FR3133047A3 - Dispositifs pour la sécurité routière d’un véhicule pour mobilité douce - Google Patents
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Abstract
Selon un aspect, la présente demande concerne un dispositif pour la sécurité routière d’un véhicule pour mobilité douce comprenant des moyens optiques configurés pour générer une ou plusieurs lignes lumineuses sur le sol à une distance donnée du véhicule, des moyens de mesure configurés pour générer des informations relatives à la position et/ou orientation et/ou déplacement du véhicule, et une unité de contrôle configurée pour contrôler lesdits moyens optiques en fonction desdits informations. La Fig. 1 montre un schéma illustrant de façon fonctionnelle un exemple d’un dispositif.
Description
La présente description concerne des dispositifs pour la sécurité routière d’un véhicule et concerne plus précisément les véhicules pour mobilité douce.
Un dispositif électronique correspond à un dispositif composé d’un système électronique et d’un système optique.
On appelle généralement un véhicule pour mobilité douce un véhicule respectueux de l’environnement, qui contribue notamment à une baisse d’émission de CO2. On pense généralement à des véhicules fonctionnant à l’énergie humaine comme une bicyclette (également appelée « vélo » dans la présente description), une trottinette, ou leurs dérivés électriques (bicyclette à assistance électrique, trottinette électrique).
D’après un de nos sondages réalisé sur 300 personnes, 80% des sondés estiment que les distances de sécurité avec un cycliste ne sont généralement pas respectées. Le code de la route français définit pourtant des distances de sécurité à respecter lorsqu’un automobiliste souhaite dépasser un cycliste par exemple : 1m en agglomération, 1,5 m hors agglomération. Ce problème est d’autant plus important que l’utilisateur et son véhicule sont peu visibles, à savoir dans des temps sombres, la nuit, notamment sans éclairage public. En effet, un quart des accidents de vélos ont lieu la nuit.
Il y a donc un besoin de visibilité duquel découle un besoin de sécurité et un besoin de sentiment de sécurité.
Il existe plusieurs solutions, autres que les dispositifs d’éclairage classiques obligatoires, permettant de rendre plus visible un cycliste par exemple, et sa zone de sécurité.
Sont connues par exemple des baguettes de dépassement, ou écarteurs de danger. Cependant, les baguettes de dépassement sont assez encombrantes, ne permettent généralement pas de définir une zone de sécurité suffisante, et sont souvent assez peu visibles de nuit.
Sont connus également des systèmes laser permettant la projection de lignes rouges au sol. Voir par exemple le Lezyne Laser Drive ® configuré pour tracer deux lignes au laser sur la route.
Cependant, les déposants ont montré que ces dispositifs ne donnent pas entièrement satisfaction.
La présente description décrit des dispositifs pour la sécurité routière d’un véhicule routier qui permettent notamment d’améliorer la cohabitation des différents usagers de la route (bicyclette / voiture par exemple) et d’augmenter ainsi la sécurité pour tous les usagers.
La présente description décrit des dispositifs pour la sécurité routière d’un véhicule routier qui permettent de rendre davantage visibles les distances de sécurité de l’utilisateur sur son véhicule et/ou de rendre l’utilisateur plus visible sur la route, d’augmenter son sentiment de sécurité et sa sécurité.
Dans la présente description, le terme « comprendre » signifie la même chose que « inclure » ou « contenir », et est inclusif ou ouvert et n’exclut pas d’autres éléments non décrits ou représentés.
En outre, dans la présente description, le terme « environ » ou « sensiblement » est synonyme de (signifie la même chose que) une marge inférieure et/ou supérieure de 10%, par exemple 5%, de la valeur respective.
Selon un premier aspect, la présente description concerne un dispositif pour la sécurité routière d’un véhicule pour mobilité douce comprenant :
- des moyens optiques configurés pour générer une ou plusieurs lignes lumineuses sur le sol à une distance donnée du véhicule ;
- des moyens de mesure configurés pour générer des informations relatives à la position et/ou orientation et/ou déplacement du véhicule ;
- une unité de contrôle configurée pour contrôler lesdits moyens optiques en fonction desdites informations.
