FR3046397A3 - Dispositif d'aide au franchissement d'obstacle pour engin roulant - Google Patents

Abstract

Le principe de la présente invention est de munir un engin roulant d'un dispositif lui permettant de franchir des obstacles trop hauts pour que ses roues puissent lui permettre ce franchissement de façon aisée. Un patin est situé à côté de la roue et relié à son support par une liaison mécanique de type connu comme un bras. Dans sa position de repos, le patin est disposé de telle sorte qu'il rencontre l'obstacle en premier, avant la roue. Cela a pour effet de le déplacer vers l'arrière Il soulève alors progressivement l'engin roulant jusqu'à ce que la roue puisse rouler sur le haut de l'obstacle. Un rappel élastique fait alors reprendre au patin sa position de repos, et il est prêt pour le franchissement d'un nouvel obstacle.

Description

Dispositif d’aide au franchissement d’obstacle pour engin roulant Domaine technique

La présente invention est un dispositif qui améliore la capacité de franchissement des engins roulants.

Art antérieur

Le facteur principal qui conditionne les capacités de franchissement d’un véhicule est le diamètre de ses roues. Plus ce diamètre est grand, plus le véhicule peut franchir des obstacles hauts. Plusieurs dispositifs ont été imaginés pour permettre à des véhicules de franchir des obstacles plus importants sans augmenter le diamètre de leurs roues, dont ceux décrits dans les deux documents suivants : - US2002104692Al (Eiji Nakatsukasa et Al. [JP] - 2002 08 08) qui décrit un engin comprenant un bras pivotant décalé latéralement dont l’extrémité distale peut être positionnée sur le sol pour permettre de soulever l’engin. - US8764027B1 (Délia Polla Michael [US] - 2014 07 01) qui décrit un pied fixé de manière pivotante à la partie avant d’un chariot, permettant de faire pivoter l’engin autour de l’extrémité de ce pied pour aider un utilisateur à franchir une marche escalier.

Problème posé

Augmenter la taille des roues augmente l’encombrement et le coût d’un véhicule, alors que cette augmentation n’a d’effet sur la capacité de franchissement que lorsque le véhicule rencontre un obstacle. En dehors de ce cas rare, lorsque le véhicule roule sur un sol plat, une roue de plus petit diamètre ferait parfaitement l’affaire.

Il est vrai que l’augmentation du diamètre des roues a aussi pour conséquence une amélioration du confort, mais ce problème peut être résolu par une bonne suspension, d’autant plus facilement que l’on sait maintenant construire des suspensions dites actives, qui font varier automatiquement la hauteur du véhicule par rapport au sol en fonction du profil de la route tel qu’il a été analysé en temps réel par des capteurs de différentes natures.

Exposé de l’invention

La présente invention est un dispositif d’aide au franchissement pour un engin roulant, constitué par un patin 3 relié au châssis 2 de l’engin par une liaison mécanique 4, caractérisé par le fait que ladite liaison mécanique 4 guide le patin 3 lorsqu’il est poussé vers l’arrière depuis une position dite de repos dans laquelle une partie avant du patin 3 est située au dessus et en avant de la partie la plus basse de l’engin, pour le guider vers une position dite escamotée dans laquelle la partie la plus basse du patin 3 est située sensiblement plus haut que la partie la plus basse de l’engin, en passant par une position dite de travail dans laquelle une partie au moins du patin 3 est plus basse qu’à sa position de repos ;

