Brevet FR3000407A1 — publié le 20140704

-1- DESCRIPTION DE L'INVENTION Domaine technique La présente invention concerne un véhicule d'attraction de type « montagne russe » destinée au divertissement de passagers y prenant place. Ce type de nacelle est communément utilisé dans les parcs 5 d'attractions et fêtes foraines. Etat de la technique antérieure Beaucoup d'installations existent déjà dans le domaine des montagnes russes : grand-huits classiques« assis » au dessus des rails, grandhuits suspendus, grand-huits à nacelles rotatives appelés « Spinning 10 coasters » ... avec des véhicules sous la forme de trains (succession de wagonnets) ou de nacelles indépendantes. L'invention exposée permet d'apporter une innovation dans ce type d'attractions avec un mouvement plus évolué offrant aux passagers de nouvelles sensations. Exposé de l'invention 15 Le dispositif selon l'invention permet au véhicule (train ou nacelle) davantage de degrés de mobilité que les installations plus classiques. Le véhicule est composé d'un châssis appelé « châssis fixe » qui se déplace le long des rails à l'aide de boggies et roues. Sur un axe perpendiculaire à l'axe du rail, un arceau ou mât est fixé au châssis 20 fixe. A l'extrémité de ce mât est disposée une liaison pivot, laquelle supporte un ou plusieurs balanciers dans lesquels les passagers prennent place. L'axe de pivotement est inscrit dans un plan parallèle à l'axe du rail, décalé en hauteur uniquement, de manière à ce que le balancier n'interfère nullement avec le châssis fixe. Le ou les 25 balanciers comprennent chacun des places assises disposés cote à cote. La disposition des balanciers peut être face à face, dos à dos, ou l'un derrière l'autre. Dans les deux premières configurations, certains passagers se retrouvent en marché arrière. Le dégagement offert par la disposition de(s) balancier(s) permet leurs balancements 30 sur 360°. La mise en mouvement de(s) balancier(s) est réalisée sans motorisation, sous l'action des forces inertielles et gravitationnelles provoqués par la vitesse et les accélérations du véhicule en déplacement sur ses rails, notamment lors des virages et -2- des bosses que comporte le circuit de montagne russe dans lequel le véhicule circule. L'amplitude de balancement dépend de plusieurs facteurs, outre la nature du circuit. Afin de freiner ou de limiter le balancement, un système mécanique est utilisé. Il peut s'agir d'un frein à disque, d'un frein circulaire à patins de friction, d'un système de ressorts, ou tout autre système mécanique. En addition de ce système, des butées peuvent être installés pour définir la course maximale. Dans ce cas, il est impossible pour le balancier d'effectuer le tour complet. En revanche, sans butées, il est possible que les passagers se retrouvent la tête en bas. Lorsque les forces inertielles et gravitationnelles cessent (par exemple en ligne droite ou à l'arrêt), les balanciers vont s'immobiliser à l'état stable après une série d'oscillations pendulaires. En effet, le centre de masse des balanciers est étudié de telle manière que par gravité naturelle, sans forces extérieures, ils se replacent naturellement en position stable (proche de l'horizontal ou parfaitement horizontal ; axe du corps vertical). L'invention permet une mobilité plus audacieuse encore. Il est prévu la possibilité que les passagers se retrouvent successivement au 20 dessus puis en dessous du rail, avec par exemple, la présence d'inversions sur le circuit (vrilles, boucles, ou inclinaisons). Il est possible que les balanciers se retrouvent déportés au dessus du vide, à gauche ou à droite du rail, si celui-ci comporte une inclinaison. L'invention offre la possibilité à une montagne russe 25 d'être à la fois suspendue (en dessous du rail) et classique (au dessus du rail). L'invention permet une mobilité toujours plus audacieuse en ajoutant aux mobilités précédemment décrites une rotation supplémentaire. Celle-ci se situe au niveau du support de(s) balancier(s). Ce support 30 (mât ou arceau) peut être rotatif sur un axe perpendiculaire au rail. Cette mobilité isolée est déjà existante est connu sous le nom de « Spinning Coaster ». Le dispositif selon l'invention permet la conjugaison