Brevet FR2829968A1 — publié le 20030328

La présente invention concerne une roue apte à franchir des obstacles tels que des marches d'escaliers ou des trottoirs. Notamment en milieu urbain, de tels obstacles sont fréquents, si bien qu'une roue apte à les franchir peut utilement être installée sur nombre de dispositifs, comme par exemple des fauteuils pour handicapés, des appareils pour le nettoyage ou l'entretien notamment des escaliers, ou des appareils de manutention en particulier à l'usage de déménageurs occasionnels ou professionnels. Dans le brevet FR-2 709 094 au nom du présent Demandeur, il est décrit une telle roue, qui comporte un premier et un deuxième étages de demi-couronnes rappelées en position intermédiaire par des organes élastiques. Les couronnes du premier étage sont disposées autour du moyeu de la roue et montées à pivotement entre plusieurs disques parallèles, rigidement associés à ce moyeu. Quant aux demicouronnes du deuxième étage, chacune d'entre elles est articulée à une extrémité libre d'une demi-couronne du premier étage et porte deux pieds prismatiques, chacun monté à rotation à l'une de ses deux extrémités libres. Bien que cette roue donne pleinement satisfaction à bien des égards, le Demandeur n'a de cesse d'en imaginer de nouvelles aux performances améliorées. En particulier, l'invention a pour but de réduire l'amplitude des vibrations qui sont perçues au niveau d'un dispositif pourvu d'une roue apte à franchir des obstacles tels que des marches d'escaliers, lorsque ce dispositif se déplace sur une surface globalement plane. A cet effet, l'invention a pour objet une roue apte à franchir des obstacles tels que des marches d'escalier, caractérisée en ce qu'elle comporte un moyeu et des rayons dont chacun a une extrémité extérieure dirigée vers l'extérieur de la roue et une extrémité intérieure à l'opposé de cette extrémité extérieure, chaque rayon étant monté basculant autour d'un axe situé sensiblement au niveau de son extrémité intérieure, cet axe étant sensiblement parallèle à l'axe de rotation de la roue, ladite roue comportant des butées pour limiter le débattement des rayons, ainsi que des organes élastiques de rappel des rayons dans une position déterminée. Selon d'autres caractéristiques avantageuses de cette roue : les extrémités extérieures des rayons sont reliées entre elles par une couronne déformable ; - la couronne déformable comporte une alternance de premiers et deuxièmes tronçons déformables, chacun monté entre deux rayons consécutifs, les organes élastiques étant placés pour exercer un rappel des premiers tronçons en position sensiblement circonférentielle ; - les premiers et deuxièmes tronçons comportent chacun au moins deux éléments rigides articulés l'un à l'autre et reliant deux rayons successifs, sur chacun desquels l'un de ces deux éléments rigides est monté basculant par rapport à un axe sensiblement parallèle à l'axe de rotation de la roue ; - l'un et l'autre éléments rigides de chaque premier tronçon portent respectivement une première et une deuxième autres butées destinées à coopérer pour bloquer la déformation de ce premier tronçon vers l'extérieur de la roue ; - chaque premier ou deuxième tronçon a une longueur comprise entre 4 et 12 cm, notamment sensiblement égale à 8 cm ; - chaque organe élastique est monté sur un deuxième tronçon et tend à rapprocher les deux extrémités opposées de ce deuxième tronçon l'une vers l'autre ; des butées pour limiter le débattement des rayons sont placées entre les rayons consécutifs reliés par les tronçons de l'un des deux groupes que sont le groupe des premiers tronçons et le groupe des deuxièmes tronçons, les butées étant portées par un organe solidaire du moyeu de la roue ; - la couronne déformable porte la surface de roulement de la roue ; - chaque rayon est pourvu, d'une part, de moyens permettant le déplacement sensiblement radial de sa première extrémité et, d'autre part, d'un autre organe élastique, placé pour exercer un rappel de cette première extrémité vers l'extérieur de la roue ; les moyens permettant le déplacement sensiblement radial de la première extrémité de l'un des rayons comprennent un trou oblong placé de manière sensiblement longitudinale sur ce rayon et prévu pour le passage d'un pivot solidaire du moyeu et définissant l'axe de basculement de ce même rayon, ledit autre organe élastique étant comprimé entre le moyeu et ladite extrémité intérieure de ce rayon ; - elle comporte deux voiles solidaires du moyeu, entre lesquels sont montées lesdites extrémités intérieures des rayons. