Brevet FR3127461A1 — publié le 20230331

Dispositif monte-escalier indépendant d’un rail L’invention concerne un dispositif permettant à un chargement vivant ou non humain de monter tout ou partie d’un escalier sans effort physique. Le dispositif est constitué d’un plateau supérieur (1) horizontal, destiné à accueillir le chargement, plateau sous lequel sont fixés plusieurs sous-ensembles télescopiques (21) pouvant indépendamment les uns des autres se déplier et se replier verticalement afin d’ajuster la distance entre le plateau supérieur (1) et des éléments d’entraînement horizontal (22) situés à l’extrémité basse de chacun des sous-ensembles télescopiques (21), permettant au plateau supérieur (1) de rester horizontal et d’adopter dans la pente de l’escalier une trajectoire prédéfinie différente de celle des éléments d’entraînement horizontal (22), chacun alternativement en contact avec la marche qu’il surplombe puis en lévitation entre deux altitudes de marches successives lorsqu’il se trouve à proximité d’une contremarche. Le dispositif selon l’invention est particulièrement destiné à transporter un humain, un animal ou un objet dans un escalier. Dispositif monte-escalier indépendant d’un rail La présente invention concerne un dispositif permettant à un chargement humain ou non humain de monter tout ou partie d’un escalier sans effort physique. La montée et la descente d’un escalier sans effort par une personne sont traditionnellement effectuées au moyen d’un dispositif de siège monte-escalier guidé par un rail fixé sur un mur adjacent à l’escalier ou sur une rambarde verticale adjacente à l’escalier. Cette solution technique requiert l’installation d’un rail adapté au moins à des caractéristiques géométriques de l’escalier telles que la longueur du trajet, la pente et le nombre de virages. Cette installation peut donc être complexe, longue, coûteuse, et à l’origine de modifications du bâtiment telles que le perçage de trous dans un mur adjacent ou dans l’escalier afin d’y fixer le rail. Par ailleurs, lorsque la solution n’est pas utilisée, elle reste visible par les personnes empruntant l’escalier ou passant à côté et qui ne sont pas utilisatrices de la solution, car celle-ci ne peut généralement pas être facilement enlevée et rangée hors de leur vue. Pour les personnes qui empruntent l’escalier ou passent à proximité immédiate, cette solution de monte-escalier avec rail peut enfin réduire l’espace disponible. Le dispositif selon l’invention permet de remédier à cet inconvénient : aucun élément n’est fixé à l’escalier, le dispositif peut être retiré facilement de l’escalier pour être rangé. Par ailleurs, en position rétractée, sur le sol devant l’escalier, sa hauteur peu importante lui permet d’être foulé au pied par les personnes empruntant l’escalier et ne souhaitant pas utiliser le dispositif. Certaines solutions permettant de transporter de lourdes charges dans un escalier indépendamment d’un rail existent mais présentent les inconvénients suivants : certaines solutions reposent sur un mécanisme constitué de trois roues disposées en étoile, ce qui ne permet pas d’obtenir pour la charge transportée une trajectoire prédéfinie rectiligne, occasionnant des soubresauts cycliques à chaque marche. Le dispositif selon l’invention permet au chargement d’être entraîné selon une trajectoire rectiligne, indépendamment du cycle des marches de l’escalier. Certaines solutions reposent sur un mécanisme constitué d’une chenille englobant plusieurs roues. La stabilité de ces solutions est conditionnée par l’adhérence de la bande de la chenille sur le coin de chaque marche de l’escalier. Le dispositif selon l’invention permet au poids du chargement de reposer sur le plan horizontal des marches sans risque de glissement. Certaines solutions permettent de hisser un chargement à un étage supérieur avec peu ou pas d’effort physique. Ces solutions existantes peuvent être un ascenseur ou un monte-charge, mais leur installation nécessite un volume important. Le dispositif selon l’invention utilise, lui, un escalier préexistant, sans requérir un espace dédié à son installation. Une autre solution existante est un plan incliné de faible pente, utilisé pour permettre à des personnes ou des chargements de monter à une altitude supérieure sans effectuer d’effort important, mais cette solution occupe une surface au sol importante et ne permet pas d’atteindre une altitude de l’ordre d’un étage d’immeuble. Le dispositif selon l’invention occupe, lui, une place au sol nettement plus réduite car il entraîne le chargement visé dans un escalier préexistant, et permet d’atteindre une altitude de plusieurs étages au dessus de l’altitude initiale. Le dispositif selon l’invention permet de remédier à ces inconvénients. Il comporte quatre éléments principaux : un plateau supérieur (1) ; un système mécanique repliable (2), situé sous le plateau supérieur (1), composé