Brevet FR3001887A1 — publié le 20140815

Système de montage d'une roue sur un fauteuil roulant. La présente invention concerne les fauteuils roulants particulièrement destinés aux handicapés sportifs. Elle concerne plus précisément le système de montage des grandes roues, c'est-à-dire des roues arrières, sur le châssis du fauteuil. Dans le contexte de la performance sportive, toute amélioration du fauteuil roulant manuel, même minime, est recherchée par le sportif. Dans des sports comme le tennis ou le basket en fauteuil roulant manuel, la maniabilité du fauteuil est un facteur déterminant de la performance. En effet, le fauteuil roulant doit assurer des changements de direction rapides et précis à partir des efforts appliqués par le sportif sur les mains courantes. Aussi, 15 tout jeu entre les roues arrière et le châssis est à proscrire pour maximiser la manoeuvrabilité du fauteuil. Par ailleurs, ces fauteuils, dont les roues arrières possèdent un angle de carrossage important, présentent un encombrement important, nécessitant le 20 démontage des roues arrière pour être transportés ou même pour passer les portes pour accéder au terrain de sport. Aussi, la possibilité de démonter rapidement les roues est un aspect pratique incontournable pour ces fauteuils. Il est donc souhaité de disposer d'un mécanisme de 25 serrage axial optimal, rapide et maîtrisé. De plus, ce dispositif doit préférentiellement pouvoir être installé sans modification du châssis sur la plupart des fauteuils roulants existants. On connaît déjà, pour assurer une manutention 30 facile du fauteuil, des dispositifs de fixation des grandes roues arrières dits « à démontage rapide ». Ces dispositifs sont très répandus sur le marché et sont typiquement constitués d'un arbre de roue mis en place sur la roue par coulissement axial dans les bagues intérieures des roulements de roue, montés dans le moyeu de la roue, et engagé dans un alésage du châssis, cet arbre possédant un système de verrouillage à bille permettant le maintien axial de l'arbre sur le châssis. Typiquement, dans ces systèmes, l'extrémité accessible de l'arbre est terminée par un bouton-poussoir et l'autre par plusieurs billes qui se rétractent dans l'arbre sous l'effet d'un appui sur le bouton-poussoir. Le montage d'une roue se fait donc de la manière suivante : appui sur le bouton-poussoir ; passage de l'arbre au travers de la roue et dans le châssis, relâchement du bouton-poussoir. Une fois le bouton relâché, les billes sortent de l'arbre et viennent empêcher le retrait de l'arbre hors de l'alésage du châssis. Mais ces systèmes conduisent à un jeu axial trop important pour les sportifs. En effet, ces dispositifs, s'ils permettent bien un montage et démontage rapides des roues, imposent un jeu de fonctionnement axial entre l'arbre et le châssis, et donc entre la roue et le châssis, suffisant afin que les billes du verrou à bille puissent, d'une part, sortir correctement et assurer un verrouillage fiable et, d'autre part, se rétracter aussi aisément, pour permettre le démontage facile. Ce jeu axial est ressenti par les sportifs comme nuisant à la manoeuvrabilité du fauteuil. Des systèmes de ce type sont notamment décrits dans EP1627619, W0200484787, US4351540, FR2563993. Dans le système montré dans EP1627619, à la figure 12, l'arbre est lié à la roue et tourne dans des roulements logés dans un alésage du châssis. Ce système ne permet que le démontage et le montage rapides au moyen d'un axe à verrou à bille, sans possibilité de réglage de jeu axial de la roue et de son arbre par rapport au châssis. De même, W0200484787 décrit un système à verrou à billes sans possibilités de réglage ou suppression de jeu des roulements. Dans le dispositif décrit dans US4351540, un écrou réglable semble permettre d'ajuster le jeu axial entre la roue et le châssis, mais ce réglage ne pouvant être fait qu'après le montage et le verrouillage de l'arbre, sauf à poser les problèmes des systèmes à verrou à billes évoqués précédemment. De manière similaire, FR2563993 décrit un dispositif avec un écrou de réglage qui permet de rattraper ou supprimer un jeu axial excessif, mais qui nécessite un réglage manuel après que l'arbre ait été verrouillé. Autrement