Brevet FR3123291A1 — publié le 20221202

L’invention concerne un dispositif (10) mécanique mû par la force musculaire humaine pour le déplacement d’un véhicule roulant ou flottant, ledit dispositif (10) utilisant à cet effet uniquement l’actionnement des pieds d’un individu pour la mise en mouvement d’un organe de propulsion dudit véhicule, caractérisé en ce qu’il comporte deux câbles indépendants (14) enroulés respectivement autour de deux poulies coaxiales d’entrainement (15) appartenant à un même double enrouleur (16) muni d’une roue libre (18) en relation mécanique avec ledit organe de propulsion, l’extrémité libre de chacun desdits câbles (14) étant reliée à un actionneur à pied (13), tel qu’une pédale, chaque actionneur à pied (13) étant mobile en translation de manière alternative par rapport au double enrouleur (16) selon un premier mouvement d’avance (F1) et un second mouvement inverse de recul (F2), afin d’exercer, à chaque mouvement d’avance (F1), une force de traction sur le câble associé (14), faisant tourner la poulie d’entrainement correspondante (15) de manière à engendrer la rotation de la roue libre (18) du double enrouleur (16) puis la mise en mouvement de l’organe de propulsion du véhicule. Figure pour l’abrégé : Fig. 3 Dispositif mécanique mû par la force musculaire humaine pour le déplacement d’un véhicule roulant ou flottant Domaine technique de l’invention La présente invention concerne un dispositif mécanique mû par la force musculaire humaine pour le déplacement d’un véhicule roulant ou flottant. Elle s’applique en particulier à une voiturette pour enfant mais peut également s’utiliser dans un kart, une voiture sans permis ou un véhicule flottant de loisir tel qu’un bateau à pédales. Les voiturettes pour enfants ont une histoire aussi passionnante que celle des véhicules « pour adultes » dont elles s’inspirent souvent. Elles apparurent en même temps et suivirent les évolutions de leurs aînées, jusqu’à avoir leur propre championnat, leurs pilotes officiels et leurs versions usine et compétition. Devant le succès grandissant des courses automobiles dans les années 30 et suivantes, certains constructeurs célèbres, tel Bugatti, décidèrent de proposer des véhicules motorisés et d’organiser des courses dédiées aux enfants en préambule des grands prix de formule 1. De manière générale, les systèmes actuels utilisant la force musculaire humaine pour propulser des voitures de loisir pour enfants sont limités en poussée et donc en puissance. Il existe différents types de systèmes mais la majorité d’entre eux utilisent un pédalier classique relié par l’intermédiaire d’une transmission à chaine, souvent directe, à un essieu avant et/ou arrière. Ces dispositif présentent cependant de nombreux inconvénients dont certains sont énumérés ci-après. En effet, ces systèmes mécanique de propulsion humaine ne permettent pas de dissocier les mouvements des jambes pendant la poussée. L’action doit être continue si l’on veut éviter le blocage des roues ou une blessure aux jambes, par exemple les genoux qui peuvent buter contre la coque ou le fameux « retour de pédales » dans les tibias, particulièrement douloureux. La position de pédalage des voitures pour enfants et/ou adultes est souvent très haute et ne permet pas d’abaisser suffisamment le centre de gravité pour offrir une meilleure tenue de route. Le rendement mécanique de ces dispositifs de propulsion humaine n’est pas toujours optimisé et/ou adapté à des enfants dont la force est réduite. De plus, le pédalage circulaire prend beaucoup de place entre les jambes et demande une position de conduite avec un volant placé très haut. L’installation dans ces véhicules est par ailleurs peu pratique. En outre, un pédalage classique demande la mise en place d’un réglage de siège afin de s’adapter à la morphologie des utilisateurs. Or cette option ajoute un coût non négligeable aux véhicules de loisir car il faut prévoir des systèmes d’accrochage montés par exemple sur rail (avec un système de fixation réglable fiable et facile à utiliser pour que la position choisie ne bouge pas pendant l’utilisation), lesquels système restent en général très limités en amplitude et peuvent se dérégler ou sont peu stables. Enfin, les véhicules à propulsion mécanique humaine de type « Rosalie » à plusieurs places, ou en tandem, obligent tous les utilisateurs à pédaler au même rythme en même temps, au risque de pouvoir se blesser ou bloquer les roues en cas de non synchronisation des mouvements, voire un déraillement de la chaine de transmission. Présentation de l'invention La présente invention vise à remédier à ces