WO1997023187A1 - Dispositif de siege inclinable stationnaire ou roulant, notamment pour malade ou handicape - Google Patents

Dispositif de siege inclinable stationnaire ou roulant, notamment pour malade ou handicape Download PDF

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WO1997023187A1
WO1997023187A1 PCT/CH1996/000436 CH9600436W WO9723187A1 WO 1997023187 A1 WO1997023187 A1 WO 1997023187A1 CH 9600436 W CH9600436 W CH 9600436W WO 9723187 A1 WO9723187 A1 WO 9723187A1
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elastic
articulation
occupant
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André DEGONDA
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Degonda-Rehab S.A.
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    • Y10S297/00—Chairs and seats
    • Y10S297/04—Wheelchair

Definitions

  • the present invention relates to a reclining seat device, in particular for a sick or disabled occupant, comprising a frame arranged to rest on the ground, a seat mounted on the frame by means of at least one articulation with transverse horizontal axis, to be reclining in a range of tilt positions, and positioning means arranged to stabilize the seat in at least one of said positions when the seat supports the weight of the occupant, in which the positioning means include locking means capable of blocking the inclination of the seat in any position in said range and to be controlled manually, and elastic means connecting the seat to the frame and defining a vacuum equilibrium position when the seat is not occupied, the elastic means being arranged to exert a return torque on the seat towards the empty equilibrium position when the seat has a different position nte thereof, the restoring torque being increasing when the seat moves away from said equilibrium position, and in which at least some of the elastic means are associated with said articulation.
  • Reclining seat devices are known in which it is possible to modify and lock the inclination of the seat manually, by means of a notch mechanism.
  • US Patent 2 '986' 200 shows for example a wheelchair for invalids in which the tilting articulation of the seat is associated with a locking mechanism and with return springs which oppose the tilting torque produced by the weight of the occupant, in order to stabilize the seat and allow it to be maneuvered with little effort.
  • the springs must be relatively strong and do not allow a good agreement to be obtained between the variation in the return torque and the variation in torque due to the weight of the occupant. It is therefore necessary to exert a force large enough to put the seat in a position distant from the position of equilibrium, or to bring it there.
  • Patent application FR 2 '693' 889 describes a tilting chair device also having elastic means associated with the joint, in the form of a torsion spring, and blocking means arranged at a distance from the joint, in the form of a fluid cylinder whose piston brakes tilting and includes a blocking valve controlled by the occupant.
  • the piston When it is unlocked, the piston cannot contribute to the tilting of the seat, but only oppose a rapid movement.
  • the spring must be relatively strong, as in the above-mentioned prior art.
  • the hinge pin is placed in the vicinity of a vertical passing through the center of gravity of the occupant.
  • the occupant could then control the tilting movements by movements of his body, for example of the bust, to change the position of his center of gravity and thus produce a tilting of the seat after unlocking.
  • these movements of the body must have a certain magnitude when the center of gravity must pass from one side to the other of the support joint. In such a case, if they are easy enough for a valid person, they can be painful, even impossible, for a sick or handicapped person. In addition, premature release or too late blocking of the blocking member can lead to abrupt maneuvers and incidents.
  • Swiss patent 681,772 shows an office chair with reclining seat mounted on an elastic joint provided with rubber elements, as well as a front stop and a rear stop which limit the range of possible tilt. There are no locking means in intermediate positions. Such a device is not applicable to a seat for the sick or disabled. If it were adapted to such an application, it would require particularly strong and heavy elastic elements. A weight saving is an important criterion in the design of a wheelchair, in particular with manual propulsion.
  • GB 2 '029' 334 discloses a type of reclining seat device in which the positioning means are formed by a manual or motorized actuator, for example a hydraulic, pneumatic or electric linear actuator, which controls 1 spacing between two respective points of the frame and the seat at a certain distance from the axis of articulation.
  • a manual or motorized actuator for example a hydraulic, pneumatic or electric linear actuator, which controls 1 spacing between two respective points of the frame and the seat at a certain distance from the axis of articulation.
  • the actuator In order for a sick or disabled occupant to be able to modify the inclination of the seat himself, the actuator must be able to operate when the seat is occupied, and therefore be dimensioned so as to produce a force large enough to overcome the maximum torque resulting from the weight. of the occupant in any position of the seat. This negatively influences the weight, size and cost of the positioning means, as well as their energy consumption. If the actuator is manual, the operation by a sick or disabled occupant can be quite difficult and trying.
  • a first aspect of the invention relates to a reclining seat device as defined in the preamble, characterized in that the elastic means further comprise a gas spring arranged to exert a force between the frame and the seat at a distance of the hinge pin, said force being substantially constant at least when the locking means are released.
  • the empty equilibrium position will be located rather towards the front and preferably the gas spring will be arranged so that its force opposes a tilting towards the rear, where the torque due to the weight of the occupant is relatively large.
  • the elastic means incorporated in the joint can be weaker, lighter and less costly.
  • the locking means are associated with the gas spring and arranged to block or unblock the latter on command, the gas spring being of a type with substantially constant force when it is released.
  • the gas spring is used for both elastic means and locking means, this represents a saving of material and weight.
  • the cylinder exerts the reaction force necessary to maintain the seat in the chosen position.
  • a second aspect of the invention relates to a reclining seat device as defined in the preamble, characterized in that the positioning means comprise a jack with motorized drive, placed at a distance from the axis of the articulation, said jack connecting the frame at the seat for controlling the inclination of the seat and forming part of the locking means.
  • the combination of the elastic means associated with the articulation and of the motorized jack ensuring both the positioning and the locking of the seat in any position within the range of inclination offers several advantages. Thanks to the elastic return torque, it is possible to use a jack whose force and energy consumption are very reduced.
  • the jack being able for example to be an electric jack powered by a battery or a small accumulator incorporated in the device according to the invention.
  • the actuator fulfills both positioning and locking functions
  • the axis of the articulation is located near a vertical passing through the center of gravity of the occupant when the seat is in said position vacuum balance.