de toutes les mobilités décrites simultanément ou indépendamment, sur le même circuit de montagne russe. Dans ce cas, 35 les mouvements possibles sont très nombreux et les sensations proposés aux passagers à la fois atypiques et variés. -3- Le dispositif selon l'invention présente plusieurs difficultés techniques sur sa mise en oeuvre dont les solutions pour y remédier sont détaillées ci après. Solution pour l'amplitude de balancement Outre les outils de calculs permettant de définir théoriquement l'amplitude de balancement sous l'action des forces inertielles et gravitationnelles, un moyen de réglage disposé sur le véhicule a été créé. Il s'agit d'un frein circulaire à patins de coulissements, qui opère sur un secteur angulaire choisi. Solution pour redresser le mât ou l'arceau supportant les balanciers pour les disposer alignés au rail (dans le cas d'une rotation du support des balanciers permise sur le dispositif de divertissement) Il peut être nécessaire d'avoir un alignement des balanciers parallèle au rail, par exemple pour faciliter les chargements et déchargements des passagers en gare, depuis le quai. Un dispositif mécanique à été créé pour remédier à cette contrainte. Ce même dispositif peut avoir d'autres fonctions, telle une limitation de la vitesse de cette rotation. Solution pour éviter le risque de chute des passagers à l'embarquement 20 ou au débarquement Monter à bord d'un balancier mobile revient à marcher sur un plancher instable, provoquant un risque de chute significatif. Pour éviter tout risque de chute, un dispositif de stabilisation à l'aide de béquilles amovibles a été créé. -4- Exposés des modes de réalisation I- Exposé du mouvement pendulaire des balanciers et de la combinaison des mouvements cinématiques II- Exposé d'une solution pour redresser le mât ou l'arceau supportant les balanciers pour les disposer alignés au rail (dans le cas d'une rotation du support des balanciers permise sur le dispositif de divertissement) III- Exposé d'une solution pour éviter le risque de chute des passagers à l'embarquement ou au débarquement ; dans le cas d'utilisation d'un plancher -5- I - Exposé du mouvement pendulaire des balanciers et de la combinaison des mouvements cinématiques Le dispositif selon l'invention concerne une combinaison de mouvements cinématiques des sièges pour les véhicules d'attractions de type « montagnes russes », en complément de leurs fonction principale de se déplacer sur le rail du circuit. La cinématique est l'addition de deux mouvements combinés, en complément du déplacement du véhicule sur son rail (Figure 11 et 12) : - Une rotation du châssis mobile (3) par rapport au châssis fixe (8) suivant un axe vertical perpendiculaire à l'axe du rail (9) (Le châssis fixe est solidaire des boggies (10) et roues (11) qui permettent le déplacement de l'ensemble de la nacelle sur les rails, alors que le châssis mobile (3) supporte les passagers qui prennent place à l'intérieur du véhicule) noté Rv. - Le balancement oscillatoire de bras oscillants (13) munis d'un ou de plusieurs sièges (12), suivant un axe de rotation inscrit dans un plan parallèle ou incliné par rapport au rail, noté Rh. De la sorte, la combinaison des mouvements offre une multitude de positions aléatoires des sièges (12) par rapport au rail (9). Le châssis mobile (3) peut supporter un ou plusieurs bras oscillants, chacun d'entre eux munis d'un ou de plusieurs sièges (12). Ces différents bras peuvent balancer simultanément ou séparément. L'oscillation des bras oscillants peut être limitée par un dispositif mécanique pour atteindre un débattement angulaire précis, ou libre sur 360°. Dans ce cas, les passagers peuvent se retrouver la tête en bas. Les bras oscillants peuvent être montés de telle sorte que les passagers se retrouvent dos à dos (telle l'illustration), face à face, ou autre. -6- II - Exposé d'une solution pour redresser le mât ou l'arceau supportant les balanciers pour les disposer alignés au rail (dans le cas d'une rotation du support des balanciers permise sur le dispositif de divertissement). Voir figures 13 et 14. Un dispositif de rappel automatique des sièges en position centrale, quelque soit leurs angle par rapport à l'axe du rail, est