Brevet FR3087348A1 — publié le 20200424

Description Titre de l'invention : PLANCHE A ROULETTES MUNIE D'UN DISPOSITIF MECANIQUE DE STOCKAGE D'ENERGIE DE FREINAGE POUR SA RESTITUTION ULTERIEURE [0001] La présente invention porte sur une aide mécanique à la relance d'une planche équipée de roulettes, au moyen d'un ressort de torsion à spirales à lame présent sous la planche, ressort ayant préalablement stocké l'énergie de freinage de cette même planche à roulettes. Ce dispositif est destiné à produire une relance sans effort d'une planche à roulettes, ou une patinette à roulettes. [0002] La présente invention est un dispositif mécanique permettant de récupérer une partie de l'énergie de freinage d'une planche à roulettes, ou d'un couple de roues, de la conserver avec moindre perte, et de la restituer soit au moment de la relance de cette même planche à roulettes, soit pour produire une propulsion à n'importe quel moment. Elle sera destinée à économiser l'énergie nécessaire à la propulsion d'une planche à roulettes, ou à la rotation d'un couple de roues possédant des phases de freinage et d'accélération. [0003] Des moteurs électriques font actuellement le même travail, mais le dispositif qui est proposé est beaucoup moins polluant, puisqu'il ne nécessite pas de batterie, et il est également beaucoup plus efficace en termes de freinage régénératif. Cette technologie peut être utilisée également sur une trottinette, ou patinette. [0004] Cette énergie de freinage est récupérée et conservée, grâce à un ressort de torsion à spirales à lame jointive ou non. Lors du freinage, la roue avant entraîne le ressort et le tort en l'enroulant autour de l'axe des roues avant, alors que l'autre portion du ressort se déroule de l'axe des roues arrière, emmagasinant cette énergie dite de freinage. Puis, le ressort est déconnecté des roues pour emmagasiner à long terme cette énergie. Ensuite, à tout moment, ce ressort peut être reconnecté aux roues arrière, et libéré, pour relancer la planche, ou lui apporter une aide à l'avancement. Ce dispositif se situe en dessous de la planche, il doit se raccorder aux axes des roues. [0005] Ainsi, lors d'un freinage, le conducteur de la planche à roulettes appuie avec son pied sur la partie avant de la planche. Cette action connecte un ressort présent sous la planche, aux roues avant de la planche. Le ressort s'enroule alors autour de l'axe de ces roues avant et ralenti la planche. Le conducteur a alors stocké une partie de son énergie de freinage dans un ressort présent sous sa planche. Le dispositif conserve cette énergie de façon permanente, en attendant une action de son conducteur pour la restituer. [0006] Lorsque l'utilisateur a besoin de libérer cette énergie stockée pour apporter une aide à l'avancement de sa planche, il appuie sur la partie arrière de la planche, débloquant le ressort et connectant les roues arrière au ressort. L'énergie du ressort est alors restituée aux roues arrière de la planche. 100071 Plus précisément, l'invention a pour objet une planche munie d'au moins quatre roues, deux roues avant étant liées entre elles par un premier axe et deux roues arrière étant reliées entre elles par un deuxième axe, caractérisée en ce que ladite planche comporte en outre un dispositif mécanique de stockage d'énergie apte à assurer: - un stockage de l'énergie de freinage de ladite planche dans un ressort, par déroulement dudit ressort depuis un des axes de roue de la planche, et enroulement sur l'autre axe, - un maintien de cette énergie dans cc même ressort, et - un déstockage de cette énergie contenue dans le ressort par déroulement du ressort depuis l'axe sur lequel il a été enroulé lors d'une phase de stockage d'énergie de freinage. [0008] Selon une réalisation, la planche comporte une plaque avant mobile et une