  • the seat is preferably tiltable forward and backward relative to the idle equilibrium position.
  • the elastic means comprise at least one elastic bearing forming said articulation and comprising rubber elements arranged to produce at least part of the restoring torque.
  • the seat can have a seat, mounted on the frame, and a backrest tiltably mounted on the seat by means of another articulation associated with elastic return means urging the backrest.
  • the device is produced in the form of a wheelchair or a stroller for the sick or disabled.
  • the frame comprises two main wheels arranged along a common central axis located near a vertical passing through the common center of gravity of the device and the occupant, at least one steerable front wheel located in front of the axis central, and at least one rear safety caster arranged to rest on the ground at least in the event of the device tilting backwards around the central axis.
  • Said rear caster can advantageously be movable in height on the frame, to which it is linked by elastic return means capable of pressing it on the ground at least when the device tends to tilt backwards around the central axis.
  • Figure 1 is a schematic side view of a device according to the invention, the seat of which is in a position of load balance;
  • Figure 2 is a schematic view of the rear of the device;
  • Figure 3 shows in perspective an element forming an elastic bearing in the device of the figures
  • FIG. 4 is a schematic diagram representing a typical example of a torque-angle characteristic curve of pivoting of an elastic bearing according to FIG. 3.
  • the reclining seat device according to the invention is made in the form of a stroller for the sick or disabled.
  • the same construction principle would apply to a stationary seat or a wheelchair, whether the latter is powered by the occupant himself or by a motorized drive incorporated in the wheelchair.
  • the stroller 1 shown has a lower frame
  • a reclining seat 3 which are connected by a joint 4 with a horizontal axis 5 and by a retaining element which, in the present case, is a gas spring 6 provided with an incorporated locking device.
  • the frame 2 mainly comprises a rigid chassis composed of longitudinal metal tubes 10, 11, transverse 12 and vertical 13, 14, two main lateral wheels 15 centered on a common transverse axis 16 and two front wheels 17 freely orientable around a vertical axis , the wheels 15 and 17 resting on the ground 18 to support the entire stroller under normal conditions.
  • the two main wheels 15 are mounted on an axle 19 which is fixed to the chassis, preferably in a longitudinally adjustable position.
  • the frame 2 still has two bent crutches 20, each carrying a rear safety roller 21 which, normally, is slightly above the ground 18, but can lean against it to prevent a possible tilting of the chair backward around the axle 16 if the front wheels 17 are raised for any reason.
  • the crutches 20 are fitted into the horizontal tubes 10 of the chassis, where they are fixed in a longitudinally adjustable position.
  • the frame 2 could comprise a single front wheel 17 and / or a single rear wheel 21.
  • a motorized drive system actuating the main wheels 15, in the case of a motorized wheelchair.
  • This frame could also be that of a manual drive wheelchair if the main wheels 15 were arranged accordingly, in particular with an annular handle which is within easy reach of the occupant.
  • the frame of the frame 2 further comprises two supports 22 on which are fixed, by means of metal flanges 23, two pivoting elastic bearings 24 which will be described later and are aligned on the axis 5 to form the joint 4 together.
  • the seat 3 comprises a rigid metal frame 26 supporting a padded armchair 27 on which the occupant 28 takes place.
  • the frame 26 carries an adjustable footrest 29.
  • the rear it carries two inclined arms 30 provided with handles 31 to allow an auxiliary person to move and direct the stroller 1.
  • One of the handles 31 is equipped with a lever 32 which controls, for example, by means of a cable transmission 33, the release of the jack 6
  • the arms 30 are integral with the backrest 34 of the chair 27 and are mounted on the chassis 26 by means of a pair of articulations 35 making it possible to adjust the inclination of the backrest relative to the seat 36 of the chair.
  • These joints can also include elastic return means, for example elastic elements similar to those of the bearings 24.
  • FIG. 3 shows the structure of one of the elastic bearings 24 forming the articulation 4.
  • ROSTA registered trademark
  • This element comprises a square outer tube 40 of steel, a square inner tube 41 also of steel, disposed inside the outer tube without touching it, and four rubber blocks 42 of prismatic shape with approximately triangular section.
  • the blocks 42 are arranged in the corners of the outer tube 40 and each rest on one face of the inner tube 41 which, in its rest position, is turned 45 ° relative to the outer tube 40, the blocks 42 being slightly compressed between the two tubes.
  • this assembly resiliently supports the internal tube 41 in all directions and allows it to pivot by an angle ⁇ ⁇ around an axis 5 from the rest position, this angle ⁇ possibly reaching at minus 30 °.
  • one end of the tube 41 of each elastic bearing 24 is fixed to the chassis 26 of the seat by means of a metal flange 44.
  • the rubber blocks 42 exert on the tube 41 a return torque M which increases progressively with the angle ⁇ . As shown in FIG. 4, this progressiveness is not linear, the variation of the torque M being relatively small for the small values of the angle ⁇ , and higher when the angle becomes larger.
  • the deformation-stress diagram of the rubber blocks presents a hysteresis which results in a difference between the load curve 61 and the discharge curve 62, in FIG. 4
  • the elastic bearing 24 also constitutes a shock absorber for all the vibrations of a tube 40, 41 relative to each other, both in translation and in rotation.
  • the jack 6 is a gas spring with constant force and automatic locking, of the BLOC-O-LIFT type (registered trademark) manufactured by the company STABILUS in Koblenz (Germany) When is released, it exerts a constant pushing force F of 500 N. Its lower end is articulated on a support 45 secured to a crosspiece 46 fixed to the tubes 10 of the chassis in an adjustable position. Its upper end is articulated at 47 at a rear end of the chassis 26 of the seat.
  • gas spring 6 does not necessarily have to be provided with a blocking device. This could be a member separate from the jack, for example in the form described in patent application FR 2 693 889. However the combination described here has the advantage of combining the two return and blocking functions in a single member , which saves weight and space.