Selon d’autres caractéristiques - l’engin roulant comporte une roue 1, le patin 3 est situé à côté de cette roue 1 et à une distance suffisante de son flanc le plus proche pour ne pas entrer en conflit avec elle, et la partie du châssis à laquelle il est relié par une liaison mécanique 4 est le support de ladite roue 1 ; - lorsque l’engin roulant est posé sur un sol plat, aucune partie du patin 3 ne touche le sol, dans aucune de ses positions possibles ; - la liaison mécanique entre le patin 3 et le support de la roue 1 de l’engin roulant est un bras 4 dont une extrémité est fixée au patin 3 et l’autre tourne autour d’un axe dit axe de bras 41 qui est sensiblement parallèle à l’axe de rotation de la roue 1, de telle sorte que l’extrémité du bras 4 à laquelle est fixé le patin 3 décrit lors de cette rotation un cercle dont le rayon est à la fois supérieur à celui de la roue (1) et inférieur à celui d’un cercle de même centre mais tangent à la périphérie de la roue 1 ; - le patin 3 forme une portion de roue tournant autour de l’axe de bras 41 par lequel il est fixé au châssis de l’engin, et cette portion de roue a un rayon qui est à la fois sensiblement supérieur à celui de la roue (1) et sensiblement égal à la distance qui va dudit axe de bras (41) à la partie du chemin de roulement de la roue (1) qui est la plus éloignée dudit axe de bras(41) ; - lorsque le bras 4 est dans sa position de repos, l’extrémité la plus basse de la périphérie de la portion de roue constituée par le patin 3 est sensiblement plus près de l’axe de rotation de la roue 1 que la périphérie de la roue 1 ; - le patin forme une portion de roue représentant un arc compris entre 20 et 60 degrés. ; - le patin 3 comporte une partie arrière opposée à ladite partie avant dudit bras, et cette partie arrière est située au dessus et en arrière de la partie la plus basse dudit engin. - le patin 3 comporte une partie coopérant avec la roue 1 de telle sorte que, dans une position dite de blocage, il empêche la roue de tourner. - le patin 3 est entraîné en mouvement par la rotation de la roue lorsqu’il est en position de travail. - l’invention est un roue munie d’au moins un dispositif d’aide au franchissement selon l’invention ; - cette roue est munie de deux dispositifs d’aide au franchissement selon l’invention, situés de part et d’autre de la roue. ; - l’invention est un engin de toute nature comportant au moins un dispositif d’aide au franchissement selon l’invention.

Description sommaire des dessins L’invention sera bien comprise, et d’autres buts, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, laquelle est illustrée par les figures annexées numérotées de 1 à 25 qui représentent toutes des dispositifs selon l'invention.

Les figures 1 et 2 sont des vues de profil d’un dispositif selon un mode de réalisation préféré, dans lequel un patin 3 est situé à l’extrémité d’un bras 4 relié au support 2 de la roue 1 par un axe dit axe de bras 41 permettant au bras 4 et au patin 3 de pivoter d’avant en arrière. Le dispositif est en position dite escamotée à la figure 1 et en position dite de repos à la figure 2. Une portion de cercle en pointillés permet de mesurer le rayon de la grande roue qui aurait la même capacité de franchissement que la petite roue munie du dispositif selon l’invention.

Les figures 3 à 5 sont des vues en perspective du même dispositif, montrant les étapes successives de franchissement automatique d’un obstacle de gauche à droite. A la figure 3, le patin 3 qui est en position de repos vient buter sur le nez d’une marche, ce qui l’oblige à pivoter vers l’arrière en tournant autour de l’axe de bras 4L Le bras 4 et le patin 3 qui lui est solidaire pivotent alors, comme illustré par la figure 4, autour du point de contact du patin 2 avec le nez de la marche jusqu’à ce que la roue 1 vienne à son tour rencontrer le nez de marche comme illustré à la figure 5, ce qui a pour effet de faire perdre au patin 3 le contact avec le sol. Le bras 4 et le patin 3 qui lui est associé peuvent alors reprendre leur position de repos comme illustré à la figure 6.