dit, ces deux derniers systèmes ne font que permettre d'ajuster la longueur utile du verrou à bille de manière à assurer un jeu fonctionnel axial suffisant pour permettre le fonctionnement correct du verrou à bille, et permettre ensuite de supprimer ce jeu axial, après que le verrouillage soit effectué. Ces systèmes ne résolvent donc pas le problème des jeux axiaux inhérents aux systèmes de verrouillage à bille pour permettre un fonctionnement correct de ces verrous, sans intervention de réglage après montage de la roue sur le fauteuil. Il reste bien sûr possible alors de supprimer ces jeux et de régler le serrage des roulements après que la roue soit montée. Mais alors il s'agit d'une opération de réglage qui doit être faite lors de chaque remontage de roue, ce qui peut entraîner des réglages imprécis et soit des jeux, soit des serrages excessifs, et est incompatible avec le montage rapide souhaité, pour que le fauteuil soit immédiatement opérationnel dès la roue en place. La présente invention a pour but de résoudre les problèmes évoqués ci-dessus, et vise en particulier à fournir un dispositif de montage de roue à montage et démontage rapide et assurant un montage sans jeu axial de la roue, avec une légère mise en charge de l'ensemble de roulements dans la direction axiale, sans cependant nécessiter un réglage après chaque montage de roue. L'invention a pour objectifs, de manière générale, de : - permettre l'annulation du jeu axial dans la liaison pivot des grandes roues arrière d'un fauteuil roulant manuel, - permettre un serrage axial optimal, rapide et maitrisé, - permettre un montage et démontage manuel, sans outillage et rapide, typiquement inférieur à 2 minutes, des roues arrière - pouvoir s'adapter sur tout fauteuil acceptant un dispositif de démontage rapide sans modification particulière du châssis. Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet un système de montage de roue arrière sur un fauteuil roulant. Selon l'invention, ce système comporte : - un arbre monté fixe sur le châssis ou agencé pour être fixé sur le châssis par une première extrémité, et servant d'arbre pour les roulements de roue, - un dispositif de serrage manuel à levier à came, agencé sur la seconde extrémité de l'arbre, - une entretoise compressible montée sur l'arbre et située axialement entre les roulements et le dispositif de serrage manuel. L'arbre a pour fonction de supporter la liaison en rotation entre le châssis et la roue, assurée par des roulements à billes typiquement au nombre de deux, montés de manière classique dans le moyeu de la roue. Lors du démontage de la roue, les roulements restent solidaires de la roue et coulissent axialement sur l'arbre. L'entretoise tubulaire compressible constitue un ressort de compression, préférentiellement réalisé en un matériau polymère, permettant d'assurer un léger serrage axial sensiblement constant lorsque le levier à came est amené dans sa position de serrage. Préférentiellement, l'entretoise compressible est réalisée sous forme d'un élément tubulaire un matériau polymère, tel que du polyuréthane de dureté 90 shore A, destiné à la construction de ressorts en polymère, telles que les « ressorts élastomères» Réf.391 - 394 - 395 - 396 -397 commercialisés par la société « Rabourdin industrie ». Le matériau élastomère de tels ressorts étant pratiquement incompressible en lui-même, la déformation SOUS charge de ces ressorts de forme tubulaire se traduit en fait par une déformation élastique de gonflement, en forme de tonneau. L'entretoise compressible aura par exemple typiquement, hors charge, et en fonction des différentes variantes de réalisation, une longueur de 15 à 25 mm, pour un diamètre externe de l'ordre de 20 mm et un diamètre interne de l'ordre de 8 à 15 mm, soit une épaisseur de l'ordre de 3 à 6 mm, ces valeurs n'étant donné qu'à titre d'exemples non limitatifs. Un avantage complémentaire de l'utilisation de cette entretoise compressible est qu'elle permet aussi, en se comprimant de manière supplémentaire lors de chocs latéraux sur le fauteuil ou sur les roues, de jouer alors le rôle d'amortisseur. Le serrage manuel est assuré dans tous les cas par le levier à came, monté soit sur l'arbre lorsque l'arbre