gauche de la figure 8. Si un rayon de courbure plus faible doit être atteint, l'utilisateur peut accentuer le déport de son centre de gravité, ce qui augmente le pivotement du cadre 7 par rapport au châssis 2 et la rotation des colonnes de direction 3 et 4. Il peut également modifier la position du châssis 2 par rapport au cadre en appui sur le sol par un mouvement de flexion des chevilles, en induisant une variation de l'angle de rotation des colonnes 3 et 4. Il est également possible d'utiliser l'engin 1 à la façon représentée aux figures 9 et 10 où l'utilisateur est assis sur la plaque 22 du châssis 2 et où il lui suffit de conserver son centre de gravité G aligné avec l'axe longitudinal X-X'de l'engin 1 pour se déplacer en ligne droite, comme représenté à la figure 9, et de se pencher du côté où il veut tourner pour amener le cadre 7 au contact de la surface du sol S et provoquer ainsi une rotation des roues 5 et 6, comme représenté à la figure 10. L'invention a été représentée avec un engin 1 équipé de deux roues directrices. Elle est cependant applicable au cas ou seule une roue est directrice, cette roue directrice pouvant être la roue avant ou la roue arrière de l'engin. Le cadre 7 n'est pas forcément de forme continue et fermée, il peut prendre toute géométrie adaptée à sa fonction d'appui sur le sol. La zone de contact entre ce cadre et le sol peut être équipée de roulettes ou de patins afin de limiter les décélérations lors de l'impact du cadre sur le sol. Le cadre 7 n'est pas forcément complètement rigide. Par exemple, les jambes 75 et 75'peuvent être articulées avec rappel en position par un système élastique afin d'absorber les éventuelles irrégularités du sol. La définition de la valeur des rayons de braquage de l'engin 1 est obtenue par le réglage en position longitudinale des pattes 76a, 76b et équivalentes par rapport à l'axe de rotation A26 et équivalent des colonnes de direction 3 et 4. Le rayon de braquage, qui est donc réglable, peut être identique ou différent pour les deux roues 5 et 6 lorsque les deux roues sont directrices. Afin d'améliorer le confort d'utilisation de l'engin 1, les roues peuvent être des roues à pneumatique basse pression ou à bandage caoutchouc. En variante, une ou des fourches amortissantes télescopiques peuvent être utilisées. On peut également prévoir que le châssis 2 est à mémoire élastique. Selon une variante non représentée de l'invention, l'engin 1 peut être motorisé, avec transmission du mouvement à l'une ou aux deux roues afin de permettre de remonter les pentes. Il est également possible de prévoir d'utiliser les remontées mécaniques d'un domaine skiable pour remonter une pente. Les organes 81 à 84 peuvent être remplacés par d'autres moyens de rappel élastique des roues et du cadre en configuration de progression rectiligne. On peut utiliser un dispositif amortissant comprenant un ou des patins en élastomère. On peut également utiliser des vérins pneumatiques ou hydrauliques. Les moyens de rappel du cadre 7 par rapport au châssis 2 et/ou aux roues 5 et 6 peuvent être positionnés en différents endroits de l'engin 1 et non pas simplement entre les fourches 32 et 42 et le cadre 7. En particulier, ils peuvent être intégrés dans les douilles 26 et 27 ou 76 et 77. Ils travaillent alors en torsion. Ces moyens de rappel peuvent être réglables, ce qui permet de modifier les sensations de pilotage. De même, l'angle de chasse des colonnes de direction 3 et 4, c'est-à-dire la valeur des angles a et ss peut être réglable sur une large plage, ces angles n'étant pas forcément égaux entre eux. L'entre-axe des colonnes de direction 3 et 4 peut également être réglable, de même que l'entre-axe des roues. D'autres réglages peuvent être envisagés comme la largeur du cadre 7 ou la hauteur h de sa partie la plus basse, en l'espèce les tubes 71 et 72, par rapport au sol S dans la configuration des figures 1 et 3. Le réglage de cette hauteur détermine l'inclinaison nécessaire pour déclencher un virage. L'invention a été représentée avec un engin 1 équipé de roues. Elle est cependant applicable avec un engin équipé de patins, notamment en vue d'une évolution sur une surface neigeuse. En pratique, un engin avec deux types d'organes de liaison au sol démontables, roues ou patins, est