de plusieurs sous-ensembles télescopiques (21), dont chacun est muni de plusieurs éléments d’entraînement horizontal (22) ; un système électronique (3) ; un module d’alimentation (4) Le plateau supérieur (1) est destiné à rester horizontal. Sa surface supérieure permet d’accueillir une ou plusieurs personnes en position debout, une ou plusieurs personnes en position assise sur un siège fixé sur le plateau supérieur (1), ou un chargement non humain. Le plateau supérieur (1) accueille le système électronique (3) et le module d’alimentation (4). Le système mécanique repliable (2) est destiné à mettre en mouvement horizontal et vertical le plateau supérieur (1). Il occupe un espace situé, d’une part, entre la face inférieure du plateau supérieur (1), et d’autre part, la surface du sol et de la ou des marches que le système mécanique repliable (2) surplombe. Le système mécanique repliable (2) est composé de plusieurs sous-ensembles télescopiques (21) fixés sous le plateau supérieur (1), les uns devant les autres dans le sens de la progression de l’escalier, depuis le côté du plateau supérieur (1) situé le plus proche de la première contremarche jusqu’au côté opposé. Chaque sous-ensemble télescopique (21) est équipé de plusieurs éléments d’entraînement horizontal (22), permettant d’exercer une force horizontale sur le sous-ensemble télescopique (21) en prenant appui sur le sol ou sur une marche. Chaque sous-ensemble télescopique (21) permet de déplacer ses éléments d’entraînement horizontal (22) dans un mouvement de translation perpendiculaire au plateau supérieur (1), indépendamment des autres sous-ensembles télescopiques (21). Pour une évolution du dispositif dans le sens de la montée de l’escalier, le principe est le suivant : - Au repos, lorsque le dispositif est à l’arrêt, le système mécanique repliable (2) peut être replié sous le plateau supérieur (1). L’ensemble peut être disposé à même le sol, à proximité horizontale de la marche la plus basse de l’escalier considéré. La face supérieure du plateau supérieur (1) peut être à une altitude inférieure ou égale à l’altitude de la première marche de l’escalier ( et [ ]), et peut donc être foulée au pied par les personnes circulant à proximité de l’escalier ou l’empruntant, sans utiliser le dispositif. - Lorsque le dispositif est mis en route, le système mécanique repliable (2) se déploie. Il permet de déplacer le plateau supérieur (1) de la position initiale, devant la première contremarche de l’escalier, jusqu’à sa position finale. La position finale correspond au moment où la face supérieure du plateau supérieur (1) se trouve à une altitude proche de l’altitude du sol de l’étage supérieur, à proximité horizontale de la dernière contremarche de l’escalier ([ ] et [ ]). - Le système mécanique repliable (2) permet au plateau supérieur (1) d’adopter une trajectoire prédéfinie, différente du relief de l’escalier, tout en maintenant ce plateau supérieur (1) horizontal. La trajectoire prédéfinie du plateau supérieur (1) peut consister, par exemple, pendant une certaine partie du trajet, en une droite reliant un point du plateau supérieur (1) lorsque celui-ci se trouve à une faible distance horizontale de la première contremarche de l’escalier et le même point du plateau supérieur (1) lorsqu’il se trouve à la même distance horizontale de la dernière contremarche de l’escalier, et d’inclinaison égale à la pente moyenne de l’escalier. Cette possibilité de trajectoire d’un point M du plateau supérieur (1) est symbolisée en tirets sur les figures ( , [ ], [ ], [ ], [ ], [ ]). La trajectoire prédéfinie d’un point des éléments d’entraînement horizontal (22), quant à elle, peut, par exemple, être constituée alternativement de segments horizontaux (période pendant laquelle les éléments d’entraînement horizontal considérés sont en contact avec le sol ou les marches) et de segments obliques d’inclinaison plus élevée que la pente moyenne de l’escalier, situés à proximité de chacune des contremarches. Cette possibilité de trajectoire est symbolisée en pointillés sur les figures ( , , , , , ). La longueur de déploiement vertical de chacun des sous-ensembles télescopiques (21) est contrôlée pour permettre au plateau supérieur (1) de suivre sa trajectoire et aux éléments d’entraînement horizontal (22) de suivre la leur. - Chaque sous-ensemble télescopique (21) est mû par un ou plusieurs actionneurs linéaires commandés par le système électronique (3). Le télescopage vertical permet aux actionneurs précités de déployer le sous-ensemble télescopique (21) d’une longueur maximale supérieure à la hauteur de deux marches, les actionneurs étant eux-mêmes d’une taille verticale suffisamment réduite lorsqu’ils sont repliés pour que l’épaisseur verticale totale du dispositif soit inférieure à la hauteur d’une marche (comme représenté sur les figures et ). La progression horizontale du plateau supérieur (1) est assurée