Brevet FR2814683A1 — publié le 20020405

Patin articulé L'invention concerne un patin pour le patinage de vitesse. Plus particulièrement l'invention concerne un patin composé d'une chaussure destinée à recevoir le pied du coureur et d'un châssis servant de support à la chaussure et sur lequel est fixé un organe de glisse. En particulier l'organe de glisse pourra être une lame de patin à glace ou un ensemble de roue pour la pratique du patinage à roulettes en ligne. Dans la pratique du patinage de vitesse chaque pied du coureur passe successivement par une phase de poussée, une phase de glisse, et une phase où le patin ne touche pas le sol. Afin de rendre plus efficace la phase de poussée et permettre au coureur d'allonger sa foulée, différents systèmes permettent au talon du coureur de se décoller de la surface du châssis normalement prévu pour le soutenir. On appelle communément ces patins des patins"clap". Le document WO 99/36138 décrit un tel patin. Dans ce document l'énergisation de la semelle sous la zone de flexion métatarsophalangienne ainsi que l'énergisation du mécanisme à genouillère reliant la zone talon à l'arrière du châssis, force l'ouverture du clap ce qui pour le coureur est un facteur d'instabilité. D'autre part la flexion de la semelle génère une fatigue mécanique de celle-ci pouvant conduire à la rupture. De plus, afin d'accompagner le mouvement de flexion de la semelle, la tige est souple au niveau de la zone de flexion métatarsophalangienne ce qui entraîne une perte d'efficacité lors de la phase de poussée. Dans la demande non publiée FR 99.05741, la chaussure est fixée sur une platine qui est articulée autour d'un axe de rotation. Un tel système est lourd et compliqué à mettre en oeuvre, car d'une part, il faut installer un axe de rotation et d'autre part, parce que des moyens d'énergisation supplémentaires, comme par exemple un ressort, sont nécessaires. Dans le cas d'un patin à roulettes de vitesse, la mise en place d'un axe de rotation est rendu encore plus difficile car deux facteurs sont à prendre en compte ; la chaussure doit être la plus près du sol possible et les roues doivent avoir le plus grand diamètre possible. Il ne reste alors que peu de place pour la mise en place de l'axe de rotation. De plus, une telle structure mécanique articulée est lourde et résiste très mal à la fatigue et aux vibrations, celles-ci entraînant irrémédiablement de l'usure, des jeux, voire des cassures. Le document EP 192 312 décrit un patin clap pour lequel la liaison chaussure/châssis se fait par une lame de flexion disposée verticalement entre la portion avant de la semelle de la chaussure et le châssis. Avec une telle construction, on éloigne le pied du plan sur lequel se pratique le patinage, ce qui pose un problème de stabilité, notamment dans le cadre d'une pratique de patinage à roulettes. D'autre part, les possibilités de réglage de la dureté de la lame sont faibles. La lame devant toujours avoir la même hauteur, si l'on désire diminuer la force de rappel pour rendre l'utilisation du clap plus souple, on doit en diminuer l'épaisseur et par la même mettre en cause la solidité générale du patin. La présente invention a pour objet de remédier aux inconvénients précités. A cet effet, on prévoit un patin pour le patinage de vitesse qui comprend : - un châssis prévu pour supporter un organe de glisse et ayant un axe longitudinal, - une chaussure comprenant une semelle et une tige, ladite semelle ayant une portion avant et une portion talon, ladite portion talon étant susceptible d'effectuer un mouvement angulaire par rapport au châssis, entre une position basse et une position haute, une lame de flexion dont l'axe de flexion est perpendiculaire à l'axe longitudinal et ayant selon une direction transversale à son axe de flexion une première extrémité fixée au châssis et une deuxième extrémité fixée à la portion avant de la semelle, la lame de flexion étant sensiblement parallèle à l'axe longitudinal du châssis lorsque la portion talon est en position basse. Cette construction présente l'avantage d'une très grande