FR2893500A1 - Systeme de franchissement d'une marche pour un engin du type fauteuils roulants pour personne handicapee - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un système de franchissement d'une marche pour un engin du type fauteuil roulant pour personne handicapée comportant deux roues motrices arrières 60 et deux roues avant 100.Il comprend deux roulettes 18 libre en rotation définissant avec les roues arrière motrices quatre points d'appui stables sur une première surface (S1) et au moins un bras mobile 13 apte à venir s'appliquer sur une seconde surface (S2) dénivelée par rapport à la première et équipé d'un moyen de transfert de façon à transférer le centre de gravité du fauteuil de la première surface vers la seconde surface et inversement. Le fauteuil comprend un boîtier de transmission fixé au cadre du fauteuil incorporant les mécanismes d'entraînement des roues motrices 60, des bras mobiles 13 et moyen de transfert 46, deux roulettes 18 et deux bras mobiles.

Description

Le secteur technique de la présente invention est celui des systèmes de

franchissement d'au moins une marche par un engin du type comportant deux roues motrices arrières et deux roues avant tels des fauteuils roulants pour personnes handicapées afin de leur permettre de franchir une marche de trottoir ou d'escalier. D'une manière générale, un fauteuil roulant est composé d'un châssis métallique recevant un siège permettant l'assise de la personne transportée et un repose-pied, de deux roues l0 motrices fixées en arrière du châssis et de deux roues directrices de petite taille fixées à l'avant et en arrière du repose-pied. Cette configuration qui permet des déplacements aisés sur des supports plans plats ou légèrement inclinés ainsi qu'une bonne maniabilité pour virer est 15 absolument inadaptée pour franchir un quelconque obstacle vertical tel qu'un simple rebord de trottoir (8 à 10 cm de haut). On connaît peu de dispositifs commercialisés par des industriels du secteur pour franchir une marche. Le taux 20 d'équipement des personnes handicapées physiques avec de tels dispositifs permettant de franchir ce type d'obstacle est extrêmement faible. On citera à titre d'exemple les brevets US6311794, W09929554, US6554086, GB2351268, US2004149499, US6484829 et WO9407452. 25 Une enquête approfondie auprès des utilisateurs potentiels montre qu'individuellement ou ensemble les facteurs complexité de mise en oeuvre, sérieuse difficulté d'utilisation, surcharge pondérale, perte de manoeuvrabilité, coût élevé et surtout risque de panne sont les causes 30 principales de ce manque de succès. Pour ce qui est des systèmes sophistiqués de type motorisés et contrôlés par ordinateur, la majorité des utilisateurs ne veut pas prendre le risque de se retrouver bloqué dans un escalier ou pire en cas de panne électrique ou électronique. 35 La présente invention vise à fournir un dispositif adaptable par simple fixation à tout système de franchissement d'une marche et en particulier destiné au transport roulant de personnes handicapées ou de toutes autres charges afin de permettre la montée et la descente de manière simple et continue, en toute stabilité et sécurité, des obstacles verticaux de type trottoir, marche et escalier. Le but de la présente invention est de pallier l'ensemble des inconvénients cités précédemment et de mettre en oeuvre un dispositif adaptable à la majorité des systèmes de franchissement permettant de monter et descendre trottoirs, marches et escaliers. Pour se faire, un des objets de l'invention est de déplacer le centre de gravité du fauteuil vers le haut pour la montée et vers le bas pour la descente en garantissant au VHP en tout instant de chaque mouvement une base d'appui au moins isostatique dans les toutes les phases du déplacement. Un autre objet de la présente invention est de permettre, dans le cas d'une réalisation avec motorisation électrique (assistance électrique), de continuer manuellement sans action particulière le déplacement engagé en cas d'interruption de la puissance électrique (batterie faible, panne électrique). Au pire, par exemple dans le cas d'une panne électrique générale interrompant de fait l'assistance motorisée, si l'utilisateur est trop faible physiquement pour poursuivre une phase de montée de marche, le dispositif lui permettra de redescendre manuellement de manière simple, en toute sécurité et sans effort.

L'invention a donc pour objet un système de franchissement d'au moins une marche par un engin du type comportant deux roues motrices arrières et deux roues avant, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une roulette libre en rotation définissant avec les roues arrière au moins trois points d'appui stables sur une première surface et au moins un bras mobile apte à venir s'appliquer sur une seconde surface dénivelée par rapport à la première et équipé d'un moyen de transfert de façon à transférer le centre de gravité de l'engin de la première surface vers la seconde surface et inversement. Selon une caractéristique de l'invention, le système comprend deux roulettes disposées chacune au voisinage des roues arrière définissant avec celles-ci quatre points d'appui sur la première surface et deux bras mobiles. Selon une autre caractéristique de l'invention, le système comprend de chaque côté de l'engin un boîtier de transmission incorporant les mécanismes d'entraînement de la roue motrice, du bras mobile et du moyen de transfert, ledit boîtier étant relié au cadre de l'engin par l'intermédiaire d'un axe du moyen de transfert. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, les roues motrices et les roulettes sont reliées à un système de relevage pour les amener d'une position basse à une position haute et inversement. Avantageusement, le système de relevage comprend une came dont le profil est parcouru par un tourillon entraîné par un pignon pour faire occuper lesdites roues motrices et roulettes la position basse ou la position haute. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le pignon est actionné en rotation par une chaîne elle-même actionnée en rotation par un volant moteur. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la 20 came est éventuellement actionnée en rotation à l'aide d'un moteur. Avantageusement, les roues motrices sont munies d'un pignon et sont entraînées en rotation par le volant par l'intermédiaire d'une chaîne engrainant sur ledit pignon. 25 Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la roue est éventuellement actionnée en rotation à l'aide d'un moteur électrique. Avantageusement, le bras mobile est actionné en rotation par le volant. 30 Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le bras mobile est éventuellement actionné en rotation par un moteur. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le moyen de transfert est actionné en rotation à l'aide du 35 volant. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le moyen de transfert est éventuellement actionné en rotation à l'aide d'un moteur.