présenté ici. Il présente notamment l'utilisation de vérin à gaz. Le système fonctionne à l'aide de plusieurs vérins à gaz (1), disposés autour d'une ou de plusieurs crémaillères (2). Ces Vérins et crémaillères sont fixés sur la partie non tournante du véhicule, appelé communément « châssis fixe (8) ». Ce même châssis est solidaire des boggies et roues qui permettent le déplacement de l'ensemble de la nacelle sur les rails. Le châssis mobile (3), quand à lui, supporte les passagers qui prennent place à l'intérieur du véhicule pour le tour de montagne russe. Le châssis mobile est entrainé en rotation par les forces gravitationnelles et centrifuges des virages et bosses le long du parcours de montagne russe. Cet entrainement peut être également réalisé via un système mécanique extérieur. Ce châssis mobile (3) est stabilisé en position neutre et fixe (par exemple en 20 ligne par rapport au rail) à l'aide d'un pignon (4) engrenée dans une ou plusieurs crémaillères (2). Lorsque le mouvement de rotation du châssis mobile (3) démarre, la ou les crémaillères (2) sont mises en mouvement de translation par le pignon (4) monté dans l'axe du châssis mobile (3). 25 Ce ou ces mêmes crémaillères (2) mettent alors en pression le ou les vérins à gaz (1) qui agissent comme un système d'amortissement. Dès que la force extérieure responsable de la mise en rotation cesse ou diminue, ces mêmes vérins à gaz (1) rappellent aussitôt le châssis mobile (3) en position neutre. 30 Le système est prévu pour fonctionner dans un seul sens de rotation à partir de la position neutre, ou bien dans les deux sens. S'il s'agit d'un système à double sens, un ou plusieurs vérins à gaz (la) sont mis en pression, alors qu'un ou plusieurs autres vérins à gaz (lb) sont flottants. Pour garantir la mise en contact et l'échappement entre la 35 tige du ou des vérins à gaz (1) et de la ou les crémaillères (2), un -7- dispositif de contact guidée par cônes mâle (5) et cône femelle (6) peut être utilisé. Ce système dispense d'une rotation continue du châssis mobile (3) limitée alors en course, celle-ci dépendant de la longueur des crémaillères (2) et du diamètre du pignon (4) ou de tout système de butée mécanique. Cette butée mécanique peut être la course limite du ou des vérins à gaz (1) (lorsque la tige est totalement rentrée ou étirée dans le corps du vérin à gaz (1)), ou bien tout autre dispositif d'arrêt en bout de course, comme une butée caoutchouc (7). 10 Une butée progressive élimine le risque de choc lorsque le châssis mobile (3) entrainé en rotation arrive en fin de course. -8- III - Exposé d'une solution pour éviter le risque de chute des passagers à l'embarquement ou au débarquement ; dans le cas d'utilisation d'un plancher Le dispositif peut être dans la plupart des cas être utilisé dans le 5 cas de nacelle d'attractions de type « montagnes russes » ou manège tournant ou balançant. Le mécanisme présenté ci-après, apporte une amélioration de sécurité lors du chargement et déchargement de passagers sur une nacelle pivotante ou oscillante suivant la gravité, sans recours à 10 l'utilisation d'un frein à disque ou autre dispositif d'arrêt situé sur l'axe de pivotement. -9- Explication du danger sans le dispositif d'arrêt : Sur les figures 7 et 8, le chargement des passagers s'effectue latéralement, depuis le quai sur le plancher mobile (15) au travers du marchepied (3). Le bras oscillant (13), contenant les sièges destinés à accueillir les passagers (14) et le plancher mobile (15), sont libérés en rotation pendulaire suivant un axe de pivotement situé au dessus du plancher. Un champ libre permet au bras oscillant de se balancer au dessus du marchepied (3) sans collision en condition normale d'utilisation, durant le tour de manège (fig. 9). Sans passagers ou chargé de manière équilibré de part et d'autre de l'axe vertical, le bras oscillant se place naturellement par gravité en position d'équilibre, le plancher est donc fixe et à l'horizontal. Si un passager de masse quelconque pose le pied sur l'extrémité du plancher (pour prendre place à bord par exemple), celui-ci va balancer en s'éloignant de la personne, ce qui risque de lui provoquer une chute dangereuse. De la même manière, l'impulsion