Brevet FR2898860A1 — publié le 20070928

Domaine de l'invention L'invention concerne un engin de transport comprenant deux roues avant et une roue arrière. L'invention concerne plus précisément un engin de transport présentant des avantages particuliers selon la vitesse à laquelle il évolue et/ou selon son inclinaison par rapport au sol, notamment lors de la prise d'un virage. L'invention s'applique particulièrement bien à un engin mu par la 10 force musculaire humaine. Art antérieur On connaît des engins de transport à deux roues comportant une 15 roue avant et une roue arrière, comme par exemple une bicyclette. Un tel engin de transport présente l'avantage d'être maniable, y compris lorsque celui-ci est incliné par rapport au sol pour une prise de virage. Un tel engin de transport s'avère cependant instable en dessous d'une vitesse limite Viim de sorte qu'un utilisateur de cet engin se voit 20 obligé de mettre pied au sol lorsqu'il se meut à une vitesse V en dessous de cette vitesse limite V,;m ou lorsqu'il est à l'arrêt. Par la suite une vitesse V d'un engin de transport à deux roues comportant une roue avant et une roue arrière telle que V Viim est définie comme une vitesse grande ou élevée. Pour remédier au défaut de stabilité, à faible vitesse, d'un engin de transport à deux roues comportant une roue avant et une roue arrière, on connaît également des engins de transport à trois roues ou plus. Ces engins à trois roues ou plus peuvent soit comprendre deux roues avant 30 et au moins une roue arrière soit comprendre deux roues arrière et au moins une roue avant, comme par exemple pour un tricyle. 1 Pour un tel engin, les roues à l'avant et/ou à l'arrière permettent du fait de leur écartement de stabiliser celui-ci, à une vitesse faible (ou à l'arrêt). Toutefois, un tel engin se révèle nettement moins maniable qu'un engin de transport à deux roues, en particulier lorsque celui-ci doit effectuer un virage. En effet, lors de la prise d'un virage, l'écartement existant entre les roues avant et/ou arrière ne permet pas l'inclinaison de l'engin par rapport au sol : la capacité à effectuer un virage en est donc affectée. De plus, plus l'écartement entre les roues avant et/ou arrière est important, plus l'engin est stable mais moins il est maniable lors de la prise d'un virage, en particulier si ce virage s'effectue à une vitesse importante. Pour remédier à ce défaut de maniabilité, il a été proposé par exemple dans le document JP 11-043089, un engin de transport à quatre roues, mu exclusivement par la force musculaire humaine, avec à l'avant et à l'arrière des roues jumelées présentant un écartement relativement faible entre elles par rapport au diamètre de roue, rendant l'engin un peu plus polyvalent quelle que soit la vitesse. Dans le document JP 11-043089, la maniabilité de l'engin de transport lors de la prise de virage reste cependant loin de celle d'un engin à deux roues comportant une roue avant et une roue arrière, ce document rie présentant qu'une simple optimisation entre des caractéristiques contradictoires, à savoir entre la stabilité et la maniabilité (notamment en prise de virage) de l'engin. Un objectif de la présente invention est de s'affranchir des inconvénients des solutions existantes en proposant un engin de transport présentant, à grande vitesse et/ou lorsqu'il est incliné par rapport au sol (notamment en prise de virage), les avantages d'un engin à deux roues comportant une roue avant et une roue arrière et, à faible vitesse ou à l'arrêt, les avantages d'un engin à trois roues ou plus. Un objectif de l'invention est ainsi de proposer un engin de transport stable et maniable quelles que soient les conditions d'utilisation et en particulier pour les conditions d'utilisation suivantes : ligne droite ou virage, vitesse faible (ou à l'arrêt) ou vitesse élevée. Un autre objectif de l'invention est de fournir un engin de transport capable de porter des charges autres que celle de l'utilisateur de l'engin lui-même, sans affecter de manière sensible la stabilité et/ou la maniabilité pour toutes conditions