WO2016087740A1 - Pédale connectée - Google Patents

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WO2016087740A1 PCT/FR2015/053154 FR2015053154W WO2016087740A1 WO 2016087740 A1 WO2016087740 A1 WO 2016087740A1 FR 2015053154 W FR2015053154 W FR 2015053154W WO 2016087740 A1 WO2016087740 A1 WO 2016087740A1
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Jean-Marie DEBBASCH
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Connected Cycle
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Abstract

La pédale (10, 110) est destinée à être montée sur une manivelle d'un pédalier à révolution. Elle comprend : - un calculateur (20) apte à géolocaliser la pédale (10, 110), à compter le nombre de rotations de la pédale (10, 110) autour d'un axe principal (X) de la pédale (10, 110) et à délivrer un message comprenant ces informations, - un émetteur pour émettre ce message hors de la pédale (10, 110), et - des moyens d'alimentation (22, 24, 30, 34) en énergie électrique du calculateur (20) et de l'émetteur.

Description

Pédale connectée
L'invention concerne les véhicules, par exemple une bicyclette, comprenant au moins une pédale dont la rotation autour d'un axe de pédalier permet de fournir au véhicule l'énergie nécessaire à son déplacement.
Une pédale de bicyclette comprend parfois un dispositif électronique destiné à mesurer l'effort fourni par un utilisateur de la bicyclette. Le document EP-1 661 606 divulgue un exemple d'une pédale comprenant un tel dispositif de mesure de l'effort. La pédale décrite dans ce document comprend une carte mémoire enregistrant les informations produites par le dispositif de mesure. L'utilisateur doit ensuite extraire la carte mémoire de la pédale, l'introduire dans un outil de lecture adapté pour enfin pouvoir accéder aux données.
La gestion des données produites durant l'utilisation de la bicyclette est donc relativement fastidieuse. De plus, le dispositif de mesure est relativement volumineux à l'échelle de la pédale.
Un but de l'invention est de proposer une pédale connectée.
Pour ce faire, on prévoit selon l'invention une pédale destinée à être montée sur une manivelle d'un pédalier à révolution, caractérisée en ce qu'elle comprend :
- un calculateur (20) apte à géolocaliser la pédale (10, 110), à compter le nombre de rotations de la pédale (10, 110) autour d'un axe principal (X) de la pédale (10, 110) et à délivrer un message comprenant ces informations,
- un émetteur pour émettre ce message hors de la pédale (10, 110), et
- des moyens d'alimentation (22, 24, 30, 34) en énergie électrique du calculateur (20) et de l'émetteur.
Ainsi, la pédale transmet en temps réel les informations qu'elle génère. Il est donc possible d'exploiter immédiatement, par exemple sur un téléphone mobile dit « smartphone » les informations produites par le calculateur de la pédale. En outre, grâce à la puissance des derniers calculateurs, il est possible de lui faire remplir plusieurs fonctions et donc notamment celle de la géolocalisation de la pédale afin de communiquer la position après un vol de la bicyclette.
Selon un mode de réalisation, les moyens d'alimentation en énergie électrique du calculateur comprennent une batterie d'accumulateurs et/ou au moins une pile électrique.
L'utilisateur peut alors simplement procéder au remplacement de la batterie lorsque les accumulateurs sont déchargés.
Avantageusement, les moyens d'alimentation en énergie électrique du calculateur comprennent un générateur d'électricité, par exemple un générateur du type dynamoélectrique, agencé de telle sorte que la rotation de la pédale autour de son axe principal (X) génère un courant électrique.
L'utilisateur génère alors au cours de l'utilisation de la bicyclette, en pédalant, l'énergie nécessaire au fonctionnement de la pédale connectée. Il n'est alors pas nécessaire de procéder à l'étape de remplacement de la batterie d'accumulateurs et/ou de la pile électrique.
De préférence, les moyens d'alimentation en énergie électrique du calculateur comprennent un réducteur à engrenages le réducteur ayant de préférence un rapport de transmission sensiblement égal à 100.
