Brevet FR2857604A1 — publié le 20050121

La présente invention concerne plusieurs améliorations et modifications à apporter aux patins à roulettes à deux paires de roulettes, afin d'en augmenter notamment le confort d'utilisation, le rendement énergétique, la stabilité. Précédemment à l'invention, un patin à roulettes à deux paires de roulettes, est généralement constitué d'une plaque de fixation sur la quelle une chaussure de sport est maintenue fixée de façon inamovible au moyen de 4 vis de fixation. Cette plaque est communément appelée platine 10 (figure 5:1). Sur cette platine viennent se fixer deux essieux directionnels communément appelés Trucks (figure 5:2). Chacun de ces essieux positionnés symétriquement à l'avant et à l'arrière du patin porte une paire de roues et un mécanisme de direction permettant de transformer une rotation de la platine autour de son axe horizontal, en une rotation de l'essieu autour de son axe horizontal (figure 6). Ce qui donne à l'utilisateur de ces patins la possibilité de les diriger en agissant par pression d'un coté ou de l'autre de la platine. De tels patins (c'est à dire un ensemble chaussure platine, monté 20 sur deux essieux ayant deux roues chacun, et comportant un mécanisme d'orientation asservi à l'inclinaison de la platine) sont communément appelés Quads . Le mot Quad sera utilisé dans le reste du document pour faire référence à de tels patins. Le mot Truck sera utilisé dans le reste du document pour désigner un essieu directionnel 25 de patin de type Quad. Les Trucks étant installés sur le patin de façon symétrique, l'action sur la platine les oriente de façon opposée, ce qui permet à l'utilisateur de se servir du mécanisme de direction avec autant d'aisance en marche arrière que dans le sens normal de la marche. Les Trucks communément utilisés dans la construction des Quads sont essentiellement composés d'un axe destiné à recevoir les roues, (figure 5:4) et de deux excroissances situées dans le plan de symétrie du Truck: Le pivot (figure 5:22), un axe qui vient se loger dans un 35 évidement de la platine prévu à cet effet, et qui sert de point de rotation principal. - L' anneau (figure 5:21), un disque percé en son centre, destiné à entrer en contact avec une ou deux gommes dites gommes de direction (figure 5:31). Ces gommes assurent par 40 leurs propriétés viscoélastiques à la fois une force retour au point zéro de la direction, et un amortissement des vibrations angulaires indésirables (Guidonnage). Ce dispositif est réglable en dureté de façon à s'adapter aux préférences de l'utilisateur et aux types d'utilisations. La ou les gommes de directions sont fixées sur un axe (figure 5:3) qui passe au travers de l'anneau du Truck et qui maintient celui-ci solidaire de la platine. Les Trucks tels que décrits ci dessus c'est à dire composés d'un pivot d'un essieu et d'une ou deux gommes de directions et qui sont la 10 forme la plus commune du fait de leur grande simplicité seront ici dénommés Trucks à pivot . On peut considérer le Truck à pivot comme un simple mécanisme de transformation partielle d'axe de rotation (figure 6), qui transforme une rotation suivant un axe horizontal (figure 6:101) en une rotation 15 suivant un axe vertical (figure 6:102). Cette transformation s'opère en basculant autour d'un axe de basculement (figure 6:103), l'angle de cet axe définissant le ratio entre la rotation horizontale et la rotation verticale. On appellera angle d'attaque (figure 6:105), l'angle formé par l'axe de basculement du Truck et le plan horizontal, 20 ainsi un Truck avec un angle d'attaque nul n'aurait aucun effet, un angle de 45 o donne une rotation de la direction égale à l'inclinaison de la platine (au voisinage de 0 ). Un angle d'attaque petit, diminue la maniabilité à petite vitesse et augmente la stabilité à grande vitesse et vice et versa. Précédemment à la présente invention, les roues des patins de type Quad sont situées sous la platine, le choix du diamètre des roues est guidé par la recherche du meilleur compromis entre les éléments suivant, si l'on augmente la taille des roues: - Leur usage est plus confortable (moins de vibrations). 