Brevet FR2859111A1 — publié le 20050304

TITRE: VEHICULE A ROULETTES La présente invention concerne, de façon générale un 5 véhicule à roulettes adapté pour les déplacements en milieu urbain et la pratique de sport. Plus particulièrement, l'invention concerne un véhicule à roulettes comprenant une planche adaptée pour permettre le placement des pieds d'un utilisateur du véhicule sur une face supérieure de la planche en position normale d'utilisation et supportée par plusieurs roues guidantes placées à proximité d'une première extrémité longitudinale de la planche et au moins une roue guidée placée à proximité d'une seconde extrémité longitudinale de la planche, chaque roue ayant un axe de rotation propre autour duquel elle est montée à rotation, les axes de rotation des roues guidantes étant reliés à la planche par un moyen support articulé et étant mobiles ensemble par rapport à la planche selon un mouvement d'orientation directionnel de chaque roue guidante, et l'axe de rotation de la (des) roue(s) guidée(s) étant relié à la planche, la planche comportant une première zone d'appui de pieds située sur la face supérieure de la planche à proximité de la première extrémité longitudinale de la planche et une seconde zone d'appui de pieds située sur la face supérieure de la planche, à proximité de la seconde extrémité longitudinale de la planche et éloignée longitudinalement de la première extrémité de la planche, ces zones d'appuis étant 2859111 2 situées entre la (les) roue(s) guidée(s) et les roues guidantes. De nombreux véhicules à roulettes ont été développés et sont particulièrement adaptés pour les déplacements en zones urbaines car ils sont faciles à mettre en oeuvre, silencieux, peu encombrant, particulièrement maniables, relativement rapides et non polluants car généralement propulsés musculairement ou électriquement. Ces véhicules à roulettes sont également utilisés pour la pratique de sports. C'est la raison pour laquelle de nombreux fabricants de véhicules à roulettes ont développé diverses solutions visant à produire des véhicules à roulettes peu coûteux, robustes, légers, et maniables. Un véhicule à roulettes du type précédemment défini, est par exemple décrit dans le document brevet WO 00/03773 de Micro Mobility Systems AG. Ce véhicule est doté de trois roues portant une planche sur laquelle peut être fixé un manche de commande. Une roue guidée est positionnée à une seconde extrémité longitudinale de la planche et deux roues guidantes sont positionnées à une première extrémité de la planche. L'utilisateur du véhicule se positionne sur la planche, avec les roues guidantes orientées dans le sens de l'avance et d'un pied, pousse le véhicule en prenant appui régulièrement sur le sol, à côté de la 2859111 3 planche jusqu'à ce que sa vitesse soit suffisante pour le maintenir en équilibre sur le véhicule. L'utilisateur dirige le véhicule en déportant ses points d'appuis du côté de la planche vers lequel il souhaite se diriger. Cette dissymétrie de répartition des appuis sur le véhicule produit un couple de rotation de la planche selon un axe de pivotement longitudinal de la planche. La planche pivote latéralement autour de l'axe de pivotement longitudinal de la planche passant par le point de contact entre le sol aussi appelé support plan et la roue guidée. Corrélativement, le moyen support articulé qui est généralement un parallélogramme articulé ou tout autre moyen support communément utilisé dans le domaine des véhicules à roulettes subit ce couple de rotation et se déforme. Sous l'effet de la déformation du moyen support articulé, les roues guidantes qui sont en contact avec le support plan, pivotent ensemble dans la direction vers laquelle l'utilisateur souhaite se déplacer. Les roues guidantes sont à l'origine du pivotement de la première partie du véhicule, par rotation de celui-ci autour du point de contact entre le support plan et la roue guidée qui se trouve à l'arrière du véhicule. Le rayon de braquage d'un tel véhicule est lié directement à l'amplitude de braquage des roues guidantes. Plus la planche est inclinée latéralement par rapport au support plan et plus le braquage des roues guidantes sera important. 