FR3046985A1 - Velo a composant electrique - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un système de pédales pour vélo de tout type comprenant deux leviers réglables, n'obligeant pas le conducteur à s'arrêter de pédaler, ni à se pencher ou à lâcher son guidon (96) pour effectuer le dit réglage. La technologie proposée par l'invention apporte une solution au problème d'adaptation du bras de levier des pédales du vélo en fonction de la déclivité du parcours et des brusques accélérations survenant lors d'une épreuve cycliste ou d'une ballade cyclotouriste. En adaptant la dimension des pédales à la valeur de couple nécessitée par les circonstances de course ou de randonnée, on permet au conducteur de fournir plus de puissance, à effort musculaire égal, pendant l'intervalle de course ou de randonnée concerné. Finalement, le montage du mécanisme concerné par l'invention sur un vélo apporte un gain de rendement global du couple homme/machine de l'ordre de 5% à 10% suivant la taille du cycliste, ce qui est très conséquent au vu des écarts de performance très faibles qui séparent les cyclistes dans les différentes compétitions et disciplines concernées par le vélo en général.

Description

DOMAINE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION.

Bien que n’étant pas limitée à ce domaine, l’invention se rapporte plus particulièrement au domaine du vélo de compétition cycliste sur route ou l’efficience est prépondérante. L’invention peut cependant être aussi utilisée dans le domaine du cyclotourisme, du VTT, du Triathlon et du cyclisme d’agrément car elle facilite globalement l’exercice cycliste et le rend moins agressif pour la musculature du cycliste. Les explications techniques exposées ainsi que l’exemple de solution technologique seront donc plus particulièrement orientées dans la perspective d’une application au cycle de compétition sur route. Nous présentons donc un exemple d’intégration complète du pédalier à manivelles extensibles électriques sur un vélo de compétition muni des différents capteurs nécessaires à son fonctionnement. Nous présenterons également les précautions ou modifications éventuellement nécessaires sur un vélo standard pour que l’ensemble puisse fonctionner correctement.

ART ANTERIEUR DE LA TECHNIQUE

La présente invention trouve sa valeur dans un domaine que la technnique antérieure a très peu investigué : pouvoir régler la longueur des manivelles d’une bicyclette tout en roulant.

Pourquoi ce domaine a-t-il été si peu investigué ?

Pour des raisons multiples : - Habitudes et usages suivis par la majorité des cyclistes sans trop réfléchir ni vérifier les théories des entraîneurs. En l’occurrence, de très nombreux entraîneurs sont convaincus qu’aucun cycliste ne doit utiliser des manivelles de longueur supérieure à 185mm. - Pas de disponibilité de manivelles de très grande longueur (supérieure à 190mm) dans le commerce. - Difficulté technique à réaliser une telle manivelle extensible. - Pas de tests sur le terrain d’un tel mécanisme puisqu’il n’est pas disponible.

On voit donc que peu de personnes se sont réellement intéressées à ce problème. Les seules solutions et brevets qui ont été déposés sont le plus souvent des solutions à base strictement mécanique, qui présentent de nombreux inconvénients.

Or, pour une personne ayant testé le mécanisme selon l’invention, il est évident, sur la base de la réalité des test pratiques en condition de course, que le gain de rendement obtenu est très important. On peut raisonnablement avancer que ce gain est aumoins aussi important que celui apporté par le dérailleur à son époque.

Il est important d’éclaircir un point technique important, afin d’éviter toute confusion. Le mécanisme selon l’invention appartient à la catégorie 2 décrite ci-dessous.

En effet, on peut les classer les mécanismes d’allongement de manivelles en deux grandes catégories, suivant le but recherché: 1 ) Catégoriel : Les mécanismes faisant varier la longueur des manivelles de façon cyclique à chaque tour de pédalier. Le but de cette catégorie de mécanismes est d’allonger la manivelle lorsqu’elle est orientée vers l’avant du vélo et de la raccourcir lorsqu’elle est orientée vers l’arrière du vélo. Ces dispositifs sont inévitablement fortement consommateurs d’énergie car leurs pièces composantes sont continuellement en mouvement relatif les unes par rapport aux autres. Leur bilan énergétique est donc peu satisfaisant du fait des frottements inévitables entre les pièces mécaniques de ces pédaliers. De plus, l’Union Cycliste Internationale proscrit ce genre de dispositif dans sa réglementation technique, car elle impose une trajectoire du pied parfaitement circulaire autour de l’axe du pédalier. Ces mécanismes ne peuvent donc pas être utilisés dans les courses officielles qui dépendent de l’Union Cycliste Internationale et plus particulièrement dans les courses cyclistes professionnelles. Un exemple de ce type d’invention est le brevet US2011/0121536 A1. 2) Catégorie 2 : Les mécanismes dont le but est de régler la longueur des manivelles du vélo afin qu’elles atteignent une longueur donnée et la conserve pendant le temps jugé nécessaire par le cycliste. Ces mécanismes, dans leur principe, respectent la règle de trajectoire circulaire fixée par l’Union Cycliste Internationale. Un exemple de ce type d’invention est le brevet US3789696 A.