30 - Elles sont plus rapides (moins d'énergie dissipée). - Elles sont plus lourdes (plus de matière). - Elles sont plus difficiles à lancer et à diriger(effet gyroscope, la roue emmagasine de l'énergie cinétique). Compte tenu des éléments précédemment indiqués, le choix du diamètre et du type de roue est également guidé par les préférences sportives de l'utilisateur (artistique, hockey, vitesse, descente, balade, etc.). Dans les disciplines ou prime la vitesse d'évolution ou le confort, on pourrait être tenté d'utiliser des roues du plus grand 40 diamètre possible (roues plus rapides et plus confortables). Deux critères limitent cependant la taille des roues sur des patins de type Quad. - L'espace entre le sommet de la roue et la surface inférieure de la chaussure de sport ou de la platine diminue lorsque la taille des roues augmente. L'utilisateur risque donc des blocages de roues intempestifs lorsqu'il actionne le mécanisme de direction (en inclinant la platine). - La distance qui sépare la chaussure de l'utilisateur du sol augmente avec le diamètre des roues. Le moment de rotation qui 10 s'exerce sur la cheville de l'utilisateur pendant un effort latéral (par exemple un virage) augmente donc également avec le diamètre des roues. Il en résulte qu'il existe une distance maximale admissible entre 15 le sol et la cheville du patineur au-delà de laquelle le mouvement de patinage devient inconfortable, voir dangereux pour l'articulation de la cheville. Ce qui entraîne une valeur maximale admissible pour les roues de patins de type Quad. Cette valeur maximale est usuellement d'environ 70 mm sachant qu'un diamètre de roues proche de 65 millimètres est très 20 couramment utilisé sur les patins de type Quad. Dans la plus part des cas, les chaussures et les platines sont vendues séparément. Le montage chaussure/platine est soit effectué manuellement en magasin, soit laissé aux soins de l'utilisateur. La réalisation et l'ajustement des 4 trous correspondant aux fixations, 25 réalisés dans la chaussure, est une opération délicate et difficile à réaliser pour un néophyte. D'autre part une fois le montage terminé les 4 vis de fixation sont en règle générale situées en regard des quatre roues du patin, et il est impossible d'y accéder sans démonter les roues. Il est également impossible d'utiliser les trous de la platine 30 comme guide de perçage (pour effectuer les trous correspondants dans la chaussure de sport) sans démonter les Trucks. Le montage symétrique des Trucks sur la platine (c'est à dire avec un angle d'attaque pour le Truck avant égal à celui du Truck arrière) offre l'avantage d'offrir la même maniabilité que l'on évolue en marche 35 avant ou en marche arrière. Cependant, cette même caractéristique produit une instabilité dynamique à vitesse soutenue, et induit parfois des phénomènes de louvoiement ou de guidonnage, qui peuvent être désagréable, voir dangereux pour l'utilisateur. La présente invention à pour objectif d'apporter plusieurs améliorations ou perfectionnements aux patins de type Quad tels que décris plus haut. Ces améliorations concernent: - La disposition et le diamètre des roues (amélioration des performances et du confort d'utilisation). - La valeur des angles d'attaques (amélioration de la stabilité à grande vitesse). - L'introduction du Truck à bascule (Truck plus compact et plus simple). - La fixation de la chaussure sur la platine (montage, démontage chaussure platine plus facile à réaliser). Disposition et diamètre des roues. Dans un mode de réalisation de la présente invention l'axe des Trucks portant les roues est allongé de façon à ce que les roues ne soit plus situés sous l'ensemble platine chaussure, mais sur les cotés de celui ci (figure 1,2 et 3). De ce fait les roues ne risquent plus d'entrer en contact avec la surface inférieure de la platine ou de la chaussure ni de se bloquer lorsque l'on manoeuvre la direction. Il est 20 dés lors possible de: - Rapprocher considérablement l'axe du Truck portant les roues du plan inférieur de la chaussure. - Profiter de la hauteur ainsi gagnée pour augmenter le diamètre des roues de façon considérable, sans pour autant augmenter la 25 distance entre la chaussure