Brevet FR3041284A1 — publié le 20170324

- 1 - ROUE A DIAMETRE VARIABLE Domaine de l'invention La présente invention concerne le domaine des roues à diamètre variable permettant de réaliser une bande de roulement ou d'entraînement de longueur variable. De telles roues trouvent des applications multiples : - Equipements de transport, où la variation du 10 diamètre de roue permet de s'adapter à des terrains variables - Equipements individuels tels que fauteuils roulants, bicyclettes urbaines, ... où la réduction du diamètre permet de réduire l'encombrement en dehors des périodes d'utilisation 15 - Disque d'entraînement de courroies, où la variation de diamètre d'une paire de roues permet de modifier les caractéristiques d'une transmission - Valise à roulette, où la variation de diamètre des roulettes permet une adaptation à la nature du sol sur 20 lequel est déplacée la valise - Poussettes d'enfant, permettant également d'adapter le diamètre des roues à la nature du terrain. Il s'agit bien sur de simples exemples 25 d'applications de telles roues à diamètre variable. Etat de la technique On connaît dans l'état de la technique de multiples 30 réalisations de roues à diamètre variable. On connaît par exemple par le brevet européen EP2444256 une roue à diamètre variable comprenant une jante ou 3041284 - 2 un moyeu ayant un diamètre prédéterminé relié par un axe d'entraînement à la roue et une surface extérieure externe au moyeu, ayant un diamètre qui est plus grand que le diamètre moyeu. Un mécanisme de variation de diamètre fixé à l'essieu 5 est adapté pour faire varier le diamètre effectif de la roue. Le brevet chinois CN101954834 décrit une autre solution où le support de roue se compose de bras et une pièce de diamètre variable élastique utilisant des ressorts en forme 10 de coeur. Le brevet chinois CN101486054 propose une autre solution mettant en oeuvre un élément conique. Le modèle d'utilité chinois CN201362133 décrit une roue de véhicule ayant un diamètre variable en continu, qui 15 est muni d'un moyeu de roue. Des tiges télescopiques sont montées dans les rayons de moyeu de roue. Les rayons sont en relation de glissement avec les tiges télescopiques orientées radialement. Le brevet américain US4325702 décrit une poulie 20 avec un diamètre variable, comprenant deux disques coaxiaux qui peuvent tourner l'un par rapport à l'autre, dont l'une a un sens radial et l'autre au moins une rainure de guidage en forme de spirale. Une pluralité d'éléments de support avec une forme de segment est positionnée entre les disques et peut 25 être serrée avec leurs faces frontales entre les disques dans différentes positions radiales de sorte que leurs zones périphériques radialement extérieures définissent une trajectoire polygonale, qui est similaire à un cercle. Les éléments de support comportant des saillies 30 engagées dans les rainures de guidage des deux disques de sorte que la rotation relative des disques déplace les éléments de support radialement pour modifier le diamètre du cercle respectif. 3041284 - 3 - Inconvénients de l'art antérieur Les solutions de l'art antérieur mettent en oeuvre des mécanismes relativement complexes à l'intérieur de la 5 roue, ce qui les rend fragiles et peu adaptées à des réalisations de petites dimensions comme des roulettes de valise. Par ailleurs, le nombre de pièces mobiles pour assurer la variation du diamètre réduit les efforts et le couple qui peut être transmis par le moyeu à la jante de la roue et provoque une usure rapide produisant du jeu préjudiciable à la durée de vie et au fonctionnement de la roue. Solution apportée par l'invention Pour remédier à ces inconvénients, la présente invention propose une solution simple et robuste permettant d'assurer facilement un doublement de la section minimale de la roue et un quadruplement de la longueur déroulée de la jante. L'invention concerne selon son acception la plus générale une roue à diamètre variable constituée par un moyeu central, une bande périphérique formée par une pluralité de segments arqués, chacun des segments arqués étant relié audit moyeu caractérisé en ce que ledit moyeu comprend des moyens de guidage radiaux pour le coulissement de bras radiaux escamotables, chacun des bras radiaux escamotables étant solidaire à son extrémité distale d'un desdits segments arqués, l'extrémité opposée étant muni d'un organe de liaison avec un plateau mobile coaxial avec ledit moyeu et en rotation par rapport audit moyeu, ledit plateau mobile présentant des zones de guidage incurvées, chacun desdits organes de liaison coopérant avec l'un desdits bras afin de commander le 3041284 - 4 - déplacement linéaire et radial de l'extrémité proximale du bras correspondant. Avantageusement, ledit moyeu présente des glissières de section complémentaire à la section des bras 5 escamotables radiaux pour permettre un coulissement du bras par rapport à la glissière correspondante Selon une variante, l'extrémité distale desdites zones de guidage incurvées est sensiblement tangentielle. 