Avantageusement, le boîtier de transmission comprend un boîtier de réduction à planétaires avec un arbre d'entrée actionné par le volant et trois arbres de sortie, trois freins correspondant à chaque arbre de sortie, un boîtier de distribution avec un levier de sélection montée/descente et un levier de sélection sol plan/obstacle, une fourche télescopique et un système de relevage d'un ensemble liaison sol. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'ensemble liaison sol comprend un châssis recevant la fourche télescopique, une roue motrice et une roulette d'appui, et relié au système de relevage de la roue et de la roulette d'appui. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le système de franchissement comprend un système de levage/transfert comprenant un bras de levage pivotant librement autour de l'axe du boîtier de transmission et entraîné en rotation par un embrayage/frein relié au second arbre de sortie de l'ensemble boîtier de transmission.

Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le système de levage/transfert comprend un pignon monté directement sur le troisième arbre de sortie du bloc moteur et engrène sur la chaîne de transfert reliée à un pignon de renvoi situé à l'extrémité du bras de levage recevant un patin, l'axe de liaison au châssis de l'engin étant fixé à la chaîne. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le bras de levage reçoit un mécanisme de motorisation constitué d'un pignon entraîné en rotation par le déplacement de l'axe autour de l'axe du patin et engrenant sur un planétaire monté sur un porte-planétaires maintenu en position par rapport au patin par un ressort de torsion bi-directionnel. Avantageusement, le bras de levage reçoit éventuellement un mécanisme de motorisation constitué par un moteur relié à l'axe du patin. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le système de franchissement comprend un premier capteur pour détecter le changement de niveau à franchir, un second capteur pour détecter l'appui du bras mobile et un troisième capteur pour détecter la fin du transfert de l'engin, les informations délivrées par ces trois capteurs étant utilisées par le boîtier de distribution pour actionner séquentiellement les trois freins. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le volant moteur est éventuellement équipé d'un moteur d'aide à l'entraînement. L'invention concerne également toutes les applications à Io des engins de franchissement et en particulier la réalisation d'un fauteuil roulant pour personne handicapée pour la montée ou la descente d'une ou plusieurs marches. Un tout premier avantage de l'invention réside dans le fait de permettre aux utilisateurs de ce système de 15 franchissement des déplacements dans les phases de montée ou de descente de marche(s) en toute sécurité en maintenant l'engin en situation stable et dans des conditions de sécurité identiques à l'utilisation sur sol plan, comme par exemple pour les fauteuils pour personne handicapée. 20 Un autre avantage réside dans le fait que dans le cas d'un fauteuil roulant celui-ci soit utilisable de manière aussi simple pour l'utilisateur montant ou descendant une(des) marche(s) que lors du roulage sur un sol plan, à savoir manœuvrer le volant de commande dans un sens pour 25 avancer ou descendre, dans l'autre sens pour reculer et monter. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description donnée ci-après à titre indicatif d'une application 30 particulière à un fauteuil roulant en relation avec des dessins dans lesquels : - la figure 1 représente une vue générale arrière d'un fauteuil en position préalable an franchissement d'un obstacle, 35 -la figure 2 représente une vue en coupe du kit selon l'invention, - la figure 3a illustre la cinématique d'entraînement des roues du fauteuil et du système de relevage de la liaison sol, - la figure 3b montre la position de freins et de capteurs incorporés au fauteuil, - les figures 4a et 4b montrent le détail de réalisation 5 de la came du système de relevage, - la figure 5 est une coupe montrant le bras de levage et le dispositif de transfert, - la figure 6a est une coupe du boîtier de transmission dans une première configuration, 10 - la figure 6b est une coupe du même boîtier de transmission dans une autre configuration, - la figure 7 est une coupe montrant le montage de la roue motrice, - les figures 8 et 9 illustrent des configurations du 15 circuit hydraulique couplé aux capteurs et freins, et - les figures 10a-i et lla-i illustrent les différentes phases d'utilisation du fauteuil selon l'invention. La description du dispositif qui suit prend comme modèle d'application les fauteuils pour handicapés physiques sans 20 que cela soit exclusif ou restrictif en terme d'application du système de franchissement selon l'invention. Sur la figure 1, on a représenté de façon générale un fauteuil 1 pour personne handicapée dans lequel on a remplacé les deux roues arrière motrices classiques permettant le 25 roulage sur sol plan par deux kits 2 symétriques gauche et droit adaptables à la majorité des fauteuils connus. Ces deux kits sont prévus pour être installés à demeure sur le fauteuil en lieu et place des roues existantes sans autre modification. Bien entendu, en utilisation sur sol plan, le 30 fauteuil repose uniquement sur deux roulettes avant 100 et les deux roues 60. Chaque kit 2 comprend un cadre, incorporant un boîtier de transmission 5 intégrant un boîtier de réduction et un ensemble moteur 7, sur lequel l'ensemble des composants est 35 monté. Un kit comprend une roue supplémentaire 18 supportée par un ensemble 3 de liaison au sol S recevant une roue motrice 60 et muni d'un système de relevage 4, le boîtier de transmission 5, un ensemble bras de levage/transfert 6, et 6 l'ensemble moteur 7 entraîné par un volant 20 pour actionner la roue motrice 60. Cet ensemble moteur 7 comprend notamment des chaînes de transmission 22 et 28 permettant d'entraîner la roue 60 et une chaîne 36 entraînant la montée et la descente de l'ensemble 3 de liaison au sol et donc de la roue 60 et de la roulette 18. Le fauteuil 1 est équipé d'un support 8 coopérant avec le kit 2 afin de recevoir un axe de liaison 48 avec le châssis du fauteuil décrit ci-après. Cet axe 48 remplace l'axe normal de la roue du fauteuil non équipé des kits. Le boîtier de transmission 5 est équipé d'une fourche télescopique 16 et supporte le système de relevage 4 de l'ensemble liaison sol 3. Le kit 2 comprend encore un bras mobile 13 et un boîtier 15 11 de réduction à planétaires décrits tous deux plus complètement en relation avec la figure 6a. Sur la figure 2, on a représenté en coupe le détail de réalisation de l'ensemble 3 solidaire de la fourche 16 permettant d'appliquer la roue 60 et la roulette 18 sur le 20 sol. Cet ensemble comprend un châssis 15 fixé à l'extrémité de la fourche 16, qui reçoit un axe 65 autour duquel la roulette 18 tourne librement en étant maintenue par un circlips 66. Le boîtier de transmission 5, décrit plus complètement en 25 relation avec la figure 6a, comporte un arbre de sortie 33 équipé à une extrémité d'un pignon 35 engrenant la chaîne sans fin 36 autour d'un pignon 37. Le pignon 37 est fixé sur l'axe de rotation 101 d'une came 38 montée dans la partie inférieure du boîtier de transmission 5. La came 38 est en 30 contact avec un tourillon 70 monté sur un axe 71 solidaire de l'ensemble de liaison sol 3. En arrière de la came comme décrit sur les figures 4a et 4b, la came 38 est équipée d'une première poulie 120 sur l'axe de rotation 101 et d'une seconde poulie 122 montée dans 35 le même plan et à l'arrière de la partie excentrée de la came 38. Une troisième poulie 123 est montée dans ce même plan sur l'axe 71. Ces trois poulies sont reliées par une courroie 124 qui assure la fonction relevage en maintenant le tourillon 70 en contact permanent avec la came 38 dans les deux positions extrêmes haute et basse du relevage assurant la fonction rappel du système. Il est possible de motoriser entièrement l'entraînement de l'axe 101 en y adjoignant un moteur M1 comme cela est représenté sur la figure 4b de manière à rendre indépendant l'axe 101 de l'action du volant 20 et/ou du moteur M6. Cet ensemble assure la fonction relevage de la liaison sol 3 par rotation de la came 38 entraînée par le volant 20.