plaque arrière mobile, en sorte que des forces de pression exercées sur ces plaques mobiles permettent d'arbitrer entre les différents modes de fonctionnement de cette technologie, - une pression sur la plaque avant permettant un stockage de l'énergie de freinage, et une pression sur la plaque arrière permettant le déstockage de cette énergie de freinage de façon à apporter une aide à l'avancement de la planche. [0009] Selon une réalisation, la plaque avant mobile et la plaque arrière mobile sont configurées pour: -soit connecter une portion avant du ressort à l'axe des roues avant, enroulant le ressort autour de cet axe, freinant la rotation des roues associées à cet axe, lors de la phase de freinage, lorsque l'on appuie sur la plaque avant mobile; -soit connecter une portion arrière du ressort à l'axe des roues arrière, tout en libérant le ressort chargé proche des roues avant, enroulant le ressort autour de l'axe des roues arrière, accélérant la rotation des roues associées à cet axe, lors de la phase d'accélération, lorsque l'on appuie sur la plaque arrière mobile; -soit déconnecter les deux portions du ressort des axes des roues, lorsqu'aucune pression n'est exercée sur les plaques mobiles, de façon à conserver l'énergie emmagasinée. 100101 Selon une réalisation, les plaques mobiles peuvent être bloquées temporairement au moyen d'une pièce se glissant entre la plaque et la planche, solidarisant en rotation les deux éléments. 100111 Selon une réalisation, un limiteur de couple disposé entre le ressort et les roues avant de la planche est apte à déconnecter ledit ressort du dispositif mécanique de stockage d'énergie, lorsque ledit ressort arrive en fin de capacité de stockage. Il est à noter que ce limiteur de couple permet de remplacer le freinage de la planche par enroulement du ressort, par un freinage par friction du limiteur de couple, et donc il permet d'avoir une continuité dans le freinage. 100121 Selon une réalisation, une roue libre disposée entre le ressort et l'axe des roues arrières, transmettant des forces entre le ressort et les roues arrière de la planche est apte à déconnecter ledit ressort du dispositif mécanique de stockage d'énergie, lorsque ledit ressort an-ive en fin de capacité de relance. Il est à noter que cette déconnexion permet à la planche de ne pas être bloquée dans son avancement lorsque le ressort arrive en fin de déchargement. [0013] Selon une réalisation, des engrenages mobiles sont apte à être déconnectés d'engrenages fixes, isolant le ressort du reste du dispositif de stockage d'énergie, de sorte que le ressort se déconnecte du dispositif de stockage d'énergie lorsqu'aucune pression n'est exercée sur les plaques mobiles. [0014] Selon une réalisation, le ressort est un ressort de torsion à lame. [0015] La présente invention sera mieux comprise à l'étude d'un mode de réalisation par- ticulier pris à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, sur lesquels : [0016] [fig.1] représente une vue du dessous du dispositif mécanique de stockage d'énergie intégré dans une planche à roulettes; [0017] [fig.2] représente une vue de côté, en coupe, du dispositif mécanique de stockage d'énergie; [0018] [fig.3] représente une vue du dessus du dispositif mécanique de stockage d'énergie. [0019] Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre. [0020] Sur les figures 1 et 3, on distingue les éléments suivants: 1 repère la plaque de relance. 2 repère la plaque de freinage. 3 repère la planche sur laquelle l'utilisateur se tient debout. 4 repère la jupe protégeant le dispositif mécanique de stockage d'énergie. repère les tiges d'accélération. 6 repère le pivot des tiges d'accélération. repère les engrenages de relance, ceux-ci sont pourvus d'une roue libre. 11 repère les roues arrière réceptrices des forces de relance. 