  • the position of the articulation 4 relative to the seat 3 is such that when the occupant 28 normally rests on the seat, a vertical gl passing through the center of gravity Gl of the occupant passes close to the axis 5 of the joint, at least when the seat is in the so-called empty equilibrium position.
  • the seat is preferably rather straightened, so that the footrest 29 is not too high and that the occupant can sit easily. It is then preferable for the vertical gl to be slightly behind the articulation axis 5, so that it suffices to unlock the jack 6 so that the seat automatically reclines to the rear under the effect of the torque produced by the weight of the occupant.
  • the seat 3 stabilizes in a position of load balance, where the torque due to the weight of the occupant is counterbalanced by the torque resulting from the elastic elements 6 and 24. This results in a load equilibrium position specific to each position of the occupant.
  • To define another tilt position simply raise or lower the handles 31 and release the lever 32 to lock the cylinder 6 when the desired position is reached.
  • the release control of the actuator 6 may also include a control handle 48 disposed on the seat 3 so as to be accessible to the occupant, so that the latter can maneuver him - even the seat.
  • This command replaces that of the controller 32 in the case of a wheelchair.
  • the occupant wants to modify the inclination of the seat 3 himself, he modifies if necessary the position of his center of gravity Gl by moving a part of his body, for example by slightly advancing his head, his bust or an arm if it wants to tilt forward, and it unlocks the jack 6.
  • the central axis 16 of the main wheels 15 is located near a vertical g2 passing through the common center of gravity G2 of the device 1 and the occupant 28, this vertical being slightly forward of the axis 16 for any position of the seat 3 so that the front wheels 17 rest on the ground. So it's easy to tilt back the entire device 1, including its frame 2, around the axis 16 for lifting the front wheels when they have to cross an obstacle such as a threshold or a curb. The tilting is then stopped by the rear rollers 21.
  • the arms 20 can also be mounted on the frame 2 in an elastic manner, for example by means of elastic ROSTA elements similar to those of the bearings 24 and forming a joint 50 (FIG.
  • each caster 21 is movable in height on the frame, according to a principle described in patent application WO 96/15752 from the same applicant.
  • the rollers 21 can bear lightly on the ground even in the normal position of the frame in accordance with FIG. 1, where the front wheels 17 also touch the ground, and their bearing force will increase if the whole of the device tends to tip back.
  • a reclining seat in combination with such a progressive elastic support of the rear caster (s) 21, makes it possible to use a change in inclination of the seat to easily move the center of gravity of the occupant in order to produce a transfer load the front wheels to the rear castors or vice versa, in particular to take advantage of the elasticity of the support on the rear casters.
  • the gas cylinder 6 described above was replaced by a simple blocking member, that is to say if one did without the constant thrust exerted by this cylinder, the torque of return would then be produced only by the elastic bearings 24.
  • the jack 6 has the advantage of exerting a prestress on the elastic bearings, which results in a higher return torque as soon as the seat deviates from its position of balance.
  • the choice of the position of the jack 6 makes it possible to adjust its distance to the axis of the articulation and therefore to modulate the torque produced by its force F.
  • Another variant consists in making the articulation 4 by means of ordinary bearings, the restoring torque then being provided by one or more spring elements connecting the seat 3 to the frame 2, for example with a torsion spring associated with the articulation 4.
  • a linear or rotary motorized actuator for example an electric actuator 51, controlled by the occupant to modify and block any seat tilt position 3.
  • This cylinder 51 also serves as a locking member which maintains the position of the seat 3.
  • a control unit 52 of the cylinder 51 mounted on the seat 3 within easy reach of the occupant 28, and an electric battery 53 mounted on the frame 2 to power the jack 51.
  • the housing 52 includes push buttons or a lever for controlling the jack 51. Thanks to the elastic return means , such an actuator may have a reduced nominal force compared to conventional devices, which allows savings in weight, size and manufacturing cost, as well as savings in operating energy.
  • the device can be stationary and devoid of wheels.
  • the frame 2 can be a simple base resting on the ground, or generally any structure capable of supporting the seat 3 and the joint 4, for example in a medical or dental office, or in a vehicle.

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Abstract

Il est décrit un dispositif de siège inclinable, notamment pour un occupant malade ou handicapé, comprenant un bâti (2) et un siège inclinable (3). Ce siège est lié au bâti par une articulation (4) et par des moyens de positionnement agencés pour faciliter les manoeuvres d'inclinaison du siège par l'occupant ou par une autre personne. L'axe de l'articulation (4) se trouve de préférence à proximité d'une verticale passant par le centre de gravité (G1) de l'occupant dans une position correspondant à la position d'équilibre du siège à vide. Des moyens élastiques, exerçant un couple de rappel progressif vers cette position, comprennent des paliers élastiques (24) dans l'articulation, et de préférence un vérin à gaz (6) à force constante, qui comporte un dispositif de blocage commandé. A la place du vérin à gaz, on peut prévoir un vérin motorisé (51) commandé par l'occupant (48). L'invention s'applique à des sièges stationnaires ou roulants pour malades ou handicapés.

Description

DISPOSITIF DE SIEGE INCLINABLE STATIONNAIRE OU ROULANT. NOTAMMENT POUR MALADE OU HANDICAPE
La présente invention concerne un dispositif de siège inclinable, notamment pour un occupant malade ou handicapé, comprenant un bâti agencé pour reposer sur le sol, un siège monté sur le bâti au moyen d'au moins une articulation à axe horizontal transversal, pour être inclinable dans une gamme de positions d'inclinaison, et des moyens de positionnement agencés pour stabiliser le siège dans au moins une desdites positions lorsque le siège supporte le poids de l'occupant, dans lequel les moyens de positionnement comportent des moyens de blocage susceptibles de bloquer l'inclinaison du siège dans toute position dans ladite gamme et d'être commandés manuellement, et des moyens élastiques reliant le siège au bâti et définissant une position d'équilibre à vide lorsque le siège n'est pas occupé, les moyens élastiques étant agencés pour exercer sur le siège un couple de rappel en direction de la position d'équilibre à vide lorsque le siège a une position différente de celle-ci, le couple de rappel étant croissant lorsque le siège s'éloigne de ladite position d'équilibre, et dans lequel au moins certains des moyens élastiques sont associés à ladite articulation.
