Brevet FR2880818A1 — publié le 20060721

La présente invention concerne un dispositif léger fixé au pied conçu pour pouvoir se déplacer aussi bien sur une piste aménagée que sur une route de qualité moyenne. Ce type de déplacement est traditionnellement et majoritairement effectué à l'aide de patins à roulettes munis de quatre roues de petite dimension placées sous la semelle, ou de patins type en ligne à plusieurs roues (en général quatre ou cinq) également de petite dimension alignées sous la semelle, et dans son axe. L'inconvénient majeur de ces dispositifs est que leur utilisation est raisonnablement limitée à une surface lisse, dure et sans graviers donc sur des piste aménagées ou sur des routes particulièrement bien entretenues. Leur capacité à rouler sur les routes ordinaires dont la surface est grossière n'est donc pas satisfaisante. Un autre inconvénient réside en la difficulté d'apprentissage et de position arrêtée sur ces types de patins. En effet il n'existe pas de système vraiment pratique lorsqu'on veut garder une position d'arrêt stable, se remettre en ligne de sa trajectoire ou ralentir la vitesse. De façon plus limitée, des variantes de patins à roulettes avec par exemple des roues moyennes ayant leur axes éventuellement déportées au-dessus de la semelle pour les patins à quatre roues (les roues sont donc en dehors de l'empreinte de la semelle) ou pour les patins en ligne l'utilisation de seulement deux roues moyennes l'une devant et l'autre derrière la semelle et dans son axe, sont d'une conduite difficile qui limite considérablement leurs performances. De même l'utilisation de deux roues moyennes sur un coté du patin à plan de roulement vertical ou éventuellement incliné pour rapprocher la zone de contact au sol sous l'axe principal de la semelle ont l'inconvénient soit de déporter l'axe de réaction du patin hors de I axe de la cheville soit d'occasionner un mouvement de rotation du patin vers l'extérieur de la trajectoire ainsi qu'une usure rapide des roues. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients et à apporter des 25 fonctionnalités supplémentaires. Il comporte en effet selon une première caractéristique et pour chaque patin, deux roues déportées par rapport à l'axe principal de la semelle: une grande roue à l'avant en général entre 150 et 300 mm de diamètre repère (1) sur l'extérieur du pied et une roue moyenne à l'arrière repère (2) ( 100 à 150 mm) sur l'intérieur du pied. L'axe de rotation de chaque roue est situé dans un plan parallèle mais non confondu au plan de la semelle repère (4) et est perpendiculaire au grand axe de cette semelle, rendant ainsi les plan de roulement des roues parallèles au déplacement de chaque semelle lorsque la semelle est dans un plan horizontal. Selon une seconde caractéristique, le diamètre des roues avant et arrière (1) et (2) peut varier individuellement de 75 à 300 mm. Ceci donne plusieurs combinaisons possibles de grandes, moyennes ou relativement petites roues, plus grandes en tous cas que les roues de patins usuels. L'axe de rotation des roues repère (1c) et (2c) est situé environ au niveau du plan de la semelle repère (4) pour la taille de roue 100 mm, en dessous pour les roues plus petites et au-dessus pour les tailles plus grandes. Cette disposition place la semelle repère (4) dans un plan parallèle et situé à environ 50 mm au dessus du sol. Le patin est donc ainsi largement abaissé et stabilisé par rapport à l'axe des grandes roues de la configuration standard. Le pied se loge dans une chaussure haute repère (3), semi rigide avec articulation avant/arrière au niveau de la cheville repère (3c) . Ce type de chaussure est identique au type utilisé pour les patins en ligne . Suivant une septième caractéristique, des chaussures plus souples peuvent aussi être utilisées s. Suivant la nature du terrain pratiqué majoritairement et le type de randonnée, le diamètre des roues et la matière