lui-même est assemblé sur le châssis par vissage ou par verrou à bille, soit sur une vis vissée dans l'arbre lorsque l'arbre est solidaire du châssis. Le levier à came permet à l'utilisateur d'effectuer le montage de la roue et la compensation du jeu axial manuellement, sans outillage, et avec un effort inférieur à 60 N (comme stipulé dans la norme NF EN 12183). Comme on l'aura compris, le serrage manuel obtenu par le levier à came assurera une constance dans la mise en contrainte des roulements, d'un montage de roue à l'autre, sans besoin d'un réglage à chaque montage. Il évite aussi des variations de serrage d'un montage à l'autre, qui pourraient sinon résulter de la simple appréciation personnelle de l'effort exercé par l'utilisateur, dans le cas d'un réglage manuel à chaque montage. Dans le cas d'un montage avec vis vissé dans un arbre solidaire du châssis, un premier vissage amène la vis en butée contre l'entretoise, puis le serrage supplémentaire effectué au moyen du levier à came comprime l'entretoise sans augmenter fortement l'effort axial. Dans le cas d'un montage avec arbre vissé sur le châssis ou fixé avec un verrou à billes, la course du levier doit être plus longue, car une partie de cette course est utilisée pour rattraper le jeu qui peut subsister après vissage ou le jeu de fonctionnement du verrou à billes, soit environ lmm. Dans tous les cas, il s'agit d'une part de rattraper le jeu, donc de venir en contact avec le roulement, puis d'effectuer un léger chargement axial, suffisamment faible pour ne pas augmenter de manière notable la perte de puissance dans les paliers, mais suffisamment important pour limiter le décollement axial des roulements lors des efforts sur les roues, et donc obtenir une bonne réactivité du fauteuil. Ainsi, grâce à l'invention, la fixation de la roue sur le fauteuil peut être assurée facilement et rapidement soit par vissage, soit par engagement du verrou à bille. La suppression des jeux axiaux est effectuée immédiatement ensuite, au moyen du levier à came qui vient compresser l'entretoise, en assurant une mise en contrainte minimale des roulements, permettant de supprimer les jeux, et cela avec un effort axial sensiblement constant, puisque cet effort ne dépend que de la compression de l'entretoise compressible, et que cette compression ne dépend que de la course effective de la came du levier à came, la quelle course est pratiquement constante, directement liée à la course en pivotement du levier à came, qui est sensiblement de l'ordre de 90°. Il n'y a donc aucun réglage à effectuer lors du montage de la roue puisque, une fois l'arbre de roue monté et fixé, soit par vissage soit par le verrou à bille, le rattrapage des jeux axiaux et la mise en contrainte des roulements sont assurés directement par l'actionnement du levier à came. Selon un premier mode de réalisation, l'arbre est fixé rigidement sur le châssis par une première extrémité, et le dispositif de serrage comporte une vis adaptée pour être vissée dans un trou taraudé réalisé dans la seconde extrémité de l'arbre. Dans ce premier mode de réalisation, le levier à came est monté pivotant sur la tête de la vis et agit sur un poussoir en appui direct ou indirect sur l'entretoise compressible. Dans ce cas, l'ensemble des pièces est au contact après vissage. Il n'y a pas de jeu avant mise sous contrainte de l'entretoise compressible par l'actionnement du levier à came. Selon un deuxième mode de réalisation, la liaison de l'arbre sur le châssis est assurée par vissage. L'arbre comporte une première extrémité filetée adaptée pour être vissée dans un fourreau solidaire du châssis, jusqu'à être en butée dans le fourreau par un épaulement prévu à cet effet sur l'arbre. Le dispositif de serrage est monté sur la seconde extrémité de l'arbre. En fin de vissage, un jeu axial peut subsister. L'action de la came a pour effet de compenser ce jeu avant la mise sous contrainte de l'entretoise compressible comme dans le cas précédent.35 Selon un troisième mode de réalisation, la liaison de l'arbre sur le châssis est assurée par verrou à bille. L'arbre comporte un système de verrouillage à bille, de type classique, comportant notamment un poussoir coulissant axialement