On connaît des dispositifs de sièges inclinables dans lesquels on peut modifier et bloquer l'inclinaison du siège manuellement, au moyen d'un mécanisme à crans. Le brevet US 2' 986 '200 montre par exemple une chaise roulante pour invalide dans laquelle l'articulation de basculement du siège est associée à un mécanisme de blocage et à des ressorts de rappel qui s'opposent au couple de basculement produit par le poids de l'occupant, afin de stabiliser le siège et permettre de le manoeuvrer avec peu d'efforts. Toutefois de tels dispositifs ne se sont pas imposes commercialement, car les ressorts doivent être relativement forts et ne permettent pas d'obtenir une bonne concordance entre la variation du couple de rappel et la variation du couple dû au poids de l'occupant. Il faut donc exercer une force assez importante pour mettre le siège dans une position éloignée de la position d'équilibre, ou pour l'y ramener.
La demande de brevet FR 2 '693 '889 décrit un dispositif de fauteuil basculant ayant aussi des moyens élastiques associés à l'articulation, sous la forme d'un ressort de torsion, et des moyens de blocage disposés à distance de l'articulation, sous la forme d'un cylindre à fluide dont le piston freine le basculement et comporte une valve de blocage commandée par l'occupant. Quand il est débloqué, le piston ne peut pas contribuer au basculement du siège, mais seulement s'opposer à un mouvement rapide. Il en résulte que le ressort doit être relativement fort, comme dans l'art antérieur susmentionné.
En général, pour réduire le risque d'un basculement intempestif d'un siège de ce genre, il est prévu que l'axe d'articulation soit placé au voisinage d'une verticale passant par le centre de gravité de l'occupant. L'occupant pourrait alors commander les mouvements d'inclinaison par des mouvements de son corps, par exemple du buste, pour changer la position de son centre de gravité et produire ainsi un basculement du siège après déblocage. Cependant, il faut que ces mouvements du corps aient une certaine ampleur lorsque le centre de gravité doit passer d'un côté à l'autre de l'articulation de support. Dans un tel cas, s'ils sont assez faciles pour une personne valide, ils peuvent être pénibles, voire impossibles, pour un malade ou un handicapé. De plus, un déblocage prématuré ou un blocage trop tardif de l'organe de blocage peut conduire à des manoeuvres brusques et à des incidents. Le brevet suisse 681 772 montre une chaise de bureau à siège inclinable monté sur une articulation élastique pourvue d'éléments en caoutchouc, ainsi que d'une butée avant et d'une butée arrière qui limitent la gamme de l'inclinaison possible. Il n'y a pas de moyens de blocage dans des positions intermédiaires. Un tel dispositif n'est pas applicable à un siège pour malade ou handicapé. Si on l'adaptait à une telle application, il exigerait des éléments élastiques particulièrement forts et lourds. Or une économie de poids est un critère important dans la conception d'un fauteuil roulant, en particulier à propulsion manuelle.
Par ailleurs, on connaît par la demande de brevet GB 2 '029 '334 un type de dispositif de siège inclinable dans lequel les moyens de positionnement sont formés par un actionneur manuel ou motorisé, par exemple un vérin linéaire hydraulique, pneumatique ou électrique, qui commande 1 'écartement entre deux points respectifs du bâti et du siège à une certaine distance de l'axe d'articulation. Pour qu'un occupant malade ou handicapé puisse modifier lui-même l'inclinaison du siège, l'actionneur doit pouvoir fonctionner lorsque le siège est occupé, donc être dimensionné de façon à produire une force assez grande pour vaincre le couple maximum résultant du poids de l'occupant dans n'importe quelle position du siège. Ceci influence négativement le poids, l'encombrement et le coût des moyens de positionnement, ainsi que leur consommation d'énergie. Si l'actionneur est manuel, la manoeuvre par un occupant malade ou handicapé peu s'avérer assez difficile et éprouvante.
La présente invention vise à perfectionner un dispositif de siège inclinable du genre indiqué en préambule, de façon à éviter les inconvénients précités des dispositifs de l'art antérieur en facilitant les manoeuvres d'inclinaison du siège, avec une construction simple, aussi légère que possible et peu coûteuse. Selon un but particulier de l'invention, tcutes les manoeuvres devraient pouvoir être produites avec des efforts relativement faibles, que ceux-ci soient exercés par l'occupant lui-même, par une autre personne ou par des moyens motorisés. Dans ce but, un premier aspect de l'invention concerne un dispositif de siège inclinable tel que défini en préambule, caractérisé en ce que les moyens élastiques comprennent en outre un vérin à gaz agencé pour exercer une force entre le bâti et le siège à distance de l'axe d'articulation, ladite force étant sensiblement constante au moins lorsque les moyens de blocage sont débloqués .
Ainsi, il est possible d'obtenir, par l'action combinée des moyens élastiques associés à l'articulation et de la force du vérin à gaz, un couple de rappel qui varie non linéairement avec l'inclinaison du siège à partir de la position d'équilibre à vide ou en charge. En effet, le moment de la force du vérin à gaz peut varier au cours des mouvements d'inclinaison du siège, parce que la distance entre l'articulation et l'axe du vérin varie aussi. On peut choisir les points d'ancrage respectifs du vérin à gaz sur le bâti et sur le siège de façon à obtenir la variation appopriée, minimisant l'effort nécessaire pour la manoeuvre dans toute la gamme d'inclinaison. En général, la position d'équilibre à vide sera située plutôt vers l'avant et de préférence le vérin à gaz sera disposé de façon que sa force s ' oppose à un basculement vers l'arrière, où le couple dû au poids de l'occupant est relativement grand. Ainsi, les moyens élastiques incorporés à l'articulation peuvent être moins forts, moins lourds et moins coûteux.