12 repère les poulies de relance. 14 repère le ressort en plastique renforcé de fibre de carbone. 4 repère le câble de relance, celui-ci se divise en deux, une partie est connectée avec le cliquet, l'autre fil est connecté à l'engrenage mobile de relance. 16 repère les guides ressort à lame à spirale. 17 repère les quatre colonnes reliant la planche à l'axe des roues. 19 repère le cliquet mobile. 22 repère les poulies de stockage 25 repère les tiges de stockage 26 repère le pivot des tiges de stockage. 30 repère les engrenages de stockage. 31 repère les roues avant réceptrices des forces de freinage ou de stockage. 32 repère une roue libre à came, support des efforts de relance entre le ressort et les roues. 33 repère un tube transmettant les efforts de stockage entre les roues et le ressort, il est monté serré léger autour de l'axe de roue sous-jacent (34.1) et est pourvu d'une garniture de friction sur sa face interne, l'axe des roues étant aussi pourvu d'une garniture de friction sur sa surface externe, c'est donc un limiteur de couple. 34.1 repère l'axe des roues avant, il est solidaire des roues et les matériaux de friction entre le tube (33) et cet axe, permettent de réaliser un limiteur de couple entre le ressort et les roues avant. 34.2 repère l'axe des roues arrière solidaire des roues arrière. [0021] La figure 2 représente une vue de côté du dispositif mécanique de stockage d'énergie. 7 repère la réservation pour le bloque plaque de relance. 8 repère le bloque plaque de relance. 9 repère les engrenages mobiles de relance. 13 repère la tige guide engrenage mobile de relance, avec son ressort de traction. 18 repère le pivot du cliquet. repère le ressort de compression du cliquet mobile 19. 21 repère la poulie avant de relance. 23 repère le bloque plaque de freinage. 24 repère la réservation pour le bloque plaque de freinage. 27 repère la tige guide engrenage mobile de stockage, avec son ressort de traction. 28 repère les engrenages mobiles de stockage. 29 repère L roue à cliquet. 35 repère le câble de stockage, il est connecté à l'engrenage mobile de stockage. 100221 La figure 3 représente une vue du dessus du dispositif mécanique de stockage d'énergie. 100231 On décrit ci-après un mode de réalisation de l'invention : 100241 Comme cela est représenté sur les figures I à 3, des plaques mobiles 1, 2 de part et d'autre de la planche 3, permettent de commander l'ensemble du dispositif mécanique de stockage d'énergie. 100251 Les plaques mobiles 1, 2 permettent : -soit de connecter une portion avant du ressort 14 à l'axe 34.1 des roues avant 31, enroulant le ressort 14 autour de cet axe 34.1, via le tube limiteur de couple 33, freinant la rotation des roues associées à cet axe 34.1, lors de la phase de freinage, lorsque l'on appuie sur la plaque avant mobile 2; -soit de connecter une portion arrière du ressort 14 à l'axe 34.2 des roues arrière 11, via la roue libre 32, tout en libérant le ressort 14 chargé proche des roues avant 31, enroulant le ressort 14 autour de l'axe 34.2 des roues arrière 11, accélérant la rotation des roues associées à cet axe 34.2, lors de la phase d'accélération, lorsque l'on appuie sur la plaque arrière mobile 1; -soit de déconnecter les deux portions du ressort 14 des axes 34.1, 34.2 des roues 11, 31, lorsqu'aucune pression n'est exercée sur les plaques mobiles 1, 2. L'énergie emmagasinée est ainsi stockée de façon pérenne. [0026] Les plaques mobiles 1, 2 sont équipées de tiges de commande mobiles 5, 25 autour de pivot 6, 26. En s'abaissant, ces plaques mobiles 1, 2 tirent sur des câbles de commande 15 et 35, qui eux même tirent sur les engrenages mobiles 9, 28 pour les déplacer et les mettre en contact des engrenages fixes solidaires des axes les supportant, et le ressort. Ainsi elles permettent de