Sur la figure 2, on a encore représenté le boîtier 5 de transmission supportant le bras de levage 13 pivotant librement autour de l'axe principal 33 de ce boîtier. Au centre de rotation du bras de levage 13, un pignon 34 monté directement sur l'arbre de sortie 33 engrène une chaîne transfert 46 reliée à un pignon de renvoi 47 (figures 6a et 6b) situé à l'extrémité libre du bras de levage 13. Cette extrémité reçoit l'axe de liaison 48 avec le châssis du fauteuil 1. L'ensemble moteur 7 (voir figure 1) est fixé sur le boîtier de transmission 5 par l'intermédiaire d'un support 19 recevant en son extrémité le volant de commande 20 dont l'axe est relié à un pignon 21 (voir figure 3a) engrenant la chaîne 22 jusqu'au pignon 23 fixé sur l'arbre d'entrée 24 du boîtier de réduction 11. Selon l'invention, le fauteuil peut comporter un moteur M6 montée sur l'axe de rotation du volant 20. Ce moteur M6 assure un entraînement additionnel ou total de ce volant au gré de l'utilisateur. Sur la figure 3a, on a représenté les éléments externes d'entraînement des roues motrices 60. Le volant 20 est muni d'un pignon 21 fixé sur un axe 102 monté sur le support 19 et qui engraine sur la chaîne 22 elle-même engrainant sur un pignon 23, visible sur la figure 6a, monté sur l'arbre d'entrée 24 du boîtier 11 de réduction à planétaires. Les arbres d'entrée 24 et de sortie 26, 51 et 33 du boîtier 11 tournent autour d'un même axe de rotation. La roue dentée 27 montée sur l'arbre de sortie 26 engraine sur la chaîne 28 elle-même engrainant sur le pignon 61 solidaire de l'axe 62 de la roue motrice 60 fixée au châssis 15 de l'ensemble 5 de liaison sol. On voit également la chaîne 36 engrainant sur le pignon 35 fixé sur l'arbre 33 et sur le pignon 37. Ce pignon 37 est fixé sur l'axe de rotation de la came 38 montée en partie inférieure du boîtier de transmission 5 comme expliqué précédemment. La rotation de la came 38 permet la montée de la roue 60 et de la roulette 18 par l'intermédiaire du châssis 15 afin de franchir une marche comme il sera expliqué ci-après. Sur la figure, on voit encore le bras de levage 13 au bout duquel est fixé le l0 patin 14. La rotation libre du patin 14 est limitée par les deux butées 72. Le dispositif selon l'invention est équipé de freins et de capteurs. Sur la figure 3b, le frein Fi agit sur le pignon 61 par l'intermédiaire du disque 107 et le frein F3 agit sur 15 la came 38. Le troisième frein F2 est décrit en relation avec la figure 6a. Le capteur Cl fixé sur le châssis 15 détecte la présence de la marche, le capteur C2 détecte l'application du patin 14 sur la surface S1 ou S2 et est fixé sur celui-ci, et le capteur C3 également fixé sur le châssis 15 détecte la 20 position de la came 38 et donc la position du fauteuil sur l'ensemble bras de levage/transfert 6. Le bras de levage 13 du système de levage/transfert 6 est décrit plus en détail en référence à la figure 5 et pivote librement autour de l'axe principal 33 du boîtier de 25 transmission 5 (fig. 2) et est entraîné en rotation par un embrayage/frein 55 relié au second arbre de sortie 51 de l'ensemble boîtier de transmission 5 comme cela est expliqué en relation avec la figure 6a. Au centre de rotation du bras de levage 13, on a 30 représenté sur la figure 5 un pignon 34 monté directement sur le troisième arbre de sortie 33 du boîtier 5 qui engrène une chaîne de transfert 46 reliée à un pignon de renvoi 47 situé à l'extrémité du bras de levage 13 et qui elle-même reçoit l'axe de liaison 48 au châssis du fauteuil 1. L'extrémité du 35 bras 13 reçoit un patin 14 équipé du capteur C2 de position par contact. Le patin 14 est libre en rotation entre les deux butées 72 du bras 13 autour de son axe qui reçoit le pignon 47.