variété de réglage tant au niveau de la position de la lame que de la dureté de celle-ci. Etant donné que lorsque la lame est en position de repos, c'est-à-dire lorsque la portion talon est en position basse, celle-ci est sensiblement parallèle à la direction longitudinale du châssis, c'est-à-dire sensiblement horizontale, on peut modifier la position horizontale relative de la chaussure par rapport au châssis sensiblement sans en modifier la position verticale. Outre les caractéristiques intrinsèques du matériau utilisé pour la fabrication de la lame, on peut réduire ou augmenter la longueur de la lame afin d'en modifier les caractéristiques mécaniques. La disposition sensiblement horizontale de la lame de flexion (lorsque la portion talon est en position basse) associée à la fixation d'une première extrémité au châssis et d'une deuxième extrémité à la semelle procure au patineur des sensations qui se rapprochent du déroulé naturel du pied. En effet, le mouvement de la chaussure par rapport au châssis n'est pas uniquement un mouvement de rotation comme dans le cas d'une articulation pivotante, mais comprend également une composante de translation horizontale. Ce phénomène n'est peut être pas très visible à l'oeil nu lors de la manipulation du skate mais se traduit pour les coureurs par des sensations différentes. Pour s'en convaincre, il suffit d'en exagérer les circonstances et de soulever la chaussure par rapport au châssis dans un patin selon l'invention tout en gardant la chaussure et le châssis parallèles entre eux. La lame prend alors un profil longitudinal d'inflexion et globalement la chaussure se déplace longitudinalement vers l'avant par rapport au châssis. Avantageusement, le patin selon l'invention permet l'articulation de la chaussure par rapport au châssis autour d'un axe de rotation qui n'est que fixe au cours de l'ouverture du clap. Cet axe de rotation n'est autre que l'axe de flexion de la lame. De préférence, la lame de flexion est faite d'un matériau composite, notamment avec des nappes de tissu carbone. Un tel système d'énergisation du patin offre une très grande résistance à la fatigue quand on reste dans le domaine élastique et est d'autre part très légère. En fonction de la géométrie de la plaque, on détermine le drappage de la plaque qui offre les énergies désirées (valeur de précontrainte, couple de rappel, angle limite d'ouverture). Dans tous les cas, la plaque composite offrira une raideur en torsion optimale. D'autres matériaux sont également prévus pour la fabrication de la lame, comme par exemple une lame d'acier à ressort. Dans le cas d'une lame de flexion en acier, en alliage métallique ou en un matériau composite à base de carbone, la construction d'un patin selon l'invention présente l'avantage d'être simple et légère. Alternativement, on réalisera la semelle à l'aide d'un matériau composite à base de carbone et la lame de flexion constituera une extension de la semelle. Une telle construction rendra caduque l'utilisation d'un second dispositif de fixation assurant ainsi un gain de poids. Pour un patin à roulettes il sera préférable de rajouter un dispositif de reprise des efforts comme par exemple un mécanisme à biellette. Avantageusement, la lame de flexion sera précontrainte en position de repos, c'est-à-dire lorsque le clap est fermé. Différents moyens peuvent être utilisés pour précontraindre la lame. Dans un premier cas, on disposera d'une lame de flexion plane et on fixera l'extrémité avant de la lame sur le châssis suivant une pente déclinante vers l'arrière du châssis. Dans un second cas, on utilisera une lame de flexion ayant un profil longitudinal galbé qui le fixera sur le châssis de telle façon que la partie centrale bombée de la lame soit dirigée vers la chaussure. De toutes façons, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit et qui décrit à titre d'exemple non limitatif quelques modes de réalisation de l'invention. Cette description est complétée par un dessin dans lequel : - la figure 1 est une vue latérale d'un patin selon un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une