et des billes mobiles radialement maintenues en positions débordantes de la périphérie de l'arbre par un ressort agissant sur ledit poussoir. La première extrémité de l'arbre, comportant les billes, est engagée dans un fourreau solidaire du châssis et y est ensuite maintenue axialement par les dites billes. A ce stade, un jeu fonctionnel axial existe obligatoirement. Le dispositif de serrage est monté sur la seconde extrémité de l'arbre. Comme dans le cas précédent, l'action de la came a pour effet de compenser ce jeu avant la mise sous contrainte de l'entretoise compressible Dans le deuxième et troisième mode de réalisation, le levier à came est monté pivotant sur la seconde extrémité de l'arbre et agit sur un poussoir en appui direct ou indirect sur l'entretoise compressible. Préférentiellement, une entretoise est placée entre les bagues intérieures des roulements, pour éviter le risque de contrainte excessive sur les roulements lors du serrage par le levier came. Une ou des bagues de centrage en matériau léger, par exemple en caoutchouc mousse de densité inférieure au caoutchouc, entourant l'entretoise, permettent de maintenir cette dernière sensiblement centrée dans l'alésage du moyeu de roue et donc axialement alignée avec les roulements lorsque la roue est démontée, pour permettre un remontage aisé de la roue. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va être faite de trois modes de réalisation d'un système conforme à l'invention. On se reportera aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'un fauteuil roulant comportant un système selon un premier mode de réalisation, avec une roue retirée, - la figure figure 1, la figure - roue montée, - la figure roue montée, - la figure A-A de la figure 4, - la figure de serrage, - les figures réalisation, - les figures 2 est une vue en perspective du détail 3 est une vue partielle en perspective 4 est une vue partielle en plan de la 5 est une vue en coupe selon la ligne 6 est une vue de détail du dispositif A de la de la aux figures 7 à 12 sont des vues correspondantes 1 à 6 dans le cas d'un deuxième mode de 1 à 5 13 à 17 sont des vues correspondantes aux figures dans le cas d'un troisième mode de réalisation, - la figure 18 est une vue en coupe selon la ligne B-B de la figure 16. Dans le premier mode de réalisation représenté figures 1 à 5, l'arbre de roue 3 est monté rigidement et à demeure sur le châssis 1. La roue 2 du fauteuil comporte un moyeu 21 dans lequel sont montés deux roulements 22, 23 dont le diamètre intérieur des bagues intérieures est ajusté glissant juste avec à celui de l'arbre 3. Lorsque la roue est montée sur le fauteuil, les roulements sont montés sur l'arbre 3 avec une entretoise 24 entre les bagues intérieures des roulements, et deux bagues de centrage 241 assurent le maintien de la coaxialité de l'entretoise 24 lorsque la roue est démontée. Le dispositif de serrage manuel 4 comporte une vis 41 adaptée pour être vissée dans un trou taraudé 31 de l'extrémité libre de l'arbre 3. Un levier à came 5 est monté pivotant entre deux oreilles 43 solidaires de la tête 42 de la vis. Un poussoir 51, placé entre les oreilles 43 et sur lequel agit la came 52 du levier 5, est par ailleurs en appui sur une bague intermédiaire 53, elle-même en appui contre l'entretoise compressible 6, laquelle s'appuie sur la bague intérieure du roulement 22 par l'intermédiaire d'une bague de centrage 54. Un cache de protection 55 protège l'articulation du levier et le poussoir. Pour le montage de la roue sur le fauteuil, celle- ci est mise en place sur l'arbre 3 en insérant les roulements 22 et 23 sur ledit arbre, jusqu'à butée du roulement 23 contre un épaulement 32 de l'arbre. Le dispositif de serrage 4 est alors mis en place par vissage de la vis 41 dans le trou taraudé 31 de l'arbre, le levier 5 étant alors orienté sensiblement dans la direction de l'axe de la vis, comme représenté figure 2. Le dispositif est vissé jusqu'à appliquer la bague de centrage 54 contre le roulement, en supprimant tous jeux entre la came 52, le poussoir 51, la bague intermédiaire 53, l'entretoise compressible 6, la bague de centrage 54 et le roulement 22. Le levier à came 5 est alors rabattu, comme représenté figures 