Il faut noter que dans l'art antérieur illustré par les documents US 2 986 200 et FR 2 693 889 cités plus haut, les moyens élastiques associés à l'articulation exercent un couple de rappel qui augmente linéairement avec l'inclinaison du siège à partir de la position d'équilibre. Au contraire, le couple dû au poids de l'occupant ne varie pas linéairement, mais selon une loi sinusoïdale par rapport à l'inclinaison. C'est pourquoi on n'arrive pas à obtenir une bonne correspondance entre ces deux couples dans la gamme des inclinaisons utiles avec les dispositifs de l'art antérieur. L'invention définie ci-dessus permet de pallier cet inconvénient par un choix appoprié des points d'ancrage du vérin a gaz
De préférence, les moyens de blocage sont associes au vérin à gaz et agencés pour bloquer ou débloquer celui-ci sur commande, le vérin à gaz étant d'un type à force sensiblement constante lorsqu'il est débloqué Comme le vérin à gaz sert à la fois de moyen élastique et de moyen de blocage, cela représente une économie de matériel et de poids. Lorsqu'il est bloqué, le vérin exerce la force de reaction nécessaire pour maintenir le siège dans la position choisie.
Un second aspect de 1 ' invention concerne un dispositif de siège inclinable tel que défini en préambule, caractérisé en ce que les moyens de positionnement comportent un vérin à entraînement motorisé, disposé à distance de l'axe de l'articulation, ledit vérin reliant le bâti au siège pour commander l'inclinaison du siège et faisant partie des moyens de blocage. Dans un dispositif ainsi agencé, la combinaison des moyens élastiques associés à l'articulation et du vérin motorisé assurant à la fois le positionnement et le blocage du siège dans une position quelconque a l'intérieur de la gamme d'inclinaison offre plusieurs avantages. Grâce au couple de rappel élastique, on peut utiliser un vérin dont la force et la consommation d'énergie sont très réduites. Cela permet d'équiper ainsi un siège stationnaire ou un fauteuil roulant à propulsion manuelle, le vérin pouvant être par exemple un verin électrique alimenté par une pile ou un petit accumulateur incorpore au dispositif selon l'invention D'autre part le dispositif comporte peu de composants, puisque le verin remplit les deux fonctions de positionnement et de blocage Ces composants peuvent être simples, petits, légers et relativement peu coûteux
De préférence, l'axe de l'articulation est situe a proximité d'une verticale passant par le centre de gravite de l'occupant lorsque le siège est dans ladite position d'équilibre à vide. Le siège est de préférence inclinable vers l'avant et vers l'arrière par rapport à la position d'équilibre à vide.
Dans une forme de réalisation préférée du dispositif, les moyens élastiques comprennent au moins un palier élastique formant ladite articulation et comportant des éléments en caoutchouc agencés pour produire au moins une partie du couple de rappel.
En outre, on peut prévoir que le siège comporte une assise, montée sur le bâti, et un dossier monté de manière inclinable sur l'assise au moyen d'une autre articulation associée à des moyens élastiques de rappel sollicitant le dossier.
Dans une application particulièrement avantageuse de l'invention, le dispositif est réalisé sous la forme d'un fauteuil roulant ou d'une poussette pour malade ou handicapé. De préférence, le bâti comporte deux roues principales disposées suivant un axe central commun situé à proximité d'une verticale passant par le centre de gravité commun du dispositif et de l'occupant, au moins une roue avant orientable située en avant de l'axe central, et au moins une roulette arrière de sécurité agencée pour s'appuyer sur le sol au moins en cas de basculement du dispositif vers l'arrière autour de l'axe central. Ladite roulette arrière peut avantageusement être mobile en hauteur sur le bâti, auquel elle est liée par des moyens élastiques de rappel susceptibles de la presser sur le sol au moins lorsque le dispositif tend à basculer vers l'arrière autour de l'axe central. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante d'une forme de réalisation préférée, présentée à titre d'exemple en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
La figure 1 est une vue latérale schématique d'un dispositif selon l'invention, dont le siège se trouve dans une position d'équilibre en charge; la figure 2 est une vue schématique de l'arrière du dispositif; la figure 3 représente en perspective un élément formant un palier élastique dans le dispositif des figures
1 et 2, et la figure 4 est un diagramme schématique représentant un exemple typique de courbe caractéristique couple-angle de pivotement d'un palier élastique selon la figure 3.
Le dispositif de siège inclinable selon l'invention, tel qu'il est représenté aux figures 1 et 2, est réalisé sous la forme d'une poussette pour malade ou handicapé. Cependant, le même principe de construction serait applicable à un siège stationnaire ou à un fauteuil roulant, que celui-ci soit propulsé par l'occupant lui- même ou par un entraînement motorisé incorporé au fauteuil.
La poussette 1 représentée comporte un bâti inférieur
2 et un siège inclinable 3 qui sont reliés par une articulation 4 à axe horizontal 5 et par un élément de retenue qui, dans le cas présent, est un vérin à gaz 6 pourvu d'un dispositif de blocage incorporé.
