Brevet FR2826924A1 — publié le 20030110

SYSTEME DE COMMANDE, SYSTEME DIRECTIONNEL POUR VEHICULE LEGER ET TRICYCLE EOUIPE D'UN TEL SYSTEME DESCRIPTION Domaine de l'invention L'invention concerne un système de commande par câble qui permet de servir un système directionnel pour véhicule léger (tricycle, quadricycle, bicycle, nautique, neige) ou de servir un système de maitrise comportementale de produit fixe (sport en salle, rééducation médicale, produits ludiques statiques pour parc de loisirs). Art antérieur et problème posé Par le brevet français no 2 659 742, attribué au même déposant, on connaît un tricycle équipé d'un système de propulsion pour l'obtention d'un mouvement rotatif par action conjugué des mains et des jambes d'un conducteur. Le tricycle décrit dans ce document comprend un siège disposé au milieu de celui-ci, sur lequel se place le conducteur en position semi-couchée. Un arbre moteur est disposé sur un châssis et est entraîné en rotation par deux manivelles d'entraînement disposées aux extrémités de celui-ci. Deux pédales montées sur les manivelles de commande, de part et d'autre des extrémités de l'arbre permettent au conducteur de les actionner en phase. Deux barres de commande, ou bras de propulsion, sont montés pivotants sur le plancher du tricycle, de chaque côté du siège, de façon à pouvoir être déplacées à la main en même temps, d'avant en arrière et d'arrière en avant, en opposition de phase par rapport aux pédales. Deux bielles disposées de chaque côté des pédales et fixées, d'une part, sur ces pédales par une première extrémité et, d'autre part, aux barres de commande par une deuxième extrémité, permettent de transmettre les efforts alternés des barres de commande aux roues motrices, par l'intermédiaire d'un grand plateau tournant, autour duquel est enroulée une chaîne actionnant l'arbre des roues motrices. La commande de direction dont est équipé le tricycle s'effectue par le décalage latéral conjugué des deux barres de commande. Ceci nuit à la fiabilité de ces barres de commande et va à l'encontre de l'ergonomie. De plus, l'actionnement simultané de ces barres de commande pour la propulsion, tout en les décalant pour diriger le tricycle, est quelque peu difficile, surtout si l'on envisage des virages avec un rayon de courbure réduit. Le but principal de l'invention est donc de proposer un autre système directionnel utilisable sur un tricycle. Résumé de l'invention A cet effet, un premier objet de l'invention est un système de commande par câbles d'une pièce mobile d'un dispositif constitué de deux manettes pivotantes séparées et solidaires chacune de la première extrémité d'un premier câble, les deuxièmes extrémités de chacun des deux premiers câbles étant fixées chacune de part et d'autre de l'arbre de direction, pour commander l'orientation de la pièce mobile par pivotement d'une manette latérale, afin de provoquer la traction du câble correspondant parmi les deux premiers câbles et obtenir le mouvement de la pièce mobile. Un deuxième objet est un système directionnel pour véhicule possédant : au moins une roue directrice montée tournante autour d'un axe perpendiculaire à un arbre de direction ; deux manettes latérales pivotantes séparées et solidaires chacune de la première extrémité d'un premier câble, les deuxièmes extrémités de chacun des deux premiers câbles étant fixées chacune de part et d'autre de l'arbre de direction, pour commander l'orientation de la roue directrice par pivotement d'une manette latérale, afin de provoquer la traction du câble correspondant parmi les deux premiers câbles et obtenir la rotation de l'arbre de direction. Dans la réalisation principale de ce système, on utilise un deuxième câble dont une première extrémité est fixée à une première manette latérale, de façon opposée à la première extrémité du premier câble correspondant et dont la deuxième extrémité est fixée à la deuxième manette latérale de façon opposée à la première extrémité du premier câble correspondant. Un autre objet principal selon l'invention est un tricycle utilisant le système ci-dessus mentionné, les deux manettes latérales étant montées de part et d'autre du tricycle, pivotante chacune autour d'un axe sensiblement horizontal