Brevet FR3027867A1 — publié le 20160506

L'invention concerne le principe et la réalisation d'un stabilisateur d'équilibre latéral pour véhicule à une ou deux roues. L'invention est dénommée Gyro-stabilisateur dans la description. Contexte. Conduire une bicyclette nécessite l'apprentissage de l'équilibre. Même un cycliste expérimenté ne reste pas équilibré à l'arrêt mais seulement à une vitesse critique permettant des corrections de trajectoires efficaces et un effet gyroscopique vertueux. C'est en effet l'effet gyroscopique de la roue avant tournant à vitesse suffisante qui couple une inclinaison latérale vers par exemple le coté droit avec une rotation de la roue vers le même coté droit. Cet effet gyroscopique est connu sous le nom de précession, et est efficace principalement sur le guidon d'un deux roue ou sur un monocycle. Conduire un monocycle, fut-il électrique et asservi comme il est décrit dans le brevet US8616313 du même inventeur, soumet l'utilisateur au même impératif d'atteindre une vitesse critique pour assurer l'équilibre latéral par précession combiné à des ajustements de direction. Le débutant ne sait pas atteindre cette vitesse critique. Il perd l'équilibre avant de l'atteindre et doit mettre pied à terre. C'est pourquoi l'apprentissage passe par l'usage de stabilisateurs mécaniques, des roulettes latérales amovibles, qui permettent d'atteindre cette vitesse critique. Mais ces mêmes roulettes déchargent le débutant de l'obligation de tourner le guidon pour maintenir l'équilibre ou d'agir sur les pédales du monocycle. Cette solution d'apprentissage n'est donc pas satisfaisante car elle est anti-pédagogique. Références : L'état de l'art est constitué notamment des brevets et demandes de brevets WO 2007/005282, US66761508, GB2409843, FR2693970, DE102005005598, US2007207699. Aucune ne présente la combinaison d'une structure rigide faisant office de boitier comportant deux points d'attache amovibles à un guidon ou à un garde-boue de roue directrice ou de monocycle, d'un volant d'inertie unique d'une batterie ou d'un connecteur à une source d'énergie électrique externe, d'un moteur électrique unique relié au volant d'inertie, et d'un moyen pour moduler la vitesse de révolution du dit volant en fonction du besoin. US66761508, le document le plus proche de la technique expose deux volants d'inertie motorisés fixés de part et d'autre du plan du vélo, attachés au cadre du vélo par l'intermédiaire du garde boue de la roue arrière non directrice, maintenus en rotation par un moteur électrique alimenté par une source d'énergie autonome déportée elle aussi dans le plan du vélo. Cette solution décrite se différencie du Gyro-stabilisateur par le fait qu'elle comporte deux volants d'inertie et non un seul, par le fait qu'elle est attachée au cadre de la bicyclette et non directement ou indirectement à la roue directrice, par le fait que l'axe du volant d'inertie ne reste pas sensiblement parallèle à celui de la roue directrice, et qu'elle est structurellement incompatible avec la stabilisation d'un un monocycle selon US8616313 car les volants d'inertie couvriraient les pédales. Du fait de cette attache à la roue arrière le couple exercé selon un axe vertical par le gyroscope sur le cadre n'a que très peu ou pas d'effet sur la direction de la bicyclette qui repose au sol par deux appuis qui ont pour vocation de la guider, donc de l'empêcher de tourner spontanément. Seul un couple 'axe vertical exercé sur la roue directrice peut en effet l'orienter et modifier la trajectoire du vélo pour rétablir son équilibre. L'inventeur pense compenser avec une masse gyroscopique visiblement importante le choix à priori inapproprié et déclaré dans la description et dans les revendications, d'attacher les gyroscopes au cadre et d'exercer u couple sur le cadre. Les dispositifs à gyroscopes non permanents ou à vitesse faible, plus généralement les gyroscopes sans moteur électrique associé, ceux qui ne sont pas amovibles et ou nécessitent un équipement d'origine du deux roue, les dispositifs à gyroscope 10 dont le centre de gravité sort du plan de symétrie du deux roue en le déséquilibrant latéralement, enfin tous les dispositifs incompatibles avec la stabilisation d'un monocycle à propulsion humaine ou électrique comportant des pédales latérales, et ceux qui ne sont pas reliés à la roue directrice mais au cadre du deux 15 roue, sortent tous du champ d'application de l'invention. Aucune combinaison de l'état de l'art et de produit existant sur le marché ne réalise un boitier autonome amovible et complet comportant un gyroscope unique que l'utilisateur peut attacher au 20 guidon d'une bicyclette ou au boitier garde-boue d'un monocycle, par extension à une motocyclette et ou un monocycle électrique, par deux fixations à la fois ergonomiques et robustes, sans le déséquilibrer c'est-à-dire en logeant le centre de gravité du dit boitier dans le plan de symétrie du véhicule, dans le but de le 25 stabiliser totalement d'abord, puis partiellement ensuite, et en fin durablement, par la simple commutation d'un interrupteur électrique. Aucune combinaison de l'état de l'art ne revendique un gyroscope dont la taille et la masse sont réduites mais dont l'efficacité résulte d'une rotation à grande vitesse, approchant ou 30 dépassant 20 000 tours par minute. Le Gyro-stabilisateur assure une correction automatique de trajectoire à vitesse de croisière ainsi qu'à faible vitesse, et génère un couple de rappel en position d'équilibre même à l'arrêt si 35 l'utilisateur tourne le guidon. L'effet du Gyro-stabilisateur peut être modulé en fonction du besoin, il peut se substituer totalement à l'action de l'utilisateur pour imposer l'équilibre, ou bien n'assurer qu'une assistance limitée, imposant la participation du débutant. Son action peut donc être dégressive en fonction des progrès et rester pédagogique. La stabilisation totale inspire