de la bande roulante standard des roues en caoutchouc synthétique plein ou semi plein peut être remplacée par un pneu léger type boyau, ou encore par un pneu tout terrain de cycle. Les pneus sont adéquats pour les pressions élevées de gonflage. La jante et bande de roulement de la roue avant repère (la) est déportée par rapport aux rayons (ou disque) repère (lb) de liaison de la roue à son moyeu pour approcher le plus possible le pied du plan de roulement. La partie la plus large de la chaussure rentrant à l'intérieur de la bande (ou tore) de roulement. L'axe de la bande de roulement est donc ainsi à environ 40 mm de l'axe géométrique du pied. La roue arrière repère (2) sera également rapprochée au maximum de la surface extérieure de la chaussure. Le but de ces dispositions étant de limiter l'empreinte au sol de l'ensemble de l'engin et d'éviter les chocs avec l'autre pied ou des éléments extérieurs, mais surtout de ramener l'axe constitué par les points de contact des deux roues avec le sol le plus près possible de la projection au sol des points d'appui du pied dans la chaussure mais toujours du même coté afin d'éviter des effets de couple latéral sur la cheville ainsi qu'un passage en position instable lors du mouvement de poussée. Suivant une troisièmes caractéristique, des blocs en caoutchouc à l'avant repère (6) et l'arrière repère (5) de chaque patin situés à l'opposé des roues par rapport à l'axe principal de la semelle et à une hauteur de 35 mm par rapport au sol à l'avant et 20 mm à l'arrière. Grâce à la position décalée des roues (l'avant sur l'extérieur du pied et l'arrière à l'intérieur), et la faible hauteur de la semelle ils peuvent être utilisés pour le freinage, ralentissement, maintient de la position arrêt ou marche. Il suffit pour cela de les mettre en contact avec le sol par un mouvement intérieur ou extérieur léger du pied avec changement de l'assiette de la semelle par action simultanée de pivotement de la cheville et du genoux. La jambe prend alors la forme du X des jambes des skieurs en position de chasse neige pour l'utilisation des blocs avants ou en forme de () pour appui sur les blocs arrières. Le freinage et ralentissement à partir d'une grande vitesse se fait préférablement par effet de traînage d'un pied arrière sur son bloc de caoutchouc avant ou encore comme en patinage classique par amorce d'un virage bloqué. Le bloc avant (6) sert aussi à adhérer au sol et à propulser le patineur lorsque l'axe du pied n'est que légèrement hors de l'axe du déplacement. Normalement l'axe du pied est dirigé vers l'extérieur de l'axe de déplacement, environ à 30 pour profiter de la réaction des roues qui ne travaillent donc pas dans leur plan normal de rotation. Cet appui franc ou esquissé sur le bloc avant provient de l'appui du pied au-delà de la ligne de liaison des points de contact des roues avec le sol et entraîne une rotation du plan de la semelle (4) favorisant encore le contact au sol. En vue de dessus, la position des axes de roues avant (1c) et arrière (2c) par rapport à la longueur de la semelle (4) de la chaussure (3) sont situés à l'intérieur de l'empreinte de cette semelle. Au niveau du talon pour la roue arrière et au niveau de la liaison pied orteils pour la roue avant. Cette disposition des axes à l'intérieur de l'empreint autorise un mouvement aisé lors du passage du pied de la fonction pousseur à la fonction porteur. Ceci nécessiterait un effort beaucoup plus important si les roues étaient placées bien en avant et bien en arrière de la semelle. La dimension des deux roues et le type de bande roulante permettent une utilisation efficace des patins sur une route même grossière. Le choix de cette dimension dépend du type de route, du type de randonnée à effectuer et de la pointure du patineur. En principe ce choix peut être fait à l'acquisition, ou suivant une sixième caractéristique, il peut être fait plus tard par changement