et placée chacune à l'extrémité supérieure d'un bras de propulsion latéral, lui-même monté pivotant autour d'un axe sensiblement horizontal pour osciller en phase chacun d'un côté le long du corps d'un conducteur. Dans le tricycle décrit dans le document FR-2 959 742, le dispositif de transmission des efforts fournis par le conducteur par ses jambes et ses bras aux roues motrices est relativement compliqué. De plus, le système de transmission des efforts fournis aux bras de commande et de pédales est central, c'est-à-dire que le plateau et la chaîne de transmission sont placés entre les jambes du conducteur. Ceci a été envisagé dans le cadre d'un tricycle de compétition, mais est à proscrire dans le cadre d'une commercialisation pour le grand public, notamment pour enfants, pour des questions de sécurité. En effet, il est très aisé de se prendre un doigt, une main, ou même le pied dans le système de transmission central, et, en conséquence, de se blesser ou de détériorer le système. Dans ce cas, on prévoit que les bras de propulsion du tricycle sont accouplés pour être actionnés en même temps et dans le même sens, pour contribuer à la propulsion du tricycle, en actionnant un système de bielle/manivelle assujetti à au moins une roue motrice. Le tricycle possède alors une seule pédale de traction placée dans l'axe du tricycle, devant le siège du conducteur, sur un axe moteur en vilebrequin, afin d'entraîner la au moins une roue motrice du tricycle. Dans une première variante, l'arbre vilebrequin moteur est l'axe de la au moins une roue motrice. Dans une autre variante, l'arbre vilebrequin moteur entraîne une première roue dentée, entraînant elle-même une deuxième roue dentée solidaire de l'axe des roues motrices, par l'intermédiaire d'une chaîne d'entraînement. Il est avantageux d'utiliser une gaine autour de chacun des câbles. Pour des raisons de sécurité, les roues sont prévues de forme lenticulaire. Liste des figures L'invention et ses différentes caractéristiques techniques seront mieux comprises à la lecture de la description suivante, accompagnée de quatre figures représentant respectivement : figure 1, le tricycle selon l'invention ; figure 2, le schéma du principe du système directionnel selon l'invention ; figure 3, une manette utilisée dans ce système directionnel selon l'invention ; figure 4, une variante de réalisation du tricycle selon l'invention. Description de deux réalisations de l'invention Le système de commande selon l'invention est décrit dans son application à un tricycle. La figure 1 montre, en vue cavalière, un tricycle selon l'invention, c'est-à-dire étant équipé d'un système directionnel selon l'invention. Il comprend principalement un châssis 1, une roue motrice 2, et une roue folle 2', qui sont ici deux roues avant et une roue arrière 3 qui est une roue directionnelle. On peut envisager deux roues motrices complétées d'un différentiel. Sur le châssis 1 est monté un siège, au niveau de la roue arrière directionnelle 3. La propulsion du tricycle est obtenue par les efforts conjugués d'un conducteur placé sur le siège 4, pédalant sur une unique pédale de propulsion 5 et actionnant deux bras de propulsion 6 latéraux. La pédale de propulsion 5 étant centrale et unique, les pieds et les jambes du conducteur produisent donc un mouvement conjugué. Il en est de même pour les bras du conducteur, puisque les bras de propulsion 6 du tricycle sont accouplés de façon synchronisée et en phase. Ce type de propulsion s'apparente un peu à celle du cyclo-rameur. La pédale de propulsion 5 est montée sur un arbre de moteur 7 en forme de vilebrequin, entraînant directement la roue motrice 2. Les deux bras de propulsion 6 latéraux sont montés pivotants autour d'un axe horizontal fixe du châssis 1 et reliés aux roues motrices 2 au moyen d'une bielle 16. Le pilotage en direction du tricycle selon l'invention s'effectue par deux manettes 8 montées pivotantes chacune à l'extrémité d'un bras à propulsion 6 latéral. Ainsi, tout en actionnant suffisamment les bras de propulsion 6 latéraux, le conducteur peut, en agissant sur les manettes 8, diriger le tricycle sur lequel il est installé. Ces manettes 8 peuvent être également équipées de commandes