vue similaire à la figure 1 d'un patin selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, - la figure 3 est une vue détaillée du dispositif de reprise d'efforts de la figure 2, - la figure 4 est une vue représentant schématiquement un détail d'un troisième mode de réalisation de l'invention, - la figure 5 représente une vue latérale d'un patin selon un troisième mode de réalisation de l'invention. La figure 1 décrit un patin 1 selon un premier mode de réalisation de l'invention. Le patin comprend une chaussure 3 et un châssis 2, lequel sert de support à un organe de glisse 6 constitué de cinq roues 7 disposées en ligne. Le châssis comprend deux flancs parallèles et verticaux entre lesquels les roues sont maintenues. Une platine avant 12 et une platine arrière 13 relient horizontalement les deux flancs. Le châssis est fabriqué par usinage d'un profilé obtenu par extrusion. Le profil d'extrusion comprend deux montants verticaux parallèles destinés à former les flancs du châssis et trois traverses joignant ces deux montants. La traverse inférieure se situant sensiblement au milieu des deux montants, la traverse supérieure reliant les extrémités supérieures des montants, et la traverse intermédiaire se situant entre les deux précédentes. La platine arrière 13 est ménagée sur la traverse supérieure tandis que la platine avant 12 est ménagée sur la traverse intermédiaire. Un châssis issu d'un profilé ayant trois traverses assurera une meilleure rigidité à l'ensemble. Bien entendu, des châssis issus de profilé n'ayant que deux traverses sont également possibles dans le cadre de l'invention. Par exemple, dans le cas d'un patin dit"flat soul", c'est-à-dire un patin dont les platines avant et arrière du châssis sont coplanaires, un profilé à deux traverses sera suffisant pour assurer une excellente rigidité au châssis. La chaussure 3 destinée à recevoir le pied du coureur se décompose de manière connue en une semelle 5 et une tige 4. Dans la portion avant 51 de la semelle 5, on prévoit un trou fileté apte à recevoir une vis de fixation du deuxième dispositif de fixation 11. Dans l'exemple représenté, le deuxième dispositif de fixation 11 se trouve au regard de la zone de flexion métatarsophalangienne. La platine avant 12 du châssis est percée de trous aptes à recevoir les vis du premier dispositif de fixation 10. Une lame de flexion 8 disposée horizontalement assure la connexion entre la chaussure et le châssis. La partie avant de la lame est maintenue contre la platine avant 12 par le premier dispositif de fixation 10, lequel comprend deux vis ainsi qu'un socle 9 intercalé entre le châssis 2 et la lame 8, l'épaisseur du socle choisie permet un ajustage très précis de la hauteur de la chaussure par rapport au patin. Dans le cas où l'on désire minimiser cette hauteur, on pourra omettre ce socle 9 intercalaire. La partie arrière de la lame de flexion 8 est fixée à l'aide du deuxième dispositif de fixation 11, lequel comprend au moins une vis traversant la lame 8 et reçue dans le trou fileté de la chaussure 3. Idéalement le trou fileté est ménagé dans un insert pouvant coulisser dans une glissière ménagée dans la semelle 5 de la chaussure 3, assurant ainsi un réglage latéral ou longitudinal de la chaussure 3 par rapport au châssis 2. La lame de flexion 8 est faite par collage de plusieurs nappes de tissus carbone entre elles. L'orientation des fibres de carbone des différentes nappes permet de contrôler les caractéristiques mécaniques de la lame et l'orientation de sa direction de plus grande souplesse. Dans le cas de l'invention, on choisit la lame 8 de telle façon qu'une flexion limitée autour d'un axe perpendiculaire à l'axe longitudinal du châssis est possible, mais que toute déformation en torsion de la lame soit limitée au minimum. Les platines avant 12 et arrière 13 peuvent être équipées de trois ouvertures oblongues (non représentées), dont la plus grande extension est transversale à la direction longitudinale du patin, et qui sont séparées les unes des autres suivant cette même direction