Brevet FR2932081A1 — publié le 20091211

L'invention concerne un mécanisme d'épaule pour orthèse. ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION Une telle orthèse comporte en général un bras au but duquel un avant-bras est articulé. Le bras est articulé par une articulation d'épaule à un support. Le support peut être immobile, ou au contraire être porté par l'utilisateur de l'orthèse. Il s'étend en général derrière l'utilisateur, pour éviter toute interférence lors de la manipulation. Ce support est dès lors appelé dossier. L'articulation d'épaule peut en pratique être approchée par une liaison rotule, ce dans une large plage de débattement. Il est connu de réaliser une telle liaison par l'utilisation de trois liaisons tournantes d'axes concourants. A cet effet, un premier élément intermédiaire est monté pour tourner sur le support selon un premier axe d'articulation. Un deuxième élément intermédiaire est monté pour tourner sur le premier élément intermédiaire selon un deuxième axe d'articulation perpendiculaire au premier et concourant avec celui-ci. Enfin, le bras de l'orthèse est monté pour tourner sur le deuxième élément intermédiaire selon un troisième axe d'articulation perpendiculaire aux premier et deuxième axes et concourant avec ceux-ci. La disposition des axes d'articulation s'entend alors que le bras est au repos le lcng du corps. Quelque soit la position du bras, les trois axes d'articulation restent sensiblement concourants. Diverses réalisations sont connues. Partant du support, la première liaison tournante peut comporter un axe qui s'étend soit verticalement, soit horizontalement. Dans ce dernier cas, l'axe peut s'étendre d'arrière en avant par référence à l'utilisateur, selon une direction que l'on appellera ici longitudinale, ou encore selon une direction transversale, définie par les deux épaules de l'utilisateur et perpendiculaire à la direction longitudinale. Les directions des axes sont ici données à titre indicatif, et peuvent présenter des orientations légèrement différentes, résultant par exemple d'une optimisation. Des orthèses dont l'axe de la première liaison tournante s'étend verticalement ont été proposées, mais elles présentent l'inconvénient: que le mécanisme d'articulation qui matérialise cette première liaison tournante s'étend en saillie au dessus de l'épaule, donc au voisinage de la tête de l'utilisateur, ce qui est gênant pour l'utilisateur au moins parce que ce mécanisme se trouve en permanence dans son champ de vision. En outre, une telle disposition conduit à une interférence avec l'extrémité de l'avant-bras lorsque le manipulateur de l'orthèse replie l'avant-bras vers l'épaule. Des orthèses dont l'axe de la première liaison tournante s'étend selon une direction horizontale transversale sont réalisables, mais le mécanisme qui matérialise cette liaison tournante s'étend alors en saillie sur le côté de l'épaule et est susceptible d'interférer avec l'orthèse lors de la manipulation de celle-ci. L'invention a plus particulièrement trait à un mécanisme d'épaule dont l'axe de la première liaison tournante s'étend selon une direction longitudinale. OBJET DE L'INVENTION L'invention a pour objet un mécanisme d'épaule pour orthèse dont le mécanisme d'articulation d'épaule est conçu pour minimiser à la fois le risque de singularité par alignement des axes des liaisons tournantes, et le risque d'interférence avec l'orthèse lors de la manipulation de celle-ci. BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION En vue de la réalisation de ce but, on propose un mécanisme d'épaule pour orthèse, assurant une articulation de type rotulaire entre un support: et un bras d'orthèse, comportant un premier élément intermédiaire monté pour tourner sur le support autour d'un premier axe d'articulation, un deuxième élément intermédiaire monté pour tourner sur le premier élément intermédiaire selon un deuxième axe d'articulation concourant avec le premier, le bras étant monté pour tourner sur le deuxième élément intermédiaire selon un troisième axe d'articulation concourant avec les deux autres, dans lequel selon l'invention le premier axe d'articulation s'étend selon une direction longitudinale, le premier élément intermédiaire comportant un rail circulaire sur lequel le deuxième élément intermédiaire coulisse et qui présente un axe géométrique définissant le deuxième axe d'articulation qui s'étend verticalement lorsque le bras est au repos, le rail s'étendant pour faire extérieurement le tour de l'épaule. Cette disposition offre plusieurs avantages. L'utilisation d'un premier axe qui s'étend selon une direction longitudinale permet de placer le mécanisme d'actionnement de la liaison tournante correspondante sur le support, derrière l'utilisateur, de sorte que ce mécanisme d'actionnement