- des moyens optiques configurés pour générer une ou plusieurs lignes lumineuses sur le sol à une distance donnée du véhicule ;
- des moyens de mesure configurés pour générer des informations relatives à la position et/ou orientation et/ou déplacement du véhicule ;
- une unité de contrôle configurée pour contrôler lesdits moyens optiques en fonction desdites informations.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, le contrôle desdits moyens optiques en fonction desdites informations comprend l’extinction ou l’atténuation de l’intensité de la ou desdites lignes lumineuses au sol.
Les déposants ont montré qu’un tel dispositif permet une sécurité accrue sur la route, car des risques d’éblouissement peuvent être évités pour les autres véhicule routiers en cas de chute du véhicule porteur du dispositif par exemple.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, lesdites informations comprennent au moins l’un desdits paramètres : la position angulaire du véhicule, la vitesse angulaire du véhicule, l’accélération du véhicule. La position angulaire, la vitesse angulaire, et l’accélération angulaire sont pour le mouvement de rotation les homologues de la position, la vitesse, et l’accélération pour le mouvement de translation.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, les moyens de mesure comprennent une centrale inertielle.
Par exemple, la centrale inertielle fournit de manière brute les vitesses angulaires, et les accélérations. Après traitement des données, par exemple au moyen de l’unité de contrôle, par exemple formé d’un microcontrôleur, on accède à la vitesse angulaire et la position angulaire, et à l’accélération, la vitesse et la position. L’unité de contrôle utilise au moins l’un des paramètres parmi la vitesse angulaire, la position angulaire, et l’accélération, pour couper les moyens optiques de génération des lignes lumineuses.
Dans la présente description, on appelle position angulaire du véhicule, l’inclinaison du véhicule dans l’espace par rapport à une inclinaison initiale qui correspondrait par exemple au vélo droit, perpendiculaire à un sol plat, allant tout droit.
On appelle vitesse angulaire du véhicule, la variation de la position angulaire du véhicule au cours temps.
On appelle accélération du véhicule, la variation de la vitesse du véhicule au cours du temps.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, l’unité de contrôle permet d’atténuer l’intensité des lignes lumineuses au sol ou couper lesdits moyens optiques de génération de la ou des lignes lumineuses, en jouant sur une alimentation d’une source lumineuse desdits moyens optiques.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, les moyens optiques sont configurés pour générer une ou plusieurs lignes lumineuses à une longueur d’onde comprise entre environ 510 nm et environ 555 nm.
Les déposants ont montré que cette plage de longueur d’onde est particulièrement avantageuse en termes de visibilité et donc de sécurité.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, les moyens optiques sont configurés pour générer une ou plusieurs lignes lumineuses d’épaisseur supérieure ou égale à environ 3 mm, avantageusement supérieure à environ 10 mm.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, les moyens optiques sont configurés pour générer une ou plusieurs lignes lumineuses d’épaisseur inférieure ou égale à environ 40 mm, avantageusement inférieure à environ 20 mm.
Les déposants ont montré que ces plages de valeur sont avantageuses pour une bonne visibilité des lignes.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, les moyens optiques sont configurés pour générer une ou plusieurs lignes lumineuses rectilignes.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, les moyens optiques sont configurés pour générer une ou plusieurs lignes lumineuses en forme de U.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, les moyens optiques comprennent au moins une première source lumineuse configurée pour émettre un premier faisceau lumineux et au moins un premier système optique de mise en forme configuré pour former à partir dudit premier faisceau, une première ligne lumineuse.
La source lumineuse est par exemple un laser ou une LED.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, les moyens optiques comprennent une pluralité de sources lumineuses, chacune configurée pour émettre un faisceau lumineux, et une pluralité de systèmes optiques de mise en forme, chacun configuré pour former à partir d’un faisceau émis par une desdites sources, une ligne lumineuse.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, ledit au moins un premier système optique est configuré pour la projection d’une ligne lumineuse au sol.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, les moyens optiques sont configurés pour générer une ou plusieurs lignes lumineuses à une distance comprise entre environ 400 mm et 1600 mm du véhicule.
Les déposants ont montré qu’une telle distance est avantageuse pour l’indication d’une zone de sécurité de l’utilisateur et de son véhicule, pour la visibilité par les autres usagers, et donc pour la sécurité.
Selon un deuxième aspect, la présente description concerne un dispositif pour la sécurité routière d’un véhicule pour mobilité douce comprenant :
- des moyens optiques configurés pour générer une ou plusieurs lignes lumineuses sur le sol à une distance du véhicule à une longueur d’onde comprise entre environ 510 nm et environ 555 nm.