2859111 4 Un inconvénient de ce véhicule est que pour prendre un virage, l'utilisateur doit exercer une force dissymétrique importante sur la planche de façon à l'incliner latéralement. En raison du couple élastique résistant créé par la déformation élastique du moyen support articulé, plus le virage à prendre est important et plus les appuis dissymétriques sur la planche doivent être puissants. La difficulté de manoeuvre d'une telle planche dépend directement de l'importance des efforts que doit fournir l'utilisateur pour obtenir un braquage donné des roues guidantes. Dans ce contexte, la présente invention a pour but de proposer un véhicule à roulettes à manoeuvrabilité améliorée, avec lequel les changements de directions du véhicule puissent être effectués sans avoir à fournir des efforts aussi importants qu'avec les planches de l'art antérieur. A cette fin, véhicule à roulettes de l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce que le véhicule étant posé par toutes ses roues sur un support plan, la distance entre la seconde zone d'appui et le support est supérieure à la distance entre la première zone d'appui et ledit support. 2859111 5 Le fait que la distance entre la seconde zone d'appui et le support plan constituant un plan de roulement soit supérieure à la distance entre la première zone d'appui et le support plan, augmente la maniabilité de la planche selon l'invention par rapport aux planches de l'art antérieur. En effet, pour une force d'appui donnée constante exercée par l'utilisateur sur la face supérieure de la planche, plus la distance entre la seconde zone d'appui et le support plan est importante et plus le couple de rotation de la planche autour de son axe longitudinal est important. Le couple de rotation de la planche est en effet une fonction croissante en valeur absolue du produit de la force appliquée par l'utilisateur en un point de la seconde zone d'appui décalé par rapport à l'axe longitudinal, par la distance entre ce point d'appui et le point de contact entre la roue guidée et le support plan. La maniabilité de la planche selon l'invention est donc accrue par rapport aux planches de l'art antérieur car pour pivoter la planche, l'utilisateur doit exercer une effort moindre sur la seconde zone d'appui qui est préférentiellement disposée à l'avant de la planche, par rapport à son sens de déplacement. Il a été avantageusement remarqué que le fait que la première zone d'appui soit particulièrement proche du support plan par rapport à la seconde extrémité permet d'abaisser le centre de gravité de la planche et 2859111 6 de le rapprocher du support plan. Ainsi, les roues guidantes qui sont préférentiellement à l'arrière de la planche par rapport à son sens d'avance ont une stabilité accrue et le mouvement de roulis incontrôlé de la planche est minimisé. De plus, les efforts de pivotement de la planche appliqués sur cette première zone d'appui ont un effet moindre sur le pivotement latéral de la planche que les efforts de pivotement appliqués sur la seconde zone d'appui. L'utilisateur du véhicule selon l'invention utilisera donc préférentiellement son pieds arrière pour s'appuyer sur la première zone d'appui qui est proche du support et son pieds avant pour s'appuyer sur la seconde zone d'appui qui est éloignée support. Dans ce cas, le pieds avant exercera des efforts dans la seconde zone d'appui pour notamment manoeuvrer et contrôler la direction du véhicule et le pieds arrière sera particulièrement utilisé pour générer des efforts dans la première zone d'appui et stabiliser longitudinalement le véhicule. De plus, grâce à l'invention, la seconde partie de la planche étant éloignée du plan de roulement, l'amplitude maximale de rotation latérale de la seconde partie de la planche autour du (des) point(s) de contact(s) entre la(les) roue(s) guidée(s) et le plan de roulement est accrue. 