inconvénients avec une approche totalement novatrice avec un système qui permet une poussée plus longue, avec donc plus de puissance, et moins de fatigue, qui soit par ailleurs adaptée à toutes les morphologies (le système s’adapte sans réglage de siège à la longueur des jambes des utilisateurs). Un autre but est de proposer un système permettant aux utilisateurs d’apprendre la synchronisation et de pouvoir choisir la manière la plus confortable d’utiliser leur énergie mécanique, à savoir en utilisant soit les deux pieds en même temps, soit l’un après l’autre, soit une seule jambe. Un autre but est également de proposer une solution qui peut être montée au ras du sol et qui permette donc de placer le centre de gravité du véhicule au plus bas. Un autre but est de permettre d’offrir une position de conduite proche d’un véhicule à moteur thermique / électrique. A cet effet, selon un premier aspect, la présente invention se rapporte à un dispositif mécanique mû par la force musculaire humaine pour le déplacement d’un véhicule roulant ou flottant, ledit dispositif utilisant à cet effet uniquement l’actionnement des pieds d’un individu pour la mise en mouvement d’un organe de propulsion dudit véhicule, caractérisé en ce qu’il comporte deux câbles indépendants enroulés respectivement autour de deux poulies coaxiales d’entrainement appartenant à un même double enrouleur muni d’une roue libre en relation mécanique avec ledit organe de propulsion, l’extrémité libre de chacun desdits câbles étant reliée à un actionneur à pied, tel qu’une pédale, chaque actionneur à pied étant mobile en translation de manière alternative par rapport au double enrouleur selon un premier mouvement d’avance et un second mouvement inverse de recul, afin d’exercer, à chaque mouvement d’avance, une force de traction sur le câble associé faisant tourner la poulie d’entrainement correspondante de manière à engendrer la rotation de la roue libre du double enrouleur puis la mise en mouvement de l’organe de propulsion du véhicule. Cette solution permet, grâce à un système mécanique simple, efficace, peu encombrant, léger et extrêmement facile d’utilisation (y compris pour des enfants en bas âge) de propulser un véhicule, par exemple une voiturette ou un kart, par la force musculaire. L’invention est mise en œuvre selon les modes de réalisation et les variantes exposées ci-après, lesquelles sont à considérer individuellement ou selon toute combinaison techniquement opérante. Avantageusement, le mouvement d’avance de chaque actionneur à pied est un mouvement de poussée exercée par l’individu éloignant ledit actionneur à pied dudit double enrouleur. De cette façon, la force musculaire utilisée, à savoir celle des cuisses de l’individu, permet d’actionner de manière efficace et avec le moins de moins fatigue possible de mouvement de l’organe de propulsion et donc le déplacement du véhicule. Le mouvement est naturel est procure une force musculaire importante qui donne satisfaction dès les premiers essais. De préférence, le mouvement de recul de chaque actionneur à pied entraine l’enroulement automatique du câble associé autour de la poulie d’entrainement correspondante, sans entrainer la rotation de la roue libre du double enrouleur. De cette façon, l’individu n’a besoin d’exercer aucun effort pour enrouler le câble autour de chaque poulie d’entrainement et cet enroulement ne provoque aucune perte de puissance pour la propulsion du véhicule. Selon un mode particulier de réalisation, chaque actionneur à pied est solidaire d’une glissière à billes montée coulissante en translation sur un rail de guidage linéaire, lesdits rails étant parallèles entre eux et perpendiculaires à l’axe de rotation des poulies d’entrainement du double enrouleur. Ainsi, les déplacements des jambes de l’individu sont bien guidés, avec un mouvement très naturel, un effort contrôlé et une propulsion fluide. Selon un aspect particulier la présente invention, chaque câble passe le long d’une poulie intermédiaire de guidage orientant ce dernier vers la poulie d’entrainement correspondante du double enrouleur. Ainsi, chaque câble est parfaitement guidé vers la poulie d’entrainement correspondante, ce qui évite les pertes de puissance et améliore la fluidité des mouvements. En particulier, la roue libre du double enrouleur est reliée à un pignon de transmission finale par l’intermédiaire d’une boite de vitesse, ledit pignon de transmission finale étant relié à son tour à un organe de propulsion rotatif tel qu’un essieu ou une hélice. De même, la roue libre du double enrouleur est reliée à la boite de vitesse par une première