et le sol. Donc sans augmenter le moment de rotation qui s'exerce sur la cheville de l'utilisateur pendant un effort latéral (par exemple un virage). Il est facilement possible, d'obtenir un patin de type Quad selon l'invention muni de roues de 100 millimètres de diamètre et ayant une 30 garde au sol inférieure à celle d'un patin de type Quad précédemment à l'invention et muni de roue de 65 millimètres de diamètre (figure 4). Le confort et la sécurité d'utilisation sont améliorés par la présente invention. Du fait d'une garde au sol plus faible, les risques de foulures et d'entorses de la cheville sont diminués, et les quatre 35 roues du patin sont plus faciles à maintenir au sol lors d'efforts latéraux important. Les vibrations liées aux imperfections du sol sont plus faibles du fait du plus grand diamètre des roues. La vitesse possible d'évolution est elle aussi amélioré par la présente invention du fait que des roues de plus grand diamètre -- 5 présentent moins de résistance à l'avancement et améliorent le rendement énergétique des patins. Angle d'attaque. Dans un mode de réalisation de la présente invention, la valeur de l'angle d'attaque du Truck arrière (figure 7:105) est nulle ou significativement inférieure à la valeur de l'angle d'attaque du Truck avant (figure 7:104). Si l'on considère la seule utilisation dans le sens de la marche avant, l'action de l'utilisateur qui incline la platine du patin de type Quad oriente le Truck avant de façon à faire tourner le patin du coté qui à été enfoncé. Il en résulte un changement de direction du patin vers le coté de la platine incliné vers le sol. Ce changement de direction contrarie l'action l'utilisateur en tendant à lui faire redresser l'inclinaison de la platine. Cette particularité donne à la direction du Truck avant une certaine stabilité dynamique qui fait qu'un patin constitué d'un Truck avant avec un angle d'attaque positif, et d'un Truck arrière ayant un angle d'attaque nul possède une stabilité naturelle ayant tendance à le maintenir en ligne droite en l'absence de 20 force contradictoire. A l'opposé si l'on considère la même situation du point de vue du Truck arrière, celui ci, monté symétriquement au Truck avant changera de direction en s'orientant du coté opposé à celui qui à été enfoncé. Ce changement de direction amplifie l'action de l'utilisateur en tendant à 25 lui faire accentuer l'inclinaison de la platine. Cette particularité donne à la direction du Truck arrière une grande instabilité dynamique qui fait qu'un patin constitué d'un Truck arrière avec un angle d'attaque positif, et un Truck avant ayant un angle d'attaque nul est naturellement instable. Ce qui le rend difficile à maintenir en ligne 30 droite et induisant des phénomènes de louvoiement ou de guidonnage. Le fait d'avoir, comme précédemment à l'invention, des angles d'attaques égaux à l'avant et à l'arrière n'est pas très contraignant lorsque l'on imagine le patin de type Quad comme un appareil de loisir destiné à évoluer aussi bien en marche avant qu'en marche arrière, et à 35 faible vitesse. Cependant, l'utilisateur tirera bénéfice d'un angle d'attaque arrière réduit par rapport à l'angle d'attaque avant, privilégiant la stabilité dynamique des évolutions en marche avant au détriment de la marche arrière, dés lors que l'on considère que la vitesse d'évolution est généralement bien plus grande en marche avant. La stabilité des patins de types Quad, est amélioré par la présente invention du fait que selon l'invention, le Truck arrière à un angle d'attaque inférieur à celui du Truck avant (figure 7). Truck à bascule Selon un mode de réalisation de la présente invention le Truck à pivot décrit plus haut (figure 6) est remplacé par un Truck de conception plus simple dénommé ici "Truck à bascule" (figure 7:2, 8:2).Le Truck à bascule comme le Truck à pivot est un mécanisme de direction permettant de transformer une rotation de la platine autour de son axe horizontal (figure 7:101), en une rotation de l'essieu autour de son axe vertical (figure 7:102). Le Truck à bascule selon l'invention est caractérisé en ce que l'axe de basculement (figure 7:103) se confond avec l'axe d'une forme