10 Selon une autre variante, ledit plateau mobile est formé de deux disques complémentaires disposés de part et d'autre desdits bras escamotables. De préférence, lesdites zones de guidage sont 15 formées par des nervures spirales coopérant avec organe de liaison formé par un téton s'étendant axialement par rapport à l'extrémité proximal de chacun desdits bras escamotables. Selon un mode de réalisation arqué, chacun desdits 20 segments arqué présente au moins une gorge périphérique pour recevoir un prolongement arqué d'au moins un segment arqué adjacent. De préférence, chacun desdits segments arqué 25 présente une pluralité de gorges périphériques pour recevoir des prolongements arqués des deux segments arqués adjacents. L'invention concerne également l'application d'une telle roue pour la réalisation : 30 - d'un système d'entrainement comprenant une courroie de transmission et deux pignons, caractérisé en ce que l'un au moins desdits pignons est constitué par une roue à diamètre variable susvisée - d'un fauteuil roulant comprenant des roues à 35 diamètre variable susvisées 3041284 - 5 - - d'une valise roulante comprenant des roues à diamètre variable - d'un véhicule comprenant des roues à diamètre variable. 5 Description détaillée d'un exemple non limitatif de réalisation de l'invention La présente invention sera mieux comprise à la 10 lecture de la description qui suit, se référant à un exemple non limitatif de réalisation et aux dessins annexés où : - la figure 1 représente une vue de face de la roue dans sa plus grande extension - le figure 2 représente une vue éclatée de la roue 15 - la figure 3 représente une vue de face de la roue en configuration rétractée. La roue selon l'invention présente la particularité de doubler de manière réversible la circonférence afin d'améliorer les 20 usages actuels, par exemple pour limiter l'encombrement d'un objet du quotidien, valises, poussettes. Avec une valise et ses minuscules roues, à l'approche d'un escalier, il n'y a pas d'autres solutions que de la porter. 25 Pour une poussette, l'usager doit choisir entre compacité/rangement et maniabilité/franchissement. D'autres applications sont possibles dans de nombreux autres domaines, un fauteuil roulant (pour l'encombrement et le 30 rangement), des porteurs, diables, vélos pliant, etc. Une telle roue est également applicable à un véhicule présentant des besoins en franchissement (militaire, ou engin robotisé en terrain accidenté), permettant par exemple de passer d'une roue 21 pouces à une roue de 42 3041284 - 6 - pouces, ce qui augmente considérablement ses capacités et aptitudes. Une telle roue selon l'invention permet d'incorporer un asservissement électrique et/ou d'intégrer une 5 motorisation (afin de la transformer en roue/moteur). Les figures 1 et 2 représentent des vues de la roue dans sa configuration déployée dans laquelle elle présente le diamètre extérieur maximal. Elle comporte un moyeu (1) et une jante (2) reliés 10 par des bras escamotables (3). Ces bras (3) s'étendent radialement et présentent dans l'exemple décrit une section rectangulaire. Le moyeu (1) est constitué d'un corps (4) présentant un axe central (5) et des glissières s'étendant 15 radialement. Ces glissières (50) présente une section transversale complémentaire de celle des bras escamotables (3) pour permettre le coulissement de ces bras (3) à l'intérieur de la glissière (50) correspondante, avec un guidage à 20 translation à palier lisse ou éventuellement à éléments roulants. Chaque bras (3) est prolongé à son extrémité distale d'un segment arqué (6) s'étendant sur un angle de 360/N degrés, où N désigne le nombre de bras (3). 25 Chaque segment arqué (6) présente une section de bande de roulement formée de deux parties rigides (7, 8) symétrique par rapport au plan médian dans l'exemple décrit, séparées par une fente (9) et d'un segment de liaison (10) de forme complémentaire à la fente (9). 30 Le segment de liaison (11) du segment arqué (12) adjacent coulisse à l'intérieur de la fente (9) pour permettre une variation de la circonférence de la roue en fonction du changement de diamètre, et assurer une surface de roulement ininterrompue. 