Le bâti 2 comporte principalement un châssis rigide composé de tubes métalliques longitudinaux 10, 11, transversaux 12 et verticaux 13, 14, deux roues principales latérales 15 centrées sur un axe transversal commun 16 et deux roues avant 17 librement orientables autour d'un axe vertical, les roues 15 et 17 reposant sur le sol 18 pour supporter l'ensemble de la poussette dans des conditions normales. Les deux roues principales 15 sont montées sur un essieu 19 qui est fixé au châssis, de préférence dans une position réglable longitudinalement. A l'arrière, le bâti 2 comporte encore deux béquilles coudées 20, portant chacune une roulette arrière de sécurité 21 qui, normalement, se trouve légèrement au- dessus du sol 18, mais peut s'y appuyer pour empêcher un éventuel basculement du fauteuil vers l'arrière autour de l'axe 16 si les roues avant 17 sont soulevées pour une raison quelconque. Dans cet exemple, les béquilles 20 sont emboîtées dans les tubes horizontaux 10 du châssis, où elles sont fixées dans une position réglable longitudinalement. On notera que le bâti 2, selon une variante, pourrait comporter une seule roue avant 17 et/ou une seule roulette arrière 21. On notera aussi qu'un tel bâti pourrait être équipé d'un système d'entraînement motorisé actionnant les roues principales 15, dans le cas d'un fauteuil roulant motorisé. Ce bâti pourrait aussi être celui d'un fauteuil roulant à entraînement manuel si les roues principales 15 étaient agencées en conséquence, notamment avec une poignée annulaire qui est à portée de main de l'occupant.
Le châssis du bâti 2 comporte en outre deux supports 22 sur lesquels sont fixés, au moyen de brides métalliques 23, deux paliers élastiques pivotants 24 qui seront décrits plus loin et sont alignés sur l'axe 5 pour former ensemble l'articulation 4.
Le siège 3 comporte un châssis métallique rigide 26 supportant un fauteuil rembourré 27 sur lequel prend place l'occupant 28. A l'avant, le châssis 26 porte un repose- pieds réglable 29. A l'arrière, il porte deux bras inclinés 30 munis de poignées 31 pour permettre à une personne auxiliaire de déplacer et diriger la poussette 1. L'une des poignées 31 est équipée d'une manette 32 qui commande, par exemple, grâce à une transmission à câble 33, le déblocage du vérin 6. De préférence, les bras 30 sont solidaires du dossier 34 du fauteuil 27 et sont montés sur le châssis 26 au moyen d'une paire d'articulations 35 permettant de régler l'inclinaison du dossier par rapport à l'assise 36 du fauteuil. Ces articulations peuvent aussi comporter des moyens élastiques de rappel, par exemple des éléments élastiques analogues à ceux des paliers 24. Pour permettre de réajuster la position du centre de gravité du siège et de l'occupant en fonction de la position du dossier, on peut prévoir un dispositif de translation longitudinale du châssis 26 par rapport à l'articulation 4, par exemple au moyen d'une manivelle actionnant un mécanisme à vis et écrou. La figure 3 montre la structure d'un des paliers élastiques 24 formant l'articulation 4. Dans cet exemple, il s'agit d'un élément élastique ROSTA {marque déposée) du type DR-S, fabriqué par la société ROSTA-WERK AG à Hunzenschwil (Suisse) . Cet élément comporte un tube extérieur carré 40 en acier, un tube intérieur carré 41 également en acier, disposé à l'intérieur du tube extérieur sans le toucher, et quatre blocs en caoutchouc 42 de forme prismatique à section approximativement triangulaire. Les blocs 42 sont disposés dans les coins du tube extérieur 40 et s'appuient chacun sur une face du tube intérieur 41 qui, dans sa position de repos, est tourné de 45° par rapport au tube extérieur 40, les blocs 42 étant légèrement comprimés entre les deux tubes. Lorsque le tube 40 est fixe, ce montage supporte élastiquement le tube intérieur 41 dans toutes les directions et lui permet de pivoter d'un angle ± α autour d'un axe 5 à partir de la position de repos, cet angle α pouvant atteindre au moins 30°. Dans le cas présent, une extrémité du tube 41 de chaque palier élastique 24 est fixée au châssis 26 du siège au moyen d'une bride métallique 44. Les blocs en caoutchouc 42 exercent sur le tube 41 un couple de rappel M qui croît progressivement avec l'angle α. Comme le montre la figure 4, cette progressivité n'est pas linéaire, la variation du couple M étant relativement faible pour les petites valeurs de l'angle α, et plus élevée quand l'angle devient plus grand. De plus, le diagramme déformation-contrainte des blocs de caoutchouc présente une hystérèse qui se traduit par un écart entre la courbe de charge 61 et la courbe de décharge 62, dans la figure 4 Ainsi, le palier élastique 24 constitue aussi un amortisseur pour toutes les vibrations d'un tube 40, 41 par rapport à l'autre, aussi bien en translation qu'en rotation. Dans la forme de réalisation décrite ici, le vérin 6 est un ressort à gaz à force constante et à blocage automatique, du type BLOC-O-LIFT (marque déposée) fabriqué par la société STABILUS a Koblenz (Allemagne) Lorsqu'il est débloqué, il exerce une force de poussée constante F de 500 N. Son extrémité inférieure est articulée sur un support 45 solidaire d'une traverse 46 fixée aux tubes 10 du châssis dans une position réglable. Son extrémité supérieure est articulée en 47 à une extrémité arrière du châssis 26 du siège.
Comme le vérin 6 se trouve toujours à une certaine distance de l'axe d'articulation 5, sa force produit un couple permanent qui tend à redresser le siège. Lorsque celui-ci n'est pas occupé, ce couple fait basculer le siège vers l'avant et les paliers élastiques produisent un couple résistant croissant jusqu'à ce que les deux couples s'équilibrent, définissant ainsi une position d'équilibre à vide du siège. Cette position est réglable notamment par déplacement de la traverse 46, ce qui permet aussi de modifier le couple produit par la force F par rapport à l'axe 5 de l'articulation 4.
On notera toutefois que le vérin à gaz 6 ne doit pas obligatoirement être pourvu d'un dispositif de blocage. Celui-ci pourrait être un organe séparé du vérin, par exemple sous la forme décrite dans la demande de brevet FR 2 693 889. Cependant la combinaison décrite ici a l'avantage de réunir les deux fonctions de rappel et de blocage dans un seul organe, ce qui représente un gain de poids et de place.