La génération d'électricité est ainsi plus efficace car la vitesse de rotation de la génératrice est démultipliée par rapport à la vitesse de rotation de la pédale sur son propre axe.
Selon un mode de réalisation, le réducteur à engrenages est un train épicycloïdal ayant de préférence un rapport de transmission sensiblement égal à 100.
La fiabilité et la solidité du générateur d'électricité est alors améliorée. Les inventeurs ont en effet constaté que le train épicycloïdal était particulièrement fiable à l'usage pour un encombrement moindre.
Avantageusement, l'émetteur est apte à émettre le message sous la forme d'une onde radio suivant le standard GSM (Global System for Mobile Communications) et/ou suivant le standard UMTS (Universal Mobile Télécommunications System) et/ou suivant le standard LTE (Long Term Evolution).
Ce standard est adapté pour les téléphones mobiles.
De préférence, l'émetteur est apte à émettre le message sous la forme d'une onde radio suivant le standard CDMA (Code Division Multiple Access).
Selon un mode de réalisation, l'émetteur est apte à émettre le message sous la forme d'une onde radio suivant la bande de fréquence VHF (Very High Frequency) et/ou UHF (Ultra High Frequency).
Avantageusement, l'émetteur est apte à émettre le message sur le réseau internet.
Le traitement des données est donc possible au moyen d'un grand nombre d'appareils.
De préférence, la pédale comprend un récepteur apte à recevoir un message, avantageusement à partir du réseau internet.
On peut alors facilement procéder à des opérations telles que des mises à jour du calculateur.
On prévoit aussi selon l'invention un véhicule équipé d'une pédale telle que précédemment décrite.
On prévoit également selon l'invention un programme comprenant des instructions de codes aptes à géolocaliser une pédale telle que précédemment décrite, à compter le nombre de rotations de la pédale autour de son axe principal (X) et à émettre et/ou recevoir un message comprenant ces informations, lorsqu'il est exécuté sur un ordinateur.
On prévoit enfin selon l'invention un programme comprenant des instructions de code aptes à traiter et à analyser le message lorsqu'il est exécuté sur un ordinateur.
On va maintenant décrire, à titre d'exemple non limitatif, deux modes de réalisation de l'invention, à l'aide des figures suivantes :
- la figure 1 est une vue en perspective d'une pédale selon un premier mode de réalisation de l'invention dont on a ôté le couvercle,
- la figure 2 est une vue en perspective d'une pédale selon un second mode de réalisation de l'invention dont on a également ôté le couvercle, et
- la figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne lll-lll de la pédale selon le second mode de réalisation de l'invention dans laquelle on a omis certaines pièces.
On a représenté, à la figure 1 , une pédale 10 selon l'invention pour véhicule du type bicyclette. La pédale 10 comprend une enveloppe protectrice 12, en forme de boîte, délimitant la pédale et destinée à dissimuler et à protéger les objets disposés en son intérieur de la pédale. L'enveloppe 12 comprend un couvercle, non représenté, permettant à un utilisateur de prendre appui pour pédaler.
La pédale 10 comprend également des moyens de liaison 14 à une manivelle, non représentée, de pédalier. Ici, ces moyens 14 comprennent un arbre 16 relié d'une part à la manivelle et s'étendant d'autre part dans l'enveloppe 12. L'arbre 16 porte un organe 18 ayant une surface lisse et non filetée et n'offrant ainsi aucune prise pour un outil d'assemblage tel qu'une clé plate ou une clé à molette. Cette dernière caractéristique permet d'empêcher un tiers de pouvoir subtiliser facilement la pédale 10.
Lorsqu'un utilisateur pédale, l'enveloppe 12 de la pédale 10 entre en rotation sur elle- même autour d'un axe principal de la pédale (X) qui est confondu avec un axe principal de l'arbre 16.