d'utilisation. Résumé de l'invention Pour atteindre cet objectif, il est prévu dans le cadre de la présente invention un engin de transport comprenant deux roues avant et une roue arrière unique, caractérisé en ce qu'il présente des moyens de couplage/découplage des roues avant agencés de sorte que les roues avants sont couplées lorsque l'une d'entre elles ne touche pas le sol, et découplées sinon. Le dispositif selon l'invention pourra en outre présenter au moins l'une des caractéristiques suivantes : - les moyens de couplage/découplage, disposés entre les deux roues avant, comprennent une pièce de frottement et un moyen 20 élastique, sollicités par frottement lorsque les roues avant sont couplées ; le moyen élastique est solidaire d'un premier moyeu et la pièce de frottement est solidaire d'un deuxième moyeu, les moyeux étant montés sur un axe commun, qui est l'axe des roues avant ; 25 le moyen élastique est l'un parmi un ressort hélicoïdal, un ressort à lamelles, ou un soufflet ; - il comprend une fourche avec deux bras, présentant chacun une partie de forme sensiblement semi-circulaire ; - les roues avant, de même diamètre Dl, sont agencées de sorte 30 que leur écartement E est compris dans une gamme allant de 15 à 25% du diamètre Dl d'une roue avant, et préférentiellement d'environ 20% ; les roues avant présentent chacune un diamètre Dl inférieur au diamètre D2 de la roue arrière; le rapport D2/Dl est compris dans une gamme allant de 1.3 à 1.5, et préférentiellement d'environ Nri ; - il comprend un porte-charge au-dessus des roues avant ; il est l'un parmi un engin mu exclusivement par la force musculaire humaine, un engin mu en partie ou par moments par la force musculaire humaine, un cyclomoteur, une motocylette. Brève description des dessins D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels : la figure la, lb et le représentent respectivement en vue de face, de côté et de dessus un engin de transport selon un mode de réalisation de l'invention; La figure 2 représente une vue de face partielle, au niveau du moyeu des roues avant de l'engin de transport représenté sur les figures la, lb, le ; la figure 3 représente l'engin de transport selon l'invention en vue de face et soumis à une inclinaison par rapport à la verticale au sol ; Description détaillée de l'invention Dans toute la description détaillée qui suit, l'engin de transport décrit et représenté sur les dessins annexés est un engin mu 30 exclusivement par la force musculaire humaine dans la mesure où l'invention s'applique préférentiellement à un tel engin. Les figures la, lb et 1c représentent un engin de transport selon l'invention, respectivement sous une vue de face, de côté et de dessus. 25 L'engin de transport 1 selon l'invention présente un cadre 2, une roue arrière 3, une selle 4, un guidon 5 ainsi qu'un pédalier 6, une chaîne de transmission 7 entre le pédalier 5 et la roue arrière 3 ainsi qu'un ensemble de moyens non représentés mais tout à fait connus comme à titre d'exemple non limitatifs des freins à l'arrière, des câbles de freins et de vitesse, des pédales. De manière générale, l'architecture de l'engin de transport 1 selon l'invention présente l'allure d'une bicyclette tout à fait commune sauf pour sa partie avant qui constitue l'originalité de l'engin. Cette partie avant comprend deux roues jumelées 8, 9 et deux bras 10, 11 d'une fourche constituant donc la fourche avant. On note que cette fourche avant est commune aux deux roues avant 8, 9. Les roues avant 8, 9 sont toutes deux des roues tout à fait communes mais présentent un diamètre Dl distinct du diamètre D2 de la roue arrière 3. Le diamètre Dl des roues avant jumelées 8, 9 est en effet plus petit que le diamètre D2 de la roue arrière 3. Plus précisément, le rapport D2/D1 est compris dans une gamme allant de 1.3 à 1.5, et préférentiellement d'environ fi . Un tel rapport D2/D1 permet d'obtenir, lorsque l'engin de transport 1 est en mouvement, un effet gyroscopique (moment d'inertie) de l'ensemble formé par les deux roues avant jumelées 8, 9 sensiblement identique à l'effet