La figure 6a représente une coupe du boîtier de transmission 5 et du bras 13 de relevage. Ce boîtier 5 est organisé autour d'un premier axe 33 de sortie sur lequel est monté un boîtier de réduction à planétaires 11 avec un arbre d'entrée 24 et deux autres arbres de sortie 26 et 51. Les arbres 26, 51 et 33 sont respectivement associés aux trois freins F1, F2 et F3. Le bras de levage 13 du système de levage/transfert 6 est entraîné en rotation par un embrayage/frein 55 relié au second arbre de sortie 51. Au Io centre de rotation du bras de levage, un pignon 34 monté directement sur l'arbre de sortie 33 du bloc moteur 5 engrène une chaîne transfert 46 reliée à un pignon de renvoi 47 situé à l'extrémité de la partie 13 du bras de levage et qui elle-même reçoit l'axe de liaison 48. 15 L'extrémité du bras de levage 13 reçoit en option un mécanisme spécifique motorisé par la rotation de l'axe de liaison 48 sur la chaîne 46 autour du pignon 47. Ce mécanisme comprend un pignon 111 entraîné en rotation par l'axe 48 et engrenant sur un planétaire 49 monté sur un porte-planétaires 20 50 maintenu en position par rapport au patin 14 par un ressort de torsion bi-directionnel 56. Le planétaire 49 engrène un secteur denté intérieur partie intégrante de l'extrémité du bras 13. Le guide 110 maintient la chaîne 46 sur le pignon 47 et agit comme butée axiale du planétaire 49 25 dans le porte-planétaire 50. L'arbre d'entrée 24 engrène par l'intermédiaire d'une couronne dentée sur trois planétaires 25 pour les entraîner en rotation sur un pignon intermédiaire 31. Lorsque le pignon 31 est fixe cette rotation assure ainsi une rotation du même 30 sens du porte-planétaires 26 et de la roue dentée 27 fixée sur celui-ci. La roue dentée 27 engrène la chaîne 28 dont le déplacement provoque la rotation du pignon 61 (fig. 3a). Le boîtier 11 de réduction incorpore un piston 53 poussant un patin de frein 54 au contact d'un disque 35 d'embrayage 55 monté fixe en rotation et libre en translation sur l'arbre 51 constituant ainsi le frein F2. Dans cette configuration (fig. 6a), l'arbre 51 est bloqué en rotation. L'arbre 24 supporte un pignon 23 entraîné par le volant 20 par l'intermédiaire de la chaîne 22. Une extrémité de l'arbre de sortie 33 est équipée d'un pignon 35 engrenant une chaîne sans fin 36 autour d'un pignon 37 (fig. 2). On a encore représenté sur la figure 6A l'incorporation des trois moteurs M3, M4 et M5 afin de commander éventuellement les différents mouvements. Ainsi, le moteur M3 est monté sur le bras 13 afin d'assurer sa rotation par rapport au boîtier 5. Le moteur M4 est monté sur l'axe 33 pour assurer la rotation du moyen de transfert constitué par la chaîne 46. Enfin, le moteur M5 est fixé sur l'axe du patin 14 afin d'assurer la rotation du bras de levage 13 par rapport à ce patin. Sur la figure 6b, on voit que le piston 53 est en position rétractée ce qui a entraîné le patin 54 du frein F2, les autres éléments conservant les mêmes références. Ce dégagement du frein F2 permet au disque d'embrayage 55, monté fixe en rotation et libre en translation sur l'arbre 51, poussé par le ressort de compression 52 de venir au contact de la partie 13a du bras de levage par une liaison cône sur cône. L'arbre 51 n'est alors plus bloqué en rotation et le pignon intermédiaire 31 devient mobile en rotation. Dans cette configuration, la rotation du pignon intermédiaire 31 entraîne la rotation des planétaires 32 sur leur axe propre faisant tourner l'arbre de sortie 51, le disque d'embrayage 55 et le bras 13 par l'intermédiaire de la liaison cône sur cône 55/13a. Ainsi, dans cette configuration de freinage des deux autres axes de sortie, une rotation vers l'arrière du volant de commande induit une rotation de même sens du bras mobile pour une prise d'appui sur une marche située en arrière du fauteuil (et vice versa). Sur la figure 7, on a représenté le détail du montage de la roue motrice 60 par l'intermédiaire d'un axe 62 monté rotatif par rapport au châssis 15 à l'aide d'un système de roulements à billes bloqué par un écrou 64. La roue dentée 27 engrène la chaîne 28 dont le déplacement provoque la rotation du pignon 61, de l'axe 62 de la roue 60 dans le même sens de rotation que le volant de commande 20. Les divers rapports de réduction sont préférablement définis afin de produire pour un tour de volant 20 la même distance de déplacement que dans le cas d'un fauteuil standard pour un tour de roue motrice. La rotation de la roue 60 peut être motorisée en lui adjoignant un moteur M2 relié à son axe 62 pour assurer le déplacement du fauteuil. En se référant aux figures 6 et 8 à 11, le fonctionnement est le suivant. En préalable, il convient de préciser que le dispositif selon l'invention est équipé d'un système de Io distribution de fluide (par exemple) hydraulique permettant de contrôler en séquence le blocage ou le déblocage de chacun des trois freins F1, F2, F3. Ce système permet l'enchaînement logique des phases du cycle complet continu de montée ou de descente. 15 Ce système logique comprend sur les figures 8 et 9 les trois capteurs de position Cl, C2, C3, chacun équipé d'un système de compensation composé d'un piston principal évidé 112 relié au bras du capteur et possédant une ouverture avant et une ouverture arrière. A l'intérieur de ce piston coulisse 20 un piston secondaire 113 muni d'un ressort de rappel 114 le maintenant à l'opposé du bras du capteur. Dans le cas où le transfert de fluide s'effectue alors que le bras d'un capteur est mécaniquement maintenu en position rentrée, le piston secondaire 113 se déplace, comprime le ressort 114 et déplace 25 le fluide à l'arrière vers le capteur suivant pour terminer la phase de transfert de fluide du mouvement correspondant. Lorsque le bras du capteur devient libre de se mouvoir, le ressort 113 repousse le piston principal 112 entraînant ainsi le bras vers l'extérieur, le fluide étant chassé par 30 l'ouverture prévue de l'extérieur du piston principal vers l'intérieur. Le système comprend encore les trois freins F1, F2, F3, chacun directement ou indirectement connectés à un des trois arbres de sortie 33, 51 et 26 et un boîtier 103 de distribution bi-position, chaque position correspondant au 35 circuit logique (enchaînement des cycles) du câblage nécessaire à la montée ou à la descente et commandé par les leviers 104 et 105. L'ensemble du système de distribution est schématisé sur la figure 8 en position début de cycle montée et début de cycle descente du fauteuil 1. Ce système conçu avantageusement sur une base de circuit fermé hydraulique basse pression pour éviter le risque de panne intempestive en utilisation peut être remplacé par un système électro- hydraulique, électro-mécanique ou électrique pour ce qui est des capteurs et freins associés à une carte de commande électronique ou toute autre forme de contrôle commande. Au début de chaque cycle, le frein F1 monté sur l'axe 62 pour freiner la roue 60 est ouvert (en position relâchée) l0 comme dans la configuration roulage sol plan. Les figures l0a-l0i représentent les différentes phases de franchissement d'une marche. En roulage sur sol plan, le fauteuil 1 est positionné sur les deux roues motrices 60 et les deux petites roues 15 directrices avant 100. Dans ce cas, le mode d'utilisation est identique à celui d'un fauteuil roulant standard : manœuvre des deux volants 20 de commande simultanément vers l'avant pour avancer, vers l'arrière pour reculer, vers l'avant d'un côté pour tourner vers l'autre coté et en opposition pour 20 pivoter sur place. En arrivant à proximité d'un obstacle de type trottoir, marche ou escalier à gravir, l'utilisateur devra au préalable effectuer éventuellement la manœuvre simple de pivotement sur place pour présenter le fauteuil en marche arrière sur 25 l'obstacle à monter. En effet, dans tous les cas de figure, le dispositif selon l'invention permet de monter une (ou des) marche(s) en marche arrière et de descendre une (ou des) marche(s) en marche avant. Le fauteuil étant positionné dans la bonne direction pour 30 le type de franchissement d'obstacle attendu, l'utilisateur enclenche alors le levier 104 de sélection sol plan/obstacle en position obstacle et le levier de sélection 105 du boîtier de distribution 103 en position montée ou descente suivant le besoin puis bascule son poids 35 et le fauteuil vers l'arrière jusqu'à reposer en appui sur les deux roues motrices 60 et sur les deux roulettes d'appui 18, les deux roulettes directrices se trouvant alors au-dessus du sol ainsi montré sur la figure 1.