Les figures 7 à 10 sont des vues en perspective du même dispositif, montrant les étapes du mouvement inverse, celui de la descente d’un obstacle de droite à gauche. A la figure 7, le patin 3 vient en contact avec le nez de la marche parce que la roue 1 a quitté le haut de la marche, ce qui l’oblige à pivoter vers l’arrière, en tournant autour de l’axe de bras 4L Le bras 4 pivote alors, comme illustré par la figure 8, autour de son point de contact avec le nez de la marche jusqu’à ce que la roue 1 vienne à son tour rencontrer le sol comme illustré à la figure 9, ce qui a pour effet de faire perdre au patin 3 le contact avec le nez de marche. Le bras 4 et le patin 3 qui lui est associé peuvent alors reprendre leur position de repos comme illustré à la figure 10.

La figure 11 est une vue de profil d’une trottinette équipée d’un dispositif selon l’invention.

La figure 12 est une vue de profil d’un dispositif selon l’invention, dans un autre mode de réalisation. Le patin 3 est ici constitué d’une multitude de patins élémentaires notés 3a, 3b et suivants, qui coulissent dans un rail 32 qui court le long du support 2 de roue 1. Les patins élémentaires sont reliés les uns aux autres et peuvent coulisser de la partie avant haute du rail 32 notée 321 à l’extrémité arrière de ce rail notée 322.

Les figures 13 à 16 des vues de profil du dispositif de la figure 12, montrant les étapes du franchissement d’un obstacle de gauche à droite. A la figure 13, le patin élémentaire 3d vient en contact avec le nez de la marche, sur lequel porte l’ensemble de l’engin roulant poursuivant son mouvement de gauche à droite, sa roue 1 quittant le sol comme illustré à la figure 14. A la figure 15, la roue 1 vient en contact avec le nez de marche, ce qui permet au patin de reprendre sa position de repos comme illustré à la figure 15. Le véhicule poursuit alors sa route au sommet de la marche, prêt à un nouveau franchissement d’obstacle.

La figure 17 est une vue en perspective d’un dispositif selon l’invention fonctionnant à la fois en avant et en arrière.

Les figures 18 à 20 sont des vues en perspective d’un diable selon l’invention. Il est replié à la figure 18 et en fonctionnement aux suivantes, le patin en position de repos à la figure 19 et de travail à la figure 20.

Les figures 20 et 21 sont des vues en perspective d’un dispositif perfectionné comportant une pédale 31 permettant de le faire passer de la position de repos en figure 21 à une position bloquée en position 22, la roue 1 sur laquelle repose l’engin roulant étant alors immobilisée par les faces 34 et 35 du patin 3.

Les figures 23 à 25 illustrent un autre perfectionnement de l’invention, dans lequel la roue 1 entraîne le patin 3 lorsqu’il est en position de travail. Le bras 4 est décomposé en deux parties 42 et 43 coulissant l’une dans l’autre, de telle sorte que la distance entre l’axe de bras 41 et le patin 3 varie élastiquement entre la position de repos et la position de travail. En position de travail, le patin 3 est repoussé vers l’axe de bras 41 jusqu’à ce qu’il coopère par sa surface 33 avec la surface 31 de la roue 1. Un rappel élastique éloigne le patin 3 de l’axe de bras 41 lorsque le patin n’est en contact avec aucun obstacle, et supprime alors cette coopération pour que le bras 3 ne frotte plus sur la roue 1.

Description détaillée de l’invention

Lorsqu’un obstacle est de faible hauteur, la pente de la surface de roulement de la roue à l’endroit de son contact avec l’obstacle est faible, mais lorsqu’il est de plus grande hauteur, cette pente augmente jusqu’à atteindre 90° si la hauteur de l’obstacle est égale ou supérieure au rayon de la roue. L’obstacle est alors infranchissable.

Le principe de la présente invention consiste à munir la roue d’un patin 4 lui permettant de s’élever progressivement à la hauteur d’un obstacle pour l’empêcher de buter sur l’obstacle. Ce dispositif n’est pas utilisé en permanence mais uniquement lorsque la roue rencontre un obstacle, et est ensuite replacé dans une position de repos, soit manuellement par l’utilisateur soit de préférence par un rappel élastique du patin 4 vers cette position de repos (non représenté).