3 et 5. Ce faisant, la came 52 vient appuyer sur le poussoir 51, ce qui a pour effet de comprimer axialement l'entretoise compressible 6 et d'appliquer en pression les roulements contre l'épaulement 32. Par ailleurs, l'entretoise 24, de longueur prédéterminée, évite que la contrainte axiale, exercée sur les bagues intérieures des roulements par le serrage du levier à came, crée une contrainte excessive dans l'ensemble des deux roulements, qui pourrait augmenter le frottement interne des roulements à billes, et donc augmenter l'effort nécessaire pour faire tourner les roues, ou être préjudiciable à la longévité desdits roulements. Dans le deuxième mode de réalisation représenté 5 figures 7 à 12, l'arbre de roue 103 s'engage dans un fourreau 11 du châssis 1 et comporte à une première extrémité un filetage 1031 prévu pour être vissé dans un trou taraudé réalisé à l'extrémité du fourreau 11. L'arbre comporte, à la limite du filetage, un épaulement 10 1033 qui vient en butée contre un épaulement correspondant ménagé dans le fourreau lorsque l'arbre est vissé, ce qui détermine la position axiale de l'arbre et donc du levier à came, par rapports aux roulements. La roue 2 du fauteuil comporte un moyeu 21 dans 15 lequel sont montés deux roulements 22, 23 dont le diamètre intérieur des bagues intérieures est ajusté glissant juste avec à celui de l'arbre 103. Lorsque la roue est montée sur le fauteuil, les roulements sont montés sur l'arbre 103 avec une 20 entretoise 24 entre les bagues intérieures des roulements. Le dispositif de serrage manuel 104 comporte un levier à came 105 monté pivotant entre deux oreilles 1032 formées à la seconde extrémité de l'arbre. Un poussoir 25 1051, placé entre les oreilles 1032 et sur lequel agit la came 1052 du levier 105, est par ailleurs en appui sur une bague intermédiaire 1053, elle-même en appui contre l'entretoise compressible 6, laquelle s'appuie sur la bague intérieure du roulement 22 par l'intermédiaire 30 d'une bague d'appui 1054. Pour le montage de la roue sur le fauteuil, on insère l'arbre 103 dans les roulements 22 et 23, puis dans le fourreau 11. On vise alors l'arbre 103 jusqu'à butée de l'épaulement 1033 dans le fourreau, le levier 35 105 étant alors orienté sensiblement dans la direction de l'axe de la vis, comme représenté figure 8. A ce stade, un jeu axial peut subsister entre la came 1052, le poussoir 1051, la bague intermédiaire 1053, l'entretoise compressible 6, la bague d'appui 1054 et le roulement 22. Le levier à came 105 est alors rabattu, comme représenté figures 8 et 10. Ce faisant, la came 1052 vient appuyer sur le poussoir 1051, ce qui a pour effet d'abord de supprimer les jeux axiaux puis de comprimer axialement l'entretoise compressible 6 et d'appliquer en pression les roulements contre l'extrémité du fourreau 11. Par ailleurs, comme dans l'exemple précédent, l'entretoise 24 évite que la contrainte axiale, exercée sur les bagues intérieures des roulements par le serrage du levier à came, crée une contrainte excessive dans l'ensemble des deux roulements. Dans le troisième mode de réalisation représenté figures 13 à 18, l'arbre de roue 203 comporte un système de verrouillage à billes de type broche de verrouillage à billes standard, comprenant, de manière connue en soi, un bouton-poussoir 2031 agissant sur une tige d'actionnement 2033 servant à maintenir poussées radialement vers l'extérieur quatre billes 2032 placées dans des trous radiaux de l'arbre, réalisés à proximité d'une première extrémité de l'arbre. Un appui sur le bouton poussoir 2031 fait coulisser la tige 2033, permettant aux billes 2032 de s'escamoter dans une gorge 2034 de la tige et autorisant ainsi la mise en place de l'arbre de roue dans le fourreau 12, ou son retrait. La tige d'actionnement 2033 est rappelée en position par un ressort 2035, ce qui a pour effet de pousser les billes vers l'extérieur et d'assurer le verrouillage de l'arbre de roue dès que les billes se retrouvent à l'extérieur du fourreau. La roue 2 du fauteuil comporte un moyeu 21 dans 35 lequel sont montés deux roulements 22, 23 dont le diamètre intérieur des bagues intérieures est ajusté glissant juste avec à celui de l'arbre 203. Lorsque la roue est montée sur