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue latérale et schématique d'une roue conforme à l'invention et comprenant deux voiles latéraux ; - la figure 2 est une vue latérale et schématique de la roue représentée à la figure 1, dont un voile a été retiré ; - la figure 3 est une vue de dessus, schématique et partielle, de la roue des figures 1 et 2 et représente trois tronçons successifs d'une couronne articulée constitutive de cette roue, les plaquettes et/ou les garnitures qui équipent normalement ces tronçons étant ôtés, par soucis de clarté ; - les figures 4 et 5 sont deux vues latérales et schématiques qui illustrent deux positions successivement prises par la roue des figures 1 et 2 en train de franchir une marche, un voile latéral de cette roue ayant été oté et - la figure 6 est une vue latérale et schématique, dans laquelle la roue des figures 1,2, 4 et 5 franchit une marche autrement qu'elle ne le fait sur les figures 4 et 5. Une roue conforme à l'invention est représentée sur les figures 1 et 2. Elle est destinée à tourner sur ellemême, autour d'un axe de rotation A, et comporte à cet effet un moyeu central 1, qui est prévu pour être monté sur un arbre non représenté ou sur roulements. Deux voiles ou carters latéraux 2, chacun ayant globalement la forme d'un disque, sont rigidement associés au moyeu 1 et s'étendent à l'écart l'un de l'autre, perpendiculairement à l'axe de rotation A. Des pivotsentretoises 3, régulièrement répartis autour du moyeu A, sont montés sur ces voiles 2 et relient ceux-ci entre eux. Des butées-entretoises 4, elles aussi régulièrement réparties autour du moyeu 1 mais quant à elles plus éloignées de celui-ci que ne le sont les pivots 3, sont également montées entre les voiles 2. Les pivots 3 et/ou ces butées 4 participent à la rigidité de l'ensemble formé par le moyeu 1 et les deux voiles 2. Des rayons 5 sont montés entre ces voiles 2, chacun sur l'un des pivots 3 de manière à pouvoir basculer autour d'un axe B sensiblement parallèle à l'axe de rotation A. A cet effet, l'une, référencée 6, des deux extrémités de chaque rayon 5 est percée d'un trou oblong et longitudinal 7, traversé par un pivot 3. De la sorte, chaque rayon 5, destiné à être maintenu sensiblement radialement comme cela va être explicité dans ce qui suit, est apte non seulement à basculer mais également à coulisser sensiblement radialement. Un ressort hélicoïdal 8 est comprimé entre le moyeu 1 et l'extrémité intérieure 6 de chaque rayon 5 et exerce ainsi sur ce dernier un rappel élastique vers l'extérieur de la roue. Notamment dans le cas d'une roue destinée à un fauteuil pour handicapés, il est avantageusement prévu de pouvoir remplacer l'ensemble des ressorts 8 par d'autres, de manière à être en mesure d'adapter la raideur de ces ressorts 8 à la charge destinée à être supportée par la roue. En variante, la roue peut également comporter des moyens, non représentés, de réglage du taux de compression moyen de ces ressorts 8. Les extrémités extérieures des rayons 5 sont référencées 9 et reliées entre elles par une couronne articulée 10. Cette dernière comporte des premiers tronçons déformables 11 et des seconds tronçons déformables 12 qui se succèdent alternativement, chaque tronçon 11 ou 12 étant monté entre deux rayons 5 successifs. Ainsi qu'on peut également le voir à la figure 3 où un tronçon 12 est représenté entre deux tronçons 11, chaque tronçon 11 comprend deux barrettes rigides 13, dont la section transversale est globalement en forme de T et qui sont articulées l'une à l'autre, par leurs extrémités adjacentes, au moyen d'un axe de pivotement 14 sensiblement parallèle à l'axe de rotation A. Chacune de ces deux barrettes rigides 13 est montée à basculement, par son autre extrémité, à l'extrémité 9 de l'un des deux rayons 5 successifs, au moyen d'un axe de pivotement 15 sensiblement parallèle à l'axe de rotation A. Chacune des deux barrettes 13 porte l'une de deux surfaces d'extrémité sensiblement radiales 16, qui forment butées et sont destinées à coopérer pour bloquer la déformation du tronçon 11 correspondant vers l'extérieur. En outre, chaque barrette 13 est munie d'une garniture extérieure 17 qui présente la forme d'une plaquette réalisée en matériau de friction, qui définit la surface de roulement de la roue et qui est fixée sur les ailes du T. Chaque tronçon 12 comporte deux portions rigides et allongées 18 et 19, qui sont articulées l'une à l'autre au moyen d'un axe de pivotement 20 sensiblement parallèle à l'axe de rotation A. Chaque portion rigide 18 ou 19 est constituée de deux biellettes parallèles 21 ou 22, qui sont montées à basculement à l'extrémité 9 d'un rayon 5, de part et