Dans cette catégorie2 on peut distinguer aussi plusieurs variantes d’inventions possibles qu’on peut classer suivant: 1 ) Leur mode opératoire 2) Leur type d’énergie utilisée 3) Leurs possibilités d’automatisation

Mode opératoire :

Catégorie A : Mécanismes nécessitant un démontage de tout ou partie du pédalier ou des manivelles pour en changer la longueur.

Catégorie B : Mécanismes permettant de changer la longueur des manivelles sans démontage mais nécessitant de descendre de bicyclette. Un exemple de ce type d’invention est le brevet FR2477498

Catégorie C : Mécanismes actionnables en roulant mais nécessitant de se pencher et de lâcher le guidon (96) de la bicyclette. Un exemple de ce type d’invention est le brevet FR3006290.

Catégorie D : Mécanismes actionnables en roulant et commandés à distance, ne nécessitant, ni de s’arrêter, ni de lâcher le guidon (96), ni de se pencher. Un exemple de ce type d’invention est le brevet US6341946 A l’évidence, si l’on se place dans le contexte d’une course cycliste ou d’une randonnée cyclotouriste, les catégories de modes opératoires A à D précitées présentent un intérêt croissant dans l’ordre ou elles sont listées: il est en effet plus aisé de ne pas avoir à démonter quoi que ce soit pour changer la longueur de ses manivelles lors d’une course cycliste par exemple.

Il sera, de la même façon, plus aisé, de ne pas avoir à se pencher ou lâcher son guidon (96) pour faire ce réglage si l’on se trouve dans un peloton cycliste lancé à pleine vitesse.

Type d’énergie :

Catégorie E : Mécanismes actionnés par l’énergie mécanique provenant du cycliste. Un exemple de ce type d’invention est le brevet US6341946

Catégorie F : Mécanismes actionnés par l’énergie électrique provenant d’accumulateurs. Nous ne connaissons pas d’exemple de ce type d’invention mise à part la présente invention.

Les inventions du type de la catégorie E, utilisant uniquement l’énergie mécanique sont, en majorité relativement lourds dans leur réalisation. Dans le contexte du cyclisme moderne, c’est là un handicap de premier plan car les bicyclettes modernes sont très légères. Ces dispositifs présentent également un grand nombre de pièces en mouvement, ce qui les rend chers à réaliser et complexes à monter et à entretenir. En effet, les jeux mécaniques qu’ils imposent sont très réduits et peuvent rendre leur fonctionnement peu fiable.

La complexité mécanique de ces dispositifs impose également souvent des adaptations importantes au niveau du cadre de la bicyclette: il est de ce fait peu aisé de les adapter sur un cadre standard du commerce. Leur complexité induit également la nécessité d’un entretien régulier et les rend sensibles aux chocs qui peuvent survenir lors des fréquentes chutes observables dans les courses et randonnées cyclistes.

La grande difficulté de ces mécanismes réside également dans la transmission de l’ordre de commande jusqu’aux manivelles, très difficile à réaliser du fait des 2 liaisons pivot (fourche (1 ) /cadre (2)) et (cadre (2)/axe de pédalier (56)) à traverser pour que la commande arrive à destination des manivelles. De ces observations, nous déduisons qu’une solution entièrement mécanique, si elle est possible, reste compliquée, peu fiable et chère. Un exemple de ce type d’invention est le brevet WO99/47410.

La présente invention est du type de la catégorie F, utilisant l’énergie électrique. Cette solution permet de placer l’élément moteur de l’actionnement des manivelles au plus près de la manivelle et même à l’intérieur de celle-ci, évitant ainsi les problèmes afférant aux solutions purement mécaniques.

Possibilités d’automatisation :

Catégorie G : Mécanismes à commande purement manuelle. Un exemple d’invention de cette catégorie est le brevet DE102007014163A1.

Catégorie H : Mécanismes à commande asservie à un ou plusieurs paramètres (déclivité de la route, vitesse du vélo, accélération du vélo). Nous ne connaissons pas d’exemple de ce type d’invention mise à part la présente invention.