2859111 7 Le véhicule à roulettes selon l'invention peut atteindre des amplitudes de pivotement latéral de la planche par rapport au plan de roulement jusqu'alors non atteintes par les véhicules de l'art antérieur. L'amplitude d'inclinaison latérale maximale de la planche autour de son axe longitudinal par rapport à un axe perpendiculaire au plan de roulement peut aller de -30 à + 30 , préférentiellement de -40 à +40 , et préférentiellement de -45 à +45 . Grâce à cette forte amplitude d'inclinaison, le véhicule selon l'invention procure des appuis particulièrement résistants y compris lorsque celle-ci est utilisée en virage. Cette planche est donc particulièrement adaptée pour faire du slalom. L'amplitude d'inclinaison latérale de la planche peut être accrue en prévoyant que la planche ait une largeur maximale qui soit située à une plus grande 20 proximité de la roue guidée que des roues guidantes. En conséquence, le véhicule à roulettes selon l'invention est donc plus stable que les planches de l'art antérieur, tout en ayant une maniabilité en virage accrue. Préférentiellement le véhicule selon l'invention possède une seule roue guidée. Dans un mode de réalisation particulier qui est décrit 30 par la suite, la roue guidée est montée à rotation sur 2859111 8 un axe relié fixement par rapport à la planche, cette roue guidée sera par la suite appelée roue fixe. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 représente une vue de côté du véhicule 10 selon l'invention; la figure 2 représente une vue de dessus du véhicule selon l'invention; la figure 3 représente une vue en coupe transversale selon un axe A-A du véhicule selon 15 l'invention; la figure 4 représente une vue de dessus partielle de la seconde extrémité du véhicule selon un mode particulier de réalisation de l'invention. Comme annoncé précédemment, et comme représenté sur la figure 2, l'invention concerne un véhicule à roulettes 1. Une planche 2 est supportée par deux roues guidantes (ou roue directionnelles) 4, 5 placées à proximité d'une première extrémité longitudinale 2a de la planche 2 et une roue fixe 6 placée à proximité d'une seconde extrémité longitudinale 2b de la planche 2. La roue fixe est toujours dans l'axe principal du véhicule 1 qui est également l'axe de déplacement du véhicule 1. La roue fixe 6 est portée par un axe de rotation 9 qui est lui même relié fixement à une pièce 2859111 9 en forme de chape 9a. La pièce en forme de chape 9a est montée fixement sur la seconde extrémité longitudinale 2b de la planche 2 qui constitue sa partie avant. Cette pièce en chape 9a a généralement une longueur fixe mais peut également avoir une longueur variable selon que l'on souhaite approcher ou éloigner la roue fixe par rapport à la planche. Ce dernier mode de réalisation permet avantageusement de réaliser un véhicule 1 à inclinaison longitudinale variable de la planche 2 et obtenir un compromis optimum entre manoeuvrabilité et stabilité du véhicule 1. Les roues guidantes 4, 5 sont respectivement montées à rotation autour d'axes propres de rotation 7, 8. Les roues guidantes sont fixées à la planche 2 de façon conventionnelle par un moyen support articulé 22 bien connu de l'homme de métier et largement commercialisé qui est adapté pour orienter simultanément les roues guidantes selon des directions sensiblement parallèles entre elles. La planche comporte une face supérieure 3 dotée de première et seconde zones d'appuis 3a, 3b, disposées entre la roue fixe et les roues guidantes pour permettre le placement des pieds d'un utilisateur. Ces zones d'appuis 3a et 3b sont généralement recouvertes d'un revêtement antiglisse. La première zone d'appui 3a de pieds est située à 30 proximité de la première extrémité longitudinale 2a de la planche 2 et la seconde zone d'appui 3b de pieds est 2859111 10 située à proximité de la seconde extrémité longitudinale 2b de la planche 2 et éloignée de la première extrémité 2a de la planche 2. Le véhicule est adapté pour que lorsqu'il est posé par toutes ses roues sur un support plan 18, la distance entre la seconde zone d'appui 3b et le support 18 est supérieure à la distance entre la première zone d'appui 3a et ledit support 18. Ce résultat peut être obtenu en utilisant une planche dotée d'un profil longitudinal non plan et/ou préférentiellement en inclinant longitudinalement la planche 2 par rapport à son plan de roulement qui est constitué par le sol / support 18. Le plan de roulement du véhicule est défini par les extrémités verticales des trois roues qui sont les plus éloignées de la planche et qui sont situées à l'opposé de la face supérieure 3 de la planche par rapport à la planche 2. La planche 2 de la figure 1 est incliné en utilisant une pièce en forme de chape 9a relativement longue ce qui permet de positionner l'axe 9 de rotation de la roue fixe 6 à distance de la