- des moyens optiques configurés pour générer une ou plusieurs lignes lumineuses sur le sol à une distance du véhicule à une longueur d’onde comprise entre environ 510 nm et environ 555 nm.
Selon un troisième aspect, la présente description concerne un dispositif pour la sécurité routière d’un véhicule pour mobilité douce comprenant :
- des moyens optiques configurés pour générer une ou plusieurs lignes lumineuses sur le sol à une distance du véhicule, la ou lesdites lignes lumineuses présentant une épaisseur comprise entre environ 5 mm et environ 30 mm.
- des moyens optiques configurés pour générer une ou plusieurs lignes lumineuses sur le sol à une distance du véhicule, la ou lesdites lignes lumineuses présentant une épaisseur comprise entre environ 5 mm et environ 30 mm.
Selon un quatrième aspect, la présente description concerne un véhicule pour mobilité douce de type bicyclette ou trottinette comprenant :
- un dispositif pour la sécurité routière selon l’une quelconque des revendications précédentes.
- un dispositif pour la sécurité routière selon l’une quelconque des revendications précédentes.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, le dispositif est démontable.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, le véhicule est une bicyclette et le dispositif est agencé sous la selle ou sur la tige de selle ou entre la selle et une roue arrière ou au niveau d’un axe de la roue arrière.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, le véhicule est une bicyclette électrique et le dispositif est alimenté électriquement par la batterie de la bicyclette.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, le véhicule est une trottinette et le dispositif est agencé au niveau de la fourche de la trottinette ou au niveau de l’arrière du plateau de la trottinette ou au niveau d’un axe de la roue arrière.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, le véhicule est une trottinette et le dispositif est alimenté électriquement par la batterie de la trottinette.
D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront à la lecture de la description, illustrée par les figures suivantes :
Sur les figures, les éléments ne sont pas toujours représentés à l'échelle pour une meilleure visibilité.
La représente l’architecture générale du dispositif, dans un exemple de réalisation. On distingue les trois parties suivantes : alimentation électrique, système électronique, et système optique. Nous allons à présent décrire les parties électroniques et optiques.
Le contrôleur électronique (type microcontrôleur) effectue un programme en continu. Comme indiqué sur la dans le système électronique, le contrôleur perçoit des données fournies par la centrale inertielle : accélérations dans l’espace, et vitesses angulaires dans l’espace. Il est ensuite possible d’accéder, par le programme, aux vitesses puis à la position dans l’espace, et d’accéder à la position angulaire dans l’espace. Ces données permettent au programme de valider ou non une condition. L’alimentation électrique transmise par le contrôleur électronique à ou aux source(s) lumineuse(s) dépend de cette validation. L’alimentation électrique transmise est donc adaptée à cette validation ou non. Cette validation n’est pas forcément binaire, elle peut être linéaire fonction du niveau de validation de la fonction.
Concrètement cette condition de validation estime si le véhicule portant le dispositif est en train de chuter ou bien s’il est trop incliné. Le but est d’éviter que la projection lumineuse du dispositif éblouisse en vision directe un usager de la route. Cette composante du dispositif correspond au système anti-éblouissement. Ce système est donc automatique.
La représente un schéma optique général du dispositif, selon un exemple de réalisation. Ce schéma est général car il varie en fonction de la version du dispositif considérée. Toutefois, voici une première description avantageuse, qui peut être commune aux différentes versions du dispositif :
La longueur d’onde, autrement dit la couleur, de la source lumineuse est comprise entre les maximums de sensibilité de l’œil humain en visons scotopique (environ 510 nm) et photopique (environ 555 nm) – cf. . Cela correspond à une couleur verte. Les dispositifs actuellement sur le marché utilisent plutôt de la lumière rouge, possiblement car cette couleur indique un danger. Toutefois le rouge est moins visible que le vert car l’œil humain y est moins sensible ; cela est d’autant plus vrai en vision scotopique (vision nocturne).
Chaque version du dispositif peut être étudiée en mode « symétrique » ou « asymétrique ». Le mode symétrique concerne les zones de sécurité gauche et droite de l’utilisateur. Le mode asymétrique ne concerne plus la zone de sécurité droite de l’utilisateur (car les dépassements, par des automobilistes par exemple, se font généralement par la gauche). Nous ferons l’hypothèse dans cette partie, pour les descriptions à suivre, que l’on se place dans le cas du mode symétrique pour une meilleure clarté des descriptions, mais la description s’appliquera aussi bien au mode asymétrique. Voir .