le fauteuil, les roulements sont montés sur l'arbre 203 avec une 5 entretoise 24 entre les bagues intérieures des roulements. L'arbre 203 s'engage dans un fourreau 12 du châssis 1 et y est verrouillé par les billes 2032, comme expliqué ci-dessus et comme on le voit figures 17 et 18. Le dispositif de serrage manuel 204 comporte un 10 levier à came 205 monté pivotant selon un axe transversal à l'axe de l'arbre 203, sur un palier 2041 solidaire de la seconde extrémité de l'arbre. Le levier à came 205 comporte deux cames 2051 qui appuient sur une rondelle poussoir 2052 placé sur l'arbre 203 en appui sur une 15 bague intermédiaire 2053, elle-même en appui contre l'entretoise compressible 6, laquelle s'appuie sur la bague intérieure du roulement 22 par l'intermédiaire d'une bague d'appui 2054. Pour le montage de la roue, après avoir appuyé sur 20 le bouton-poussoir 2031 pour permettre le retrait des billes 2032 dans l'arbre 203 et le levier 205 étant alors orienté sensiblement dans la direction de l'axe de la vis, comme représenté figure 14, on insère l'arbre 203 dans les roulements 22 et 23, puis dans le fourreau 12. 25 On relâche alors le poussoir ce qui provoque l'émergence des billes et le verrouillage de l'arbre dans le fourreau 12. Le levier à came 205 est alors rabattu, comme représenté figures 15 à 17. Ce faisant, les cames 2051 viennent appuyer sur la rondelle poussoir 2052, ce qui a 30 pour effet d'abord de supprimer les jeux axiaux puis de de comprimer axialement l'entretoise compressible 6 et d'appliquer en pression les roulements contre l'extrémité du fourreau 12. Par ailleurs, comme dans les exemples précédents, l'entretoise 24 évite que la contrainte 35 axiale, exercée sur les bagues intérieures des roulements par le serrage du levier à came, crée une contrainte excessive dans l'ensemble des deux roulements. REVENDICATIONS1. Système de montage de roue arrière sur un fauteuil roulant, comportant : un arbre (3, 103, 203) monté fixe sur le châssis (1) ou agencé pour être fixé sur le châssis par une 5 première extrémité, et servant d'arbre pour les roulements (22,23) de roue (2), - un dispositif de serrage manuel (4, 104, 204) à levier à came (5, 105, 205), agencé sur la seconde extrémité de l'arbre, 10 - une entretoise compressible (6) montée sur l'arbre et située axialement entre les roulements et le dispositif de serrage manuel. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en 15 ce que l'entretoise compressible (6) est réalisée sous forme d'un élément tubulaire un matériau polymère. 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'entretoise compressible (6) est réalisée en 20 polyuréthane de dureté 90 shore A. 4. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre (3) est fixé rigidement sur le châssis (1) par une première extrémité, et le dispositif de serrage 25 (4) comporte une vis (41), adaptée pour être vissée dans un trou taraudé (31) réalisé dans la seconde extrémité de l'arbre. 5. Système selon la revendication 1, caractérisé en 30 ce que l'arbre (103) comporte une première extrémité filetée (1031) adaptée pour être vissée dans un fourreau (11) solidaire du châssis, et le dispositif de serrage (104) est monté sur la seconde extrémité de l'arbre. 6. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre comporte un système de verrouillage à billes (2032), la première extrémité de l'arbre, comportant les billes, est engagée dans un fourreau (12) solidaire du châssis et y est maintenue axialement par les dites billes, et le dispositif de serrage (204) est monté sur la seconde extrémité de l'arbre. 7. Système selon la revendication 1, caractérisé en 10 ce qu'une entretoise (24) est placée entre les bagues intérieures des roulements (22, 23). 8. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que le levier à came (5) est monté pivotant sur la 15 tête (42) de la vis et agit sur un poussoir (51) en appui sur l'entretoise compressible (6). 9. Système selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que le dispositif de serrage manuel 20 (104, 204) comporte un levier à came (105, 205) monté pivotant sur la seconde extrémité de l'arbre et agissant sur un poussoir (1051, 2052) en appui sur l'entretoise compressible. 25 30