chaîne ou courroie et la boite de vitesse est reliée au pignon de transmission finale par une seconde chaîne ou courroie. Cette solution permet une démultiplication de la force pour une meilleure efficacité du mouvement et de la transmission de puissance, ce qui permet notamment de gérer l’effort. Avantageusement, le pignon de transmission comporte également une roue libre de manière à réduire les pertes de puissance (frottement). Selon une variante de réalisation de la présente invention, la roue libre du double enrouleur est reliée mécaniquement à une roue d’inertie par l’intermédiaire d’une boite de vitesse, ladite roue d’inertie étant à son tour reliée mécaniquement à un alternateur monté sur batterie alimentant un moteur électrique entrainant un organe de propulsion rotatif tel qu’un essieu ou une hélice. Ceci permet au dispositif d’alimenter de manière indirecte l’organe de propulsion en créant une source de courant pour un moteur électrique intermédiaire prenant le relais de la force musculaire de l’individu. Il est ainsi possible de faire avancer le véhicule alors même que l’individu a cessé d’exercer une force musculaire grâce au stockage d’énergie dans la roue d’inertie, laquelle énergie est alors restituée au moteur. Selon une alternative, la roue libre du double enrouleur est reliée mécaniquement à une roue d’inertie par l’intermédiaire d’une boite de vitesse, ladite roue d’inertie étant à son tour reliée mécaniquement à un embrayage entrainant un pignon de transmission finale relié un organe de propulsion rotatif tel qu’un essieu ou une hélice. Cette solution permet également de d’accumuler de l’énergie cinétique grâce à la roue d’inertie et de gérer la transmission finale de puissance de manière simple et efficace. De manière avantageuse, le dispositif est dédoublé en deux unités indépendantes identiques montées en parallèles dont la roue libre de chaque double enrouleur est reliée à une boîte de vitesse unique commune. Ceci permet à deux individus présents dans le véhicule de faire avancer ce dernier indépendamment l’un de l’autre ou ensemble (en unissant leurs forces musculaires). Selon un mode de réalisation préférée de la présente invention, chaque actionneur à pied est indépendant de sorte que leurs mouvements respectifs d’avance et/ou de recul n’interagissent pas entre eux. Cette solution permet de pouvoir faire avancer le véhicule avec une seule jambe ou les deux en même temps, en synchronisation (même mouvement des deux jambes au même moment) ou en alternance (une jambe effectue un mouvement dans un sens tandis que l’autre jambe effectue le mouvement inverse, à la manière d’un pédalier où une jambe monte pendant que l’autre descend). La présente invention concerne également un véhicule mû par la force musculaire humaine comprenant au moins un organe de propulsion mis en mouvement à l’aide d’un dispositif mécanique tel que décrit précédemment. Avantageusement, le véhicule est une voiture ou une voiturette pour enfant comportant un châssis et dont l’organe de propulsion est un essieu de roues motrices. En variante, le véhicule est un bateau comportant une coque et dont l’organe de propulsion est une hélice ou une turbine. Brève description des figures D’autres avantages, buts et caractéristiques de la présente invention ressortent de la description qui suit faite, dans un but explicatif et nullement limitatif, en regard des dessins annexés, dans lesquels : la est une vue en perspective de trois-quart-avant d’une voiturette équipée d’un dispositif de transmission conforme à la présente invention, la est une vue en perspective de trois-quart-arrière d’une voiturette équipée d’un dispositif de transmission conforme à la présente invention, la est une vue en perspective du dispositif de transmission conforme à la présente invention, la est une vue de côté de la , la est une vue en perspective d’un des éléments du dispositif des figures 3 et 4, la est une vue en coupe de l’élément de la , la est une vue en perspective d’une variante de réalisation à deux dispositifs identiques en parallèle, la est une vue en perspective d’une variante de réalisation de la , et la est vue en perspective d’une une autre variante de réalisation de la . Dispositif (10) mécanique mû par la force musculaire humaine pour le déplacement d’un véhicule (1) roulant ou flottant, ledit dispositif (10) utilisant à cet effet uniquement l’actionnement des pieds d’un individu pour la mise en mouvement d’un organe de propulsion (9) dudit véhicule, caractérisé en ce qu’il comporte deux câbles indépendants (14) enroulés respectivement autour de deux poulies coaxiales