de la roue, une provision pour la fixation de deux diamètres consécutifs de roues peut être prévue sur les pièces (4b) et (4c) de la semelle/planche repère (4) . Le grand diamètre à l'avant et l'élasticité de la bande roulante permettent tout en maintenant un coefficient de roulement remarquable qui limite les pertes d'énergie, d'avaler les obstacles (gravier, petit creux) sans effet de choc et de freinage important pouvant entraîner le déséquilibre du patineur vers l'avant et sans répercussion de vibrations inconfortables. La roue arrière de grand diamètre a les mêmes avantages, et dans le cas d'un diamètre plus petit avalerait en théorie moins bien les obstacles, mais, l'effet d'un début de déséquilibre éventuel du patineur vers l'avant dégagerait automatiquement le poids appliqué sur la roue arrière et donc son effet de freinage. La semelle du pied de la chaussure (3b) est fixée de façon rigide directement sur la semelle/planche (4) de faible épaisseur (moins de 10 mm) mais résistant suffisamment à la torsion dans le sens de son grand axe (augmentation possible de la section au milieu de la planche). L'axe de rotation des roues (1c) et (2c) est fixé directement sur cette planche (4a) pour la taille 100 mm, ou en position légèrement surélevée (ou abaissée) par rapport à cette planche (4a) au moyen d'une équerre (4c) pour la roue arrière ou (4b) pour la roue avant. Outre la chaussure (3) qui est un modèle du commerce, le choix des matériaux des autres pièces doit être guidé par des questions de du poids et d' inertie en rotation. Particulièrement pour la roue avant (1) dont le grand diamètre induirait des effets gyroscopiques importants s'il n'était pas balancé par une vitesse de rotation diminuée et un moment d'inertie réduit par le choix des matériaux légers et de quantité limitée. Selon une quatrième caractéristique, l'axe de rotation de la roue avant (1c) peut être inclinée par rapport au plan de la semelle (4) pour déplacer le point d'appuis plus proche de l'axe du pied et dégager le haut de la chaussure. En général, cet angle d'inclinaison ne dépassera pas 10 pour limiter la rotation engendrée vers l'extérieur du pied. Selon une cinquième caractéristique, le système peut être adapté sur un patin type en ligne du commerce simplement démuni de ces roues. La semelle/planche (4a) précédente étant alors remplacée par un profil en U repère (4d) monté sous et englobant les chapes des petites roues du modèle en ligne . La fixation est réalisée par 4 ou 5 boulons passant par les trous d'axe des 4 ou 5 petites roues. Les dessins annexés illustrent l'invention. Ils concernent le système (patin) du pied gauche. Les dimensions sont approximativement en proportion à la longueur d'un pied adulte moyen de 28 à 30 cm de long: La figure N 1/10 représente la vue de face simplifiée du système standard. La figure N 2/10 représente la vue de coté simplifiée du système La figure N 3/10 représente la vue de dessus simplifiée du système La figure N 4/10 représente la perspective simplifiée du système La figure N 5/10 représente la perspective d'une forme simple de la planche/semelle et un détail du pliage de l'équerre (4b). La figure N 6/10 représente la coupe d'une roue avant simplifiée suivant différent types de bande de roulement, standard en matériaux synthétique plein (1 a), en version pneu léger type boyau (la') et en version pneu tout terrain (1a"). Le détail de jante (1d) et de valve de gonflage (le) pour les versions pneu. La figure N 7/10 représente la vue avant simplifiée du système suivant quatrième caractéristique avec l'axe de la roue avant incliné. La figure N 8/10 représente la vue de face simplifiée de la cinquième disposition avec liaison sur un patin en ligne démuni de ses roues. La pièce (3d) profil de chape des roues démontées et les boulons de liaison (3e) sont rajoutés sous la partie pied de la chaussure (3c). la planche semelle (4a) est remplacée par