Dans l'enveloppe 12, un boîtier 20 est disposé. Le boîtier 20 comprend en son intérieur un calculateur comprenant des instructions de codes aptes, lorsqu'il est exécuté par le calculateur, d'une part à géolocaliser la pédale et d'autre part à compter le nombre rotations de la pédale autour de son axe principal (X). La géolocalisation s'effectue par exemple grâce au système GPS (Global Positioning System). Le comptage du nombre de rotations s'effectue dans ce mode de réalisation grâce à un accéléromètre intégré au calculateur. Ainsi, le calculateur peut estimer l'effort fourni par l'utilisateur en train de pédaler. Selon une variante du présent mode de réalisation, le boîtier 10 comprend également en son intérieur un capteur de pression électriquement relié au calculateur lui permettant de calculer l'effort fourni par l'utilisateur à partir des mesures de pressions exercées par l'utilisateur.
Le calculateur est apte à délivrer un message comprenant les informations calculées. De plus, le boîtier 20 comprend en son intérieur un émetteur, électriquement relié au calculateur, apte à émettre le message délivré par le calculateur hors de la pédale. L'émetteur émet le message sur le réseau internet, en émettant optionnellement sur un réseau radio donnant accès à internet. Le boîtier 20 comprend également un récepteur électriquement relié au calculateur et à l'émetteur et apte à recevoir des informations depuis le réseau internet par ondes Wi-Fi. Selon une variante, l'émetteur est apte à recevoir ces informations depuis le réseau internet par ondes Bluetooth. Selon une troisième variante, l'émetteur est apte à recevoir ces informations par ondes Wi-Fi et Bluetooth. Selon une autre variante, le récepteur est apte à recevoir des messages suivant le standard GSM et/ou UMTS et/ou CDMA et/ou sur les bandes de fréquences VHF, UHF et ISM (Industriel, Scientifique et Médical).
Selon une variante de ce mode de réalisation, l'émetteur est apte à émettre le message sous la forme d'une onde radio suivant le standard GSM. Selon une autre variante, le message est émis sous la forme d'une onde radio suivant le standard CDMA. Selon une troisième variante, le message est émis sous la forme d'une onde de fréquence appartenant aux bandes VHF ou UHF. Selon une quatrième variante, l'émetteur est apte à émettre selon tous ces standards simultanément. L'émetteur est également capable d'émettre suivant les standards Wi-Fi et Bluetooth.
La pédale 10 comporte également des moyens d'alimentation en énergie électrique du calculateur, de l'émetteur et du récepteur. Dans ce mode de réalisation, ces moyens comprennent une batterie 22 alimentée par une pluralité de piles électriques. Selon une variante, la batterie 22 est une batterie d'accumulateurs. Lorsque les piles électriques sont déchargées, l'utilisateur doit procéder au remplacement de ces éléments. Lorsque l'accumulateur est déchargé, l'utilisateur peut procéder à sa recharge. La batterie 22 est reliée au calculateur, à l'émetteur et au récepteur au moyen d'une liaison 22 avec le boîtier 20 qui est ici un fil cuivré.
La pédale 10 comprend également un carter 26 destiné d'une part à caler le boîtier 20 à l'intérieur de l'enveloppe 12 et d'autre part à protéger l'arbre 16, autour duquel l'enveloppe 12 entre en rotation lorsque l'utilisateur pédale, vis-à-vis du boîtier 20 et de la batterie 22. Par ailleurs, le boîtier 20 et la batterie 22 sont solidaires en rotation de l'enveloppe 12.
Le boîtier 20 a donc notamment pour fonction de protéger le calculateur, l'émetteur et le récepteur qu'il renferme.
On va maintenant décrire à l'aide des figures 2 et 3 un second mode de réalisation de l'invention. Les éléments inchangés par rapport au premier mode de réalisation conserveront la même référence numérique.
Comme on le voit sur la figure 3, l'arbre 16 porte sur une extrémité 19 reliée à la manivelle un évidemment 21 dont le contour présente une forme complémentaire d'une clé spécifique non standard. Ainsi, chaque pédale 110 est livrée avec une clé spécifique permettant le démontage de la pédale 110. Selon une variante, le contour de l'évidemment 21 est complémentaire d'une clé de type connu telle qu'une clé Allen ou une clé torx également connue sous le nom de clé vis-étoile. L'évidemment peut présenter en son centre une excroissance complémentaire d'une clé de type Security torx également connu sous le nom de vis Torx à noyau. Selon une troisième variante, le contour de l'évidemment 21 est complémentaire d'une clé de type connu mais présente un diamètre spécifique.