connecter et de déconnecter le ressort 14 de l'axe 34.1, 34.2 des roues 11, 31, stockant, déstockant, ou conservant l'énergie potentielle de rotation des roues 11, 31. [0027] On décrit ci-après les principaux éléments constituant le dispositif mécanique de stockage d'énergie : Ressort : [0028] Comme cela est représenté sur les figures 1 et 2, c'est un ressort 14 de torsion à lame jointive ou non, enroulé autour de l'axe 34.1, 34.2 des roues 11, 31. Lorsque ce ressort 14 n'est pas chargé, qu'il n'a pas stocké d'énergie de freinage, il est enroulé autour de l'axe 34.2 des roues arrière 11. [0029] Lorsque l'énergie de freinage se stocke dans le ressort 14, ce ressort 14 se déroule depuis l'axe 34.2 des roues arrière 11 pour venir s'enrouler autour de l'axe 34.1 des roues avant 31. 100301 La géométrie de ce ressort 14 est adaptée pour que son enroulement et son dé- roulement nécessitent une force constante, pour une rotation du ressort 14 constante. Il sera constitué d'une seule nappe de tissu de fibre de carbone, évitant tout risque de délaminage du produit. Deux guides 16 du ressort 14 permettent un fonctionnement du ressort 14 en conservant les spires collées autour des axes 34.1, 34.2 des roues 11, 31. Plaque mobile : 100311 Ces deux plaques 1, 2 recouvertes de revêtement antidérapant, permettent d'actionner les fonctionnalités du dispositif mécanique de stockage d'énergie. En appuyant sur ces plaques mobiles 1 ou 2 avec son pied, on tire sur des câbles 15 ou 35 qui mettent en contact le ressort 14 avec les roues 11 ou 31 du véhicule, via des trains d'engrenages. Ces pressions permettent soit de raccorder l'avant du ressort 14 pour freiner le véhicule et dérouler le ressort 14, soit de raccorder l'arrière du ressort 14, tout en libérant l'avant du ressort, pour accélérer le véhicule et enrouler le ressort 14. [0032] Ces plaques mobiles 1 et 2 peuvent être solidarisées avec la planche 3, ceci grâce à des plaques 8 et 23 pouvant être placée à la fois sur une plaque et sur la planche, dans leurs réservations 7 et 24, empêchant tout mouvement. Engrenage : [0033] Le dispositif mécanique de stockage d'énergie est composé de deux types d'engrenages 10, 30, 9, 28, les fixes 10, 30 et les mobiles 9, 28, ils ont tous les mêmes modules. [0034] Les engrenages fixes 10, 30 sont localisés autour des axes de rotation 32, 33, ceux-ci reliés aux axes des roues 34.2 et 34.1, en liaison avec ces roues 11, 31. En fonctionnement normal, ils tournent toujours en synchronisation avec les roues 11, 31. Les engrenages fixes arrière 10 sont associés à une roue libre sous-jacente 32. Ceci pour permettre la libre rotation des roues arrière 11 lorsque le dispositif mécanique de stockage d'énergie arrive en fin de relance. [0035] Les engrenages mobiles 9, 28 sont fixés sur les axes d'enroulement du ressort 14. Ils peuvent se déplacer suivant des tiges guidant leurs déplacements et sont maintenus en partie haute par des ressorts de traction présents autour de ces tiges. [0036] Quand les câbles de commande 15 ou 35, actionnés par les plaques mobiles 1 ou 2, tirent ces engrenages mobiles 9 ou 28 vers le bas, ils sont guidés suivant les tiges guides engrenages mobiles, jusqu'au contact avec les engrenages fixes 10, 30. Câbles de commandes : [0037] Ce sont les câbles 15 et 35 allant des plaques mobiles 1, 2, jusqu'aux engrenages mobiles 9, 28, et jusqu'au cliquet 19. Ils transmettent les commandes actionnant les mécanismes. En poussant les plaques mobiles 1, 2, on tire sur ces câbles 15 et 35, qui déplacent les engrenages mobiles 9, 28, et le cliquet 19, pour les mettre en connexion avec les engrenages fixes 10, 30. 100381 Les câbles arrière se dédoublent pour actionner à la fois le tirage des engrenages mobiles arrière 9, et à la fois tirer sur le cliquet mobile 19, libérant le ressort 14 en rotation. 