longitudinale. La lame de flexion 8 est fixée sur une surface 25 de la chaussure 3 faisant saillie de la semelle 5, ladite surface 25 se situant au regard de la zone de flexion métatarsophalangienne. Bien entendu, dans l'optique de réduire la hauteur de la chaussure par rapport au châssis, on pourra ménager la surface 25, non pas en saillie de la semelle, mais dans la continuité de celle-ci. De plus cette surface peut être reculée ou avancée par rapport à la zone de flexion métatarsophalangienne. Le premier dispositif de fixation 10 reliant la lame 8 au châssis est quant à lui positionné au regard de la partie avant 31 de la chaussure 3. Le patin de la figure 1 est représenté clap ouvert. Le degré d'ouverture maximal du clap est déterminé par la dureté de la lame, celle-ci dépendant du matériau utilisé, de l'épaisseur et de la longueur. La figure 2 montre un deuxième mode de réalisation de l'invention dans lequel la portion arrière 52 de la semelle 5 est reliée au châssis 2 par l'intermédiaire d'un mécanisme 14 à genouillère comprenant une biellette supérieure 16 et une biellette inférieure 15. La biellette supérieure 16 est articulée sur un support talon 17 autour d'un axe de rotation appelé axe supérieur 18. La biellette inférieure 15 est articulée sur la biellette supérieure 16 autour d'un axe de rotation appelé axe intermédiaire 19. Enfin, la biellette inférieure 15 est également articulée sur le châssis 2 autour d'un axe de rotation appelé axe inférieur 20. Comme on peut le voir à la figure 3, les axes supérieur 18, inférieur 20 et intermédiaire 19 sont matérialisés par des arbres 21 sur lesquels sont montées les biellettes. Des pièces d'usure sont intercalées entres les biellettes ainsi qu'entre la biellette supérieure et le support talon 17 d'une part, et entre la biellette inférieure et le châssis 2 d'autre part. Ces pièces d'usure ont la forme de douilles 22 emmanchées sur l'arbre. Elles présentent un faible coefficient de frottement et sont réalisées dans un matériau autolubrifiant tel que le DELRIN. Grâce à la présence du mécanisme à genouillère, l'ouverture du clap est limitée et la stabilité en torsion du patin est améliorée. Ceci est particulièrement intéressant si la lame utilisée n'a pas une dureté très importante. La largeur des biellettes correspond à celle du châssis. Afin d'amortir le choc du support talon 17 sur la platine arrière 13, on dispose sur cette dernière un ou plusieurs tampons d'élastomère 23. Un ressort 24 de compression est disposé entre la biellette inférieure et le châssis facilitant la refermeture du mécanisme à genouillère après son extension complète. La figure 4 montre une vue partielle schématisée d'un troisième mode de réalisation de l'invention dans lequel l'extrémité avant de la lame de flexion 8 est disposée suivant un plan qui fait avec le plan sur lequel se déplace l'organe de glisse un angle non nul compris entre 00 et 450. Cette disposition permet de pré-contraindre la lame et d'augmenter la force de rappel. La fixation de lame 8 dans cette disposition peut se faire de multiples façons, la plus simple consistant à donner au socle 9 tel que décrit à la figure 1 la forme d'une cale ayant l'angle désiré. Une autre solution consiste à insérer la lame dans une cavité ménagée dans le châssis et à la retenir par l'intermédiaire de vis. Le patin représenté à la figure 5 décrit un troisième mode de réalisation de l'invention dans lequel la semelle 5 de la chaussure est faite d'un matériau composite à base de carbone, la lame de flexion 8 est une extension de la semelle et fait avec celle-ci une seule et même pièce. Un premier dispositif de fixation 10 attache la lame 8, et par conséquent la chaussure 3 au châssis 2. Bien entendu, on peut également prévoir dans ce mode de réalisation un dispositif de reprise des efforts. La semelle 5 est équipée d'un contrefort 26 et d'un rebord 27 et une lumière 28, dont le contour correspond au profil de la lame de flexion, est ménagée sous celle-ci dans la semelle. Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux quelques modes de réalisation ici décrits, notamment en ce qui concerne la précontrainte de la lame 8. On pourra en effet envisager d'utiliser, non pas une lame plane, mais une lame galbée, celle-ci étant fixée à un châssis et une chaussure tels que décrits à la figure 1. Afin de précontraindre la lame 8 en position de repos du clap, on fixera cette lame 8 de telle façon que la partie centrale bombée soit dirigée vers la chaussure. NOMENCLATURE 1-Patin 2-Châssis 3-Chaussure 31-partie avant de la chaussure 4-Tige 5-Semelle 51-portion avant 52-portion talon 6-Organe de glisse 7-Roue 8-Lame de flexion 9-Socle 10-Premier dispositif de fixation 11-Deuxième dispositif de fixation 12-Platine avant 13-Platine arrière 14-Mécanisme à genouillère 15-Biellette inférieure 16-Biellette supérieure 17-Support talon 18-Axe supérieur 19-Axe intermédiaire 20-Axe inférieur 21-Arbre 22-Douille d'usure 23-Tampon d'élastomère 24-Ressort 25-Surface 26-Contrefort 27-Rebord 28-Lumière 29-Axe longitudinal REVENDICATIONS 1-Patin (1) pour le patinage de vitesse comprenant : - un châssis (2) prévu pour supporter un organe de glisse (6) et ayant un axe longitudinal (29), - une chaussure (3) comprenant une semelle (5) et une tige (4), ladite semelle (5) ayant une portion avant (51) et une portion talon (52), ladite portion talon (52) étant susceptible d'effectuer un mouvement angulaire par rapport au châssis (2), entre une position basse et une position haute, une lame de flexion (8) dont l'axe de flexion est perpendiculaire à l'axe longitudinal et ayant selon une direction transversale à son axe de flexion une première extrémité fixée au châssis (2) et une deuxième extrémité fixée à la portion avant (51) de la semelle (5), patin (1) caractérisé en ce que, lorsque la portion talon (52) est en position basse, la lame de flexion (8) est sensiblement parallèle à l'axe longitudinal (29) du châssis (2). 2-Patin (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la lame de flexion (8) comprend une pluralité de nappes de tissus carbone collées les unes aux autres. 3-Patin (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la lame de flexion (8) comprend une plaque d'acier. 4-Patin (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la deuxième extrémité est plaquée contre une surface (25) sensiblement plane et en ce que la première extrémité de la lame (8) est orientée suivant un plan faisant un angle non nul compris entre 00 et 45 , avec la surface (25). 5-Patin (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de reprise des efforts (14) reliant la partie talon (52) de la semelle au châssis (2). 6-Patin (1) à roulettes en ligne comprenant : - un châssis (2) prévu pour supporter au moins quatre roues (7) disposées en ligne selon un axe longitudinal (29), - une chaussure comprenant une semelle rigide (5), une tige (4) fixée sur la semelle (5) et une surface (25) faisant saillie de la semelle (5) située dans la portion avant (51) de la semelle (5), - une lame de flexion (8) dont l'axe de flexion est perpendiculaire à l'axe longitudinal et ayant selon une direction transversale à son axe de flexion une première extrémité fixée au châssis (2) par l'intermédiaire d'un premier dispositif de fixation (10), et une deuxième extrémité fixée par l'intermédiaire d'un deuxième dispositif de fixation (11) à ladite surface (25), patin (1) caractérisé en ce que lorsqu'elle est en position de repos, ladite lame de flexion (8) est sensiblement parallèle à l'axe longitudinal (29) du châssis. 7-Patin (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'une partie talon (52) de la semelle (5) est reliée au châssis (2) par l'intermédiaire d'un dispositif de reprise des efforts (24). 8-Patin (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite surface (25) est située au regard de l'articulation métatarsophalangienne et le premier dispositif de fixation (10) est positionné au regard de la partie avant (31) de la chaussure (3). 9-Patin (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la semelle (5) et la lame de flexion (8) constitue une même pièce réalisée en matériau composite à base de carbone.