Les détails de la cinématique de montée et de descente d'une marche sont représentés de manière schématique par phases et étapes sur les figures 10 et 11. La descente n'a comme particularité que le décalage de la phase 2 de la montée, qui intervient en fin de phase 5 au lieu de suivre la phase 1 et chacune n'étant qu'une inversion simple des phases de la cinématique de montée, une description des éléments intervenant dans la phase montée seule sera détaillée ci-après.

En position montée du fauteuil, l'opérateur se présente dos à la marche sur la surface S1 en appui sur les roues motrices 60 et les roulettes 18 (fig. 10a-10b). La poussée du capteur Cl par contact sur la première marche (fig. 10c) entraîne un transfert de fluide poussant le piston 106 du frein Fi bloquant celui-ci, et cette action initiale entraîne en cascade le déblocage du frein F2, la poussée du piston de compensation secondaire 113 du capteur C3 et un retour de fluide à l'arrière du piston du capteur Cl. Le ressort de rappel 114 de la chambre de compensation ducapteur C3 (à l'intérieur du piston principal) repoussera en position armement/détection l'axe de ce capteur après le démarrage du mouvement de transfert du fauteuil et le dégagement de la came 38. Ce principe d'action retardée s'applique au fonctionnement de chaque capteur. Ensuite, l'enfoncement du capteur C2 entraîne le blocage du frein F2, le déblocage du frein F3 et la mise sous pression du capteur Cl (qui reviendra en position armement/détection dans la dernière phase du mouvement). En fin de phase de fonctionnement du mouvement, le capteur C3 est de nouveau enfoncé par la came 38 enclenchant en cascade le blocage du frein F3, le déblocage du frein F1 et la mise en pression de la chambre de compensation du capteur F2. Cette dernière action ramène le système aux conditions initiales du début de cycle. Ce circuit logique montée permet ainsi un enchaînement continu des phases nécessaire à la montée d'une marche. Les différentes étapes de franchissement de la marche jusqu'à la surface dénivelée S2 s'enchaînent : déploiement du bras 13 et application du patin 14 sur la surface S2 (fig. 10d), transfert du fauteuil jusqu'à appui sur le patin 14 seul et rentrée de la fourche 16 (fig. 10e), contre-rotation du bras 13 sur le patin 14 amenant les roues 60 et les roulettes 18 dans le plan des patins 14 (fig. 10f et 10g), sortie de la fourche 16 et montée du fauteuil par transfert vers la position initiale (fig. 10h) avec reprise d'appui sur les roues 60 et roulettes 18, puis reprise du roulage normal du fauteuil (fig. 10i).

De la même manière, le circuit logique descente représenté sur les figures lla-lli permet aussi un enchaînement continu des phases nécessaires à la descente d'une marche. Sur le plan mécanique, on peut définir les cinq phases 15 suivantes.