100391 Le dispositif mécanique est protégé par une jupe 4. 100401 On décrit ci-après les différentes phases de fonctionnement normal de l'invention : Phase 1 7 100411 Le dispositif est hors phase de fonctionnement du ressort 14, car aucune pression n'est exercée sur les plaques 1, 2, ou les plaques 1, 2 sont verrouillées grâce aux déplacements des blocs plaque 8, 23 dans leurs réservations 7, 24, comme cela est illustré sur la figure 3. La partie avant du ressort 14 est bloquée par la roue à cliquet 29. Cette phase peut durer indéfiniment, le ressort 14 étant chargé ou non. Phase 2 100421 Un freinage débute lorsqu'une pression est exercée sur la plaque mobile avant 2. En pivotant autour de son axe 26, cette plaque 2 tire sur le câble 15 qui tire sur l'engrenage mobile 28 pour le déplacer vers le bas, via deux poulies 22 et une en tête de tige 27. En se déplaçant vers le bas, ces engrenages mobiles 28 se connectent avec les engrenages fixes 30. La roue à cliquet 29 n'est alors pas en opposition de mouvement. Le ressort 14 s'enroule alors autour de l'axe 34.1 des roues avant 31, via le tube support 33, et se déroule de l'axe 34.2 des roues arrière 11. L'énergie de freinage se stocke. [0043] Si la plaque mobile avant 2 est maintenu en position basse parce que l'utilisateur continu à exercer une pression dessus, et que le ressort 14 arrive en fin de chargement, alors le limiteur de couple présent entre le tube support 33 et l'axe 34.1 interviens. Il permet d'avoir une continuité dans le freinage, et de déconnecter le ressort 14 pour ne pas l'endommager et bloquer l'avancement de la patinette. Phase 3 [0044] Une relance ou une accélération de la planche 3 intervient lorsque l'on exerce une pression sur la plaque mobile arrière 1 (et que la technologie a, au préalable, stockée une partie d'énergie de freinage). En pivotant autour de son axe 6, cette plaque 1 tire sur le câble commande 15. Ce câble 15 est dédoublé. Il tire à la fois sur l'engrenage mobile 9 pour le déplacer vers le bas, via deux poulies 12 et une en tête de tige 13, et il tire également sur des câbles allant jusqu'à la poulie avant de relance 21. En se déplaçant vers le bas, ces engrenages mobiles 9 connectent l'engrenage fixe 10 solidaire des roues, avec le ressort solidaire des engrenages mobiles 9. Et le câble 15 passant par les poulies avant de relance 21 tirent sur une portion du cliquet mobile 19 qui pivote sur son pivot 18 en comprimant le ressort de compression 20, désengageant de la roue à cliquet 29 le cliquet mobile 19. Le ressort 14 se déroule alors de l'axe 34.1 des roues avant 31, et s'enroule autour de l'axe 34.2 des roues arrière 11. L'énergie du ressort 14 est libérée et une aide à l'avancement est produite sur la planche 3 via ses roues arrière 11. 100451 Lorsque le mécanisme arrive en fin de relance, c'est à dire lorsque le ressort 14 s'est déroulé de la partie avant et a repris sa position initiale autour de l'axe 34.2 des roues arrière 11, l'avancement de la planche 3 n'est pas stoppée car les engrenages arrières 10 sont montés sur roue libre. 100461 La présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et re- présentés mais l'homme du métier saura y apporter toute variante conforme à son esprit. [Revendication 1] REVENDICATIONS[Revendication 2] Planche (3) munie d'au moins quatre roues (11, 31), deux roues avant (31) étant liées entre elles par un premier axe (34.1) et deux roues arrière (11) étant reliées entre elles par un deuxième axe (34.2), caractérisée en ce que ladite planche (3) comporte en outre un dispositif mécanique de stockage d'énergie apte à assurer: [Revendication 3] - un stockage de l'énergie de freinage de ladite planche (3) dans un ressort (14), par déroulement dudit ressort (14) depuis un des axes de roue (34.2) de