complémentaires, telles que les commandes de freins, un changement de vitesse, avec ou sans indexage, ou un avertisseur sonore. Les différents mouvements des manettes 8, commandant la direction du tricycle, sont transmises à la roue arrière directionnelle 3 par deux premiers câbles symbolisés par leurs gaines respectives 10 et dont chacun est fixé par une première extrémité à une des deux manettes 8 et dont l'autre extrémité est fixée à un arbre de direction 9 sur lequel est montée tournante la roue arrière de direction 3. Cet arbre de direction 9 est monté sensiblement vertical sur le châssis de manière à pouvoir tourner et faire pivoter la roue arrière de direction 3. On remarque que le système de propulsion avec une pédale unique 5 centrale permet de libérer l'espace au niveau de l'entrejambe du conducteur. En outre, il permet à celui-ci d'être chaussé avec n'importe quel type de chaussure. En effet, dans le dispositif décrit dans le brevet FR-2 651 742, la proximité des manivelles de commande au niveau des pédales imposait l'utilisation de chaussures de sécurité. De plus, la pédale 5 est nettement plus spacieuse et permettra la fixation de systèmes spécifiques aux produits de rééducation médicale, notamment pour la fixation des pieds de l'utilisateur, et même des fixations du type vélo de course. La figure 2 représente donc le schéma de principe du système directionnel selon l'invention. On y a fait figurer les deux manettes 8 placées aux extrémités des deux bras de propulsion 6, tous deux latéraux et solidarisés l'un par rapport à l'autre. En plus de cet élément, sont représentés trois câbles, dont deux premiers câbles 12D et 12G et un deuxième câble 13. De plus, trois poulies 14D, 14G et 15 complètent ce système. En fait, les deux manettes 8B, 8G sont solidaires chacune d'une des deux premières poulies, respectivement 14D et 14G. Le premier câble de droite 12D voit sa première extrémité fixée à la première poulie de droite 14D et sa deuxième extrémité fixée à la deuxième poulie 15. En correspondance, le premier câble de gauche 12G a sa première extrémité fixée à la première poulie de gauche 14G et sa deuxième extrémité fixée à la deuxième poulie 15, de manière opposée à l'extrémité du premier câble de droite 12D qui y est accroché. On remarque que les deux premiers câbles 12D et 12G sont fixés sur leur poulie respective 14D et 14G de façon opposée. Ainsi, si un opérateur actionne les deux manettes 8D et 8G simultanément de la même façon, l'une des deux poulies 14D ou 14G tirera le premier câble 12D ou 12G qui lui est fixée et qui forcera la deuxième poulie 15 à tourner dans le sens de la traction de ce premier câble ainsi actionné. L'autre premier câble qui ne sera pas tiré n'exercera pas d'action sur la deuxième poulie 15. Inversement, si l'opérateur actionne simultanément les deux manettes 8D et 8G dans le sens contraire, le premier câble 12D ou 12G qui aurait effectué une traction dans le cas de l'orientation d'une des deux manettes 8D et 8G dans le sens inverse ne se verra pas tiré ni mis en traction. C'est l'autre câble qui le sera et qui exercera lui-même une traction sur la deuxième poulie 15, en sens opposé au sens dans lequel l'autre premier câble exerce une traction si les manettes 8D et 8G sont augmentées dans le sens contraire. Il est facile de comprendre que la deuxième poulie 15 peut alors être orientée dans un sens ou dans un autre par le simple actionnement simultané des deux manettes 8D et 8G. On rappelle que cette deuxième poulie 15 est solidaire de l'arbre de direction 9 de la figure 1 et agit sur la roue arrière 3 qui est directionnelle. Un deuxième câble 13 relie les deux premières poulies 14D et 14G et ceci de façon opposée au point de fixation des deux premiers câbles 12D et 12G sur ces premières poulies 14D et 14G. Ainsi, les deux manettes 8D et 8G sont reliées directement l'une à l'autre. Ceci a pour effet de faire ressentir à l'opérateur, par une première des deux manettes 8D et 8G la traction exercée sur la seconde manette, lorsque celle-ci est actionnée de manière à faire entrer son premier câble 12G et 12D en traction. En d'autres termes, l'utilisateur de ce système peut très bien utiliser qu'une seule des deux poignées 8D et 8G