par l’action des éléments d’entraînement horizontal (22) sur le sol précédant l’escalier et sur les marches successives de l’escalier. L’évolution en altitude du plateau supérieur (1) est assurée par l’ajustement de la course de chacun des actionneurs linéaires des sous-ensembles télescopiques (21). A tout moment pendant la progression du dispositif dans l’escalier, la longueur de chacun des sous-ensembles télescopiques (21) est ajustée pour permettre au plateau supérieur (1) de suivre sa trajectoire et à chacun des éléments d’entraînement horizontal (22) de suivre la sienne, alternativement en contact avec la marche qu’il surplombe puis en lévitation. La combinaison des mouvements horizontaux du plateau supérieur (1) induits par le mouvement des éléments d’entraînement horizontal (22) sur le sol ou les marches, et des mouvements verticaux du plateau supérieur (1) induits par les actionneurs de chacun des sous-ensembles télescopiques (21), permet au plateau supérieur (1) de suivre sa trajectoire prédéfinie. Les actionneurs linéaires assurant le déploiement et la rétractation de leurs sous-ensembles télescopiques (21) respectifs sont pilotés par un algorithme de telle sorte que le plateau supérieur (1) reste toujours horizontal. Le système électronique (3) est composé d’un ordinateur embarqué, de capteurs mesurant l’allongement vertical de chacun des sous-ensembles télescopiques (21) du système mécanique repliable (2), de capteurs mesurant la disposition des éléments d’entraînement horizontal (22), de capteurs mesurant la distance horizontale du dispositif à l’escalier, de capteurs mesurant la distance verticale entre la surface inférieure du plateau supérieur (1) et le sol au niveau de chaque sous-ensemble télescopique (21) du système mécanique repliable (2) (l’altitude du sol situé directement sous un point du plateau supérieur (1) dépendant de la position du point de mesure, lorsque le système repose sur une ou plusieurs marches), de capteurs d’accélération, et de pilotes des moteurs du dispositif. L’ensemble des actionneurs du dispositif est commandé électroniquement par un algorithme inscrit dans l’ordinateur embarqué. Les informations mesurées par les capteurs permettent au système électronique (3) de situer et corriger la position du dispositif par rapport aux trajectoires prédéfinies. Le module d’alimentation (4) est destiné à alimenter le système mécanique repliable (2) et le système électronique (3). Le dispositif peut aussi être utilisé pour atteindre une altitude inférieure à l’étage supérieur, par exemple l’altitude d’une marche intermédiaire de l’escalier. Dans ce cas, la position finale correspond au moment où la face supérieure du plateau supérieur (1) se trouve à une altitude proche de l’altitude visée. Pour une évolution du dispositif dans le sens de la descente de l’escalier, le principe est le même. Le dispositif se trouve initialement dans la position finale citée précédemment pour le cas de la montée de l’escalier : en haut de l’escalier, l’altitude de la face supérieure du plateau supérieur (1) est proche de l’altitude de la marche la plus haute ( et ). Les sous-ensembles télescopiques (21) sont déployés, de sorte que le plateau supérieur (1) soit horizontal et que chaque élément d’entraînement horizontal (22) se trouve à l’altitude désignée par sa trajectoire prévisionnelle. La progression horizontale est assurée par l’action des éléments d’entraînement horizontal (22). Le plateau supérieur (1) et les éléments d’entraînement horizontal (22) suivent la même trajectoire que définie dans le cas précédent, dans le sens contraire. L’algorithme inscrit dans l’ordinateur embarqué détermine, pour chaque position horizontale du plateau supérieur (1), l’allongement des actionneurs linéaires des sous-ensembles télescopiques (21) permettant aux éléments d’entraînement horizontal (22) qu’il comporte et au plateau supérieur (1) de suivre les trajectoires prédéfinies. De la même façon que dans le cas de la montée de l’escalier, les informations des capteurs sont traitées par l’ordinateur embarqué pour ajuster la position du dispositif, par le pilotage des actionneurs des sous-ensembles télescopiques (21). Les dessins annexés illustrent l’invention. Les figures et représentent, respectivement en projection horizontale du côté droit et horizontale arrière, le dispositif de l’invention à l’état initial du mouvement caractérisé dans la description. Les figures et représentent, respectivement en projection horizontale du côté droit et horizontale arrière, le dispositif de l’invention en cours de fonctionnement. Les figures et représentent, respectivement en projection horizontale du côté droit et horizontale arrière, le dispositif de l’invention au niveau de la dernière marche de l’escalier. Les figures sont réalisées en prenant un nombre de sous-ensembles télescopiques (21) égal à cinq, un nombre d’éléments d’entraînement horizontal (22) par sous-ensemble télescopique (21) égal à deux, et un nombre de marches d’escalier égal à cinq. Sur les figures , et , la structure en barres du cinquième sous-ensemble télescopique (21) est représentée en blanc au premier plan (selon le mode de réalisation décrit ci-après), tandis que les quatre premiers sous-ensembles télescopiques (21) sont représentés en gris à l’arrière-plan. Un mode de réalisation du plateau supérieur (1) est une dalle horizontale de largeur inférieure à la largeur de l’escalier, au sein de laquelle un ou plusieurs alésages peuvent avoir été pratiqués afin d’y installer tout ou partie du système électronique (3) et du module d’alimentation (4). Un mode de réalisation de sous-ensemble télescopique (21) est une structure mécanique à double ciseau articulé, représentée sur les figures , et au premier plan pour le cinquième sous-ensemble télescopique (21). Le ciseau supérieur, composé des barres BF et CE (où les distances entre les points B et F et les points C et E sont égales) reliées en le point D (milieu des segments BF et CE) par une liaison pivot, est relié en K (milieu du segment BD) par une liaison pivot à une barre KA (où la distance entre les points K et A vaut la moitié des distances séparant les points B et F et les points C et E), elle-même en liaison pivot de centre A avec le plateau supérieur (1), et en B et C par une liaison pivot à des glissières (23) solidaires du plateau supérieur (1), permettant aux extrémités B et C du ciseau de glisser horizontalement par rapport au plateau supérieur (1) et symétriquement par rapport à un axe vertical AJ. Le ciseau inférieur, composé des barres EI et FH (où les distances entre les points E et I et les points F et H sont égales) reliées en leur centre G (milieu des segments EI et FH) par une liaison pivot, est relié en L (milieu du segment GI) par une liaison pivot à une barre LJ (où la distance entre les points L et J vaut la moitié des distances séparant les points E et I et les points F et H), elle-même en liaison pivot de centre L avec un plateau inférieur (25), et en H et I par une liaison pivot à des glissières (24) solidaires du plateau inférieur (25) du sous-ensemble télescopique (21) considéré, permettant aux extrémités H et I du ciseau de glisser horizontalement par rapport au plateau inférieur (25) et symétriquement par rapport à un axe vertical AJ. Les deux ciseaux sont reliés entre eux par des liaisons pivot en E et F. Un ou plusieurs actionneurs linéaires sont chacun fixés par deux liaisons pivot entre deux points situés sur deux barres différentes du sous-ensemble télescopique (21). Un mode de réalisation consiste à choisir deux points subissant un écartement lors du dépliage du sous-ensemble télescopique (21) et un rapprochement lors du repliage : par exemple les points A et D. Un autre mode de réalisation, inverse, consiste à choisir deux points subissant un rapprochement lors du dépliage du sous-ensemble télescopique (21) et un écartement lors du repliage : par exemple les points A et B. Deux modes de réalisation des éléments d’entraînement horizontal (22) de chaque sous-ensemble télescopique (21) sont : des roues motorisées (mode représenté sur les figures , , , , , ) ou des chenilles motorisées. Ils peuvent être reliés par une ou plusieurs liaisons pivot avec le plateau inférieur (25) correspondant (figures , et ), et mus par un ou plusieurs actionneurs rotatifs fixés sur ledit plateau inférieur (25). Les dimensions des éléments d’entraînement horizontal (22), les dimensions des actionneurs linéaires des sous-ensembles télescopiques (21) et les dimensions du module d’alimentation (4) et du système électronique (3), sont choisies de sorte que la hauteur totale du dispositif, lorsqu’il est replié ( et ) soit inférieure à la hauteur de la première marche de l’escalier. Dispositif permettant de déplacer un chargement dans un escalier, caractérisé en ce qu’il comporte : un plateau supérieur (1) accueillant le chargement un système mécanique repliable (2) fixé sous le plateau supérieur (1), constitué de plusieurs sous-ensembles télescopiques (21) ayant chacun la possibilité de se déployer et se replier verticalement et indépendamment les uns des autres, dont chacun est muni d’actionneurs permettant ce déploiement et ce repliage vertical, et dont chacun est muni d’un ou plusieurs éléments d’entraînement horizontal (22) un système électronique (3), constitué d’un ordinateur embarqué, de capteurs mesurant l’allongement vertical des sous-ensembles télescopiques (21), de capteurs mesurant la distance horizontale du dispositif à l’escalier, de capteurs mesurant la distance verticale entre la surface inférieure du plateau supérieur (1) et le sol, le sol désignant la marche de l’escalier située directement sous le plateau supérieur (1) au niveau du point de mesure, de capteurs d’accélération, et de pilotes de moteurs un module d’alimentation (4)