la planche (3), et enroulement sur l'autre axe (34.1), - un maintien de cette énergie dans ce même ressort (14), et - un déstockage de cette énergie contenue dans le ressort (14) par déroulement du ressort (14) depuis l'axe (34.1) sur lequel il a été enroulé lors d'une phase de stockage d'énergie de freinage, avec enroulement dudit ressort sur l'autre axe de roues (34.2) de la planche (3). Planche selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte une plaque avant mobile (2) et une plaque u-rière mobile (1), en sorte que des forces de pression exercées sur ces plaques (1, 2) mobiles permettent d'arbitrer entre les différents modes de fonctionnement de cette technologie, - une pression sur la plaque avant (2) permettant un stockage de l'énergie de freinage, et une pression sur la plaque arrière (1) permettant le déstockage de cette énergie de freinage de façon à apporter une aide à l'avancement de la planche (3). Planche selon la revendication 2, caractérisée en ce que la plaque avant mobile (2) et la plaque arrière mobile (1) sont configurées pour: -soit connecter une portion avant du ressort (14) à l'axe (34.1) des roues avant (31), enroulant le ressort (14) autour de cet axe (34.1), freinant la rotation des roues associées à cet axe (34.1), lors de la phase de freinage, lorsque l'on appuie sur la plaque avant mobile (2); -soit connecter une portion arrière du ressort (14) à l'axe (34.2) des roues arrière (II), tout en libérant le ressort (14) chargé autour des roues avant (31), enroulant le ressort (14) autour de l'axe (34.2) des roues arrière (11), accélérant la rotation des roues associées à cet axe (34.2) , lors de la phase d'accélération, lorsque l'on appuie sur la plaque arrière mobile (1); -soit déconnecter les deux portions du ressort (14) des axes (34.1, 34.2) des roues (11, 31), lorsqu'aucune pression n'est exercée sur les plaques IO [Revendication 4] [Revendication 5] [Revendication 6] [Revendication 7] [Revendication 8] [Revendication 9] mobiles (1, 2), tout en bloquant en rotation la partie avant du ressort déjà plus ou moins chargé, via une roue à cliquet (29), de façon à conserver l'énergie emmagasinée. Planche selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que les plaques mobiles (1, 2) peuvent être bloquées temporairement au moyen de pièces (8, 23) se glissant entre la plaque (1, 2) et la planche (3), solidarisant en rotation les deux éléments. Planche selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'un limiteur de couple disposé entre le ressort (14) et les roues avant (31) de la planche (3) est apte à déconnecter ledit ressort (14) du dispositif mécanique de stockage d'énergie, lorsque ledit ressort (14) arrive en fin de capacité de stockage. Planche selon la revendication 5, caractérisée en ce que la mise en fonctionnement du limiteur de couple permet d'avoir une continuité dans le freinage de ladite planche. Planche selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'une roue libre disposée sous un engrenage transmettant des forces entre le ressort (14) et les roues arrière (11) de la planche (3) est apte à déconnecter ledit ressort (14) du dispositif mécanique de stockage d'énergie, lorsque ledit ressort (14) arrive en fin de capacité de relance. Planche selon la revendication 2 ou 3 ou 4, caractérisée en ce que des engrenages mobiles (9, 28) sont apte à être déconnectés d'engrenages fixes, isolant le ressort (14) du reste du dispositif de stockage d'énergie, et bloquant en rotation l'engrenage (28) grâce à une roue à cliquet (29), de sorte que le ressort (14) se déconnecte du dispositif de stockage d'énergie lorsqu'aucune pression n'est exercée sur les plaques mobiles (1, 2). Planche selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le ressort (14) est un ressort de torsion à lame.