Catégorie I : Mécanismes à commande asservie et capables d’apprendre par eux-mêmes à s’adapter aux habitudes du cycliste.

Nous ne connaissons pas d’exemple de ce type d’invention mise à part la présente invention.

Les différents brevets possibles peuvent entrer dans les Catégorie G, H ou I précitées, ou une combinaison d’une ou plusieurs de ces catégories. Dans l’idéal, il parait raisonnable d’offrir au cycliste la possibilité d’actionner le mécanisme volontairement lorsqu’il en éprouve le besoin. Par exemple à l’abord d'une côte ou en prévision d’un démarrage.

Cependant, pour des raisons de confort, certains cyclistes pourraient apprécier de disposer à certains moments d’un mécanisme partiellement ou totalement asservi (Catégorie H).

Pour finir, et si l’on prend en considération le fait que deux êtres humains ne peuvent être totalement identiques du point de vue physique, il serait appréciable de disposer d’un mécanisme capable de s’adapter progressivement, par lui-même, aux habitudes et spécificités ergonomiques du cycliste concerné (mécanisme de Catégorie I).

Pour résumer, et même si la totalité des catégories précitées n’est pas encore couverte par des brevets d’invention existants, il apparaît qu’un mécanisme orienté vers une solution électrique, à commande à distance, asservi au moins à la déclivité de la route et pouvant éventuellement s’adapter progressivement au cycliste par un mécanisme d’auto-apprentissage logiciel serait la solution idéale.

EXPOSE DE L'INVENTION

Le mécanisme concerné par l’invention est piloté entièrement à partir du guidon du vélo (96) en mode manuel. Le mécanisme concerné par l’invention ne nécessite pas de lâcher le guidon (96) ni les cocottes de freins (107 et 108) pour être actionné.

En mode automatique, le mécanisme concerné par l’invention ne nécessite aucune intervention de l’utilisateur pour fonctionner : dans ce mode, la longueur des manivelles est asservie à la déclivité de la route grâce à un système comprenant entre-autre un gyroscope qui détecte la déclivité de la route. Ce mode peut également être étendu au mode « apprentissage ».

Enfin, le mécanisme concerné par l’invention assure, grâce à son pilotage électronique, une extension/réduction parfaitement symétrique des manivelles gauche et droite du pédalier concerné par l’invention. En effet, l’ordinateur central est capable de comparer, à tout instant les valeurs de position retournées par les 2 manivelles.

Mode Manuel

Dans ce mode l’invention a pour objet un dispositif permettant de piloter à partir de simples boutons poussoirs (109 et 110) situés sur une des cocottes de freins (107 et 108), la longueur des 2 manivelles de la bicyclette, de façon synchrone, rapide, sécurisée et sans perte d’énergie pour le cycliste.

Le dispositif concerné par l’invention comprend 2 boutons poussoirs (109 et 110) situés de part et d’autre d’une des cocottes de freins (107 ou 108) (gauche ou droite suivant que le cycliste est droitier ou gaucher). Ces boutons poussoirs (109 et 110) sont des interrupteurs électriques reliés par fil à l’ordinateur central situé dans l’écran de contrôle (106). L’ordinateur central possède un émetteur/récepteur radio dont le signal sécurisé par cryptage est capté par deux émetteurs/récepteurs situés respectivement dans chaque manivelle du pédalier. Une mini antenne, fixée à chaque manivelle de la bicyclette, permet de capter et d’émettre le signal radio nécessaire à la communication bidirectionnelle des manivelles du vélo avec l’ordinateur central. L’appui sur un des boutons poussoirs (109 et 110) a pour but d’allonger les manivelles. L’appui sur l’autre bouton opposé a pour but de raccourcir les manivelles. L’écran de contrôle (106) contenant l’ordinateur central et pouvant être fixé à la potence (98), permet au cycliste de visualiser et d’ajuster tous les paramètres de fonctionnement du mécanisme selon l’invention.

Mode automatique

Le cycliste a la possibilité d’effectuer un réglage de la longueur des manivelles en mode automatique. Ce choix s’effectue en actionnant les boutons de commande situés sur l’écran de contrôle (106) fixé à la potence (98) ou au guidon (96).

Le mode automatique fourni un mode de fonctionnement automatisé pour les cyclistes désireux de s’abstraire des réglages manuels de la longueur des manivelles du pédalier selon l’invention. Ce mode prend en compte tous les paramètres de mesure présents, à savoir : - Déclivité de la route : fournie par le gyroscope. - Position assise ou en danseuse du cycliste : fourni par un capteur de présence (non représenté) situé dans la selle (290).