ne risque pas d'interférer avec le bras. Quant au rail circulaire, il permet une articulation selon un axe vertical, mais il s'étend sensiblement horizontalement de sorte qu'il ne gêne pas la vision de l'utilisateur et ne risque par d'interférer avec l'extrémité de l'avant-bras lorsque celui-ci est ramené vers l'épaule. Seule une situation dans laquelle le bras serait ramené latéralement à l'horizontale ferait basculer le rail autour du premier axe d'articulation d'une position sensiblement horizontale à une position sensiblement verticale, venant alors interférer avec le champ de vision de l'utilisateur. Mais cette situation est rare en pratique. Enfin, le risque de singularité par alignement du troisième axe avec le premier axe est facilement éliminé en prévoyant une limitation de course le long du rail circulaire empêchant cet alignement. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention sera mieux comprise à la lumière des figures des dessins annexés, parmi lesquelles : - la figure 1 est un schéma cinématique de principe illustrant les diverses liaisons tournantes d'un mécanisme d'épaule selon l'invention, l'utilisateur étant symboliquement représenté en pointillés et est vu ici de dos ; la figure 2 est un schéma montrant un principe d'actionnement du mécanisme d'épaule de la figure 1, selon un mode particulier de réalisation de l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En référence à la figure 1, :e mécanisme d'épaule de l'invention réalise une liaison de type rotulaire entre un support 1, ici un dossier contre lequel l'utilisateur s'adosse lors de la manipulation de l'orthèse, et un bras 100. Pour ce faire, le mécanisme d'épaule de l'invention comporte un premier élément intermédiaire 2 qui est monté tournant sur le support 1 au moyen d'un pivot d'axe Al s'étendant selon une direction horizontale longitudinale (c'est-à-dire, pour rappel, d'arrière en avant en référence à l'utilisateur). Le premier élément intermédiaire 2 comporte un rail circulaire 3 s'étendant selon un arc de cercle centré sur un axe géométrique A2 qui s'étend verticalement et qui est concourant avec l'axe Al. Ici, le premier élément intermédiaire 2 est représenté dans la position qui correspond à la position de repos du bras le long du corps de l'utilisateur. Dans cette position, le rail circulaire 3 fait le cour de l'épaule, extérieurement à celle-ci, et il s'étend sensiblement dans un plan horizontal. Le champ de vision de l'utilisateur est complètement dégagé lorsqu'il regarde du côté de l'orthèse. Sur le rail circulaire 3 du premier élément intermédiaire coulisse un chariot formant un deuxième élément intermédiaire 4 qui se déplace donc selon un arc de cercle centré sur l'axe A2. Ainsi, le deuxième élément intermédiaire 4 est-il relié au premier élément intermédiaire par une liaison tournante d'axe A2. Enfin, le bras 100 est monté tournant sur le deuxième élément intermédiaire 4 par un pivot d'axe A3 s'étendant selon une direction transversale. L'axe A3 est perpendiculaire aux axes Al et A2, et est concourant avec ceux-ci au point P de la figure coïncidant sensiblement avec l'épaule de l'opérateur. Les trois liaisons tournantes ainsi organisées, dont les axes restent concourants quelque soit la position du 6 bras forment ensemble la liaison rotulaire entre le support 1 et le bras 100. Une butée de fin de course 5 disposée sur le rail circulaire 3 empêche le deuxième élément intermédiaire 4 de venir dans une position pour laquelle l'axe A3 serait aligné avec l'axe Al, évitant ainsi de façon très simple une singularité d'alignement. Le bras 100 porte un avant-bras 101 qui est articulé sur le bras 100 selon un axe A4 parallèle à l'axe A3. Selon un aspect particulier de l'invention illustré à la figure 2, la rotation du premier élément intermédiaire 2 autour de l'axe Al est ici commandée à l'aide d'une transmission à câble 6 qui s'étend entre une première poulie 7 attelée au premier élément intermédiaire 2 et une deuxième poulie 8 d'axe parallèle A5 montée pivotante sur le support 1. Un actionneur 9 agit sur le câble pour le faire avancer ou reculer, et ainsi provoquer une rotation de la première poulie 7, qui provoque à son tour une rotation du premier élément intermédiaire, entraînant le bras dans une rotation autour de l'axe Al. Selon un autre aspect particulier de l'invention, le coulissement du deuxième élément intermédiaire 4 le long du rail circulaire 3 est également commandé à l'aide d'une transmission à câble 10. Plus précisément, des poulies 11,12 montées pivotantes sur le premier élément intermédiaire 2 organisent un passage du câble 10 à proximité du rail circulaire 3. Le deuxième élément intermédiaire 4 est attelé au câble 10 en un point 13. Puis des poulies 14,15 montées également pivotantes sur