La pédale 110 comprend un générateur d'électricité 28 de type dynamoélectrique. Le générateur dynamoélectrique 28 est agencé de sorte que la rotation relative de l'arbre 16 par rapport à l'enveloppe 12 génère un courant électrique. Pour ce faire, le générateur est relié à l'arbre 16 par l'intermédiaire d'un réducteur à engrenages 30 présentant une roue dentelée 32 reliée à une roue dentelée 34 du générateur dynamoélectrique 28 et également un arbre 36 reliée à l'extrémité 38 de l'arbre 16.
Le générateur dynamoélectrique 28 est solidaire de l'enveloppe 12 de la pédale 10. Ainsi, lorsqu'un utilisateur pédale, l'arbre 16 entre en rotation par rapport au générateur dynamoélectrique 28. Par l'intermédiaire du réducteur à engrenages 30 qui présente un rapport de transmission sensiblement égal à 100, la roue dentelée 34 du générateur dynamoélectrique 28 entre en rotation à une vitesse cent fois supérieure à celle de l'enveloppe 12. A titre d'exemple, un utilisateur en ville pédale à une vitesse telle que l'enveloppe tourne à une vitesse comprise entre 30 et 40 tours par minute. Ainsi, dans ce cas, la roue dentelée 34 du générateur dynamoélectrique 28 tourne à une vitesse comprise entre 3000 et 4000 tours par minute, ce qui est la plage de fonctionnement optimale du générateur dynamoélectrique 28 ici utilisé.
L'énergie électrique ainsi générée alimente, en passant par un circuit de charge, une batterie rechargeable 40 reliée au boîtier 20 renfermant le calculateur, l'émetteur et le récepteur par des moyens similaires à ceux précédemment décrits. Dans ce mode de réalisation, l'utilisateur n'a pas à se préoccuper de la charge de la batterie 40 puisque celle-ci se charge automatiquement. Ainsi, le générateur dynamoélectrique 28 fait partie des moyens d'alimentation en énergie électrique du calculateur, de l'émetteur et du récepteur.
Selon une variante de ce mode de réalisation, le réducteur à engrenages est du type train épicycloïdal, ayant de préférence un rapport de transmission sensiblement égal à 100, éventuellement associé au réducteur à engrenages 30 tel que représenté la figure 3.
Ici, le générateur dynamoélectrique 28 délivre un courant continu, mais selon une variante, il délivre un courant alternatif en étant équipé d'un convertisseur AC/DC.
Dans ce mode de réalisation, le comptage du nombre de rotations de l'enveloppe 12 pourra s'effectuer par la mesure, par le calculateur, des cycles électriques du générateur dynamoélectrique 28 qui sont directement reliés au nombre de rotations de l'enveloppe 12. Ainsi, le calculateur peut estimer l'effort produit par l'utilisateur.
En outre, le calculateur contrôle, par l'intermédiaire d'une fonction de limitation du courant consommé, la puissance électrique demandée au générateur dynamoélectrique 28 afin que, notamment lors du démarrage, la puissance demandée soit faible pour ne pas solliciter de la part de l'utilisateur un effort trop important lorsque la vitesse de rotation de l'enveloppe 12 par rapport à l'arbre 16 est encore faible.
A l'inverse, lorsque la vitesse de rotation de l'enveloppe 12 par rapport à l'arbre 16 est importante, le calculateur contrôle la puissance électrique produite par le générateur dynamoélectrique 28. En l'absence de ce contrôle, le générateur dynamoélectrique 28 produirait une tension importante qui pourrait endommager la batterie 40 ou le calculateur lui-même.
Le couplage entre l'arbre 16 et le réducteur à engrenages 30 au moyens de l'arbre 36 et de l'extrémité 38 de l'arbre 16 est effectué avec une certaine souplesse car à l'usage, la rotation de l'arbre 16 par rapport à l'enveloppe 12 n'est pas une rotation parfaite. Si le couplage était effectué trop strictement, le réducteur à engrenages 30 risquerait de se détériorer car un tel réducteur supporte mal les rotations non parfaites. Selon une variante, ce couplage est rigide.