3041284 - 7 - Comme vue sur la figure 2, le segment de liaison (10, 11) est formé par un bloc dont la largeur correspond à la fente (9), prolongé à chaque extrémité par une paire de tétons (24 à 26) venant assurer le guidage par rapport à des rainures 5 de guidage arquées (27) prévues sur la face intérieure des deux parties rigides (7, 8) de chaque segment arqué (6). Le fonctionnement est le suivant : La roue comprend en outre un plateau de commande, 10 formé de deux disques (20) coaxiaux avec le moyeu (1), disposés symétriquement de part et d'autre des bras (3). Chaque disque (20) présente N rainures (21), N correspondant au nombre de bras (3). Ces rainures présentent une forme spirale, avec une 15 extrémité la plus proche du rayon sensiblement tangentielle, formant un angle compris entre 5 et 15 degrés par rapport à la tangente, et se prolongeant jusqu'à une zone périphérique où l'extrémité de la rainure forme également un angle compris entre 5 et 15 degrés par rapport à la tangente. 20 La rainure (21) s'étend sur un secteur angulaire du disque (20) de 180° dans l'exemple décrit, mais il peut s'étendre sur un secteur plus petit, compris entre 90 et 180° pour permettre une variation rapide du diamètre, ou au contraire plus important, compris entre 180 et 360° pour 25 permettre une variation plus graduelle du diamètre. Le profil de courbure des rainures (21) est constant. Il peut aussi être variable, avec une variation croissante puis décroissante de l'angle entre la tangente à un point de la spirale et l'axe radial passant pas ce même point. 30 Chaque rainure est définie par une fonction de type : R = fn (alpha) Où R désigne la distance d'un point de la rainure par rapport à l'axe du disque 3041284 - 8 - Alpha désigne la position angulaire de ce point par rapport à un rayon de référence passant pas l'extrémité proximale de la rainure. Chaque rainure est décalée par rapport à la 5 précédente d'un angle de 360/N où N désigne le nombre de bras. La fonction fn peut être une fonction constante, de type 360/K où K désigne la plage de déplacement angulaire du disque entre la position rétractée et la position déployée des bras. K peut être supérieur ou inférieur à 1. 10 La fonction fn peut aussi être une fonction progressive, par exemple de type sinus, pour commander au début et à la fin de l'extension des bras une évolution lente, et plus rapide entre ces deux situations. Elle peut également présenter un ou plusieurs paliers pour permettre une extension 15 indexée. Chaque bras (3) présente à son extrémité proximale deux ergots (22, 23) symétriques par rapport au plan médian, destinés à coopérer avec une rainure (20) afin de commander le déplacement linéaire de l'extrémité du bras (3) dans la 20 glissière (50) de guidage correspondante. Le fonctionnement est le suivant. En position rétractée représentée en figure 3, les bras (3) sont escamotés, le disque (20) étant positionné angulairement par 25 rapport au moyeu (1) dans une position dans laquelle les extrémités proximales des rainures (21) sont alignées avec l'axe radial passant par le bras (3) correspondant. Lorsqu'on fait tourner ce disque (20) par rapport au moyeu (1), le point de contact entre les ergots (22, 23) 30 prévus à l'extrémité proximale du bras (3) et la rainure correspondante (21) se déplace vers la périphérie du disque (20), ce qui provoque l'érection des bras (3) en position déployée. 3041284 - 9 - Le guidage des bras (3) par les glissières (50) assure une grande robustesse de la roue quelque soit le niveau d'extension. REVENDICATIONS1 - Roue à diamètre variable constituée par un moyeu central (1), une bande périphérique formée par une pluralité de segments arqués (6), chacun des segments arqués (6) étant relié audit moyeu (1) caractérisée en ce que ledit moyeu (1) comprend des moyens de guidage radiaux (5) pour le coulissement de bras radiaux escamotables (3), chacun des bras radiaux escamotables (3) étant solidaire à son extrémité distale d'un desdits segments arqués (6), l'extrémité opposée étant muni d'un organe de liaison (22, 23) avec un plateau mobile (20) coaxial avec ledit moyeu (1) et en rotation relative par rapport audit moyeu (1), ledit plateau mobile (20) présentant des zones de guidage incurvées (21), chacun desdits organes de liaison (22, 23) coopérant avec l'un desdits bras (3) afin de commander le déplacement linéaire et radial de l'extrémité proximale du bras (3) correspondant. 2 - Roue de diamètre variable selon la revendication 1 caractérisée en ce que ledit moyeu (1) présente des glissières (50) de section complémentaire à la section des bras escamotables radiaux pour permettre un coulissement du bras (3) par rapport à la glissière (50) correspondante. 