Mode Apprentissage

Dans ce mode, l’ordinateur central élabore progressivement une stratégie optimale d’allongement des manivelles en fonction des habitudes et spécificités du cycliste. Dans ce dernier mode, tous les paramètres mesurés peuvent être pris en compte, à savoir : - Vitesse du vélo. - Accélération du vélo. - Déclivité de la route : fournie par le gyroscope. - Effort instantané du pied sur la pédale. - Position assise ou en danseuse du cycliste : fourni par un capteur de présence (non représenté) situé dans la selle (290).

Ces paramètres sont pris en compte et combinés avec les choix manuels effectués par le cycliste. Il s’agit là d’une forme d’utilisation de l’intelligence artificielle pouvant être développée par l’ordinateur central. Ce mode s’optimise par lui-même et devient progressivement de plus en plus performant.

Lors de l’actionnement du mécanisme selon l’invention, le signal reçu par l’émetteur/récepteur radio de chaque manivelle est crypté, de sorte qu’il est virtuellement impossible à une autre personne que le cycliste de commander le mécanisme concerné par l’invention à l’insu du cycliste. Ce point est très important car il assure la sécurité du cycliste vis-à-vis d’une tentative éventuelle d’action extérieure non souhaitée, effectuée éventuellement par un tiers.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS

Les dessins présentés illustrent une possibilité de réalisation technologique de l’invention mais ne sont nullement limitatifs quant aux variantes qui peuvent être apportées à cette réalisation. Les cartes électroniques ne sont pas représentées pour des raisons de clarté. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels :

La figure 1 est une représentation en perspective de la partie droite (pédalier coté plateaux) du mécanisme selon l'invention avec le couvercle du pédalier retiré.

La figure 2 est une représentation en vue de face de la partie droite (pédalier coté plateaux) du mécanisme selon l'invention.

La figure 3 est une représentation en coupe longitudinale médiane de la partie droite (pédalier coté plateaux) du mécanisme selon l'invention et de l’axe de pédalier (56).

La figure 4 est un détail sur les parties fonctionnelles importantes de la coupe de la figure 3.

La figure 5 contient plusieurs vues de détail du mécanisme d’écrou rotatif flottant (93-94) qui relie la manivelle mobile (7) et la vis mère (8).

La figure 6 est une représentation en vue de dessus du pédalier selon l’invention, monté sur un cadre de bicyclette (2).

La figure 7 représente le détail de la poignée de frein (107) montée sur le guidon (96) munie des 2 boutons de commande (109 et 110) du pédalier selon l’invention.

La figure 8 est une représentation en perspective du mécanisme selon l’invention monté sur un cadre du vélo (2). On y distingue le cadre du vélo (2), les porte-gourde (291), les plateaux de chaîne (5) et (6), la chaîne (294), les pédales (97) et les parties basse (167) et haute (168) du corps de la manivelle gauche.

La figure 9 est une représentation en vue de dessus du vélo dotée du pédalier selon l’invention ainsi que de son écran de contrôle (106). On distingue également les cocottes de freins (107 et 108) dont une munie, de part et d’autre, des 2 boutons d’actionnement à distance (109 et 110) du mécanisme selon l’invention. On y distingue également la potence (98), le guidon (96), le cadre (2), les pédales (99) et la selle (290).

La figure 10 est une représentation en plusieurs vues, de l’ensemble concerné par l’invention comportant le cadre (2), la selle (290), le guidon (96), les cocottes de freins (107 et 108) munies des boutons d’actionnement (109 et 110), l’écran de contrôle (106), la potence (98), la fourche (1).

La figure 11 est une représentation schématique de l’architecture électronique / informatique de l’invention.

Exemple de réalisation technique du mécanisme selon l'invention.

Le signal reçu par l’émetteur/récepteur de chaque manivelle du mécanisme selon l’invention est transmis à une électronique de contrôle (non représentée) permettant de gérer un ensemble moteur-réducteur-codeur situé dans chaque manivelle du mécanisme selon l’invention.

La description qui suit concerne chacune des deux manivelles et est donc identique et valable pour les deux manivelles du pédalier selon l’invention. Il ne sera donc fait mention que d’une manivelle dans la suite de cette rédaction de demande de brevet pour l’invention.