Le roulement mécanique entre l'arbre 16 et l'enveloppe 12 se fait par une pluralité de paliers plats 17 en polymère à faible coefficient de frottement. Ces paliers 17 fonctionnent sans nécessité de lubrification, ce qui évite tout risque de contact entre un lubrifiant et les composants électroniques portés par la pédale 110.
Selon une variante, le roulement mécanique entre l'arbre 16 et l'enveloppe 12 se fait au moyen d'un mécanisme de roulement à billes.
Bien entendu, on pourra apporter à l'invention de nombreuses modifications sans sortir du cadre de celle-ci.
On pourra notamment associer les moyens de productions d'électricité, à savoir la batterie rechargeable 40 avec la batterie d'accumulateurs ou à piles électriques 22 et les associer en redondance afin que l'une des batteries puisse suppléer l'autre en cas de défaillance.
On pourra aussi utiliser différents types de calculateurs capables de générer des informations de différentes natures. On pourra également associer les modes de transmission des informations générées par le calculateur.
Selon une autre version du dispositif, le vélo comporte un ensemble de capteurs permettant notamment la mesure des pulsations cardiaques de l'utilisateur, la mesure de l'effort fourni par l'utilisateur sur le guidon, et la pression des pneus. Les capteurs transmettent ces informations au calculateur dans la pédale, par ondes radio à courte portée. Le calculateur exploite ces données et les transmet sur le réseau internet selon les standards précédemment divulgués.
Le générateur d'électricité alimentant en énergie électrique le calculateur et/ou l'émetteur pourra également être un générateur de courant triphasé du type « brushless ».
Selon une variante du dispositif, le calculateur est apte à mesurer l'accélération de la pédale (10, 110) dans trois directions (A1 , A2, A3), visibles aux figures 1 et 2, formant une base orthonormée de l'espace et/ou à mesurer l'angle entre un axe (Y) transversal à l'axe principal (X) de la pédale (10, 110) et la direction reliant la pédale (10, 110) au pôle nord magnétique terrestre et/ou à détecter et mesurer l'intensité d'un choc sur la pédale (10, 110) et/ou mesurer les vibrations de la pédales (10, 110).
Dans ce cas, le programme est apte à mesurer l'accélération de la pédale (10, 110) dans trois directions (A1 , A2, A3) formant une base orthonormée de l'espace et/ou à mesurer l'angle entre un axe (Y) transversal à l'axe principal (X) de la pédale (10, 110) et la direction reliant la pédale (10, 110) au pôle nord magnétique terrestre et/ou à détecter et mesurer l'intensité d'un choc sur la pédale (10, 110) et/ou mesurer les vibrations de la pédales (10, 110) lorsqu'il est exécuté sur un ordinateur.
Avantageusement, l'émetteur est apte à émettre le message sur un réseau privé apte à émettre le message sur le réseau internet.
De préférence, la pédale (10, 110) comprend une alarme reliée au récepteur et apte à émettre un signal sonore lorsqu'elle est activée à distance par un utilisateur.
Avantageusement, l'émetteur est apte à émettre le message sous la forme d'une onde radio sur la bande de fréquence ISM (Industriel, Scientifique et Médical).
De préférence, l'émetteur est apte à communiquer avec un smartphone de l'utilisateur en générant un réseau local, également connu sous l'acronyme anglais LAN (Local Area Network), selon tous les standards ou bandes de fréquences précitées, notamment ISM et ou sur un réseau étendu, également connu sous l'acronyme anglais WAN (Wide Area Network).

Claims

REVENDICATIONS
1 . Pédale (10, 110) destinée à être montée sur une manivelle d'un pédalier à révolution, caractérisée en ce qu'elle comprend :
- un calculateur (20) apte à géolocaliser la pédale (10, 110), à compter le nombre de rotations de la pédale (10, 110) autour d'un axe principal (X) de la pédale (10, 110) et à délivrer un message comprenant ces informations,
- un émetteur pour émettre ce message hors de la pédale (10, 110), et
- des moyens d'alimentation (22, 24, 30, 34) en énergie électrique du calculateur et de l'émetteur.