ou d'une pièce rapportée cylindrique et qui 15 remplace le pivot du Truck à pivot. Nous appellerons cette forme qui sert d'axe de rotation, cylindre de basculement (figure 8:34). Le Truck à bascule selon l'invention est également caractérisé en ce que l'axe du Truck (figure 7:3) forme un angle droit avec l'axe de basculement (figure 7:103) . Du fait de sa compacité, le Truck à bascule est particulièrement bien adapté à une disposition des roues sur le coté de la chaussure tel que décrite plus haut et selon l'invention (figure 1). Fixation de la chaussure sur la platine Précédemment à l'invention la platine est fixée à la chaussure par quatre vis située à proximité immédiate des roues. Ce qui a pour effet de compliquer le démontage des chaussures. Il est en effet très difficile d'accéder aux vis de fixation sans démonter préalablement les roues du patin. Dans un mode de réalisation de la présente invention, la platine n'est plus fixée par quatre trous mais par deux ou trois trous, situés dans l'axe de symétrie de la platine (figure 3,7 et 8). Cette modification apporte deux avantages important: - Le gain de temps au moment du premier montage manuel de la chaussure de sport sur la platine. Il est beaucoup plus facile d'ajuster manuellement l'emplacement de deux trous alignés, plutôt que d'ajuster manuellement l'emplacement de quatre trous formant un rectangle. - La possibilité pour l'utilisateur de désaccoupler rapidement la 40 chaussure de sport de la platine et de continuer son trajet à pied (en cas de panne ou de traversé d'un lieu ou le port des patins serait interdit). Pour ce faire les trous de fixation seraient placé à proximité de l'axe de symétrie de la platine, et l'on pourrait trouver dans ces trous n'importe quel dispositif de fixation permettant un démontage rapide. Dans un mode de réalisation cette fixation sera assurée par deux vis à tête hexagonale creuse (figure 3:61, 7:61 et 8:61) prévues pour être facilement accessibles et démontables par l'utilisateur, sans que ce dernier n'ai besoin de retirer ses 10 chaussures (figure 3). Une pièce de maintien (figure 7:6) est placée à demeure dans la chaussure de sport de telle façon que la semelle de la chaussure est prise en sandwich entre cette plaque et la platine. Cette plaque comporte deux taraudages, destinés à recevoir les deux vis de fixation (figure 7:61). 15 Les dessins annexés figures 1,2,3,7 et 8 illustrent l'invention. Les dessins annexés figures 5 et 6 illustrent l'état de la technique antérieur à l'invention. Le dessin annexé figure 4 permet de comparer le patin suivant l'invention à l'état antérieur de la technique. La figure 1 représente le patin à roulettes de type Quad, selon l'invention, assemblé à une chaussure de sport, et vu en perspective. La figure 2 représente le patin à roulettes de type Quad, selon l'invention, assemblé à une chaussure de sport, et vu de dessus. La figure 3 représente le patin à roulettes de type Quad, selon 25 l'invention, assemblé à une chaussure de sport, et vu de dessous, de façon à mettre clairement en évidence l'accès facile aux vis de fixation (61). La figure 4 représente le patin à roulettes de type Quad, selon l'invention (à droite), et un patin à roulettes de type Quad, selon l'état antérieur de la technique (à gauche), tous deux vus de coté et à la même échelle, de façon à pouvoir comparer visuellement le diamètre des roues, et la garde au sol. La figure 5 représente le patin à roulettes de type Quad, selon l'état antérieur de la technique, exposé sans chaussure ni roues, de 35 façon à en mettre en évidence les différentes parties mécaniques. La figure 6 expose la cinématique du mécanisme de direction d'un patin à roulettes de type Quad, selon l'état antérieur de la technique. La figure 7 représente une vue de coté d'un mode de réalisation du patin à roulettes de type Quad selon l'invention, exposé sans chaussure 40 ni roues, de façon à en mettre en évidence les différentes parties mécaniques, la différence d'angle d'attaque entre le Truck avant et le Truck arrière, et la cinématique du mécanisme de direction. La figure 8 représente une vue en perspective, partiellement éclatée, d'un mode de