Le moteur (16) situé dans le corps de la manivelle fixe (3) collabore avec la vis d’actionnement (8) à travers un réducteur de type roue (18) et vis sans fin (17) permettant d’augmenter le couple disponible en diminuant la vitesse de rotation de la vis d’actionnement (8) par rapport à celle du moteur (16). La vis d’actionnement (8) est vissée dans un système d’écrou rotatif flottant (93-94), lui-même guidé dans la partie interne mobile de la manivelle (7). Le mouvement de rotation de la vis d’actionnement (8) induit donc une translation de la partie mobile de la manivelle (7), allongeant ou raccourcissant la manivelle, suivant le sens de rotation du moteur. Il est à noter que le réducteur roue et vis sans fin est un mécanisme irréversible, de sorte que l’appui sur les pédales ne peut, en aucun cas, agir rétroactivement sur le moteur.

La partie mobile de la manivelle (7) est guidée en translation dans la partie externe fixe de la manivelle (3). Le terme « fixe » signifie ici « fixe par rapport à l’ensemble du pédalier selon l’invention» et non « fixe par rapport au vélo ». Comme c’est le cas pour un pédalier classique, une pédale (97) et (99) est fixée de façon classique à l’extrémité de la partie mobile de la manivelle (7), vissée et serrée dans un trou taraudé pratiqué à l’extrémité de la manivelle mobile (7).

On voit donc que le signal radio initié à partir des boutons de commande (109 et 110) transite vers le pédalier et permet, au final, d’allonger ou de raccourcir les manivelles afin d’atteindre une longueur de consigne de ces manivelles, déterminée soit par le cycliste lui-même, soit par le mode « automatique » ou « apprentissage » s’ils sont actifs.

La valeur de longueur cible (autrement appelée valeur de consigne) est atteinte en quelques secondes. La valeur de consigne est vérifiée et mesurée par une roue codeuse (38) solidaire en rotation la vis de commande (8) et dont les cannelures sont engagées dans une barrière photoélectrique (37) qui retransmet l’information électrique digitale correspondante à la carte contrôleur des moteurs d’actionnement (non représentée).

Il est nécessaire que l’électronique embarquée détecte l’arrivée de chaque manivelle à la position de consigne et transmette alors un top de signalement jusqu’à l’écran de contrôle (106) situé sur le guidon (96). Ce top de signalement s’accompagne d’un bip sonore, afin d’être perçu facilement par l’opérateur. L’alimentation électrique propulsant la translation respective des 2 parties de la manivelle est constituée d’accumulateurs (114). Ces accumulateurs sont intégrés à l’intérieur du corps de la manivelle. L’autonomie moyenne du système permet d’effectuer au moins une course cycliste (environ 5à 6h) sans recharger les accumulateurs. La recharge s’effectue par l’intermédiaire d’un connecteur standard (118), intégré dans le corps fixe de la manivelle (3).

Cet accumulateur alimente le moteur électrique d’actionnement (16) de type brushless ainsi que l’électronique du récepteur et l’électronique de la carte contrôleur des moteurs d’actionnement (16). L’ensemble de l’électronique et de l’alimentation est donc intégré à l’intérieur du pédalier qui fait en même temps office de blindage électromagnétique et de dissipateur thermique. Ceci constitue un gage d’esthétique, de sécurité, de durabilité et de fiabilité. Cependant, les contraintes de place disponible imposent d’adopter une électronique subminiature du même type que celle utilisée dans les téléphones portables par exemple.

Problèmes technologiques posés par le mécanisme selon l'invention 1) Le pilotage de la longueur des manivelles du pédalier selon l’invention doit être parfaitement coordonné et simultané sur les 2 manivelles droite et gauche du pédalier selon l’invention. 2) Le mécanisme selon l’invention doit être construit sans perte de rigidité par rapport à un système de pédalier traditionnel, à défaut de quoi une perte de rendement due à la déformation du pédalier selon l’invention serait à redouter. 3) Le mécanisme selon l’invention doit pouvoir s’adapter sur un cycle standard du marché sans nécessiter de modifications majeures du matériel existant sur le vélo du marché. 4) L’encombrement du mécanisme selon l’invention ne doit pas interférer avec l’espace nécessaire aux mouvements du cycliste. Notamment, il faut éviter toute surépaisseur de la manivelle du pédalier selon l’invention pouvant induire un contact de la manivelle du pédalier selon l’invention avec la malléole interne de la cheville du cycliste. 5) Le mécanisme concerné par l’invention ne doit pas représenter un handicap trop important en termes de masse supplémentaire ajoutée au vélo sur laquelle il est monté par rapport à la masse d’un pédalier traditionnel monté sur la même bicyclette. 6) Le mécanisme selon l’invention doit pouvoir se commander avec une bonne ergonomie similaire à celle actuellement utilisée pour la commande des dérailleurs électriques du marché. 7) Le mécanisme selon l’invention doit être durable et ne doit pas induire à terme, des bruits parasites lors du pédalage: en effet, l’introduction dans le mécanisme, d’un guidage en translation, pourrait générer des bruits dus au frottement ou au grippage lorsque la force d’appui générée par le cycliste est élevée.