pour tourner la deuxième poulie 15, tout en conservant le parallélisme entre les deux manettes 8D et 8G. Ceci permet de faciliter la coordination des mouvements lors de l'utilisation pour le guidage d'un tricycle. On précise qu'il est possible de prévoir des diamètres différents pour la deuxième poulie 15 par rapport à ceux des deux premières poulies 14D et 14G, de manière à faire apparaître un rapport de direction entre l'amplitude du pivotement des deux manettes 8D et 8G et celle du pivotement de l'arbre de direction auquel est solidaire la deuxième poulie 15. Par exemple, si les premières poulies 14D et 14G ont un diamètre de 60 mm et que la deuxième poulie 15 a un diamètre de 45 mm, un rapport de direction de % apparaît. Ceci permet de faire tourner de 120 la deuxième poulie 15 lorsqu'on tourne seulement de 900 les deux manettes 8D et 8G. Ceci offre une grande manoeuvrabilité pour les véhicules équipés de ce système directionnel. On pourrait également envisager de réaliser les trois câbles 12D et 12G et 13 sous la forme d'un seul câble fixé aux trois poulies 14B, 14G et 15. Le montage des manettes est décrit de façon détaillée à la figure 3. Une seule manette 8 a été représentée. Elle est montée pivotante autour d'un axe de rotation 18 fixe par rapport aux bras de propulsion 6 latéral. On utilise à cet effet deux flasques 17 fixés rigidement à l'extrémité d'un bras de propulsion 6 latéral. Ce montage est effectué par l'intermédiaire de la première poulie correspondante 14, à laquelle la manette est fixée de manière rigide. On peut même prévoir que ces deux éléments soient fabriqués d'une seule pièce. Sur la poulie 14 sont fixées une extrémité 22 d'un des deux premiers câbles 12 et, de façon opposée, une extrémité 23 du deuxième câble 13. On note que le premier câble 12 et le deuxième câble 13 peuvent être entourés chacun d'une gaine 10 dont l'extrémité vient en butée sur un arrêt de gaine 19 solidaire des deux flasques 17 et du bras de propulsion 6 latéral. La fixation de ces câbles 12 et 13 sur la poulie 14 peut se faire au moyen d'embouts injectés. Un soufflet en caoutchouc, non représenté, peut protéger avantageusement l'ensemble, intégrant ainsi l'aspect normatif et sécuritaire contre le coincement des doigts de l'opérateur. On note que, dans l'application de ce système directionnel à un tricycle, les manettes 8 sont équipées de commandes complémentaires d'actionnement des freins, d'un changement de vitesse avec ou sans indexage et éventuellement d'un avertisseur sonore. En référence à la figure 4, on envisage une réalisation où la pédale 5 n'agit pas en prise directe sur les, ou la roues motrices, mais sur un arbre vilebrequin moteur 31, placé de façon décalée par rapport à l'axe 35 des deux, ou de la, roues motrices 2. Un tel arbre vilebrequin moteur entraîne une première roue dentée 32, entraînant elle-même une chaîne de transmission 33. Cette dernière est enroulée sur une deuxième roue dentée 34 solidaire de l'axe 35 des deux, ou de la, roues motrices 2. La première roue dentée 32 est un organe multifonction puisqu'elle permet également de recevoir la bielle 36 montée pivotante sur un des bras de propulsion 6, l'arbre vilebrequin moteur 31 et la première roue dentée 32 se trouvant, dans ce cas, au-delà des roues motrices 2 par rapport au siège du conducteur. Ceci écarte tout risque de coincement de la main de celui-ci dans le système de transmission et de coordination des mouvements, notamment au niveau de la bielle 36. La chaîne de transmission 33 pourrait être remplacée par une courroie ou tout autre moyen de transmission, les deux roues dentées 32 et 34 alors remplacées par les roues à courroie. On peut remarquer que les roues motrices 2 ont été représentées avec une forme lenticulaire. Ceci permet d'éviter qu'une main ou des doigts ne soit pris entre ses roues motrices 2 et la bielle de propulsion 16 ou 36, car la forme lenticulaire tendra à ce que ces doigts ou cette main ne feront que glisser sur le flasque de cette forme lenticulaire. Il est à noter qu'il faut prévoir un certain décalage entre les angles d'orientation de la manivelle sur laquelle est montée la pédale 5 et l'angle formé par le point d'articulation des bielles de transmission 