réalisation du patin à roulettes de type Quad selon l'invention, exposé sans chaussure, de façon à en mettre en évidence les différentes parties mécaniques. En référence aux figures 7 et 8 dans un mode de réalisation de l'invention, le patin de type Quad comporte une platine en alliage d'aluminium (1), cette platine comporte dans son plan de symétrie deux trous destinés à recevoir chacun une vis a tête hexagonale creuse (61) servant à fixer la platine sur une chaussure de sport, par l'intermédiaire d'une plaque de métallique, dite plaque de fixation (6), installée à demeure dans la chaussure de sport. Aux deux extrémités de 15 cette platine se trouvent deux formes demi-cylindrique creusées dans la masse de la platine. L'axe de ces formes (103) (dénommé plus haut axe de basculement) est inscrit dans le plan vertical et forme un angle (dénommé plus haut angle d'attaque) d'environ 50 avec le plan horizontal pour la forme situé à l'avant de la platine (104), et d'environ 25 pour la forme située à l'arrière (105). La platine est percée au niveau de chacune de ces formes d'un trou perpendiculaire avec l'axe du cylindre creusé destiné à recevoir une vis à tête hexagonale (3) en acier inoxydable de diamètre MO10 (dénommée plus haut axe du Truck) . Sur cet axe, un Truck (2) est fixé au moyen d'un écrou (33) qui 25 fait pression par l'intermédiaire d'une rondelle (32) sur une gomme (31) en un matériau choisi pour ces propriétés viscoélastiques (par exemple du polyuréthane). Ce Truck (2) est un essieu directionnel d'une largeur comprise entre 9 et 13 centimètres. Chaque extrémité du truck est percée d'un taraudage destiné à recevoir une vis (4) servant d'axe à une roue 30 (5). Le truck comporte en son centre un bossage de forme demicylindrique (34) appelé cylindre de basculement, destiné à s'emboîter dans la forme demi-cylindrique correspondante creusée dans la platine. Ce bossage est lui-même percé en son centre d'un trou oblong traversant le truck perpendiculairement à l'axe du bossage. La section de ce trou 35 mesure 10 millimètres de large et 20 millimètres de long, de façon à laisser au Truc une certaine liberté de mouvement angulaire nécessaire au bon fonctionnement du mécanisme de direction. L'écrou (33) situé à l'extrémité permet de régler l'écrasement de la gomme viscoélastique qui maintient le truck en position, et par la même, la force de rappel 40 en position droite de la direction. REVENDICATIONS 1) Patin à roulettes à quatre roues, regroupées en deux essieux directionnels de deux roues, caractérisé en ce que la largeur de l'essieu est telle que l'espace compris entre les deux roues d'un même essieu est supérieure ou égale à la largeur de la chaussure de sport sur laquelle le dispositif est destiné à être monté, de façon à ce qu'il soit possible d'utiliser sur ces patins des roues dont le rayon est supérieur à la distance comprise entre 10 l'axe de l'essieu et la surface inférieure de la chaussure. 2) Patin à roulettes selon la revendication 1, caractérisé en ce que les essieux ne sont pas directionnels mais fixes. 3) Patin à roulettes selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'efficacité directionnelle de l'essieu arrière est 15 notablement inférieure a celle de l'essieu avant. 4) Patin à roulettes selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que les trous destinés à recevoir les vis ou les mécanismes de fixation de la platine sur la chaussure se trouvent à proximité du plan de symétrie de la 20 platine, à un emplacement facilement accessible par des outils tels qu'une clef hexagonale ou une perceuse, sans démontage ni des roues ni de l'essieu. 5) Patin à roulettes selon la revendication 1 ou la revendication 2, à quatre roues regroupées en deux essieux 25 directionnels de deux roues, permettant de transformer une rotation de la platine autour de son axe horizontal, en une rotation des essieux autour de leurs axes verticaux, caractérisé en ce que l'axe de basculement des essieux se confond avec l'axe d'une forme ou d'une pièce rapportée cylindrique destinée à s'emboîter dans la platine, et que l'axe de fixation de l'essieu sur la platine forme un angle droit avec l'axe de basculement.