FR3041597A1 - Plateforme stabilisee a deux roues et au moins un moteur - Google Patents

Abstract

Plateforme stabilisée dont la trajectoire est commandée par le transfert de poids d'un pied à l'autre et comportant au moins un moteur.

Description

Plateforme stabilisée à deux roues et un seul moteur.

Arrière-plan de l’invention.

Les plateformes stabilisées inventées par Kamen en 1995 ont été commercialisées sous la marque enregistrée Segway. US6302230 décrit différents supports stabilisés à une ou deux roues. Ceux à deux roues comportent un moteur pour chaque roue, et un guidon.

Ceux à une roue ne comportent pas de barre de maintien, ni de guidage d’appui latéral pour permettre de monter dessus, et assurer un guidage précis. US8616313 de Simeray décrit une roue stabilisée légère et compacte quand elle est portée, et des appuis latéraux qui permettent monter dessus en prenant appui sur l’intérieur de la jambe, pour la guider latéralement, en lui transmettant des couples longitudinaux et latéraux.

Ce brevet a été exploité sous licence concédée à Inventist Solowheel jusqu’en Mars 2014.

Chen de Inventist, a breveté deux roues Simeray selon US8616313 connectées par une barre pivot et a obtenu le brevet US8738278 en récompense de sa performance inventive.

Cet état de l’art reste pourtant insatisfaisant. Les plateformes à guidon sont encombrantes intransportables et dangereuses à l’usage, les roues stabilisées nécessitent un apprentissage, et la plateforme Chen également dangereuse est d’un contrôle non ergonomique.

En effet, incliner le pied droit vers l’avant pour tourner à gauche n’est pas un mouvement naturel, il n’est pas la conséquence d’un réflexe sportif acquis. Le contrôle d’une trajectoire courbe à vitesse moyenne ou élevée est difficile sinon impossible avec les plateformes à deux roues actuelles.

Au contraire avec une roue unique et une fois maîtrisé l’équilibre latéral ce qui nécessite plusieurs heures d’un apprentissage similaire à celui du vélo, la trajectoire est fluide dans les courbes et l’équilibre est total.

Objectif de l’invention : L’objectif de l’invention est une plateforme stabilisée dont le temps d’apprentissage est négligeable, et dont l’ergonomie est similaire à celle du ski ou du monoski. L’invention est une plateforme stabilisée non seulement longitudinalement et mais aussi latéralement.

La stabilisation longitudinale selon l’invention est réalisée par la combinaison connue d’un moteur et de capteurs d’attitude notamment accéléromètre et gyroscope.

La stabilisation latérale elle est inventive et nouvelle, elle est réalisée en dynamique, par un procédé mécanique. La trajectoire se courbe en fonction de la différence entre les forces d’appui des deux pieds sur la plateforme. L’équilibre latéral d’un individu est optimal quand les forces d’appuis des deux pieds sont égales, au sol comme sur une plateforme. L’équilibre latéral est rompu quand l’un des deux pieds n’appuie plus sur le support. L’équilibre latéral est satisfaisant quand les forces d’appui sont de même ordre.

Si dans une courbe le pied extérieur de l’utilisateur appuie plus que le pied intérieur, cela témoigne d’un déséquilibre par force d’inertie centrifuge, qui peut mener à la chute par éjection. C’est aussi la conséquence d’une trajectoire trop courbée. Si au contraire la force d’appui du pied intérieur augmente et l’extérieur diminue, ceci témoigne d’un déséquilibre centripète, par exemple la plateforme ne tourne pas assez.

Il en résulte mécaniquement que si le pied extérieur appuie plus que le pied intérieur, réduire la courbure rétablit l’équilibre, inversement si le pied intérieur appui plus, il augmenter la courbure rétablit l’équilibre. Il s’agit donc d’un contrôle contre-réactif stabilisant.

La plateforme doit tourner du côté de l’appui fort, et proportionnellement au différentiel des forces d’appui, ceci imite le ski dont le contrôle résulte principalement d’un transfert de poids d’un pied sur l’autre.

Si de plus la plateforme s’incline latéralement sous l’effet de l’appui intérieur, le confort de l’utilisateur en est amélioré.

Selon l’invention la plateforme incurve sa trajectoire en proportion de la différence d’appui entre le pied intérieur et le pied extérieur.

Selon l’invention la plateforme s’incline sous l’effet de cette différence d’appui.

Selon l’invention, la plateforme comporte au moins un unique moteur pour assurer la fonction de stabilisation longitudinale et la propulsion, au moins une unique carte électronique de contrôle de l’équilibre avant arrière, au moins un unique pack de batteries, au moins deux roues en appui au sol. L’invention plus spécifiquement comporte aussi au moins une transmission rigide ou flexible entre les deux roues, laquelle transmission est connectée au dit moteur.