le profil U (4d) monté sur la pièce (3d), et les équerres (4b) et (4c) sont modifiées avec des goussets pour être fixées sur la pièce (4d). La figure N 9/10 représente la vue de coté simplifiée de la cinquième disposition. La figure N 10/10 représente la perspective éclatée des pièces de la cinquième disposition (3d), (3e), (4d), (4b), (4c), (1c) et (2c). En référence à ces dessins, le système comporte: (1) Une roue avant de grand diamètre avec son moyeu (1c), ses rayons/disque (1b) , et bande 25 de roulement (la), (1a') et (1a"). (2) Une roue arrière de diamètre moyen ou grand avec son moyeu (2c) , ses rayons/disque (2b), et bande de roulement (2a), (2a') ou (2a"). (3) Une chaussure haute semi rigide articulée à la cheville de type patin en ligne avec sa partie cheville (3a), sa partie pied (3b) et ses pivots d'articulation (3c), également chapes de 30 roues (3d) et boulons (3e) pour la cinquième disposition. (4) Une planche de fixation de la chaussure et des axes de roues avec sa partie semelle (4a) ou (4d) (pour la cinquième disposition), sa partie équerre avant (4b) et sa partie équerre arrière (4c). (5) Un bloc caoutchouc d'arrêt ou de maintient de position sous partie arrière de la semelle. (6) Un bloc caoutchouc d'arrêt ou de maintient de position sous partie avant de la semelle. Un mode de réalisation typique de l'invention consiste pour un patin avec une roue avant de 200 mm et une roue arrière de 125 mm en: Une chaussure semi rigide (3) du commerce moulée en matière plastique avec chaussons tissus. La chaussure est fixée par rivets sur la semelle (4). Une semelle support (4) en alliage léger d'aluminium moulé par injection avec nervures en face inférieure ou en fibre de carbone. La semelle a pour longueur environ 27 cm, 8 cm de largeur et 7 mm d'épaisseur. Les équerres (4b) et (4c) sont soit de même matière et moulées directement avec la semelle, ou rapportées en tôles d'acier de 2 mm (avec nervures de rigidité de 8 mm obtenues par pliage/emboutissage) et fixées par vis sous la semelle. Ainsi l'équerre (4b) aura pour dimensions: a/ embase fixée sous la semelle 30 x 45 mm, b/ partie triangulaire normale à la semelle et montant jusqu'à l'axe de roue: largeur 45 mm en bas et 25 mm au niveau de l'axe de roue, hauteur entre embase et axe de roue: 50 mm. La nervure de rigidité est située en bas de l'embase, face opposée à celle en contact avec le bas de la semelle, et coté roue sur une hauteur de 25 mm(voir planche 5/10), cl au niveau de la fixation de l'axe de roue, un bossage embouti avec taraudage de 12 mm au pas fin, un second bossage taraudé est prévu 20 mm sous le premier pour l'option avec roue de diamètre 160 mm. L'équerre (4c) aura pour dimensions a/ embase 30x 45 mm, b/ partie triangulaire largeur 45 mm en bas et 25 mm au niveau de l'axe de roue, hauteur entre embase et axe de roue: 17 mm. La nervure de rigidité est située en bas de l'embase, face opposée à celle en contact avec le bas de la semelle, et coté roue sur une hauteur de 10 mm, c/ au niveau de la fixation de l'axe de roue, un bossage embouti avec taraudage de 12 mm au pas fin. Des blocs en caoutchouc de 20 mm de diamètre et d'épaisseur 10 mm pour la pièce (6) et 20 mm pour la pièce (5) sont fixés par une vis noyée dans le bloc sous la semelle (4a). Les axes de roues en acier sont vissées sur les équerres. Pour les grandes roues, les ensembles axe/moyeux sont similaires à ceux de roues de cycles, constituant grâce à deux rangées de billes un roulement, montage en X . Pour les roues plus petites, on utiliserait des roulements à aiguilles avec butées de friction simples acier/laiton ou roulements à bille à gorge profonde. Les roues sont décrites sur la planche 6110. En version pneu tout terrain, on trouve dans le commerce des roues de cycle à partir du diamètre 12#, et des roues utilisées pour landaus à 3 roues ou fauteuil orthopédique. Seulement de simples adaptations sont à réaliser. Les