planche 2 et en utilisant une roue fixe 6 de plus grand diamètre que les roues guidantes. Typiquement, pour une distance entre la roue fixe 6 et les roues guidantes 4, 5 d'environ 800 à 950 millimètres, le diamètre des roues guidantes est d'environ 100 millimètres et la roue fixe 6 est choisie pour avoir un diamètre d'environ 140 millimètres et 2859111 11 préférentiellement d'environ 160 millimètres. Ainsi pour une telle planche 2, la distance minimale Db de la planche 2 au support 18, à l'endroit de sa roue fixe 6 est d'environ 10,5 centimètres et la distance minimale Da de la planche 2 au support 18, à l'endroit de ses roues guidantes 4 est d'environ 6,5 centimètres. En d'autres termes la distance entre la seconde zone d'appui 3b et le support 18 est supérieure à la distance entre la première zone d'appui 3a et ledit support 18 d'au moins 2% de la distance séparant ces première et seconde zones d'appuis, et préférentiellement entre 4% à 20%. Le choix de la différence de hauteur entre les zones d'appuis 3a et 3b par rapport au support 18 dépend du type d'utilisation souhaitée du véhicule 2. Ainsi lorsque l'utilisation du véhicule n'est pas parfaitement définie on utilisera avantageusement un moyen de réglage de l'inclinaison longitudinale de la planche par rapport au support permettant d'incliner la planche par rapport au support 18 selon une pente variable allant d'au moins 2% à préférentiellement 20%. La limite de 20% peut être augmentée pour répondre à des besoins spécifiques, sans départir de la présente invention. Préférentiellement, la planche 2 est plane et inclinée par rapport au support 18 selon une pente d'au moins 2% et préférentiellement entre 4% et 20%. 2859111 12 Le moyen support articulé 22 comporte un moyen élastique 22a adapté pour générer un couple élastique de rappel de la planche 2 dans une position de pivotement latéral de la planche 2 dans laquelle l'axe de rotation 9 propre de la (des) roue(s) guidée(s) 6 est sensiblement parallèle au support 18. Ce moyen élastique 22a est préférentiellement un ressort précontraint par une vis de réglage de façon que le couple élastique généré par le moyen élastique 22a pour une position de pivotement latéral de la planche 2 donnée puisse être ajusté. La largeur maximale L de la planche 2 est située à plus grande proximité de la roue fixe 6 que des roues 15 guidantes 4, 5 de façon à augmenter l'effet de bras de levier lors d'un appui dans la seconde zone d'appui 3b. Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, la planche 2 possède un manche de commande 10 fixé sur la face supérieure 3, à une plus grande proximité de la roue fixe 6 que des roues guidantes 4, 5. Ce manche est préférentiellement décalé par rapport à un plan de rotation de la roue fixe 6 et est préférentiellement fixé à côté de la roue fixe 6. Le manche 10 permet notamment à l'utilisateur de se stabiliser sur la planche. La figure 3 montre une coupe selon un axe A-A montrant la planche inclinée à environ 45 par rapport à la verticale. Comme le montre cette figure, la largeur de la planche est maximale à proximité de la roue fixe et est prévue pour permettre une inclinaison de la planche d'au plus 45 par rapport à la verticale sans risquer un contact entre la planche 2 et le support plan 18. Selon un mode de réalisation particulier, non représenté sur les figures, le véhicule est motorisée par un moteur thermique, ou préférentiellement électrique. Le couplage du moteur avec la roue fixe 6 motrice peut être réalisé par friction d'un galet moteur sur la roue, par engrènement du moteur sur un pignon d'entraînement solidaire de l'axe de rotation de la roue fixe, ou par courroie. Le système d'entraînement du moteur comporte préférentiellement un moyen d'embrayage. Le moteur peut par exemple être montée sur une platine articulée par rapport à la planche 2. Dans une première position angulaire de la platine, le moteur est embrayé sur la roue fixe 6 ou sur un moyen d'entraînement de la roue fixe 6. Dans une seconde position angulaire de la platine, le moteur est débrayé de la roue fixe 6 ou du moyen d'entraînement de la roue fixe 6. Une commande d'embrayage du moteur comporte préférentiellement une manette de commande permettant de tendre un câble d'embrayage. Cette force de tension pousse le moteur à venir embrayer avec