d'autre de celui-ci, à l'aide d'un axe de pivotement 15 également utilisé pour le montage d'une barrette 13. Les biellettes 21 des portions rigides 18 sont planes, tandis que celles 22 des portions rigides 19 sont cintrées de manière à ce que l'une des deux extrémités de chaque portion rigide 19 présente un empattement plus large que l'autre, afin d'y engager une extrémité d'une portion 18. Un ressort hélicoïdal 23 est enfilé sur chaque axe de pivotement 20 et sollicité entre les portions 18 et 19 associées à l'aide de cet axe. Il tend rapprocher les deux extrémités du tronçon 12 formé par ces portions rigides 18 et 19. Aussi, l'action conjointe de l'ensemble des ressorts 23 montés sur la roue se traduit par un rappel de l'ensemble des tronçons 11 en position sensiblement circonférentielle, ainsi que par un rappel des rayons 5 dans une position sensiblement radiale. Chacune des portions rigides 18 et 19 est pourvue d'une plaquette extérieure 24 réalisée en matériau de friction et destinée à être en prise notamment sur l'une des deux faces d'une marche à franchir. La longueur des barrettes 13 et des portions rigides 18 et 19 est avantageusement comprise entre 2 et 6 cm et elle est de préférence sensiblement égale à 4 cm. Lorsque la roue roule sur une surface globalement plane, comme on peut le voir aux figures 1 et 2, les ressorts 8 amortissent les transferts de charge successifs entre les rayons 5 consécutifs, lesquels s'enfoncent tour à tour vers le moyeu 1. Cela se traduit par une réduction de l'amplitude des vibrations perçues au niveau du dispositif, non représenté, qui est pourvu de cette roue. La réduction du niveau de ces vibrations est aussi le fait de l'emploi en nombre important de rayons 5 (seize rayons dans l'exemple représenté), qui conduit à une diminution des effets de la discontinuité de la surface de roulement de la roue. A cette fin notamment, on peut bien évidemment fixer différemment le nombre de rayons 5. En particulier, une augmentation du diamètre de la roue s'accompagnera avantageusement d'un accroissement du nombre de ces rayons 5, et inversement. Sur la figure 4, la roue des figures 1 et 2 s'apprête à franchir une marche en l'atteignant par un tronçon 11. Ce dernier est repoussé par l'arête de la marche, vers le moyeu 1, si bien qu'il se plie en s'articulant autour de son axe de pivotement 14, au moins l'un des deux tronçons 12 attenants se dépliant. Parallèlement, les deux rayons 5 reliés par ce tronçon 11 basculent tangentiellement, ce qui permet à ce dernier de bien se mettre en place sur la marche. A l'issue de cette mise en place, les barrettes 13 de ce tronçon 11 s'appliquent l'une sur la face supérieure et horizontale de la marche et l'autre sur la face verticale de cette marche, par l'intermédiaire des garnitures 17 dont elles sont respectivement pourvues. La capacité des extrémités 9 de se déplacer sensiblement radialement vers le moyeu 1 favorise la mise en place, qui vient d'être décrite, d'un tronçon 11, et, de la même manière, celle d'un tronçon 12, notamment lorsque le premier contact de la couronne 10 avec l'arête de la marche se localise dans le voisinage immédiat d'une extrémité 9 d'un rayon 5. La rotation de la roue autour de l'axe A se poursuivant, les deux rayons 5 reliés par le tronçon 11 en prise sur la marche continuent de basculer jusqu'à ce que l'un d'eux soit stoppé par l'une des butées 4. A cet instant commence le gravissement à proprement parler de la marche, lors duquel la roue des figures 1 et 2 occupe notamment la position illustrée à la figure 5. La charge supportée par la roue l'est alors essentiellement par la rayon 5 en butée. Une fois la marche gravie, la roue retrouve, sous l'action des ressorts 23, sa configuration antérieure, qui est illustrée aux figures 1 et 2. Lorsque la roue aborde la marche par l'un de ses tronçons 12, son comportement est globalement semblable à celui qui vient d'être décrit et s'en déduit aisément. L'une des positions alors prise par la roue est illustrée à la figure 6, qui constitue le pendant de la figure 5 : la marche provoque le pliage du tronçon 12 vers l'intérieur jusqu'à ce que les deux plaquettes 24 de ce tronçon soient en appui sur les deux faces de la marche. Il ressort de ce qui précède l'avantage suivant : la roue des figures 1 et 2 est à même de franchir une marche quelle que soit sa position initiale par rapport à cette marche, et quelles que soient les dimensions de celle-ci. En effet, dans tous les cas, la couronne 10 vient en prise sur la marche à gravir, que ce soit au moyen d'un tronçon 11 ou bien d'un tronçon 12. L'invention ne se limite pas