Phase 1 (fig. 10a et 10b) En roulage sur sol plan, la rotation du volant de commande 20 entraîne la rotation directe de la roue dentée 20 motrice 21 qui engrène la chaîne sans fin 22. L'axe du volant de commande est équipé, pour des raisons de sécurité, d'un cliquet anti-retour réversible (non représenté) dont la commande est liée au levier 104 de sélection montée-descente. Le déplacement de la chaîne 22 entraîne en rotation le pignon 25 récepteur 23 ainsi que l'arbre moteur 24 sur lequel il est monté. Lors de cette phase 1, les différents éléments occupent la position représentée sur la figure 6a. En début de cycle, les axes de sortie 51 et 33 sont bloqués en rotation par les freins F2 et F3 bloquant ainsi le 30 pignon intermédiaire 31. La rotation de l'arbre d'entrée 24 dont la couronne dentée engrène sur les trois planétaires 25, provoque la rotation de ces planétaires 25 sur le pignon intermédiaire fixe 31 et ainsi une rotation du même sens du porte-planétaires 26 et de la roue dentée 27 fixée sur celui- 35 ci. La roue dentée 27 engrène la chaîne 28 dont le déplacement provoque la rotation du pignon 61, de l'axe 62 et de la roue 60 dans le même sens de rotation que le volant de commande 20. Les divers rapports de réduction sont préférablement définis afin de produire pour un tour de volant la même distance de déplacement que dans le cas d'un fauteuil standard pour un tour de roue motrice 60. Ainsi, dans cette configuration de freinage des deux autres axes de sortie 51 et 33, une rotation vers l'arrière du volant de commande induit un déplacement vers l'arrière du fauteuil (et vice versa). Phase 2 (fig. 10c et 10d) En arrivant au contact d'une marche montante, le capteur l0 de détection Cl s'enfonce ; cette action transfert le fluide au travers du boîtier de distribution 103 et en cascade actionne le frein F1, libère le frein F2. Dès cet instant, l'action du frein F1 bloque la rotation du pignon 27 et de l'arbre porte-planétaires 26. L'action du capteur Cl ayant 15 libéré le frein F2, le piston 53 s'est rétracté en entraînant le patin 54 du frein. Ce dégagement du frein permet au disque d'embrayage 55, monté fixe en rotation et libre en translation sur l'arbre 51, poussé par le ressort de compression 52 de venir au contact par une liaison cône sur 20 cône avec le bras de levage 13. Cette disposition est représentée sur la figure 6b. L'arbre 51 n'étant plus bloqué en rotation, le pignon intermédiaire 31 devient mobile en rotation. La rotation du volant de commande 20 jusqu'au pignon 23 et l'arbre d'entrée 24 entraîne les trois 25 planétaires 25 uniquement en rotation sur leur axe propre puisque le porte-planétaires 26 est arrêté en rotation par le frein Fl. La rotation des planétaires 25 sur leur axe entraîne le pignon intermédiaire 31 en rotation autour de l'axe principal du boîtier de réduction 11. Le pignon 30 intermédiaire 31 engrenant le deuxième train de planétaires 32 et le porte-planétaires 33 de ce second train étant bloqué en rotation par le frein F3, la rotation du pignon intermédiaire 31 entraîne la rotation des trois planétaires 32 sur leur axe propre. Ces trois planétaires engrenant une 35 couronne extérieure dentée partie de l'arbre de sortie 51, leur rotation entraîne la rotation de cet arbre de sortie 51. La rotation de l'arbre 51 génère ainsi la rotation directe du bras de levage 13, par l'intermédiaire du disque d'embrayage 55, dans le même sens que le volant de commande 20. Le mouvement M2 de rotation du bras de levage 13 s'effectue jusqu'au contact du patin 14 sur la marche supérieure et enfoncement du capteur correspondant C2.

Pendant la rotation du bras 13 jusqu'au contact de la marche supérieure, le patin 14 libre en rotation autour de son axe est maintenu dans une configuration angulaire permettant un atterrissage sur sa base grâce à son contre-poids et aux butées 72 fixées sur le bras 13.

Phase 3 (fig. 10e) Durant cette phase, les éléments constitutifs occupent la position apparaissant sur la figure 6a. La roue dentée 34 montée sur l'arbre de sortie 33 du côté du bras de levage/transfert 13 reçoit la chaîne de transfert 46 équipée de l'axe de liaison 48 du dispositif avec le fauteuil 2 et qui s'enroule jusqu'au pignon de renvoi 47. Ce premier ensemble assure la fonction transfert de fauteuil du mouvement M3.

L'autre extrémité de l'arbre de sortie 33 équipée du pignon 35 engrène sur la chaîne sans fin 36 autour d'un pignon 37. Le pignon 37 est fixé sur l'axe de rotation d'une came 38 montée en partie inférieure du boîtier de transmission 5. La came 38 est en contact avec le tourillon 70 monté sur l'axe 71 solidaire de la liaison sol 3. En arrière de la came 38, le système pignon/courroie (fig. 3b) assure la fonction rappel du système maintenant la came 38 en contact permanent avec le tourillon 70 (fig. 3a). Ce second ensemble assure la fonction relevage de la liaison sol 3.

La fonction première de la rotation de l'arbre de sortie 33 est par l'intermédiaire de la roue dentée 34 de transférer le fauteuil de la position directement au-dessus des roues 60 et 18 jusqu'à être à la position à la verticale du patin 14 sur la marche supérieure S2 puis retour à la position initiale après franchissement. La seconde fonction de la rotation de l'arbre 33 est de faire rentrer et sortir la fourche 16 et ainsi de commander la position de liaison sol 3 par rapport au boîtier de transmission 12 par l'intermédiaire du système de relevage à came 4. Les rapports de réduction des couples de pignons 34/47 et 35/37 seront choisis pour être compatibles des cycles simultanés. Ainsi, un demi-cycle de transfert de la chaîne 46 correspondra exactement à une demi-rotation de la came 38. Ce dispositif permet d'avoir une position rentrée de la liaison sol 3 lorsque l'axe 48 et le fauteuil sont à la verticale du patin 14 sur la marche supérieure, et une position sortie de l0 la liaison sol 3 lorsque l'axe 48 est revenu à sa position initiale au-dessus des roues 60 et 18. Plus simplement, lorsque le fauteuil 2 est en appui sur les roues 60 et roulettes 18, la fourche est sortie autorisant une rotation sans contact avec le sol de l'ensemble bras de 15 levage/transfert 6 avec son patin 14. Lorsque le fauteuil 2 est en appui sur le patin 14, la fourche 16 est rentrée autorisant le retour de l'ensemble boîtier de transmission 5 et liaison sol 3 au côté du patin 14 sans toucher le sol. L'enfoncement du capteur C2 transfert le fluide vers le 20 boîtier de distribution 103 qui en cascade, actionne le frein F2, libère le frein F3 et remet à zéro le capteur Cl. L'action du frein F2 correspondant à la poussée du piston 53 poussant le patin 54 au contact du disque d'embrayage 55 comprime le ressort 52, dégage la liaison cône sur cône entre 25 le disque 55 et le bras 13 et s'arrête en fin de course. Dans cette position représentée sur la figure 5, le disque d'embrayage 55 est bloqué en rotation par rapport au boîtier de réduction 11 par le frein F2 provoquant le blocage de l'arbre de sortie 51 dont il est solidaire en rotation. Dans 30 cette configuration, la rotation du volant de commande 20 entraînant l'arbre d'entrée 24, les planétaires 25, le pignon intermédiaire 31 de la manière précédemment décrite, entraîne en rotation l'arbre de sortie 33 portant les planétaires 32 qui roulent sur la couronne dentée extérieure de l'arbre 51 35 bloqué. La rotation du volant de commande 20 entraîne donc une rotation inverse de l'arbre de sortie 33 déplaçant la chaîne 46 vers l'arrière déplaçant le fauteuil 2 vers le patin 14 sur la marche supérieure. Dans le même temps, la came 38 pivote actionnant la rentrée de la fourche télescopique 16. Cette phase se termine lorsque l'axe de liaison 48 arrive à la verticale du patin 14.