De préférence, la position de l'articulation 4 par rapport au siège 3 est telle que lorsque l'occupant 28 repose normalement sur le siège, une verticale gl passant par le centre de gravité Gl de 1 ' occupant passe à proximité de l'axe 5 de l'articulation, au moins lorsque le siège se trouve dans la position dite d'équilibre à vide. Dans cette position, le siège est de préférence plutôt redressé, afin que le repose-pieds 29 ne soit pas trop haut et que l'occupant puisse s'asseoir facilement. II est alors préférable que la verticale gl se trouve légèrement en arrière de l'axe d'articulation 5, de sorte qu'il suffit de débloquer le vérin 6 pour que le siège s'incline automatiquement vers l'arrière sous l'effet du couple produit par la poids de l'occupant. Si l'on maintient le vérin 6 débloqué au moyen de la manette 32, le siège 3 se stabilise dans une position d'équilibre en charge, où le couple dû au poids de l'occupant est contrebalancé par le couple résultant des éléments élastiques 6 et 24. Il en résulte une position d'équilibre en charge propre à chaque position de l'occupant. Pour définir une autre position d'inclinaison, il suffit de lever ou baisser les poignées 31 et de relâcher la manette 32 pour bloquer le vérin 6 quand la position voulue est atteinte.
Dans une variante représentée en trait interrompu à la figure 2, la commande de déblocage du vérin 6 peut également comporter une poignée de commande 48 disposée sur le siège 3 de façon à être accessible à l'occupant, pour que celui-ci puisse manoeuvrer lui-même le siège. Cette commande remplace celle de la manette 32 dans le cas d'un fauteuil roulant. Lorsque l'occupant veut modifier lui-même l'inclinaison du siège 3, il modifie s'il le faut la position de son centre de gravité Gl en déplaçant une partie de son corps, par exemple en avançant légèrement sa tête, son buste ou un bras s'il veut basculer en avant, et il débloque le vérin 6. Le changement qui en résulte dans le couple dû à son poids produit alors le mouvement désiré, jusqu'à ce que le couple de rappel des éléments élastiques ait changé suffisamment pour maintenir le siège dans la nouvelle position d'équilibre en charge, même si la verticale gl n'a pas changé de côté par rapport à l'axe d'articulation 5. Par conséquent, même un malade faible ou handicapé peut modifier sans effort l'inclinaison de son siège.
Dans la figure 1, on remarque que l'axe central 16 des roues principales 15 se trouve à proximité d'une verticale g2 passant par le centre de gravité commun G2 du dispositif 1 et de l'occupant 28, cette verticale étant légèrement en avant de l'axe 16 pour toute position du siège 3 afin que les roues avant 17 s'appuient au sol. Ainsi, il est facile de faire basculer vers l'arrière l'ensemble du dispositif 1, y compris son bâti 2, autour de l'axe 16 pour soulever les roues avant lorsqu'elles doivent franchir un obstacle tel qu'un seuil ou une bordure de trottoir. Le basculement est alors arrêté par les roulettes arrière 21. Les bras 20 peuvent aussi être montés sur le bâti 2 de manière élastique, par exemple au moyen d'éléments élastiques ROSTA analogues à ceux des paliers 24 et formant une articulation 50 (figure 1) à axe horizontal, de sorte que chaque roulette 21 est mobile en hauteur sur le bâti, selon un principe décrit dans la demande de brevet WO 96/15752 du même demandeur. Dans ce cas, les roulettes 21 peuvent s'appuyer légèrement sur le sol même dans la position normale du bâti conformément à la figure 1, où les roues avant 17 touchent aussi le sol, et leur force d'appui augmentera si l'ensemble du dispositif a tendance à basculer en arrière. En combinaison avec un tel appui élastique progressif de la ou des roulettes arrière 21, un siège inclinable selon la présente invention permet d'utiliser un changement d'inclinaison du siège pour déplacer aisément le centre de gravité de l'occupant afin de produire un transfert de charge des roues avant aux roulettes arrière ou vice versa, notamment pour mettre à profit l'élasticité de l'appui sur les roulettes arrière. Par exemple lorsque l'occupant d'un tel fauteuil roulant, motorisé ou non, doit descendre une voie en forte pente, il peut incliner son siège vers l'arrière, d'une part pour compenser l'inclinaison du bâti vers l'avant en raison de la pente du sol, et d'autre part afin de délester les roues avant et charger plus les roues principales, qui sont celles sur lesquelles il a des moyens d'action pour la propulsion, le freinage et la direction de son fauteuil. En accentuant encore l'inclinaison, il peut même faire basculer le bâti vers l'arrière pour soulever les roues avant, par exemple afin de les faire passer sur un obstacle. L'énergie potentielle ainsi accumulée dans les ressorts de rappel des roulettes arrière 21 est réutilisable lors du redressement du fauteuil, notamment pour faciliter la montée des roues principales sur l'obstacle. Ce phénomène et ses applications avantageuses sont décrit en décaiî dans la demande de brevet précitée.
L'homme du métier comprendra que si le vérin à gaz 6 décrit plus haut était remplacé par un simple organe de blocage, c'est-à-dire si l'on se passait de la poussée constante exercée par ce vérin, le couple de rappel serait alors produit uniquement par les paliers élastiques 24. Cependant, le vérin 6 a l'avantage d'exercer une précontrainte sur les paliers élastiques, d'où résulte un plus fort couple de rappel dès que le siège s'écarte de sa position d'équilibre. De plus, on rappelera que le choix de la position du vérin 6 permet d'ajuster sa distance à l'axe de l'articulation et donc de moduler le couple produit par sa force F.
Une autre variante consiste à réaliser l'articulation 4 au moyen de paliers ordinaires, le couple de rappel étant alors assuré par un ou plusieurs éléments à ressorts reliant le siège 3 au bâti 2, par exemple avec un ressort de torsion associé à l'articulation 4.