donnée peut rappeler le bras oscillant dans la direction opposée, et heurter les chevilles de cette même personne encore debout sur le marchepied (3). Dispositif de rappel : Considérant que la stabilité du plancher mobile (15) doit être assurée lors des mouvements de passagers à bord (chargements et déchargements), les barrières de sécurité (2) (gardes corps par barres sous-abdominales) doivent donc être ouvertes durant cette phase. Lors du tour de manège, ou à quai en attente de tour ou de déchargement, les passagers sont sécurisés avec les gardes corps (2) fermés (fig. 8). Personne ne peut débarquer ou embarquer. Considérant la corrélation entre le besoin de stabilité et la position des gardes corps (2), est présenté ci après un mécanisme permettant d'actionner des béquilles de stabilité (1) manoeuvrés par les gardes corps (2). Sur la fig. 7, les gardes corps (2) sont relevés, les passagers peuvent circuler, les béquilles de stabilité (1) sont abaissés. Sur la fig. 8, les gardes corps (2) sont fermés, les passagers ne peuvent pas circuler, les béquilles de stabilité (1) sont 35 relevés. -10- Pour ce faire, un mécanisme de liaison mécanique est utilisé pour actionner les béquilles (1) en même temps que les gardes corps (2). La vue détaillée de la fig. 5 montre un exemple de mécanisme. Une roue dentée conique (6) est monté solidaire du garde corps (2) monté sur le même axe (5). Cette roue (6) tourne donc en même temps que le garde corps (2). Elle entraine le pignon conique (7) monté sur le même axe que la béquille (1). Le rapport des pignons 1:3 ici utilisé, permets avec un angle de fermeture des garde-corps de 40°, d'offrir un débattement angulaire de la béquille (1) de 120°. Cette même béquille (1) est surmontée d'une roulette tournante (4) qui vient se placer sur la piste de roulage horizontale (11). L'effort apporté par le bras de levier du garde corps (2) lors de son ouverture, rappelle le plancher mobile (15) du bras oscillant (13) en position horizontale. Cette force peut être atteinte par un ressort ou vérin à gaz (12) (voir fig. 6). Lorsque les deux béquilles (1) sont abaissés verticalement et en contact avec la piste de roulage (11), le plancher du bras oscillant est horizontal et assure la sécurité de stabilité durant la circulation des passagers (position de la fig. 7) Afin d'empêcher l'élimination de la stabilité lorsque la première personne ferme sa barre de sécurité en montant à bord, alors que d'autres personnes ne sont pas encore assises, un mécanisme de verrouillage des béquilles (1) en position abaissés peut être ajouté. Il peut s'agir d'une clenche (10) bloquant un taquet solidaire de la béquille (1) qui l'empêche de se relever. De la même manière, la barre de sécurité (2) ne peut être fermée. Il faut débloquer le mécanisme avec l'action d'une commande de verrouillage (8) manipulée par un opérateur par exemple, pour permettre la fermeture des garde corps (2), lorsque tout les passagers sont à bord. Présentation des figures Figure 1 : Présentation d'un exemple de disposition des balanciers mis dos à dos, soutenus par un mât central. Figure 2 : Schéma présentant une autre disposition de(s) balancier(s)configurés l'un en face de l'autre, supportés par un arceau. Figure 3 : Schéma présentant une autre disposition de(s) balancier(s)configurés les uns derrière les autres, sur plusieurs wagonnets (train) Figure 4 : Présentation de différentes positions pouvant être atteinte par le véhicule de divertissement selon l'invention : a) Balanciers alignés parallèles au rail, au dessus du rail, sans inclinaison (position stable à l'arrêt ou en ligne droite par exemple) b) Balanciers alignés parallèles au rail, en balancement c) Balanciers soumis aux deux rotations simultanés d) Balanciers en position horizontal déportés sur le coté du rail, causé par l'inclinaison du rail. e) Balanciers suspendus, rail au dessus des passagers, par exemple lors d'une figure d'inversion du circuit (vrille ou boucle) f) Balanciers à arnets plutôt que barres sous-abdominales, afin de permettre aux passagers d'avoir les pieds dans le vide. Figure 5 à 10 : Dispositif de rappel des sièges à l'aide d'un mécanisme manoeuvré par les barres de sécurité et