Phase 4 (fig. 10f et 10g) Lors de cette phase, les éléments constitutifs occupent la position représentée sur la figure 6a. Lorsque le mouvement M3, transférant le fauteuil vers le patin 14 amène l'axe 48 à la verticale du patin, la partie intérieure de l'axe 48 entre en contact avec une des palettes intégrées dans le pignon 111. Le pignon 111 est monté libre en rotation sur l'axe de rotation du patin 14 et engrène sur le pignon planétaire 49 monté sur le porte-planétaires 50 pivotant autour de l'axe de rotation du patin 14. Le planétaire 49 engrène sur le secteur denté intérieur (130 ) du bras 13. Ce secteur denté du bras 13 a comme axe de rotation l'axe du patin 14. Le porte-planétaire 50 est maintenu en position angulaire par un ressort de rappel bi-directionnel 56 ancré sur l'axe du patin 14. La force développée par le ressort de rappel est calculée pour être légèrement supérieure à l'effort de rappel nécessaire à la rotation de l'ensemble demi-kit autour de l'axe du patin 14 et ceci dans les deux directions.

La rotation de l'axe 48 autour du pignon 47 entraîne le pignon 111 dans le même sens de rotation. Le porte-planétaire 50 étant maintenu en position par la force du ressort de rappel 56, le planétaire 49 entraîné par le pignon 111 tourne autour de son axe propre dans le sens de rotation opposé et provoque la rotation du secteur denté et du bras 13 dans le même sens de rotation. Le bras 13 pivotant autour de l'axe du patin 14 entraîne le relevage de l'ensemble boîtier de transmission 5, liaison sol 3 et ensemble moteur 7 le long de la paroi verticale de la marche. Ce relevage en rotation s'effectue du fait que le bras 13 est libre en rotation autour de l'axe principal du boîtier de transmission 5 permettant à l'ensemble de se relever avec la roulette d'appui 18 guidant l'ensemble en roulant le long de la face verticale de la marche (fig. 10e). Lorsque le sommet de la marche est dépassé, l'ensemble boîtier de transmission 5, liaison sol 3 rentrée se positionne par gravité à la verticale de la marche supérieure. L'arrêt de ce mouvement s'effectue soit lorsque l'extrémité du secteur denté du bras 13 est atteinte (dans le cas de la hauteur de marche maximum possible) soit lorsque le bras 13 vient en butée sur la butée 72 correspondante. Dans ce dernier cas, le ressort 56 se comprime et laisse pivoter le porte-planétaire 50 jusqu'à la sortie du planétaire 49 du secteur denté du bras 13. Dans cette position, le fauteuil est en appui sur les patins 14 et les roues 60 et roulettes d'appui 18 sont au-dessus de la marche franchie sans être contact avec le sol (fourche 16 rentrée).

La cinématique de ce mouvement M4 de rappel peut aussi se concevoir sans l'aide d'un mécanisme tel que décrit ci-dessus ; dans ce cas, le mouvement est effectué par l'utilisateur du fauteuil sans rotation du volant de commande 20, en effectuant une traction vers l'arrière du volant de commande dès que le fauteuil a atteint la position initiale de cette phase.

Phase 5 (fig. 10h et loi) En continuité avec la phase précédente, la rotation continue du volant de commande 20 fait revenir l'axe 48 et le fauteuil vers l'axe du boîtier de transmission. Dans le même temps, la came 38 tourne vers sa position d'excentration maximum, provoquant l'extension de la fourche 16. Le fauteuil se relève et reprend appui sur les roues 60 et roulettes d'appui 18 (fourche 16 sortie). Le patin 14 au bout du bras 13 n'est plus en contact avec la marche. La phase se termine lorsque le capteur C3 détectant la position d'extension maximum de la came 38 s'enfonce. L'axe 48 et donc la chaîne transfert 46 sont revenus à la position initiale du début de la phase 4. L'action du capteur C3 déclenche en cascade par transfert de fluide un blocage du frein F3, un déblocage du frein Fl. L'ensemble du système se retrouve alors dans les conditions initiales du début de phase 1 autorisant le roulage du fauteuil par rotation arrière du volant de commande 20 agissant sur la roue motrice 60 (fig. 10i). Cette action continuera jusqu'au contact de la marche suivante enclenchant le démarrage de la phase 2 comme précédemment décrit. Lorsque l'ensemble des marches a ainsi été franchi, l'utilisateur prend soin de rouler dans cette position 1 ou 2 mètres avant de remettre le levier 104 dans la position roulage sur sol plan, roulettes directrices 100 en contact avec le sol avec les seules roues motrices 60. Les roulettes d'appui 18 sont alors relevées et n'ont plus qu'une fonction éventuelle de sécurité anti-basculement arrière. La mise en position du levier 104 en position sol plan isole les freins du reste du système et maintient la configuration avec le frein Fl débloqué permettant à l'utilisateur de se mouvoir de manière usuelle avec la rotation des volants de commande entraînant une rotation du même sens des roues motrices 60.