Dans l'application à un fauteuil roulant motorisé, il est possible de remplacer le vérin 6 décrit ci-dessus par un actionneur motorisé linéaire ou rotatif, par exemple un vérin électrique 51, commandé par l'occupant pour modifier et bloquer n'importe quelle position d'inclinaison du siège 3. Ce vérin 51 sert aussi d'organe de blocage qui maintien la position du siège 3. Dans la figure 1, on a représenté à titre indicatif un boîtier de commande 52 du vérin 51, monté sur le siège 3 à portée de main de l'occupant 28, et une pile électrique 53 montée sur le bâti 2 pour alimenter le vérin 51. Le boîtier 52 comporte des boutons-poussoirs ou une manette pour commander le vérin 51. Grâce aux moyens élastiques de rappel, un tel actionneur peut avoir une force nominale réduite par rapport aux dispositifs classiques, ce qui permet des gains de poids, d'encombrement et de coût de fabrication, ainsi que des économies d'énergie de fonctionnement. Dans une autre variante non représentée, le dispositif peut être stationnaire et dépourvu de roues. Dans ce cas, le bâti 2 peut être un simple socle reposant sur le sol, ou généralement n'importe quelle structure apte à supporter le siège 3 et l'articulation 4, par exemple dans un cabinet médical ou dentaire, ou dans un véhicule.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de siège inclinable, notamment pour un occupant malade ou handicapé, comprenant un bâti (2) agencé pour reposer sur le sol, un siège (3) monté sur le bâti au moyen d'au moins une articulation (4) à axe horizontal transversal, pour être inclinable dans une gamme de positions d'inclinaison, et des moyens de positionnement agencés pour stabiliser le siège dans au moins une desdites positions lorsque le siège supporte le poids de l'occupant, dans lequel les moyens de positionnement comportent des moyens de blocage (6, 32, 33, 48) susceptibles de bloquer l'inclinaison du siège dans toute position dans ladite gamme et d'être commandés manuellement, et des moyens élastiques (6, 24) reliant le siège (3) au bâti (2) et définissant une position d'équilibre à vide lorsque le siège n'est pas occupé, les moyens élastiques (6, 24) étant agencés pour exercer sur le siège un couple de rappel en direction de la position d'équilibre à vide lorsque le siège a une position différente de celle-ci, le couple de rappel étant croissant lorsque le siège s'éloigne de ladite position d'équilibre, et dans lequel au moins certains (42) des moyens élastiques sont associés à ladite articulation (4) , caractérisé en ce que les moyens élastiques comprennent en outre un vérin à gaz (6) agencé pour exercer une force (F) entre le bâti (2) et le siège (3) à distance de l'axe d'articulation (5) , ladite force (F) étant sensiblement constante au moins lorsque les moyens de blocage sont débloqués.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de blocage sont associés au vérin à gaz (6) et agencés pour bloquer ou débloquer celui-ci sur commande, et en ce que le vérin à gaz (6) est d'un type à force (F) sensiblement constante lorsqu'il est débloqué.
3. Dispositif de siège inclinable, notamment pour un occupant malade ou handicapé, comprenant un bâti (2) agencé pour reposer sur le sol, un siège (3) monté sur le bâti au moyen d'au moins une articulation (4) à axe horizontal transversal, pour être inclinable dans une gamme de positions d'inclinaison, et des moyens de positionnement agencés pour stabiliser le siège dans au moins une desdites positions lorsque le siège supporte le poids de l'occupant, dans lequel les moyens de positionnement comportent des moyens de blocage (51, 52) susceptibles de bloquer 1 ' inclinaison du siège dans toute position dans ladite gamme et d'être commandés manuellement, et des moyens élastiques (24) reliant le siège (3) au bâti (2) et définissant une position d'équilibre à vide, lorsque le siège n'est pas occupé, les moyens élastiques (24) étant agencés pour exercer sur le siège un couple de rappel en direction de la position d'équilibre à vide lorsque le siège a une position différente de celle-ci, le couple de rappel étant croissant lorsque le siège s'éloigne de ladite position d'équilibre, et dans lequel au moins certains des moyens élastiques (24) sont associés à ladite articulation (4) , caractérisé en ce que les moyens de positionnement comportent un vérin à entraînement motorisé (51) , disposé à distance de l'axe (5) de l'articulation (4), ledit vérin reliant le bâti (2) au siège (3) pour commander 1 ' inclinaison du siège et faisant partie des moyens de blocage.
4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'axe (5) de l'articulation (4) est situé à proximité d'une verticale passant par le centre de gravité (Gl) de l'occupant (28) lorsque le siège (3) est dans ladite position d'équilibre à vide.
5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le siège (3) est inclinable vers l'avant et vers l'arrière par rapport à la position d'équilibre à vide.
6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens élastiques comprennent au moins un palier élastique (24) formant ladite articulation (4) et comportant des éléments en caoutchouc (42) agencés pour produire au moins une partie du couple de rappel .
7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le siège (3) comporte une assise (36), montée sur le bâti, et un dossier (34) monté de manière inclinable sur l'assise au moyen d'une autre articulation (35) associée à des moyens élastiques de rappel sollicitant le dossier.
8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est réalisé sous la forme d'un fauteuil roulant ou d'une poussette pour malade ou handicapé.
9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le bâti (2) comporte deux roues principales (15) disposées suivant un axe central commun (16) situé à proximité d'une verticale passant par le centre de gravité coiruTiun (G2) du dispositif et de l'occupant, au moins une roue avant orientable (17) située en avant de l'axe central, et au moins une roulette arrière de sécurité (21) agencée pour s'appuyer sur le sol au moins en cas de basculement du dispositif vers l'arrière autour de l'axe central.
10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite roulette arrière (21) est mobile en hauteur sur le bâti, auquel elle est liée par des moyens élastiques de rappel (50) susceptibles de la presser sur le sol au moins lorsque le dispositif tend à basculer vers l'arrière autour de l'axe central (16).
PCT/CH1996/000436 1995-12-21 1996-12-12 Dispositif de siege inclinable stationnaire ou roulant, notamment pour malade ou handicape WO1997023187A1 (fr)

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