la roue fixe 6 ou le moyen d'entraînement de la roue fixe 6. Un moyen de rappel élastique est compressé lorsque le moteur est 2859111 14 embrayé et cela tant que le câble d'embrayage reste tendu. Le passage de la première position angulaire vers la seconde, c'est à dire le passage d'une position embrayée à une position débrayée est effectué en relâchant les efforts de tension exercés par la manette de commande sur le câble d'embrayage. Sous l'effet de la force de rappel élastique exercée par le moyen de rappel élastique, la platine pivote jusqu'à permettre le débrayage complet du moteur. Le moteur est préférentiellement alimenté par des batteries qui peuvent être placées dans le manche de commande 10 qui est un tube cylindrique ou directement fixées à la planche ou portées dans un sac à dos. Le moteur est commandé par un interrupteur et/ou un variateur de vitesse. L'interrupteur et/ou le variateur peuvent être positionnés sur la planche 2 pour être commandés au pieds ou sont préférentiellement positionnés sur le manche de commande 10, à proximité de la poignée. L'interrupteur et/ou variateur est préférentiellement 25 intégré dans la poignée, cette poignée pouvant être mobile par rapport au manche 10. Dans ce cas, la poignée est par exemple montée à rotation sur le manche 10 qui est sensiblement vertical 30 et/ou perpendiculaire à la planche 2. 2859111 15 Selon une autre variante de l'invention, non représentée sur les figures, la roue fixe peut être remplacée par deux roues fixes parallèles entre elles et de même diamètre, montées sur un même axe de rotation. Dans ce cas, ces roues fixes sont soit juxtaposées l'une à l'autre, soit éloignées l'une de l'autre. La figure 4 représente la seconde extrémité 2b du véhicule 1 lorsque ces deux roues dites guidées 6a et 6b sont éloignées l'une de l'autre et portées par un même axe de rotation 9. Cet axe est par exemple assemblé sur la seconde partie 2b du véhicule, généralement à l'avant de la planche 2, par une liaison pivot 11 sensiblement parallèle à l'axe longitudinal 25. Cette liaison pivot est préférentiellement alignée avec cet axe longitudinal 25 de façon à faciliter l'inclinaison latérale de la planche dans les virages. Selon un autre mode de réalisation dans lequel les deux roues guidées 6a et 6b sont éloignées l'une de l'autre, celle-ci peuvent être montées sur un support articulé permettant par exemple d'incliner latéralement ces deux roues guidées par un mouvement d'inclinaison dans un plan vertical. Ce support articulé étant adapté pour que les axes de rotation des roues guidées soient mobiles simultanément et uniquement dans un plan vertical, les roues restant toujours sensiblement parallèles entre elles. Ce mode de réalisation permet aux roues guidées d'être toujours 2859111 16 orientées dans l'axe de la planche et toujours simultanément en contact avec le sol, la direction du véhicule étant uniquement donnée par les roues guidantes. Un ou plusieurs amortisseurs peuvent être apportés sur ce support articulé pour favoriser le contact simultané des roues guidées sur le sol. La position normale d'utilisation du véhicule, consiste à positionner les roues guidantes ou roues directionnelles à l'arrière du véhicule par rapport à son sens d'avance avec la face supérieur de la planche orientée vers le haut et la (les) roue(s) dirigée(s) /fixe positionnée(s) dans le sens de déplacement du véhicule. Pour prendre un virage, l'utilisateur incline la planche 2 par rapport au sol 18, du côté vers où il 20 souhaite tourner. L'utilisateur déplace son poids sur le côté de la planche vers lequel il souhaite tourner et crée un couple de rotation de la planche 2 autour de son axe longitudinal 25. Ces efforts créent un couple de pivotement de la planche autour d'un axe de 25 pivotement longitudinal 26 sensiblement parallèle à l'axe principal de la planche 2. L'arrière de la planche 2 chasse alors du côté opposé au côté vers lequel l'utilisateur souhaite tourner. 