Claims (22)

REVENDICATIONS

1. Système de franchissement d'au moins une marche par un engin du type comportant deux roues motrices arrières (60) et deux roues avant (100), caractérisé en ce qu'il comprend au moins une roulette (18) libre en rotation et définissant avec les roues arrière au moins trois points d'appui stables sur une première surface (Si) et au moins un bras mobile (13) apte à venir s'appliquer sur une seconde surface (S2) dénivelée par rapport à la première et équipé d'un moyen de transfert (46) de façon à transférer le centre de gravité de l'engin de la première surface vers la seconde surface et inversement.

2. Système de franchissement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend deux roulettes (18) disposées chacune au voisinage des roues arrière (60) définissant avec celles-ci quatre points d'appui sur la première surface (S1) et deux bras mobiles (13).

3. Système de franchissement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend de chaque côté de l'engin un boîtier de transmission (5) incorporant les mécanismes d'entraînement de la roue motrice (60), du bras mobile (13) et du moyen de transfert (46), ledit boîtier étant relié au cadre de l'engin par l'intermédiaire d'un axe (48) du moyen de transfert (46).

4. Système de franchissement selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les roues motrices (60) et les roulettes (18) sont reliées à un système de relevage (4) pour les amener d'une position basse à une position haute et inversement.

5. Système de franchissement selon la revendication 4, caractérisé en ce que le système de relevage (4) comprend une came (38) dont le profil est parcouru par un tourillon (70) entraîné par un pignon (37) pour faire occuper lesdites roues motrices (60) et roulettes (18) la position basse ou la position haute.

6. Système de franchissement selon la revendication 5, caractérisé en ce que le pignon (37) est actionné en rotation par une chaîne (36) elle-même actionnée en rotation par unvolant moteur (2 0) .

7. Système de franchissement selon la revendication 5, caractérisé en ce que la came (38) est actionnée en rotation à l'aide d'un moteur (Ml).

8. Système de franchissement selon la revendication 6, caractérisé en ce que les roues motrices (60) sont munies d'un pignon (61) et sont entraînées en rotation par le volant (20) par l'intermédiaire d'une chaîne (28) engrainant sur ledit pignon (61).

9. Système de franchissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la roue (60) est actionnée en rotation à l'aide d'un moteur (M2).

10. Système de franchissement selon la revendication 6, caractérisé en ce que le bras mobile (13) est actionné en 15 rotation par le volant (20).

11. Système de franchissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le bras mobile (13) est actionné en rotation par un moteur (M3).

12. Système de franchissement selon la revendication 6, 20 caractérisé en ce que le moyen de transfert (46) est actionné en rotation à l'aide du volant (20).

13. Système de franchissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le moyen de transfert (46) est actionné en rotation à l'aide d'un moteur 25 (M4).

14. Système de franchissement selon la revendication 6, caractérisé en ce que le boîtier de transmission (5) comprend un boîtier de réduction à planétaires (11) avec un arbre d'entrée (24) actionné par le volant (20) et trois arbres de 30 sortie (26, 51, 33), trois freins (F1, F2 et F3) correspondant à chaque arbre de sortie, un boîtier de distribution (103) avec un levier de sélection montée/descente et un levier de sélection (104) sol plan/obstacle, une fourche télescopique (16) et un système de 35 relevage (4) d'un ensemble liaison sol (3).

15. Système de franchissement selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'ensemble liaison sol (3) comprend un châssis (15) recevant la fourche télescopique (16), une roue 24 motrice (60) et une roulette d'appui (18) et relié au système de relevage (4) de la roue (20) et de la roulette d'appui (18

16. Système de franchissement selon la revendication 15, caractérisé en ce que qu'il comprend un système de levage/transfert (6) comprenant un bras de levage (13) pivotant librement autour de l'axe (33) du boîtier de transmission (5) et entraîné en rotation par un embrayage/frein (55) relié au second arbre de sortie (51) de l'ensemble boîtier de transmission (5).

17. Système de franchissement selon la revendication 16, caractérisé en ce que le système de levage/transfert (6) comprend un pignon (34) monté directement sur le troisième arbre de sortie (33) du bloc moteur (5) et engrène sur la chaîne de transfert (46) reliée à un pignon dè renvoi (47) situé à l'extrémité du bras de levage (13) recevant un patin (14), l'axe de liaison (48) au châssis de l'engin étant fixé à la chaîne (46).

18. Système de franchissement selon la revendication 17, caractérisé en ce que le bras de levage (13) reçoit un mécanisme de motorisation constitué d'un pignon (111) entraîné en rotation par le déplacement de l'axe (48) autour de l'axe du patin (14) et engrenant sur un planétaire (49) monté sur un porte-planétaires (50) maintenu en position par rapport au patin (14) par un ressort de torsion bidirectionnel (56).

19. Système de franchissement selon la revendication 17, caractérisé en ce que le bras de levage (13) reçoit un mécanisme de motorisation constitué par un moteur (M5) relié à l'axe du patin (14).

20. Système de franchissement selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il comprend un premier capteur Cl pour détecter le changement de niveau à franchir, un second capteur C2 pour détecter l'appui du bras mobile (13) et un troisième capteur C3 pour détecter la fin du transfert de l'engin, les informations délivrées par ces trois capteurs étant utilisées par le boîtier de distribution pour actionner séquentiellement les trois freins. 25

21. Système de franchissement selon la revendication 6, 8, 10, 12, 14 à 18 ou 20, caractérisé en ce que le volant moteur (20) est équipé d'un moteur M6 d'aide à l'entraînement.

22. Application du système de franchissement selon l'une quelconque des revendications précédentes à la réalisation d'un fauteuil roulant (1) pour personne handicapée pour la montée ou la descente d'une ou plusieurs marches.