Un avantage important de l’invention par rapport aux documents US2002104692Al et US8764027B1 précités est que le patin est à la fois le moyen permettant de faire monter l’engin au dessus de l’obstacle, et aussi le détecteur permettant sa mise en œuvre automatique, puisque c’est le contact entre le patin et l’obstacle qui provoque son passage de sa position dite de repos à sa position dite de travail.

Un second avantage par rapport à l’art antérieur est que le dispositif reprend automatiquement sa position dite de repos après avoir été ainsi automatiquement mis en service, puisqu’il suffit d’un simple rappel élastique pour obtenir ce repositionnement lorsque le patin ne touche plus le sol.

Le patin 3 est situé à côté d’une roue 1 de l’engin et à distance du flanc le plus proche de cette roue, pour ne pas entrer en conflit avec la roue, ce qui se produirait s’il était possible que, en reculant, il passe sous la roue.

Il est relié au support de la roue 1 par une liaison mécanique 4 de tout type connu de l’homme de l’art. Le point important est que cette liaison mécanique guide le patin 3 lorsqu’il est poussé vers l’arrière par un obstacle depuis sa position dite de repos.

Cette position dite de repos est telle qu’une partie avant dudit patin 3 est située au dessus et en avant de la partie la plus basse de la roue 1, pour que cette partie du patin 3 vienne en contact avec un obstacle en premier, avant la roue 1.

En fin de parcours, le patin 3 doit se trouver dans une position dite escamotée dans laquelle il ne doit pas toucher le sol. Sa partie la plus basse doit donc être située sensiblement au dessus de la partie la plus basse de la roue 1.

Il est essentiel que, lors de son trajet allant de sa position dite de repos à sa position dite escamotée, le patin 3 passe par une position dite de travail dans laquelle une partie au moins du patin 3 soit plus basse qu’à sa position de repos. C’est en effet la condition pour que l’engin roulant soit soulevé par le patin.

Dans une version préférée, illustrée par les figures 1 à 11, la liaison mécanique entre le patin 3 et le support de la roue 1 de l’engin roulant est un bras 4 dont une extrémité est fixée au patin 3 et l’autre tourne autour d’un axe dit axe de bras 41 qui est sensiblement parallèle à l’axe de rotation de la roue 1. L’extrémité du bras 4 fixée au patin 3 décrit lors de cette rotation un cercle dont le rayon est inférieur à celui d’un cercle de même centre mais tangent à la périphérie de la roue 1. En effet, si le patin était tangent à la périphérie de la roue 1, il y aurait un stade du franchissement de l’obstacle dans lequel le bras et la roue seraient simultanément en contact avec l’obstacle, et ce serait le patin 3 qui resterait ensuite au contact de l’obstacle, alors que ce qui est recherché est au contraire que, à la fin du franchissement, ce soit la roue 1 seule qui reste en contact avec le sol pour que le patin 3 puisse reprendre sa position de repos.

Avantageusement, le patin 3 forme une portion de roue dont l’axe de rotation est sensiblement confondu avec l’axe de rotation du bras 4, et cette portion de roue a un rayon sensiblement supérieur à celui de la roue 1. On a ainsi remplacé, uniquement le temps du franchissement d’un obstacle, une roue par une autre de plus grand diamètre, capable de mieux franchir l’obstacle. Ceci est illustré par la figure 2 dans laquelle on a montré par une portion de cercle en pointillés le diamètre de cette grande roue dont seule un arc est utilisé lorsque c’est nécessaire.

Il faut que, lorsque le bras 4 est dans sa position de repos, l’extrémité la plus basse de la périphérie de la portion de roue formée par le patin 3 soit sensiblement plus près de l’axe de rotation de la roue 1 que la périphérie de la roue 1, car cela est une condition nécessaire pour que le patin 3 puisse reprendre sa position de repos.