Solutions aux problèmes technologiques posés par le mécanisme selon l'invention

Le point 1 a été résolu par la solution de transmission radio cryptée qui assure la parfaite simultanéité des commandes des 2 manivelles au niveau électronique et mécanique.

Le point 2 a été résolu en adaptant la section globale des manivelles et grâce à l’utilisation d’alliages haute performance. Cette augmentation de section ne grève pas l’espace disponible pour les pieds de l’utilisateur, grâce à l’implémentation de manivelles inclinées de 5° par rapport à l’axe général du cadre du vélo (voir angle sur figure 3). De plus, l’écrou rotatif (93-94) est monté flottant dans la partie mobile de la manivelle. Il possède ainsi 2 degrés de liberté en rotation par rapport à cette dernière. Ceci assure, en permanence, un bon alignement angulaire de l’écrou rotatif (93-94) et de la vis d’actionnement (8). Ce bon alignement persiste même en cas de léger flambage de l’ensemble de la manivelle, lorsque le cycliste exerce l’effort de poussée maximum sur celle-ci. Ce bon alignement permet de conserver de bonnes caractéristiques de rendement dans le système vis de commande (8) / écrou rotatif (93-94) et limite les pertes d’énergie électrique superflues au niveau du moteur d’entrainement (16).

Le point 3 a été résolu en adoptant des versions différentes de la partie fixe des manivelles (3), usinées à façon suivant le type d’axe de pédalier disponible sur le vélo concerné par l’invention. Les principaux types d’axes de pédalier disponibles sur le marché étant : • l’axe à extrémité carrée conique • l’axe à extrémité cannelée.

Ces types principaux d’extrémités d’axes de pédaliers du marché sont ensuite à décliner suivant chaque fabricant en termes de forme et de taille exactes.

Le point 4 a été résolu en faisant pénétrer le corps fixe de la manivelle sous le niveau des plateaux de chaîne et en donnant aux manivelles une orientation inclinée de 5° par rapport à la perpendiculaire de l’axe de pédalier. Ces différentes modifications ont permis de loger l’ensemble du moto-réducteur-codeur ainsi que l’alimentation et la partie mobile de la manivelle à l’intérieur du corps de la manivelle. Il est à noter que cette augmentation de section de la partie fixe de la manivelle n’augmente pas l’encombrement global du pédalier dans le sens de la largeur (perpendiculaire à l’axe de la route) par rapport à un pédalier de type classique. Le pédalier concerné par l’invention ne génère donc pas de gêne particulière pour les jambes et les chevilles du cycliste par rapport à un pédalier classique du marché.

Le point 5 a été résolu en adoptant un alliage d’aluminium hautes performances pour la réalisation des principales pièces du mécanisme concerné par l’invention. Il est envisageable, dans le cadre d’une version commerciale en grande série du mécanisme concerné par l’invention, de réaliser une partie des pièces du mécanisme concerné par l’invention en fibre de carbone.

Le point 6 a été résolu par l’adoption d’une commande par bouton poussoirs (109 et 110) situés sur l’une des cocottes de freins (107 et 108).

Le point 7 a été résolu en même temps que le point 5 et par l’adoption des mêmes solutions technologiques résolvant le point 5. Détails sur la réalisation électronique de l'invention. L’invention comporte une commande radio bidirectionnelle cryptée ainsi qu’un circuit de commande moteur pour chaque manivelle du pédalier selon l’invention situé dans chaque manivelle.

Le but recherché est de pouvoir allonger ou raccourcir les 2 manivelles du pédalier selon l’invention de façon synchrone. Il existe 2 modes de fonctionnement de l’invention: • Mode manuel : c’est le cycliste qui choisit d’allonger ou de rétracter les manivelles à une valeur de longueur donnée. • Mode automatique : un capteur gyroscopique permet de connaître l’assiette de la bicyclette, et les manivelles s’allongent selon la déclivité de la route. Même dans le mode automatique, l’utilisateur garde la possibilité, par une simple pression sur un des boutons de commande (109 et 110) de rétablir instantanément le mode manuel.