le premier élément intermédiaire 2 organisent le renvoi du câble 10 vers une poulie menante 16 montée pivotante sur le support 1 selon l'axe Al. La poulie menante 16 est à son tour entraînée en rotation par un ensemble à câble (poulies 17,18, actionneur 19) en tout point semblable à celui qui sert à commander la rotation du premier élément intermédiaire 2 autour de l'axe Al, dans lequel la poulie 17 est attelée à la poulie menante 16 pour entraîner celle-ci en rotation, et ainsi provoquer un défilement du câble 10 qui provoque un coulissement du deuxième élément intermédiaire 4 le long du rail circulaire 3. Les poulies 7, 17 d'une part, et 8,18 d'autre part, sont coaxiales. L'ensemble d'actionnement composé des poulies 7,8, de l'actionneur 9 et du câble associé d'une part, et l'ensemble d'actionnement composé des poulies 17,18, de l'actionneur 19 et du câble associé d'autre part, s'étendent sur le support 1 derrière l'utilisateur, de sorte que le champ de vision de l'utilisateur n'est pas altéré, cependant que tout. risque d'interférence avec le bras est évité. Quant à l'ensemble composé du câble 10 et des poulies 11,12,14,15, il est solidaire du premier élément intermédiaire 2 et suit donc celui-ci lors de ses rotations autour de l'axe Al. Il conviendra, pour éviter tout coulissement parasite du deuxième élément intermédiaire 3 le long du rail circulaire 2 lors d'une rotation du premier élément intermédiaire 2 autour de l'axe Al, d'organiser une rotation équivalente de la poulie menante 16 au moyen de l'ensemble d'actionnement correspondant. Sur la figure 2, les arbres, liaisons et autres supports qui permettent de solidariser les poulies 11,12,14,15 avec le premier élément: intermédiaire 2 et les arbres, liaisons et autres supports qui permettent de solidariser les poulies 7,8,18,17,18 et les actionneurs 9,19 au support 1 ne sont pas représentées, pour plus de clarté. L'invention n'est bien sûr pas limitée à ce qui vient d'être décrit, mais englobe toute variante entrant dans le cadre défini par les revendications. En particulier, bien que des transmissions à câbles soit ici préférées car elles sont généralement plus compactes, plus fiables, et présentent une excellente régularité d'effort transmis, on pourra utiliser d'autres modes d'actionnement. Il reste néanmoins avantageux de prévoir un renvoi du mouvement du deuxième élément intermédiaire vers le support par un câble comme ici ou par un embiellage ou des arbres, de sorte que l'actionneur correspondant puisse être immobile et disposé sur le support 1. REVENDICATIONS1. Mécanisme d'épaule pour orthèse, assurant une articulation de type rotulaire entre un support (1) et un bras d'orthèse (100), comportant un premier élément intermédiaire (2) monté pour tourner sur le support autour d'un premier axe d'articulation (Al), un deuxième élément intermédiaire (4) monté pour tourner sur le premier élément intermédiaire selon un deuxième axe d'articulation (A2) concourant avec le premier, le bras étant monté pour tourner sur le deuxième élément intermédiaire selon un troisième axe d'articulation (A3) concourant avec les deux autres, caractérisé en ce que le premier axe d'articulation (Al) s'étend selon une direction horizontale longitudinale, le premier élément intermédiaire comportant un rail circulaire (3) sur lequel le deuxième élément intermédiaire (4) coulisse et qui présente un axe géométrique définissant le deuxième axe d'articulation (A2) qui s'étend verticalement lorsque le bras est au repos, le rail circulaire s'étendant pour faire extérieurement le tour de l'épaule. 2. Mécanisme d'épaule selon la revendication 1, dans lequel le mouvement du deuxième élément intermédiaire (4) le long du rail circulaire (3) du premier élément intermédiaire (2) est commandé par un actionneur (19) disposé sur le support 1. 3. Mécanisme d'épaule selon la revendication 2, dans lequel le deuxième élément intermédiaire (4) est attelé à un câble (10) qui est associé à des poulies (11,12,14,15) qui renvoient le câble vers une poulie menante (16) centréesur l'axe d'articulation (Al) du premier élément intermédiaire (2) sur le support (1), la poulie menante (16) étant entraînée par l'actionneur disposé sur le support. 4. Mécanisme d'épaule selon la revendication 3, dans lequel l'actionneur (19) est un actionneur à câble qui agit sur un câble monté entre deux poulies d'axes parallèles (17,18) dont l'une est coaxiale à la poulie menante (16) et attelée à cette dernière. 5. Mécanisme d'épaule selon la revendication 1, dans lequel la rotation du premier élément intermédiaire (2) sur le support est commandé par un actionneur à câble (9) qui agit sur un câble monté entre deux poulies d'axes parallèles (7,8) dont l'une est coaxiale à l'axe Al et attelée au premier élément intermédiaire (2).