Brevet FR2765689A1 — publié le 19990108

DISPOSITIF DE MESURE ET D'AFFICHAGE DE LA VITESSE D'UN VEHICULE La présente invention concerne un dispositif de mesure et d'affichage de la vitesse d'un véhicule comportant au moins une roue, tel que notamment une bicyclette, un patin à roulettes ou une planche à roulettes, comportant des moyens pour générer un champ magnétique rotatif et des moyens de traitement de ce champ magnétique rotatif, ces moyens de traitement comportant des moyens de détection du champ magnétique rotatif, des moyens de conversion d'une fréquence de rotation du champ magnétique en une vitesse linéaire du véhicule, des moyens d'affichage d'au moins la vitesse linéaire du véhicule et une alimentation électrique. II existe actuellement différents dispositif permettant de mesurer et d'afficher des informations relatives à un véhicule, telles que sa vitesse instantanée, sa vitesse moyenne ou la distance parcourue depuis un point de référence. L'un de ces dispositifs est utilisé avec une bicyclette exclusivement. II comporte un aimant permanent fixé à un rayon de la roue avant de la bicyclette, à un endroit prédéterminé de la roue. Un dispositif de détection est placé sur la fourche de la bicyclette, de telle façon que, à chaque tour de roue, L'aimant permanent passe à proximité du dispositif de détection. Ce dispositif est constitué d'un contact tel qu'un contact "Reed", dans lequel un contact mécanique se ferme chaque fois que l'aimant permanent passe à proximité. Un fil électrique relie ensuite le dispositif de détection à un dispositif d'affichage placé de façon à être visible par l'utilisateur, par exemple sur le guidon. Cette réalisation présente différents inconvénients. L'aimant permanent ne peut être fixé que sur un rayon de la roue. II peut donc difficilement être utilisé sur les bicyclettes comportant des roues à bâtons et pas sur les roues ne comportant pas de rayons du tout telles que les roues lenticulaires ou les roues de trottinettes par exemple. D'autre part, le positionnement de l'aimant par rapport au dispositif de détection doit être très précis, de l'ordre de 1 à 3 mm, ce qui complique le montage, en particulier lorsque l'on souhaite réaliser un dispositif amovible. Lorsque la distance entre l'aimant permanent et le relais est plus grande, le contact ne se ferme pas. En outre, il existe une liaison électrique entre le dispositif de détection et le dispositif d'affichage. Cette liaison est réalisée sous la forme d'un fil électrique fin, qui peut être facilement arraché. Finalement, lorsque la bicyclette avance à faible vitesse, les impulsions sont détectées à des intervalles trop longs pour permettre une mesure précise. Le dispositif affiche alors des valeurs peu fiables. II existe un autre dispositif de mesure permettant de pallier certains des inconvénients ci-dessus. Ce dispositif comporte un disque auquel sont fixés un ou plusieurs aimants permanents, ce disque étant placé autour du moyeu d'une roue du véhicule. Comme précédemment, un contact détecte le passage des aimants permanents à proximité de ce contact. A chaque détection, une impulsion est transmise sous la forme d'un signal radio à un dispositif de réception et d'affichage. Ce dispositif ne comporte pas de fil électrique entre le contact et le dispositif d'affichage. II est toutefois sensible aux perturbations électromagnétiques. En particulier, I'allumage électrique de voitures placées à proximité peut générer des signaux perturbateurs. De même, il peut y avoir des interférences entre plusieurs cyclistes proches. La présente invention se propose de pallier ces inconvénients en réalisant un dispositif particulièrement fiable quelle que soit la vitesse du véhicule, simple à monter, fonctionnant sans fil et insensible aux perturbations. Ce but est atteint par un dispositif tel que défini en préambule et caractérisé en ce que les moyens pour générer un champ magnétique rotatif comportent au moins une roulette agencée pour tourner à une vitesse proportionnelle à ladite vitesse linéaire du véhicule, et en ce que ladite roulette comporte au moins un aimant permanent. Selon une forme de réalisation avantageuse, L'aimant permanent est creux et a deux pôles disposés de part et d'autre d'un axe de rotation de la roulette, cet axe passant par le creux de l'aimant. Selon un premier mode de réalisation, la roulette est en contact mécanique avec une roue du véhicule. Selon un deuxième mode de réalisation, la roulette constitue une roue dudit véhicule. Selon une forme de réalisation préférée, les moyens de détection du champ magnétique, les moyens de conversion d'une fréquence de rotation du champ magnétique en une vitesse linéaire, les moyens d'affichage du véhicule et l'alimentation électrique sont disposés dans un même boîtier constituant un appareil de mesure et d'affichage. Cet appareil de mesure et d'affichage peut être intégré au véhicule, fixé de façon amovible sur le véhicule ou porté par l'utilisateur du véhicule. La roulette a avantageusement un diamètre inférieur à 10 cm. La roulette peut être en contact avec une jante d'une roue du véhicule ou avec une bande de roulement de cette roue. La présente invention sera mieux comprise en référence à différents modes de réalisation et aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue de face en coupe, d'une partie du dispositif selon l'invention; - la figure 2 est une vue de profil de la partie de la figure 1 montée selon une première forme de réalisation; - la figure 3 est une vue de profil de la partie du dispositif de la figure 1 montée selon une deuxième forme de réalisation - la figure 4 est une deuxième