Dans un mode de mise en œuvre préféré, le patin forme une portion de roue représentant un arc compris entre 20 et 60 degrés. L’invention est aussi bien un accessoire pouvant être ajouté à une roue ou à un véhicule, qu’une roue munie d’au moins un dispositif d’aide au franchissement selon l’invention, par exemple deux patins selon l’invention situés de part et d’autre de la roue 1, qu’un engin de toute nature comportant au moins une roue et au moins un dispositif d’aide au franchissement selon l’invention.

Le patin 3 peut être relié mécaniquement au support de la roue 1 de très nombreuses façons différentes, par un ou plusieurs bras pivotants, par des rails, ou par toute association de moyens de liaison mécanique connus de l’homme de l’art.

Le patin 3 comporte une partie arrière opposée à ladite partie avant, qui est située au dessus et en arrière de la partie la plus basse dudit engin. Il peut alors passer de la position de repos à la position de travail aussi bien en marche avant qu’en marche arrière, comme illustré à la figure 17.

Le patin 3 peut avantageusement comporter une partie coopérant avec la roue 1 de telle sorte que, dans une position dite de blocage, il empêche la roue de tourner. Un tel perfectionnement est représenté aux figures 21 et 22. L’élasticité de la périphérie de la roue est avantageusement suffisante pour que la surface 35 puisse passer d’un côté à l’autre de la roue lorsqu’on appuie sur la pédale 31. Cette surface 35, associée à la surface opposée 34, enserre alors la roue pour l’empêcher de tourner. Il faut que ce soit toujours la roue 1 qui supporte l’engin roulant, pour que cette manœuvre immobilise le dispositif sur sa position au sol.

Le patin 3 peut être repliable ou télescopique. Sa position de repos et/ou sa géométrie peuvent être modifiées sur commande de l’utilisateur ou automatiquement selon l’inclinaison de l’engin lorsqu’il s’agit d’un diable par exemple. La position de repos peut par exemple être modifiée pour que le dispositif occupe moins de place lorsqu’il n’est pas en service. Le patin associé à une valise à roulettes peut par exemple être rentré dans le corps de la valise lorsque l’on ne souhaite pas la faire rouler, et sorti automatiquement vers sa position dite de repos dès lors que l’on tire sur la poignée de la valise.

Un perfectionnement consiste à motoriser le mouvement du patin lorsqu’il rencontre un obstacle, pour que ce soit lui qui entraîne le mouvement de l’engin roulant. Tout dispositif de motorisation autonome ou de transmission au patin de l’énergie du moteur principal de l’engin peut être mis en œuvre, et la mise en route de cette motorisation du mouvement du patin peut être commandée par un premier recul du le patin lorsqu’il rencontre un obstacle. Un mode de mise en œuvre de ce perfectionnement, tel qu’illustré aux figures 23 à 25, peut consister en ce que le bras 4 est de longueur variable pour permettre ou empêcher la collaboration entre une surface 33 du patin 3 et une surface 13 de la roue 1. Dans cette variante, la vitesse périphérique du patin n’est pas parfaitement égale à celle de la roue, mais l’homme de l’art peut très facilement introduire une transmission pour que ces vitesses soient parfaitement égales (version non représentée).

Un engin roulant peut ne comporter que des patins selon l’invention, et aucune roue. Il faut alors que la distance entre le point le plus bas du patin 3 et le châssis de l’engin soit plus grande lorsque le patin recule que lorsqu’il avance pour retrouver sa position dite de repos, de telle sorte que les patins puissent reprendre successivement leur position de repos, un patin reprenant sa position de repos dès qu’un autre patin porte l’engin.