gyroscopique de la roue arrière 3 de sorte que la stabilité dynamique d"un tel engin est conforme à celle d'une bicyclette classique, c'est-à-dire formée d'une roue avant et d'une roue arrière de mêmes dimensions. Les deux bras 10, 11 de la fourche avant présentent chacun une partie 100, 110 de forme sensiblement semi-circulaire. Contrairement à une conception de fourche classique, cette forme sensiblement semi-circulaire permet à l'engin de s'incliner, en particulier lors d'une prise de virage, sans que les roues avant 8, 9 ne touchent les bras 10, 1:1 de Ila fourche avant. En particulier, une telle forme sensiblement circulaire donne également la souplesse nécessaire à la fourche avant pour que l'engin 1 puisse s'incliner. Plus précisément, la forme des bras de fourche 10, 11 est choisie de sorte que l'angle A soit suffisamment faible pour envisager qu'il n'y ait aucun contact possible entre la fourche et l'une quelconque des deux roues avant 8,9. Cet angle A est défini comme l'angle formé entre la direction de l'axe longitudinal X de l'engin de transport 1 et la direction de la droite OP, telle que représentée sur la figure lb. Le point O est le centre de la roue avant 8 (respectivement de la roue avant 9) et P un point de la circonférence de la roue avant 8 (respectivement de la roue avant 9) définissant un point d'intersection virtuel dans le plan de la figure lb avec le bras 10 (respectivement le bras 11) de la fourche avant. En effet, on comprend que plus la droite OP s'approche de 15 l'horizontale, c'est-à-dire de la direction de l'axe X, plus on a de libertés sur l'amplitude de l'inclinaison possible avec l'engin 1. Bien entendu, différentes formes peuvent être envisagées pour les bras 10, 11 de la fourche avant mais la forme sensiblement semi-circulaire apparaît comme une des formes les plus adéquates en raison 20 des autres contraintes de conception de l'engin 1. En particulier, cette forme des bras 10, 11 de la fourche avant permet d'assurer une fonction d'amortisseur. A titre d'exemple, on peut envisager des bras de fourche ellipsoïdale ou paraboloïde. En complément, la partie 20 du cadre 2 qui englobe la colonne de 25 direction de l'engin 1 peut prévoir une suspension, quant à elle tout à fait classique. Le diamètre réduit des roues avant 8, 9 permet de dégager un volume disponible au-dessus de celles-ci. Ainsi, l'engin de transport 1 peut comprendre un porte charge 12 dont la partie principale est 30 disposée à plat (plan XY) au-dessus des roues avant 8, 9. Selon le mode de réalisation présenté sur les figures la, lb et 1c, le porte-charge 12 est solidaire du guidon 5 et des bras 10, 11 de la fourche avant au niveau des zones 12a, 12b et prévoit un élément 120 solidaire de chacun des deux bras 10, 11 de la fourche avant et les reliant entre eux. Bien entendu, d'autres modes de fixation du porte-charge 12 sur la fourche avant peuvent être envisagés. Le point important est que la disposition du porte charge 12 à l'avant de l'engin, et avec un centre de gravité relativement bas en raison du diamètre D2 réduit des roues avant 8, 9 n'affecte pas de manière sensible la stabilité et/ou la maniabilité quelles que soient les conditions d'utilisation de l'engin 1. La figure 2 représente une vue de face partielle de l'engin de transport 1 au niveau de l'axe des roues avant. On reconnaît sur cette figure 2 les bras 10, 11 de la fourche avant et les deux roues avant 8, 9. Une roue possède un seul plan de symétrie perpendiculaire à son axe de rotation, que l'on désigne par P8 et P9 pour les roues avant 8, 9 respectivement. L'écartement E entre les roues avant 8, 9 est alors défini comme la distance séparant les deux plans P8 et P9. Selon l'invention, l'écartement E entre les roues 8, 9 est faible et plus précisément compris dans une gamme allant de 15 à 25% du diamètre Dl d'une roue avant, et préférentiellement d'environ 20%. Un tel écartement, faible, participe au comportement de type bicyclette sous certaines conditions de roulement : danseuse, virage notamment. Les bras 10, 11 de la fourche avant sont fixés de