L’épaisseur de la ligne est comprise entre environ 3 mm et environ 40 mm. Une valeur nominale est environ 10 mm. Celle-ci varie en fonction du réglage du dispositif et du positionnement du dispositif sur le véhicule. Par exemple, si le dispositif est positionné plus haut, une ligne projetée sera plus épaisse au niveau du sol (du fait de la divergence du faisceau projeté).
La distance d’une ligne au véhicule dépend du réglage et du positionnement du dispositif sur le véhicule. Le réglage fait en sorte que cette distance soit comprise entre environ 400 mm et environ 1600 mm. Une distance nominale est environ 700 mm. Voir les visuels sur .
Le dispositif peut comprendre des réglages internes afin de régler les caractéristiques suivantes :
Longueur et épaisseur d’une ligne. Réglages principaux (voir ) : Distance de la lentille convergente à la source lumineuse, distance focale (aussi appelé simplement « focale ») de la lentille convergente, divergence (angulaire) de l’élément optique « complexe ».
Positionnement de la ligne (dont notamment distance au véhicule). Réglages principaux : Positionnement et orientation du système optique.
La offre un visuel de la projection lumineuse associée à la version 1 du dispositif. Cette version du dispositif consiste à projeter deux lignes rectilignes latérales.
Le système optique général présenté sur la est doublé : il y a un système optique pour chaque ligne projetée. Pour chaque système optique, il y a (voir ) : une source lumineuse (laser par exemple mais LED possible aussi), une lentille convergente qui permet d’ajuster la divergence du faisceau de la source lumineuse, un élément optique « complexe » qui est ici une lentille multi-cylindriques (généralement moulée). Cet élément permet d’obtenir une ligne rectiligne à partir d’une source lumineuse ponctuelle en amont. Cet élément optique se trouve dans le commerce. La divergence angulaire de cet élément optique affecte la longueur de la ligne projetée.
La offre un visuel de la projection lumineuse associée à la version 2 du dispositif. Cette version du dispositif consiste à ajouter au dispositif version 1, la projection d’une ligne arrière au véhicule.
Le système optique de base est le même que développé pour la version 1. Là encore, un système optique sert pour chaque ligne. La différence dans cette 2èmeversion est que s’ajoute un troisième système optique pratiquement identique pour la ligne arrière (voir ). La différence pour ce troisième système optique peut venir du fait que la ligne doive être moins longue que les deux autres. Ainsi, la lentille multi-cylindriques peut avoir une divergence différente des deux autres utilisées pour les lignes latérales.
La offre un visuel de la projection lumineuse associée à la version 3 du dispositif. Cette version du dispositif consiste à projeter une seule ligne en forme de « U ».
Le système optique comme décrit plus haut ( ) est cette fois-ci en un seul exemplaire : il y a un système optique pour la ligne projetée. Le système optique comprend (voir ) : une source lumineuse (LED par exemple mais laser possible aussi), une lentille convergente qui permet d’ajuster la divergence du faisceau de la source lumineuse, un élément optique « complexe » qui est ici une lentille spécifique sur-mesure que l’on pourrait appeler lentille à forme libre (communément appelée lentille free-form). Cet élément permet d’obtenir une ligne en forme de « U » à partir d’une source lumineuse ponctuelle en amont. La forme d’une telle lentille se calcule généralement à l’aide d’un logiciel de conception optique. Pour cela il est intéressant de passer par un bureau d’étude optique.
II – Positionnements du dispositif
sur le véhicule
Le dispositif se positionne sur le véhicule. La indique des positionnements possibles, sur bicyclette et sur trottinette (peu importe la version ou le mode symétrique/asymétrique du dispositif). Il paraît évident que le dispositif doive être positionné de manière convenable (dans le bon sens, centré) pour effectuer la projection lumineuse de façon adéquate.
Pour le vélo, le dispositif peut se positionner par exemple : (A) en dessous de la selle, au niveau de la tige de selle, (B) entre le dessus de roue arrière et la tige de selle, (C) au niveau de l’axe de la roue arrière.
Pour la trottinette, le dispositif peut se positionner par exemple : (A) Au niveau de la fourche, (B) sur l’arrière du plateau, proche de la roue arrière, (C) au niveau de l’axe de la roue arrière.