3 - Roue de diamètre variable selon la revendication 1 caractérisée en ce que l'extrémité distale desdites zones de guidage incurvées (21) est sensiblement tangentielle. 4 - Roue de diamètre variable selon la revendication 1 caractérisée en ce que ledit plateau mobile est formé de deux disques complémentaires (20) disposés de part et d'autre desdits bras escamotables (3). 3041284 5 - Roue de diamètre variable selon la revendication 1 caractérisée en ce que lesdites zones de guidage sont formées par des nervures spirales (21) coopérant 5 avec un organe de liaison formé par un téton (22, 23) s'étendant axialement par rapport à l'extrémité proximal de chacun desdits bras escamotables (3). 6 - Roue de diamètre variable selon la 10 revendication 1 caractérisée en ce que chacun desdits segments arqué (6) présente au moins une gorge périphérique (27) pour recevoir un prolongement (10, 11) arqué d'au moins un segment arqué adjacent. 15 7 - Roue de diamètre variable selon la revendication 6 caractérisée en ce que chacun desdits segments arqué (6) présente une pluralité de gorges périphériques (27) pour recevoir des prolongements arqués des deux segments arqués adjacents. 20 8 - Système d'entrainement comprenant une courroie de transmission et deux pignons, caractérisé en ce que l'un au moins desdits pignons est constitué par une roue à diamètre variable constituée par un moyeu central, une bande 25 périphérique formée par une pluralité de segments arqués, chacun des segments arqués étant relié audit moyeu, ledit moyeu comprenant des moyens de guidage radiaux pour le coulissement de bras radiaux escamotables, chacun des bras radiaux escamotables étant solidaire à son extrémité distale 30 d'un desdits segments arqués, l'extrémité opposée étant muni d'un organe de liaison avec un plateau mobile coaxial avec ledit moyeu et en rotation par rapport audit moyeu, ledit plateau mobile présentant des zones de guidage incurvées, chacun desdits organes de liaison coopérant avec l'un desdits 3041284 - 12 - bras afin de commander le déplacement linéaire et radial de l'extrémité proximale du bras correspondant. 9 - Fauteuil roulant comprenant des roues à 5 diamètre variable caractérisé en ce que lesdites roues sont constituées par un moyeu central, une bande périphérique formée par une pluralité de segments arqués, chacun des segments arqués étant relié audit moyeu, ledit moyeu comprenant des moyens de guidage radiaux pour le coulissement 10 de bras radiaux escamotables, chacun des bras radiaux escamotables étant solidaire à son extrémité distale d'un desdits segments arqués, l'extrémité opposée étant muni d'un organe de liaison avec un plateau mobile coaxial avec ledit moyeu et en rotation par rapport audit moyeu, ledit plateau 15 mobile présentant des zones de guidage incurvés, chacun desdits organes de liaison coopérant avec l'un desdits bras afin de commander le déplacement linéaire et radial de l'extrémité proximale du bras correspondant. 20 10 - Valise roulante comprenant des roues à diamètre variable caractérisée en ce que lesdites roues sont constituées par un moyeu central, une bande de périphérique formée par une pluralité de segments arqués, chacun des segments arqués étant relié audit moyeu, ledit moyeu 25 comprenant des moyens de guidage radiaux pour le coulissement de bras radiaux escamotables, chacun des bras radiaux escamotables étant solidaire à son extrémité distale d'un desdits segments arqués, l'extrémité opposée étant muni d'un organe de liaison avec un plateau mobile coaxial avec ledit 30 moyeu et en rotation par rapport audit moyeu, ledit plateau mobile présentant des zones de guidage incurvées, chacun desdits organes de liaison coopérant avec l'un desdits bras afin de commander le déplacement linéaire et radial de l'extrémité proximale du bras correspondant. 3041284 - 13 - 11 - Véhicule comprenant des roues à diamètre variable caractérisé en ce que lesdites roues sont constituées par un moyeu central, une bande de périphérique formée par une pluralité de segments arqués, chacun des segments arqués étant 5 relié audit moyeu, ledit moyeu comprenant des moyens de guidage radiaux pour le coulissement de bras radiaux escamotables, chacun des bras radiaux escamotables étant solidaire à son extrémité distale d'un desdits segments arqués, l'extrémité opposée étant muni d'un organe de liaison 10 avec un plateau mobile coaxial avec ledit moyeu et en rotation par rapport audit moyeu, ledit plateau mobile présentant des zones de guidage incurvés, chacun desdites organes de liaison coopérant avec l'un desdits bras afin de commander le déplacement linéaire et radial de l'extrémité proximale du 15 bras correspondant.