part et d'autre de l'axe 13, par l'intermédiaire respectivement de boulons 14, 15. A cet effet, l'axe :L3 prévoit des filetages à chacune de ses extrémités pour recevoir les boulons :14, 15. On comprend que cet axe 13 est l'axe de rotation commun aux deux roues avant 8, 9. Les freins 16, 17, par exemple à disque, sont montés respectivement sur des moyeux 80, 90 des roues avant 8, 9 d'une façon connue. Ces freins sont maintenus en position par des moyens de fixation des freins 16, 17 sur les moyeux 80, 90 respectivement. Le moyeu 80 de la roue avant 8 et le moyeu 90 de la roue avant 9 sont adaptés par des moyens connus de type roulements ou autres (non représentés) pour tourner autour de l'axe 13. Les deux moyeux 80, 90 des roues avant 8, 9 sont reliés mécaniquement l'un à l'autre par des moyens spécifiques à l'invention. En effet, l'une des deux roues avant, en l'occurrence la roue avant 8, comprend une pièce de frottement 81 fixée à une extrémité du moyeu 80, en regard du moyeu 90, par l'intermédiaire de moyens de fixation 82, 83. Cette pièce de frottement 81 se présente préférentiellement sous la forme d'un anneau et peut par exemple être réalisée en acier pour des usages peu fréquents ou en bronze pour des usages plus intenses. Par ailleurs, l'autre roue avant, en l'occurrence la roue avant 9, comprend un moyen élastique 91 fixé à l'extrémité du moyeu 90, en regard de la pièce de frottement 81. Le moyen élastique 91 est libre de frotter ou de glisser sur la pièce 81 selon les conditions de fonctionnement de l'engin 1. A titre d'exemples non limitatifs, ce moyen élastique 91 est un ressort de type hélicoïdal, à lamelles ou autre, ou encore un soufflet. Une entretoise est par ailleurs prévue entre les extrémités respectives, situées en vis-à-vis, du moyeu 80 de la roue avant 8 et du moyeu 90 de la roue avant 9 pour garantir un écartement constant entre les deux roues avant 8,9. Lorsque l'engin de transport 1 se déplace avec une inclinaison I élevée, c'est-à-dire une inclinaison de l'engin 1 supérieure à une valeur I11m (I > Iiim) à partir de laquelle une des deux roues avant 8, 9 décolle du sol, alors la roue en contact avec le sol entraîne celle qui ne touche pas le sol par le biais de la pièce de frottement 81 et du moyen élastique 91. En effet, pour une telle inclinaison, l'un de la pièce de frottement 81 ou du moyen élastique 91 entraîne l'autre par frottement, selon le sens de l'inclinaison de l'engin. Ainsi, avec un tel dispositif la roue qui ne touche pas le sol est 30 entraînée en rotation par l'autre, les deux roues avant 8, 9 sont donc couplées et l'engin 1 se comporte comme une bicyclette. De plus, avec ce couplage, l'effet gyroscopique obtenu lorsque les deux roues sont au sol est conservé lorsque l'une des deux roues ne touche pas le sol, ce qui permet de maintenir une stabilité dynamique de l'engin sensiblement équivalente à celle d'une bicyclette classique ayant une roue avant de même dimension que la roue arrière, comme évoqué plus haut. En outre, ce couplage entre les deux roues avant 8, 9 évite des à-coups au moment où la roue avant qui ne touchait pas le sol reprend contact avec celui-d. La force de frottement entre les moyens 81, 91 assurant le couplage entre les roues avant 8, 9 est une force de frottement faible par rapport à la force de frottement liée au contact roue/sol. Dans la pratique, le décollement du sol d'une des roues avant 8, 9 se produit le plus souvent pour une prise de virage serré. Lorsque l'engin de transport 1 présente une inclinaison I inférieure à la valeur limite Iiim (I Lorsque les deux roues avant 8, 9 sont en contact avec le sol, les forces de frottement impliquées dans le contact roue/sol empêchent tout frottement entre la pièce 81 et le moyen élastique 91 de sorte que ce dernier glisse sur la pièce 81 (les forces appliquées aux roues avant 8, 9 sont alors très grandes par rapport à la résistance de glissement entre la pièce 81 et le moyen élastique 91). La pièce 81 et le moyen élastique 91 sont donc découplés. Dans la pratique, cette situation correspond à une prise de