au mode de réalisation qui vient d'être décrit. En particulier, les ressorts 23 peuvent être remplacés et/ou complétés par des organes élastiques disposés autrement, comme des ressorts dont chacun est tendu entre deux rayons 5 reliés par un tronçon 12. En outre, le déplacement sensiblement radial des extrémités 9 peut être obtenu en employant des rayons 5 télescopiques, chacun doté d'un organe élastique de rappel de ses deux extrémités opposées à l'écart l'une de l'autre. De plus, bien que les tronçons articulés 11 et 12 permettent une bonne prise sur des obstacles à franchir tels que des marches ou des trottoirs, la couronne 10 peut être remplacée par une bande souple ou analogue, fixée aux extrémités 9 des rayons 5. REVENDICATIONS 1. Roue apte à franchir des obstacles tels que des marches d'escalier, caractérisée en ce qu'elle comporte un moyeu (1) et des rayons (5) dont chacun a une extrémité extérieure (9) dirigée vers l'extérieur de la roue et une extrémité intérieure (6) à l'opposé de cette extrémité extérieure, chaque rayon (5) étant monté basculant autour d'un axe (B) situé sensiblement au niveau de son extrémité intérieure (6), cet axe (B) étant sensiblement parallèle à l'axe de rotation (A) de la roue, ladite roue comportant des butées (4) pour limiter le débattement des rayons (5), ainsi que des organes élastiques (23) de rappel des rayons (5) dans une position déterminée. 2. Roue selon la revendication 1, caractérisée en ce que les extrémités extérieures (9) des rayons (5) sont reliées entre elles par une couronne déformable (10). 3. Roue selon la revendication 2, caractérisée en que la couronne déformable (10) comporte une alternance de premiers (11) et deuxièmes (12) tronçons déformables, chacun monté entre deux rayons (5) consécutifs, les organes élastiques (23) étant placés pour exercer un rappel des premiers tronçons (11) en position sensiblement circonférentielle. 4. Roue selon la revendication 3, caractérisée en que les premiers (11) et deuxièmes (12) tronçons comportent chacun au moins deux éléments rigides (13,21, 22) articulés l'un à l'autre et reliant deux rayons (5) successifs, sur chacun desquels l'un de ces deux éléments rigides (13,21, 22) est monté basculant par rapport à un axe sensiblement parallèle à l'axe de rotation (A) de la roue. 5. Roue selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'un et l'autre éléments rigides (13) de chaque premier tronçon (11) portent respectivement une première et une deuxième autres butées (16) destinées à coopérer pour bloquer la déformation de ce premier tronçon (11) vers l'extérieur de la roue. 6. Roue selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que chaque premier ou deuxième tronçon (11,12) a une longueur comprise entre 4 et 12 cm, notamment sensiblement égale à 8 cm. 7. Roue selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisée en ce que chaque organe élastique (23) est monté sur un deuxième tronçon (12) et tend à rapprocher les deux extrémités opposées de ce deuxième (12) tronçon l'une vers l'autre. 8. Roue selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisée en ce que des butées (4) pour limiter le débattement des rayons (5) sont placées entre les rayons (5) consécutifs reliés par les tronçons (11,12) de l'un des deux groupes que sont le groupe des premiers tronçons (11) et le groupe des deuxièmes tronçons (12), les butées (4) étant portées par un organe (2) solidaire du moyeu (1) de la roue. 9. Roue selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisée en que la couronne déformable (10) porte la surface de roulement de la roue. 10. Roue selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que chaque rayon (5) est pourvu, d'une part, de moyens (7) permettant le déplacement sensiblement radial de sa première extrémité (9) et, d'autre part, d'un autre organe élastique (8), placé pour exercer un rappel de cette première extrémité (9) vers l'extérieur de la roue. 11. Roue selon la revendication 10, caractérisée en ce que les moyens permettant le déplacement sensiblement radial de la première extrémité (9) de l'un des rayons (5) comprennent un trou oblong (7) placé de manière sensiblement longitudinale sur ce rayon (5) et prévu pour le passage d'un pivot (3) solidaire du moyeu (1) et définissant l'axe de basculement (B) de ce même rayon (5), ledit autre organe élastique (8) étant comprimé entre le moyeu (1) et ladite extrémité intérieure (6) de ce rayon (5). 12. Roue selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte deux voiles (2) solidaires du moyeu (1), entre lesquels sont montées lesdites extrémités intérieures (6) des rayons (5).