Applications

La présente invention s’applique aux les véhicules automobiles dont en particulier les véhicules tous terrains, les tricycles et les quads, aux deux roues comme les vélos, les trottinettes et les gyropodes, aux brouettes, aux diables, aux chariots, aux caddies, aux patins à roulettes, aux valises à roulettes, aux fauteuils roulants, aux tables roulantes, aux robots, aux jouets, aux trains d’atterrissage des aéronefs, aux remorques de transport des bateaux, aux bétonnières et d’une façon générale à tous les équipements ou objets que l’on souhaite pouvoir déplacer facilement sans pour autant les munir de roues de très grandes dimensions.

Claims (10)

1. Revendications

   1. Dispositif d’aide au franchissement pour un engin roulant, constitué par un patin (3) relié au châssis (2) dudit engin par une liaison mécanique (4), caractérisé par le fait que ladite liaison mécanique (4) guide le patin (3) lorsqu’il est poussé vers l’arrière depuis une position dite de repos dans laquelle une partie avant dudit patin (3) est située au dessus et en avant de la partie la plus basse de dudit engin, pour le guider vers une position dite escamotée dans laquelle la partie la plus basse dudit patin (3) est située sensiblement plus haut que la partie la plus basse dudit engin, en passant par une position dite de travail dans laquelle une partie au moins dudit patin (3) est plus basse qu’à sa position de repos.
2. 2. Dispositif d’aide au franchissement selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l’engin roulant comporte une roue (1), que le patin (3) est situé à côté de cette roue (1) et à une distance suffisante de son flanc le plus proche pour ne pas entrer en conflit avec elle, et que la partie du châssis à laquelle il est relié par une liaison mécanique (4) est le support de ladite roue (1).
3. 3. Dispositif d’aide au franchissement selon la revendication 1 caractérisé par le fait que, lorsque l’engin roulant est posé sur un sol plat, aucune partie du patin (3) ne touche le sol, dans aucune de ses positions possibles.
4. 4. Dispositif d’aide au franchissement selon la revendication 2 caractérisé par le fait que la liaison mécanique entre ledit patin (3) et lèdit support de la roue (1) dudit engin roulant est un bras (4) dont une extrémité est fixée audit patin (3) et l’autre tourne autour d’un axe dit axe de bras (41) qui est sensiblement parallèle à l’axe de rotation de la roue (1), de telle sorte que l’extrémité du bras (4) à laquelle est fixé ledit patin (3) décrit lors de cette rotation un cercle dont le rayon est à la fois supérieur à celui de la roue (1) et inférieur à celui d’un cercle de même centre mais tangent à la périphérie de la roue (1).
5. 5. Dispositif d’aide au franchissement selon la revendication 4 caractérisé par le fait que ledit patin (3) forme une portion de roue tournant autour dudit axe de bras (41) par lequel il est fixé au châssis de l’engin, et que cette portion de roue a un rayon qui est à la fois sensiblement supérieur à celui de la roue (1) et sensiblement égal à la distance qui va dudit axe de bras (41) à la partie du chemin de roulement de la roue (1) qui est la plus éloignée dudit axe de bras (41).
6. 6. Dispositif d’aide au franchissement selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que ledit patin (3) comporte une partie arrière opposée à ladite partie avant de ce bras, et que cette partie arrière est située au dessus et en arrière de la partie la plus basse dudit engin.
7. 7. Dispositif d’aide au franchissement selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que ledit patin (3) comporte une partie (34) coopérant avec ladite roue (1) de telle sorte que, dans une position dite de blocage, il empêche ladite roue (1) de tourner.
8. 8. Dispositif d’aide au franchissement selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que ledit patin (3) est entraîné en mouvement par la rotation de ladite roue (1) lorsqu’il est en position de travail.
9. 9. Roue munie de deux dispositifs d’aide au franchissement selon l’une quelconque des revendications précédentes, situés de part et d’autre de la roue.
10. 10. Engin comportant au moins un dispositif d’aide au franchissement selon l’une quelconque des revendications 1 à 8.