virage large, à une évolution en ligne droite, ou encore à une évolution en ligne droite, l'utilisateur étant en danseuse . L'évolution en ligne droite de l'engin 1 lorsque l'utilisateur est en danseuse est illustrée sur la figure 3. En effet, cette figure représente l'engin de transport 1 selon la vue de la figure la soumis à une inclinaison d'un angle 0 Ainsi, avec les moyens spécifiques à l'invention, l'engin de transport 1 se comporte soit, à faible inclinaison (I comme une bicyclette. Un cas particulier du comportement de tricycle est le cas où l'engin de transport 1 se déplace en ligne droite, c'est-à-dire lorsque l'angle d'inclinaison est voisin de zéro et à une vitesse élevée c'est-à-dire supérieure à la vitesse limite Viim. Dans ce cas, le faible écartement E implique que le comportement de l'engin 1 s'apparente tout particulièrement à celui d'une bicyclette dans la mesure où, dans ces conditions, l''utilisateur ne sent pas de différences de comportement de l'engin 1 par rapport à une bicyclette. L'invention n'exclut cependant en rien une application à un engin de transport: qui n'est pas exclusivement mu par la force musculaire humaine. Par exemple, l'engin de transport selon l'invention peut être assisté par un moyen motorisé. Un tel moyen motorisé peut être électrique pour aider l'utilisateur dans les phases de démarrage après un arrêt (feu rouge, stop) ou dans une phase de montée de côte. De même, l'invention peut être appliquée et adaptée à un engin de transport motorisé comme un cyclomoteur ou une motocyclette. Dans cette hypothèse, certaines fonctions décrites de manière détaillée ci-dessus ne :sont pas nécessaires, comme par exemple l'intérêt de la forme des bras de la fourche avant pour maintenir les roues avant en contact avec le sol lorsque l'utilisateur est en danseuse . REVENDICATIONS 1. Engin de transport comprenant deux roues avant (8, 9) et une roue arrière unique (3), caractérisé en ce qu'il présente des moyens de couplage/découplage (81, 91) des roues avant agencés de sorte que les roues avants sont couplées lorsque l'une d'entre elles ne touche pas le sol, et découplées sinon. 2. Engin de transport selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de couplage/découplage, disposés entre les deux roues avant, comprennent une pièce de frottement (81) et un moyen élastique (91), sollicités par frottement lorsque les roues avant sont couplées. 3. Engin de transport selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen élastique (91) est solidaire d'un premier moyeu (90) et la pièce de frottement (81) est solidaire d'un deuxième moyeu (80), les moyeux étant montés sur un axe commun (13), qui est l'axe des roues avant. 4. Engin de transport selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le moyen élastique (91) est l'un parmi un ressort hélicoïdal, un ressort à lamelles, ou un soufflet. 5. Engin de transport selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une fourche avec deux bras (10, 11), présentant chacun une partie (100, 110) de forme sensiblement semi-circulaire. 6. Engin de transport selon la revendication 5, caractérisé en ce que les roues avant (8, 9), de même diamètre Dl, sont agencées de sorte que leur écartement E est compris dans une gamme allant de 15 à 25% du diamètre Dl d'une roue avant, et préférentiellement d'environ 20%. 7. Engin de transport selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les roues avant (8, 9) présentent chacune un diamètre Dl inférieur au diamètre D2 de la roue arrière (3). 8. Engin de transport selon la revendication 7, caractérisé en ce que le rapport D2/Dl est compris dans une gamme allant de 1.3 à 1.5, et préférentiellement d'environ h . 9. Engin de transport selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un porte-charge (12) au-dessus des roues avant (8, 9). 10. Engin de transport selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est l'un parmi un engin mu exclusivement par la force musculaire humaine, un engin mu en partie ou par moments par la force musculaire humaine, un cyclomoteur, une motocylette.