2. Pédale (10, 110) selon la revendication précédente, dans laquelle le calculateur est apte à mesurer l'accélération de la pédale (10, 110) dans trois directions (A1 , A2, A3) formant une base orthonormée de l'espace et/ou à mesurer l'angle entre un axe (Y) transversal à l'axe principal (X) de la pédale (10, 110) et la direction reliant la pédale (10, 110) au pôle nord magnétique terrestre et/ou à détecter et mesurer l'intensité d'un choc sur la pédale (10, 110) et/ou mesurer les vibrations de la pédales (10, 110).
3. Pédale (10, 110) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les moyens d'alimentation (22, 24, 30, 34) en énergie électrique du calculateur et/ou de l'émetteur comprennent une batterie d'accumulateurs (22) et/ou au moins une pile électrique.
4. Pédale (10, 110) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les moyens d'alimentation (22, 24, 28, 34) en énergie électrique du calculateur et/ou de l'émetteur comprennent un générateur d'électricité (28), par exemple un générateur du type dynamoélectrique (28), agencé de telle sorte que la rotation de la pédale (10, 110) autour de son axe principal (X) génère un courant électrique.
5. Pédale (10, 110) selon la revendication précédente, dans laquelle les moyens d'alimentation en énergie électrique (22, 24, 28, 30, 34) du calculateur et/ou de l'émetteur comprennent un réducteur à engrenages (30), le réducteur à engrenages (30) ayant de préférence un rapport de transmission sensiblement égal à 100.
6. Pédale (10, 110) selon la revendication précédente, dans laquelle le réducteur à engrenages (30) est un train épicycloïdal ayant de préférence un rapport de transmission sensiblement égal à 100.
7. Pédale (10, 110) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l'émetteur est apte à émettre le message sous la forme d'une onde radio suivant le standard GSM (Global System for Mobile Communications) et/ou suivant le standard UMTS (Universal Mobile Télécommunications System) et/ou suivant le standard LTE (Long Term Evolution) et/ou selon le standard CDMA (Code Division Multiple Access) et/ou sur la bande de fréquence VHF (Very High Frequency) et/ou sur la bande de fréquence UHF (Ultra High Frequency) et/ou sur la bande de fréquence ISM (Industriel, Scientifique et Médical).
8. Pédale (10, 110) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l'émetteur est apte à émettre le message sur le réseau internet.
9. Pédale (10, 110) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l'émetteur est apte à émettre le message sur un réseau privé apte à émettre le message sur le réseau internet.
10. Pédale (10, 110) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un récepteur apte à recevoir un message, avantageusement sur le réseau internet, éventuellement par l'intermédiaire d'un réseau radio.
11 . Pédale (10, 110) selon la revendication, comprenant une alarme reliée au récepteur apte à émettre un signal sonore lorsqu'elle est activée à distance par un utilisateur.
12. Véhicule équipé d'une pédale (10, 110) selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes.
13. Programme comprenant des instructions de codes aptes à géolocaliser une pédale (10, 110) selon l'une quelconque des revendications précédentes, à compter le nombre de rotations de la pédale (10, 110) autour de son axe principal (X) et à émettre et/ou recevoir un message comprenant ces informations, lorsqu'il est exécuté sur un ordinateur.
14. Programme selon la revendication précédente, apte à mesurer l'accélération de la pédale (10, 110) dans trois directions (A1 , A2, A3) formant une base orthonormée de l'espace et/ou à mesurer l'angle entre un axe (Y) transversal à l'axe principal (X) de la pédale (10, 110) et la direction reliant la pédale (10, 110) au pôle nord magnétique terrestre et/ou à détecter et mesurer l'intensité d'un choc sur la pédale (10, 110) et/ou mesurer les vibrations de la pédales (10, 110) lorsqu'il est exécuté sur un ordinateur.
15. Programme comprenant des instructions de code aptes à traiter et à analyser le message lorsqu'il est exécuté sur un ordinateur.
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