roues fabriquées seront en tôle d'alliage léger. Le matériau des bandes de roulement pleines est identique à celui utilisé pour les patins en ligne. Les utilisations principales des patins de route sont pour le loisir en randonnée sur route, pour le déplacement facile et rapide en ville et les autres applications des patins à roulettes traditionnels ou en ligne. L'utilisation est soumise le cas échéant aux obligations du code de la route, au code civil et des assurances et au port d'équipements de protections individuelles agrées. REVENDICATIONS 1/ Patins à roulettes de route constituant un dispositif léger fixé au niveau du pied conçu pour se déplacer aussi bien sur piste aménagée que sur une route de qualité moyenne caractérisé en ce qu'il comporte pour chaque pied: une chaussure haute semi rigide et articulée au niveau de la cheville (3), une semelle/planche support (4) sur laquelle est fixée la chaussure et où sont rattachés directement ou au moyen d'équerres (4b et 4c) les axe de rotation d'une roue avant (1) de gros diamètre située à l'extérieur du pied au niveau de la jonction pieds/orteils et d'une roue arrière (2) de diamètre moyen située à l'intérieur du pied au niveau du talon de sorte que la projection des appuis du pied dans la chaussure soient proches de la ligne de liaison des points de contact des deux roues avec le sol, la bande de roulement des roues ayant un bon coefficient de roulement de par son grand diamètre et de par la dureté relative de ses matériaux elle permet ainsi d'avaler les défauts du terrain et d'obtenir un mouvement sans trop de pertes d'énergie. 2/ Patins à roulettes selon la revendication N 1 caractérisé en ce que le diamètre de la roue arrière (2) peut s'approcher, égaler ou dépasser le diamètre de la roue avant (1), de telle façon que la dimension de chaque roue, avant ou arrière, puisse varier entre 75 et 300 mm individuellement, donnant ainsi plusieurs combinaisons possibles de grandes, moyennes ou relativement petites roues. 3/ Patins à roulettes selon les revendications N 1 et N 2 caractérisé en ce que des blocs caoutchouc d'appui (repères 5 et 6) utilisés en position à l'arrêt stable, en marche ou encore en freinage, sont fixés sous la semelle/planche (4) au niveau de l'axe et à l'opposé de chacune des deux roues. 4/ Patins à roulettes selon les revendications N 1, 2 et optionnellement N 3 caractérisé en ce que l'axe de rotation de la roue avant (1) est légèrement incliné par rapport au plan de la planche. Le point de contact de cette roue avec le sol étant rentré vers l'intérieur du pied. 5/ Patins à roulettes selon la revendication N 1 et éventuellement l'une ou plusieurs des autres revendications précédentes caractérisé en ce que la semelle/planche de fixation (4) de la chaussure (3) au système des roues est remplacée par un profilé fixé sur les chapes des roues d'un patin en ligne du commerce dont on aurait démonté les roues. 6/ Patins à roulettes selon la revendication N 1 et éventuellement l'une ou plusieurs des autres revendications précédentes caractérisé en ce que le diamètre et la nature de la bande de roulement des roues avant (1) et optionnellement de la roue arrière (2) peut être ajustée en fonction du terrain et de la pointure du patineur, cet ajustement pouvant être fait de façon définitive dès l'acquisition des patins ou par un changement ultérieur des roues en utilisant éventuellement différents trous de fixation prévus sur les équerres de liaison (4b) et (4c) des roues à la semelle/planche (4a) ou (4d), les bandes de roulement pouvant être en matériaux des roues de patins en lignes (roue pleine), ou avec des pneus lisses de route (type boyau) ou pneus tout terrain de cycles. 7/ Patins à roulettes selon la revendication N 1 et éventuellement l'une ou plusieurs des autres revendications précédentes caractérisé en ce que la chaussure semi rigide (3) peut être remplacée par une chaussure plus souple.