Le capteur gyroscopique est situé dans l’écran de contrôle (106). L’information de déclivité de la route fournie par le capteur gyroscopique est de type électrique. Cette information est transmise à l’ordinateur central contenu dans l’écran de contrôle, qui la traite selon une loi mathématique de correspondance entre la déclivité de la route et la longueur à assigner aux manivelles. Cette consigne de longueur est alors transmise par radio aux manivelles à un intervalle de temps de mise à jour prédéfini. L’intervalle de temps de mise à jour prédéfini est nécessaire pour éviter que les manivelles ne changent constamment de longueur à la moindre variation de déclivité de la route. • Mode apprentissage : tous les capteurs d’entrée sont utilisés et l’optimisation de la longueur des manivelles est gérée par un logiciel complexe d’intelligence artificielle, implémenté dans l’ordinateur central situé dans l’écran de contrôle (106). Ce composant logiciel élabore progressivement une stratégie de gestion de la longueur des manivelles en combinant les informations capteurs avec les choix manuels effectués par le cycliste sur l’écran de contrôle.

Pour assurer ces fonctions, une architecture électronique dédiée a été mise au point (voir figure 10).

Sur la potence (98) est monté l’écran de contrôle (106) qui contient l’ordinateur central et sur lequel sont affichées en temps réels les données nécessaires à l’utilisateur : • Charge de chaque batterie des manivelles droite et gauche. • Longueur d’extension des manivelles en mm. • Effort appliqué par le cycliste sur les pédales (capteur de contrainte sur manivelle mobile). • Déclivité actuelle de la route. • Vitesse du vélo (capteur standard du marché) fixé à la fourche (1 ). • Accélération du vélo (calculée informatiquement par l’ordinateur central sur la base des informations de vitesse instantanées). • Mode de fonctionnement actif (manuel, automatique ou apprentissage). • Des boutons de commande placés sur ou autour de l’écran de commande (106) permettent de piloter les différents modes de fonctionnement.

Le mécanisme suivant l’invention comporte également un mode « apprentissage » pour lequel l’ordinateur central situé dans l’écran de contrôle (106) « apprend » à délivrer la bonne consigne de longueur de manivelles en analysant progressivement l’historique des choix effectués par le cycliste en les combinant avec les informations fournies par tous les capteurs (vitesse, accélération, effort sur les pédales, déclivité de la route, position du cycliste).

Toutes les données transmises à l’ordinateur central situé dans l’écran de contrôle (106) sont centralisées par un micro-ordinateur qui envoie les ordres de commande à chaque manivelle via un module d’émission sans fil utilisant un protocole de communication libre de droit et sécurisé.

Le module de commande situé dans l’écran de contrôle (106) est le cerveau de l’invention. C’est lui qui envoie la consigne aux deux manivelles, et qui reçoit en retour, de la part de chaque manivelle l’information de position, le niveau de charge de la batterie de chaque manivelle ainsi que l’effort exercé par le cycliste sur la pédale.

Au démarrage du système selon l’invention, initié par la mise sous tension du module de commande, la partie mobile de la manivelle va effectuer une séquence d’initialisation: la partie mobile de la manivelle selon l’invention effectue pour cela une translation complète jusqu’à arriver respectivement en contact sur les 2 switch (30) de fin de course (117) disposés dans le corps fixe de la manivelle (3) selon l’invention.

La partie mobile de la manivelle (7) selon l’invention viendra ensuite se placer dans la dernière position enregistrée par le système lors de la dernière utilisation par le cycliste.

En situation de fonctionnement de l’invention, le microcontrôleur reçoit la valeur de consigne fournie par l’utilisateur ou en provenance du module de pilotage du mode automatique (selon le mode choisi par l’opérateur qui est actif). Le module de communication sans fil transmet cet ordre à la manivelle, qui le traite (allonger ou raccourcir). Cet ordre est transmis à une carte de puissance. Cette carte de puissance provoque la rotation du moteur brushless (16) dans un sens ou dans l’autre suivant la valeur de consigne en cours. Le codeur optique incrémental (37-38) placé sur la vis d’actionnement (8) retransmet alors en temps réel au microcontrôleur l’information de distance parcourue par la partie mobile de la manivelle (8) selon l’invention par rapport à la position de consigne précédente enregistrée. Le microcontrôleur est ainsi capable de stopper l’ordre de commande au moment opportun et arrête les moteurs (16) quand la consigne de position finale de la manivelle mobile (7) selon l’invention est atteinte.

Applications industrielles de l'invention

Le dispositif selon l’invention est particulièrement destiné à être intégré aux bicyclettes de compétition et de cyclotourisme en lieu et place des pédaliers traditionnels habituellement montés sur ces bicyclettes. La réalisation du dispositif selon l’invention et son montage font appel à des procédés d’assemblage et de fabrication connus des gens de la profession.