envisageable, les roues étant utilisées en absence de neige, alors que les patins sont utilisés sur sol enneigé. L'invention a été représentée avec un engin 1 susceptible d'être utilisé par une seule personne. On peut envisager une utilisation par plusieurs personnes, la dimension du châssis étant alors adaptée. L'invention a été représentée avec un engin 1 comprenant une unique roue à l'avant et une unique roue à l'arrière du châssis. Elle est applicable avec un engin comprenant plusieurs roues ou patins à l'avant et/ou à l'arrière du châssis, ces organes de liaison au sol pouvant être ou non directeurs. L'invention a été représentée avec un engin 1 pourvu de roues identiques à l'avant et à l'arrière. Ces roues peuvent cependant être de diamètres différents. Selon un aspect non représenté de l'invention, la planche 22 peut être pourvue de moyens d'immobilisation des pieds d'un utilisateur. Ces moyens peuvent comprendre des sangles, des cavités de réception de la partie avant du pied ou des fixations de type"surf", voire de type"ski". REVENDICATIONS 1. Engin de sport ou de loisir comprenant un châssis apte à recevoir au moins un utilisateur et reposant sur le sol par des organes de liaison, de type roues ou patins, l'un au moins desdits organes étant monté sur une colonne de direction articulée, par rapport audit châssis, autour d'un axe de rotation, caractérisé en ce qu'il comprend un cadre (7) cinématiquement lié à ladite colonne de direction (3,4), mobile par rapport audit châssis (2) et apte à venir au contact du sol (S), ledit cadre permettant, par ses mouvements (fui) par rapport audit châssis lors d'appuis sur le sol, de commander la rotation (F2, F3, F'3) de ladite colonne de direction autour dudit axe (A26, A). 2. Engin selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un unique organe de liaison au sol (5) disposé à une extrémité, avant ou arrière, dudit châssis (2) et un unique organe de liaison au sol (6) disposé à l'extrémité opposée, arrière ou avant, dudit châssis. 3. Engin selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque organe de liaison au sol (5,6) est monté sur une colonne de direction (3,4) articulée par rapport audit châssis (2) et cinématiquement liée audit cadre (7), ledit cadre étant apte à commander la rotation (F2, F3, F'3) de chaque colonne de direction autour de son propre axe de rotation (A26, A). 4. Engin selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'axe de rotation (A26, A27) de ladite colonne de direction (3, 4) est incliné (a, p) par rapport à la verticale (Z-Z') lorsque ledit engin repose sur un sol (S) horizontal. 5. Engin selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (81-84) de rappel dudit cadre (7) vers une position par rapport audit châssis (2) telle que ledit organe de liaison au sol (5,6) monté sur ladite colonne de direction (3,4) est orienté de telle sorte que ledit engin (1) peut se déplacer substantiellement en ligne droite. 6. Engin selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de rappel (81-84) sont élastiques et à élasticité réglable. 7. Engin selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'amortissement des vibrations entre le sol (S) et un utilisateur en place sur ledit châssis (2), lesdits moyens comprenant des roues (5,6) à pneumatique basse pression ou à bandage élastique, au moins une fourche amortissante télescopique et/ou un châssis à mémoire élastique. 8. Engin selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite colonne de direction (3,4) porte un ergot (34,44) s'étendant selon une direction (A34) globalement radiale par rapport à l'axe de rotation (A26, A27) de la colonne, alors que ledit cadre (7) est solidaire d'une fourche (76a, 76b) apte à interagir avec ledit ergot pour commander la rotation (F2, F3, F'3) de ladite colonne autour dudit axe. 9. Engin selon l'une des revendications précédentes, ledit cadre (7) est articulé sur ledit châssis (2) autour d'un axe (X2s) globalement parallèle à une direction (X-X') de déplacement en ligne droite dudit engin (1). 10. Engin selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de liaison (34,44, 76,77) entre ledit cadre (7) et ladite colonne de direction (3,4), la géométrie dudit cadre (7) et/ou la géométrie dudit châssis (2) sont réglables.