En cela aussi la dite invention se différentie de l’état de l’art des plateformes stabilisées, comportant toujours au moins deux moteurs pour au moins deux roues.

Selon l’invention les dites deux roues sont du type à diamètre de roulement continûment variable en fonction de d’un paramètre externe, selon l’invention le paramètre est la force l’appui, autrement dit le poids exercé sur la roue. Plus spécifiquement dont le diamètre diminue quand la force d’appui augmente.

Une telle roue à diamètre variable est par exemple décrite dans la demande W02014068202 A1 du même auteur et est parfaitement adaptée à la réalisation de l’invention.

Cependant pour raison de sa simplicité de sa robustesse et de compacité, la solution décrite de façon détaillée est fondée sur un autre type connu de roue à diamètre variable, la sphère ou plus généralement une surface de révolution sensiblement conique dont l’axe de rotation est incliné dans le plan perpendiculaire au déplacement.

Liste des références.

Description détaillée d’un exemple de réalisation.

Figure 1 A B C et D représentent respectivement le vue de dessus, de côté, de face et en perspective de cet exemple de réalisation de l’invention.

Figure 2 E F G H et I illustrent respectivement, E: la plateforme au repos, F: un côté s’affaissant sous l’appui d’un pied, ce qui incline l’axe de la roue de 45° dans le plan perpendiculaire à l’avancement, G: Les deux pieds en appui équilibré, l’axe de chaque roue est incliné d’environ 22.5 °. H: La plateforme tourne vers la gauche par rapport au sens de la marche et de l’utilisateur. I: La plateforme tourne vers la droite.

Figure 3 J à S expose un exemple de combinaison de composant réalisant un exemple de l’invention.

Un seul moteur 45 connecté à un réducteur optionnel 44, alimenté par des batteries 43, commandé par un boîtier électronique 42 comportant des accéléromètres et

gyroscope tourne un axe de transmission 39, anime un cardan 41, lequel tourne un axe 40 faisant office d’insert de fixation de la roue. L’axe de la roue 32 est maintenu dans un plan vertical grâce à a la combinaison de roulements de guidage 38, d’un tube pivot lié à un ressort 37, et connecté à un tube axe 36 qui est fixé dans la plateforme support 31.

Des caches 33 complètent la roue sans tourner. Ils s’inclinent seulement.

Selon l’invention la mollette de réglage permet de décider l’angle d’inclinaison de l’axe des roues 32 quand l’utilisateur est en équilibre statique.

Le ressort 35 tendu permet de maintenir horizontal l’axe des roues à l’équilibre. Une seule 32 roue s’incline quand l’appui se décale. Ce régalages et favorable à de grandes vitesses.

Le ressort peu tendu comme représenté en G permet une fluidité dans la trajectoire qui s’accompagne de pertes par frottement et le diamètre de roulement réduit permet plus de couple mais moins de vitesse.

La barre de transmission et les cardans peuvent être remplacés par un câble de transmission souple.

La forme des roues n’est pas nécessairement sphérique mais conique par exemple.

La forme artistique de la plateforme n’est pas un choix inventif.

Ajouter une mousse antidérapante sur la plateforme ne constitue pas une amélioration inventive, et est donc inclut dans le champ des revendications. L’angle de 45 ° est arbitraire, l’inclinaison de l’axe d’une roue peut atteindre 90°.

Il peut être aussi adjoint à la roue un enjoliveur à facette tournant librement atout de l’axe de la roue au moyen d’une butée de roulement, afin que quand la roue est inclinée au maximum, une facette appuie sur le sol, permettant ainsi une rotation de la plateforme autour de cette facette faisant pivot et frottant sur sol.

Une telle option réduit le rayon de giration de la plateforme à sa largeur sans qu’il ne soit nécessaire d’incliner l’axe de la roue de 90 °.

Ainsi l’invention réalise :

Une plateforme stabilisée à deux roues supportant les deux pieds d’un individu debout, les dites roues et pieds sensiblement contenus dans un même plan vertical, caractérisée en ce que sa trajectoire de direction sensiblement perpendiculaire au dit plan vertical se courbe en fonction de la différence entre les dites forces d’appui des deux pieds sur la dite plateforme, au moyen d’un dispositif déplaçant l’axe de chacune des deux roues en fonction de chacune des dites forces d’appui et d’au moins un moteur.

Claims (1)

1. Revendication unique Une plateforme stabilisée à deux roues supportant les deux pieds d’un individu debout, les dites roues et pieds sensiblement contenus dans un même plan vertical, caractérisée en ce que sa trajectoire de direction sensiblement perpendiculaire au dit plan vertical se courbe en fonction de la différence entre les dites forces d’appui des deux pieds sur la dite plateforme, au moyen ; - d’un dispositif déplaçant l’axe de chacune des deux roues en fonction de chacune des dites forces d’appui et - d’au moins un moteur.