d’entrainement (15) appartenant à un même double enrouleur (16) muni d’une roue libre (18) en relation mécanique avec ledit organe de propulsion (9), l’extrémité libre de chacun desdits câbles (14) étant reliée à un actionneur à pied (13), tel qu’une pédale, chaque actionneur à pied (13) étant mobile en translation de manière alternative par rapport au double enrouleur (16) selon un premier mouvement d’avance (F1) et un second mouvement inverse de recul (F2), afin d’exercer, à chaque mouvement d’avance (F1), une force de traction sur le câble associé (14), faisant tourner la poulie d’entrainement correspondante (15) de manière à engendrer la rotation de la roue libre (18) du double enrouleur (16) puis la mise en mouvement de l’organe de propulsion (9) du véhicule (1). Dispositif (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mouvement d’avance (F1) de chaque actionneur à pied (13) est un mouvement de poussée exercée par l’individu éloignant ledit actionneur à pied (13) dudit double enrouleur (16). Dispositif (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mouvement de recul (F2) de chaque actionneur à pied (13) entraine l’enroulement automatique du câble associé (14) autour de la poulie d’entrainement correspondante (15), sans entrainer la rotation de la roue libre (18) du double enrouleur (16). Dispositif (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque actionneur à pied (13) est solidaire d’une glissière à billes (12) montée coulissante en translation sur un rail de guidage linéaire (11), lesdits rails (11) étant parallèles entre eux et perpendiculaires à l’axe de rotation des poulies d’entrainement (15) du double enrouleur (16). Dispositif (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque câble (14) passe le long d’une poulie intermédiaire de guidage (17) orientant ce dernier vers la poulie d’entrainement correspondante (15) du double enrouleur (16). Dispositif (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la roue libre (18) du double enrouleur (16) est reliée à un pignon (30 de transmission finale par l’intermédiaire d’une boite de vitesse (20), ledit pignon (30) de transmission finale étant relié à son tour à un organe (9) de propulsion rotatif tel qu’un essieu ou une hélice. Dispositif (10) selon la revendication 6, caractérisé en ce que la roue libre (18) du double enrouleur (16) est reliée à la boite de vitesse (20) par une première chaîne ou courroie (19) et la boite de vitesse (20) est reliée au pignon (30) de transmission finale par une seconde chaîne ou courroie (21). Dispositif (10) selon l’une quelconque des revendications 6 à 7, caractérisé en ce que le pignon de transmission (30) comporte également une roue libre. Dispositif (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la roue libre (18) du double enrouleur (16) est reliée mécaniquement à une roue d’inertie (40) par l’intermédiaire d’une boite de vitesse (20), ladite roue d’inertie (40) étant à son tour reliée mécaniquement à un alternateur (50) monté sur batterie (60) alimentant un moteur électrique (70) entrainant un organe (9) de propulsion rotatif tel qu’un essieu ou une hélice. Dispositif (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la roue libre (18) du double enrouleur (16) est reliée mécaniquement à une roue d’inertie (40) par l’intermédiaire d’une boite de vitesse (20), ladite roue d’inertie (40) étant à son tour reliée mécaniquement à un embrayage (80) entrainant un pignon (30) de transmission finale relié un organe (9) de propulsion rotatif tel qu’un essieu ou une hélice. Dispositif (10) selon l’une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisé en ce qu’il est dédoublé en deux unités indépendantes identiques montées en parallèles dont la roue libre (18) de chaque double enrouleur (16) est reliée à une boîte de vitesse (20) unique commune. Dispositif (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque actionneur à pied (13) est indépendant de sorte que leurs mouvements respectifs d’avance et/ou de recul n’interagissent pas entre eux. Véhicule (1) mû par la force musculaire humaine comprenant au moins un organe de propulsion mis en mouvement à l’aide d’un dispositif mécanique (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes. Véhicule (1) selon la revendication 13, caractérisé en ce qu’il s’agit d’une voiture ou d’une voiturette pour enfant comportant un châssis et dont l’organe de propulsion (9) est un essieu de roues motrices. Véhicule (1) selon la revendication 13, caractérisé en ce qu’il s’agit d’un bateau comportant une coque et dont l’organe de propulsion est une hélice ou une turbine.