Les réglages mécaniques (positions et orientations), optiques, et électroniques (condition de validation dans le programme) des dispositifs ne sont pas nécessairement les mêmes (même pour une même version du dispositif) en fonction de la position voulue du dispositif sur le véhicule. Ainsi, par exemple, un dispositif version 1 pour vélo n’aura pas nécessairement les mêmes réglages mécaniques, optiques, et électroniques qu’un dispositif version 1 pour trottinette, ou même qu’un dispositif version 1 pour vélo ayant un positionnement différent sur le véhicule.
Différentes versions de dispositifs ont été faites testées plusieurs jours par des utilisateurs se déplaçant à vélo. La montre des photos de prototypes à coques imprimées en 3D créés à ce jour. La montre des photos prises lors d’un test effectué avec un de ces prototypes. La projection lumineuse est volontairement non symétrique pour des raisons de test.
Une solution technique étudiée mais non mise en œuvre à ce jour est une solution de mise en forme de la lumière par miroir polygonal tournant. Le principe de cette solution technique existe dans d’autres domaines d’application comme les scanners de code-barres ou dans des lidars. Un schéma explicatif du fonctionnement se trouve en .
On peut voir une photo d’un prototype sur le . Cette solution est plus difficile à fabriquer, plus difficile à régler, plus coûteuse et plus fragile, mais néanmoins possible.
Dans notre cas, on observe que les différences d’orientations des miroirs composant le miroir polygonal permettent la création de plusieurs lignes sur le sol. La création de ces lignes repose sur la persistance rétienne contrairement à d’autres solutions où la ligne n’est pas tracée mais est directement projetée.
Bien que décrite à travers un certain nombre d’exemples de réalisation, les dispositifs selon la présente description comprennent différentes variantes, modifications et perfectionnements qui apparaîtront de façon évidente à l’homme de l’art, étant entendu que ces différentes variantes, modifications et perfectionnements font partie de la portée de l’invention telle que définie par les revendications qui suivent.
Claims (9)
- Dispositif pour la sécurité routière d’un véhicule pour mobilité douce comprenant :
- des moyens optiques configurés pour générer une ou plusieurs lignes lumineuses sur le sol à une distance donnée du véhicule ; lesdits moyens optiques comprenant au moins une première source lumineuse configurée pour émettre un premier faisceau lumineux et au moins un premier système optique de mise en forme configuré pour former à partir dudit premier faisceau, une première ligne lumineuse, projetée sur au sol ;
- des moyens de mesure configurés pour générer des informations relatives à la position et/ou orientation et/ou déplacement du véhicule ;
- une unité de contrôle configurée pour contrôler lesdits moyens optiques en fonction desdits informations. - Dispositif selon la revendication 1, dans lequel lesdites informations comprennent au moins l’un desdits paramètres : la position angulaire du véhicule, la vitesse angulaire du véhicule, l’accélération du véhicule.
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les moyens optiques comprennent une ou plusieurs sources lumineuses LED ou laser et un ou plusieurs éléments optiques configurés pour générer une ou plusieurs lignes lumineuses à une longueur d’onde comprise entre environ 510 nm et environ 555 nm.
- Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel les moyens optiques comprennent une ou plusieurs lentilles convergentes associées à un ou plusieurs éléments optiques configurés pour générer une ou plusieurs lignes lumineuses d’épaisseur comprise entre environ 3 mm et 40 mm.
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications 3 ou 4, dans lequel les moyens optiques sont configurés pour générer une ou plusieurs lignes lumineuses rectilignes.
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications 3 ou 4, dans lequel les moyens optiques sont configurés pour générer une ou plusieurs lignes lumineuses formant un U ou une ou plusieurs lignes lumineuses en forme de U.
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le contrôle desdits moyens optiques en fonction desdites informations comprend l’extinction ou l’atténuation de l’intensité des lignes lumineuses.
- Bicyclette comprenant un dispositif de sécurité selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que ledit dispositif est agencé sous la selle ou sur la tige de selle ou entre la selle et une roue arrière ou au niveau d’un axe de la roue arrière de ladite bicyclette.
- Trottinette comprenant un dispositif de sécurité selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que ledit dispositif est agencé au niveau de la fourche de la trottinette ou au niveau de l’arrière du plateau de la trottinette ou au niveau d’un axe de la roue arrière de ladite trottinette.
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