30 Dans le cas préférentiel où il n'y a qu'une seule roue guidée/fixe, sous l'effet combiné du mouvement d'avance 2859111 17 de la planche 2, de l'arrière vers l'avant de la planche, et du mouvement de chasse latérale de l'arrière de la planche 2, l'ensemble du véhicule 1 pivote autour du point de contact 19 entre la roue fixe 6 avant de la planche 2 et le sol ou support 18 et l'avant de la planche 2 s'oriente vers le côté du virage souhaité. REVENDICATIONS 1 Véhicule à roulettes (1) comprenant une planche (2) adaptée pour permettre le placement des pieds d'un utilisateur du véhicule sur une face supérieure (3) de la planche (2) en position normale d'utilisation et supportée par plusieurs roues guidantes (4, 5) placées à proximité d'une première extrémité longitudinale (2a) de la planche (2) et au moins une roue guidée (6) placée à proximité d'une seconde extrémité longitudinale (2b) de la planche (2), chaque roue (4, 5, 6) ayant un axe de rotation propre (7, 8, 9) autour duquel elle est montée à rotation, les axes de rotation (7, 8) des roues guidantes (4, 5) étant reliés à la planche (2) par un moyen support articulé (22) et étant mobiles ensemble par rapport à la planche (2) selon un mouvement d'orientation directionnel de chaque roue guidante (4, 5), et l'axe de rotation (9) de la (des) roue(s) guidée(s) (6) étant relié à la planche (2), la planche (2) comportant une première zone d'appui (3a) de pieds située sur la face supérieure (3) de la planche (2) à proximité de la première extrémité longitudinale (2a) de la planche (2) et une seconde zone d'appui (3b) de pieds située sur la face supérieure (3) de la planche (2), à proximité de la seconde extrémité longitudinale (2b) de la planche (2) et éloignée longitudinalement de la première extrémité (2a) de la planche (2), ces zones d'appuis étant situées entre la (les) roue(s) guidée(s) et les roues guidantes, caractérisé en ce que le véhicule étant posé par toutes ses roues sur un support plan (18), la distance support première entre la seconde zone d'appui (3b) et le (18) est supérieure à la distance entre la zone d'appui (3a) et ledit support (18). 2 Véhicule à roulettes selon la revendication 1 isé en ce que la distance entre la seconde zone (3b) et le support (18) est supérieure à la entre la première zone d'appui (3a) et ledit (18) d'au moins 2% de la distance séparant ces et seconde zones d'appuis, et préférentiellement entre 4% et 20%. 3 Véhicule à roulettes selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que la planche est inclinée longitudinalement, et entre les roues guidantes et guidée(s), par rapport à ce support plan (18) et la distance minimale (Db) de la planche (2) au support (18), à l'endroit de sa (ses) roue (s) guidée(s) (6), est supérieure à la distance minimale (Da) de la planche au support (18) à l'endroit de ses roues guidantes (4, 5). 4 Véhicule à roulettes selon la revendication 3 caractérisé en ce que l'inclinaison longitudinale de la planche (2) par rapport au support plan (18) est supérieure à 2% et préférentiellement supérieure à 4%. Véhicule à roulettes selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que le moyen support articulé (22) comporte un moyen élastique (22a) adapté pour générer un couple élastique de rappel de la caractér d' appui distance support première 2859111 20 planche (2) dans une position de pivotement latéral de la planche (2) dans laquelle l'axe de rotation (9) propre de la (des) roue(s) guidée(s) (6) est sensiblement parallèle au support (18). 6 Véhicule à roulettes selon la revendication 5 caractérisé en ce que le moyen élastique (22a) est un moyen réglable de façon que le couple élastique généré par ce moyen élastique (22a) pour une position de pivotement latéral de la planche (2) donnée puisse être ajusté. 7 Véhicule à roulettes selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que la planche (2) possède une largeur maximale (L) qui est située à une plus grande proximité de la (des) roue(s) guidée(s) (6) que des roues guidantes (4, 5). 8 Véhicule à roulettes selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'il possède un manche de commande (10) fixé sur la face supérieure (3) de la planche (2) à une plus grande proximité de la (des) roue(s) guidée(s) (6) que des roues guidantes (4, 5). 9 Véhicule à roulettes selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que la (les) roue(s) guidée(s) possède un diamètre supérieur au diamètre des roues guidantes (4, 5). 2859111 21 Véhicule à roulettes selon l'une des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que l'axe de rotation (9) de la roue guidée (6) est relié fixement à la planche (2).