Le montage du dispositif selon l’invention sur les cadres de bicyclettes en usage sur le marché ne nécessite qu’une adaptation de la hauteur de la boite de pédalier du vélo précitée. En effet, l’allongement des manivelles du pédalier selon l’invention peut induire, sous certaines conditions (virage), un contact des pédales (97) montées sur le pédalier selon l’invention avec le sol sur lequel roule la bicyclette.

Cette adaptation de la hauteur de l’axe de pédalier peut se faire en amont, à la conception du cadre du vélo (2), afin de surélever la boite de pédalier jusqu’à une cote d’environ 309mm (voir figure 10).

Le mécanisme selon l’invention pourra s’adapter sur tous les types d’axes de pédaliers existant sur le marché. Il pourrait être également produit afin de s’adapter à tous les dérailleurs avant du marché et donc tous les « groupes d’accessoires » vendus par les équipementiers moyennant des variantes dans la cote séparant les plateaux de chaîne. L’écran de contrôle (106) s’apparente à un téléphone portable du point de vue des dimensions et des fonctionnalités présentes. Ses méthodes de fabrication et d’industrialisation seront donc du même ordre.

Les boutons poussoirs d’actionnement (109 et 110) situés de part et d’autre des poignées de freins (108) pourraient être fournis de deux manières différentes aux clients potentiels :

Soit sous forme d’un collier rapporté à fixer sur la poignée (108) et comportant les 2 boutons (109 et 110)

Soit sous forme d’une poignée dédiée intégrant les 2 boutons (109 et 110) et vendue avec le pédalier.

La présente invention n’est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés mais l’homme du métier saura y apporter toute variante conforme à son esprit.

Claims (10)

1. Revendications

   1. Dispositif de pédalier de bicyclette, caractérisé en ce qu'il comprend au moins: a) Deux manivelles, respectivement droite et gauche, munies de pédales (97) et, b) Un écran de contrôle (106) contenant un ordinateur, apte à gérer à distance, la supervision et le contrôle du dispositif et, c) Un mécanisme de réglage contenu dans chaque manivelle et apte à modifier la longueur respective de chaque manivelle et donc la distance respective entre l'axe de chaque pédale et l'axe du pédalier et, d) Un ou plusieurs boutons de commande (109 et 110) situés à proximité du guidon (96), aptes à commander à distance le mécanisme de réglage de longueur des manivelles.
2. 2. Dispositif de pédalier de vélo selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il est actionné par liaison radio cryptée entre l’écran de contrôle (106) et le mécanisme de commande situé dans chaque manivelle, sans que le cycliste ne soit obligé, ni à descendre de la bicyclette, ni à se pencher, ni à lâcher le guidon (96) de la bicyclette.
3. 3. Dispositif de pédalier de vélo selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend, sur l’écran de contrôle (106) un bouton de sélection du type de fonctionnement permettant, au choix, un pilotage Manuel, Automatique ou Apprentissage de la longueur des manivelles du pédalier selon l’invention.
4. 4. Dispositif de pédalier de vélo selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend un système de pilotage « Automatique » de la longueur des manivelles en fonction de la déclivité de la route basé sur l’information d’un capteur gyroscopique.
5. 5. Dispositif de pédalier de vélo selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend un système de pilotage « Apprentissage » de la longueur des manivelles qui « apprends » les habitudes du cycliste en mémorisant ses actions sur les boutons du tableau de commande et en les combinant avec les paramètres physiques issus des capteurs de vitesse, de force d’appui sur les pédales, de déclivité de la route et de position assise ou en danseuse du cycliste.
6. 6. Dispositif de pédalier de vélo selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il utilise l’énergie électrique pour alimenter le mécanisme de raccourcissement et d’allongement des manivelles de la bicyclette.
7. 7. Dispositif de pédalier de vélo selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mouvement de translation de la partie mobile (7) de chaque manivelle dans la partie fixe (3) de chaque manivelle est assuré par un système Vis (8) / Ecrou (93-94), dont l’écrou possède 2 degrés de liberté en rotation par rapport à la partie mobile (7) de la manivelle.
8. 8. Dispositif de pédalier de vélo selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la vis d’actionnement (8) de la partie mobile (7) de chaque manivelle est mise en mouvement par un ou plusieurs motoréducteur de type roue et vis sans fin (17-18).
9. 9. Dispositif de pédalier de vélo selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la longueur courante des manivelles est mesurée à l’aide d’un codeur optique incrémental (37 et 38).
10. 10. Dispositif de pédalier de vélo selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la source d’énergie alimentant le mécanisme de translation de la partie mobile (7) dans la partie fixe (3) des manivelles est implantée à l’intérieur même de chaque manivelle.