la confiance du débutant sur les premiers mètres, elle lui permet d'atteindre en toute sécurité cette vitesse critique d'équilibre, puis dans un second temps, avec un effet réduit, elle le guide et l'accompagne dans les corrections de trajectoires nécessaires. Selon l'invention, laquelle est illustrée dans un premier temps par les figures 1 à 4 représentant comme exemple non exclusif d'application un stabilisateur amovible de vélo d'enfant attaché au guidon : Le Gyro-stabilisateur 11 comporte une liaison rigide directe ou indirecte amovible à l'axe de la roue directrice ou à l'axe de la roue du monocycle. Cette liaison transmet le couple stabilisateur. Elle est rendue robuste et efficace pour transmettre un couple par le fait de comporter au moins deux points d'attache (amovibles). Cette liaison peut donc s'effectuer également directement sur 25 un guidon par deux attaches 12 via un pivot 13 ou sur un garde-boue par tout moyen utile à deux fixations. Le Gyro-stabilisateur comporte un centre de gravité G situé dans le plan de symétrie du véhicule, au moyen de deux fixations elles 30 mêmes symétriques par rapport à ce même plan. Le Gyro-stabilisateur comporte un volant d'inertie unique 23 dont l'axe de rotation est sensiblement parallèle à la dite roue directrice et guidé par des roulements à bille 22. 35 Les axes respectifs dudit volant d'inertie et de ladite roue directrice du deux roues ne sont pas confondus. Ledit volant d'inertie tourne dans le même sens que la dite roue directrice ou la roue dudit monocycle. Le dit volant est réalisé avec précision dans un matériau dense et tenace. Le Gyro-stabilisateur comporte un unique moteur électrique 31. Ce moteur est à courant continu ou sans balai, sélectionné pour sa haute vitesse à faible charge, approchant ou dépassant 20 000 10 tours par minute. Ledit volant d'inertie est directement ou indirectement relié au moteur par une transmission 32, par exemple une courroie, un manchon, un engrenage. 15 Le Gyro-stabilisateur comporte une source d'énergie électrique autonome ou bien un connecteur pour connexion à une source électrique externe. 20 Ledit moteur électrique est connecté à ladite source d'énergie électrique autonome ou à ladite source d'énergie externe par le biais dudit connecteur. En option, le Gyro-stabilisateur comporte un modulateur de tension. 25 En option ladite source est une batterie 21. En option le Gyro-stabilisateur comporte au moins deux batteries 21 équivalentes, et un commutateur à trois états série, parallèle, 30 ouvert. En option le Gyro-stabilisateur comporte une batterie 21 et un variateur de tension. 35 En option la dite transmission comporte un limiteur de couple agissant comme un embrayage par friction, ayant pour effet de réduire l'amplitude de l'appel de courant au démarrage dudit du moteur. Cela peut être réalisé au moyen d'un manchon dilatation thermique inséré serré autour de l'axe du moteur. En option le Gyro-stabilisateur comporte un détecteur du sens de rotation de ladite roue directrice combiné à un inverseur de tension afin que le dit gyroscope tourne toujours dans le même sens que la dite roue directrice. 10 En option un affichage lumineux du sens et ou de la vitesse dudit gyroscope par exemple à LED. Le Gyro-stabilisateur adapté à un monocycle Figure 5 peut comporter un volant d'inertie 23 situé entre sur le flanc de sa roue 15 comme une jante. Dans ce cas particulier l'axe du volant d'inertie et de la roue peuvent être confondus. Le volant est guidé par un palier rigide unique ou au moins 4 paliers 22, un autour de l'axe de la roue du 20 monocycle et trois autres au moins roulant sur le flanc de la dite roue du monocycle et réparti angulairement pour guider le volant et transmettre directement des couple latéraux importants. Dans ce contexte il sera préféré une transmission par courroie et la 25 position du moteur 31 est décalée pour que centre de gravité de ce Gyro-stabilisateur constitué d'un volant d'inertie, d'une transmission d'un moteur et d'une connexion à une source de tension le tout fixé par au moins deux attaches au garde-boue, soit situé dans le plan de roulement. 30 La combinaison de toute option appliquée à tout véhicule à une ou deux roues rentre dans le cadre de l'invention. L'invention peut être utilisée dans le domaine sportif ou artistique, 35 au delà des monocycles et deux roues. REVENDICATIONS1) Dispositif assurant ou assistant le maintien de l'équilibre latéral d'un monocycle ou d'un deux roues caractérisé en ce qu'il comporte : une liaison rigide indirecte amovible à l'axe de la roue directrice du deux roues ou bien à l'axe du monocycle par au moins deux attaches amovibles sensiblement symétriques par rapport au plan contenant le centre de gravité du dispositif. un centre de gravité maintenu sensiblement dans le plan de symétrie du monocycle ou du deux roues au moyen des dites attaches amovibles symétriques. un volant d'inertie unique tournant autour d'un axe restant sensiblement parallèle à l'axe du monocycle ou à l'axe de la roue directrice du deux roues mais non confondu avec ce dernier, dans le même sens, et maintenu en rotation permanente par un moteur électrique alimenté par une source d'énergie électrique autonome interne ou bien un connecteur pour connexion à une source d'énergie électrique externe indépendante. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé qu'il comporte un modulateur de tension. 3) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé qu'il comporte une batterie. 4) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé qu'il comporte au moins deux batteries 21 équivalentes, et un commutateur à trois états série, parallèle, ouvert. 5) Dispositif selon la revendication 3 caractérisé qu'il comporte un variateur de tension. 6) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé qu'il comporte un limiteur de couple agissant comme un embrayage par friction.