36 et 16. Un judicieux déphasage des points morts de chaque mouvement (bras de propulsion 6 et l'arbre vilebrequin moteur 7 ou 31) permet alors d'optimiser le rendement complet du dispositif. Le tricycle selon l'invention peut avoir sa roue de direction aussi bien à l'avant qu'à l'arrière. De même, il est également possible d'envisager une seule roue motrice et deux roues directionnelles. On note que ce type de propulsion pourrait également être adapté sur d'autres véhicules, notamment pour évoluer sur l'eau, la neige ou la glace, ainsi que sur des produits de culture physique en salle ou de rééducation médicale. Dans ces deux derniers cas, le système selon l'invention se généralise à un système de commande d'une pièce mobile d'un dispositif quelconque de l'installation. Bien entendu, il est possible de doubler le nombre de biellettes 16 ou 36 pour en disposer une de chacune côté du tricycle, afin d'équilibrer le poids et les efforts sur le système de transmission. REVENDICATIONS 1. Système de commande par câbles d'une pièce mobile d'un dispositif, constitué de deux manettes pivotantes séparées et solidaires chacune de la première extrémité d'un premier câble, les deuxièmes extrémités de chacun des deux premiers câbles étant fixées chacune de part et d'autre de l'arbre de direction, pour commander l'orientation de la pièce mobile par pivotement d'une manette latérale, afin de provoquer la traction du câble correspondant parmi les deux premiers câbles et obtenir le mouvement de la pièce mobile. 2. Système directionnel pour véhicule possédant : au moins une roue directrice (3) montée tournante autour d'un axe perpendiculaire à un arbre de direction (9) ; deux manettes (8) latérales pivotantes séparées et solidaires chacune de la première extrémité d'un premier câble (12D, 12G), les deuxièmes extrémités de chacun des deux premiers câbles étant fixées chacune de part et d'autre de l'arbre de direction (9), pour commander l'orientation de la roue directrice (3) par pivotement d'une manette latérale, afin de provoquer la traction du câble correspondant parmi les deux premiers câbles (12D, 12G) et obtenir la rotation de l'arbre de direction (9). 3. Système directionnel selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un deuxième câble (13) dont : une première extrémité est fixée à une première manette (8D, 8G) latérale, de façon opposée à la première extrémité du premier câble correspondant (12D, 12G) et dont la deuxième extrémité est fixée à la deuxième manette (8D, 8G) latérale, de façon opposée à la première extrémité du premier câble correspondant (12D, 12G). 4. Tricycle utilisant le système directionnel selon la revendication 2 ou 3, possédant deux bras de propulsion (6), monté chacun pivotant autour d'un axe sensiblement horizontal, pour osciller chacun d'un côté du tricycle, caractérisé en ce que les deux manettes (8D, 8G) latérales sont montées chacune pivotante autour d'un axe sensiblement horizontal, chacune à l'extrémité supérieure d'un des deux bras de propulsion (6) latéraux. 5. Tricycle selon la revendication 4, dans lequel les bras de propulsion (6) sont accouplés de manière à être actionnés en même temps dans le même sens pour contribuer à la propulsion du tricycle en actionnant un système de bielle/manivelle assujetti à deux roues motrices (2), caractérisé en ce qu'il possède une pédale (5) unique pour la traction, placée dans l'axe du tricycle, devant un siège (4) de conducteur, sur un arbre vilebrequin moteur (7,31), afin d'entraîner les deux roues motrices (2) du tricycle. 6. Tricycle selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'on utilise une gaine (10) autour de chacun des câbles (12D, 12G, 13). 7. Tricycle selon la revendication 4, caractérisé en ce que les roues (2,3) sont de forme lenticulaire. 8. Tricycle selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'arbre vilebrequin moteur (7) est l'axe des deux roues motrices (2). 9. Tricycle selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'arbre vilebrequin moteur (31) entraîne une première roue dentée (32), entraînant elle-même une deuxième roue dentée (34) solidaire d'un axe (35) des roues motrices (2), par l'intermédiaire d'une chaîne d'entraînement (33).