agissant par des béquilles de stabilisation Figures 11: Repère des éléments constituants la nacelle Figure 12: Cinématique de la nacelle avec axes de directions et rotations Figures 13 et 14 : Dispositif de rappel de la rotation primaire. REVENDICATIONS1- Dispositif de divertissement de type nacelle à balancement pour circuit de montagne russes, composé d'un ou de plusieurs châssis muni de roues se déplaçant le long des rails (train de plusieurs wagonnets identiques dans le cas de plusieurs châssis fixe), et d'un ou de plusieurs châssis mobiles solidaires du(s) châssis fixe. Ce ou ces châssis mobiles se balancent avec un mouvement de type « pendulaire » et sont destinés à accueillir un ou plusieurs passagers. Le balancement fonctionne par gravité et sous l'action de forces engendrées par le déplacement du véhicule sur les rails, dans les bosses et les virages. L'axe de balancement est inscrit dans un plan parallèle à l'axe du rail. 2- Dispositif mélangeant montagne russe classique et suspendue. Le balancement peut être limité à un angle précis, par exemple via des butées mécaniques ou un frein, ou continue sur 360°. Dans ce cas les passagers peuvent se retrouver la tête en bas. Par ailleurs le dispositif est conçu pour être en mesure de proposer une inversion de la position du rail. Les passagers peuvent se retrouver déportés sur le coté du rail, ou se retrouver dans une configuration comparable à une montagne russe suspendue, sous l'action de forces extérieures faibles ou nulles (le ou les châssis mobiles sont maintenus en position horizontale par la gravité). 3- Combinaison de deux mouvements rotatifs des passagers, avec l'addition d'une rotation primaire sur un axe perpendiculaire à l'axe du rail. Elle peut être limitée à un angle précis ou continue sur 360°. Cette rotation primaire est simultanée ou indépendante du balancement, alors que le véhicule se déplace sur les rails. Une multitude de positions aléatoires des sièges est alors possible.-13- 4- Dispositif suivant la revendication 3 : Un système mécanique ou électrique permet de libérer l'un des deux mouvements en un point précis du parcours du circuit de montagne russe. Dans ce cas, les sensations des deux mouvements rotatifs combinés prennent effets à partir de ce point du parcours. Avant ce point, un seul mouvement rotatif est libéré, l'autre est dit « verrouillé ». 5- Dispositif suivant toute les revendications : La position des sièges, donc des passagers sur le ou les balanciers est cote à cote. S'il y a plusieurs balanciers, ils peuvent être disposés dos à dos ou face à face, ou bien l'un derrière l'autre. Les deux premières configurations impliquent que certains passagers effectuent le parcours en marche arrière. 6- Dispositif suivant la revendication 2: Un frein circulaire peut être utilisé pour limiter l'amplitude de balancement sous l'action des forces engendrées par le déplacement du véhicule sur les rails, dans les bosses et les virages, ainsi que la gravité. Ce frein peut être un frein à disque, ou un arceau muni de patins de friction, serré concentriquement autour d'une piste circulaire centrée sur le pivot du ou des balanciers. 7- Dispositif suivant toute les revendications : Afin de prévenir d'une chute de passager causé par l'instabilité des sièges surmontés des balanciers, notamment lors des chargements et déchargements de passagers (par exemple en gare), un système mécanique composé d'une ou de plusieurs béquilles amovibles peut être utilisé. Ce système est prévu pour créer un appui stabilisant.-14- 8- Dispositif suivant la revendication 3 : Un système de stabilisation et / ou de régulation de la rotation primaire du support des balanciers peut être utilisé, dans le cas ou cette rotation est utilisée dans la cinématique du véhicule : Il permet de rappeler en position centrale sur un point fixe le ou les balanciers. A cet instant le système de verrouillage décrit sur la revendication n°4 peut être enclenché. Cette position des balanciers alignés parallèle au quai en gare permet de faciliter le débarquement et l'embarquement des passagers. Ce système permet également de limiter la course de la rotation primaire, ainsi que d'en limiter sa vitesse de rotation par amortissement