forme de réalisation du dispositif selon la présente invention; - la figure 5 est une variante du dispositif de la figure 4; - la figure 6 est une autre variante du dispositif de la figure 4; et - la figure 7 est une vue schématique de la partie électronique du dispositif selon l'invention. En référence à ces figures, le dispositif 10 selon la présente invention comporte essentiellement des moyens il pour générer un champ magnétique rotatif et des moyens 12 de traitement de ce champ magnétique. Les moyens 11 pour générer un champ magnétique rotatif comportent un aimant permanent 13 sensiblement cylindrique. Cet aimant peut être creux de façon qu'un axe 14 puisse le traverser, ou plein. Dans le cas où l'aimant est creux, les pôles de l'aimant sont disposés de façon symétrique de part et d'autre de cet axe, comme cela est illustré en particulier par les figures 1, 4 et 6. Dans le mode de réalisation illustré par les figures 1, 2, 3 et 6, L'aimant permanent 13 est entouré d'une couche de matière synthétique 15 telle que du polyuréthane, de façon à former une roulette 16. Cette roulette est montée dans un étrier 17 fixé à une lame élastique 18 réalisée par exemple en acier inoxydable. Cette lame élastique comporte une fente allongée 19. Les moyens Il pour générer un champ magnétique rotatif peuvent être fixés de différentes manières. Dans l'exemple illustré par la figure 2, la lame élastique 18 est fixée dans un support 20 pour patin de frein, tel qu'il en existe sur les bicyclettes conventionnelles. Cette lame est fixée dans une position telle que la roulette 16 est en contact permanent avec une jante 21 de la roue de la bicyclette. De cette façon, dès que la roue de la bicyclette tourne, elle entraîne la rotation de la roulette. Dans le mode de réalisation illustré par la figure 3, les moyens pour générer un champ magnétique rotatif sont fixés à la fourche 22 de la bicyclette, au moyen d'une vis existant sur la plupart des bicyclettes conventionneiles. Dans ce cas, la roulette 16 est en contact avec la bande de roulement 23 de la roue de la bicyclette. Dans le mode de réalisation illustré par la figure 6, les moyens pour générer un champ magnétique rotatif sont montés sur l'axe d'une roue de patin à roulettes et sont maintenus en contact avec la bande de roulement de cette roue au moyen de la lame élastique 18. Les moyens de traitement 12 du champ magnétique comportent essentiellement des moyens 24 de détection du champ magnétique produit par l'aimant permanent, des moyens 25 de conversion d'une fréquence de rotation du champ magnétique en une vitesse linéaire du véhicule, des moyens d'affichage 26 de cette vitesse linéaire et une alimentation électrique 27. Les moyens de détection 24 du champ magnétique sont connus en soi et sont formés par exemple d'un noyau magnétisable 28 entouré de fil formant une bobine 29 dont le nombre de spires dépend de la sensibilité requise. Le nombre de spires dépend également de la distance de transmission voulue. Lorsque la distance de transmission est courte, de l'ordre d'une dizaine de centimètres, il est possible de réaliser la bobine sous forme de circuit imprimé. Cette bobine est reliée à un amplificateur 30 ou une chaîne d'amplificateurs de telle façon que la tension induite dans la bobine par l'aimant permanent 13 soit fortement amplifiée. A la sortie de ces amplificateurs apparaît un signal carré ayant une fréquence représentative de la vitesse de rotation de la roulette. Les moyens de conversion 25 comportent un microprocesseur 31 agencé pour transformer la fréquence du signal carré sortant des amplificateurs 30 en une vitesse linéaire du véhicule. Pour ceci, il est important de connaître le diamètre de la roulette, le diamètre de la roue du véhicule avec laquelle la roulette est en contact, ainsi que le rapport entre la distance séparant le centre de la roue du point de contact entre la roue et la roulette et la distance séparant le centre de la roue du point de contact de la roue et du sol. Ce rapport permet également de tenir compte du fait que la roulette peut frotter sur la bande de roulement ou sur la jante de la roue du véhicule. Enfin, les moyens d'affichage 26 comportent par exemple un écran à cristaux liquides 32 affichant la valeur de la vitesse linéaire du véhicule, telle qu'elle ressort des moyens de conversion 25. L'alimentation électrique 27 peut être une pile, une batterie rechargeable ou une cellule photovoltaïque 33 délivrant la puissance requise. Selon une autre forme de réalisation telle qu'illustrée par les figures 4 et 5, les moyens 1 1 pour générer un champ magnétique rotatif comportent une roulette 34 qui constitue une roue 35 du véhicule. Ce mode de réalisation est intéressant dans le cas où le diamètre de cette roue est suffisamment petit, typiquement inférieur à 10 cm. Ceci s'applique donc particulièrement bien dans le cas d'un patin à roulettes 36 ou d'une planche à roulettes. Dans le cas illustré par la figure 4, I'axe de rotation de l'une des roues 35 du patin correspond à un axe de symétrie d'un aimant permanent cylindrique 37. Cette réalisation permet d'utiliser un aimant permanent de grande taille, ce qui implique une distance de transmission du champ magnétique importante. Dans le mode de réalisation illustré par la figure 5, un aimant permanent 38 est placé dans la roue du patin 35. Ce mode de réalisation permet une fabrication simple, puisqu'il suffit par exemple de percer une roue existante et d'introduire l'aimant dans l'alésage ainsi réalisé. Dans la présente invention, les moyens de traitement 12 et l'alimentation électrique 27 peuvent être placés dans un même boîtier 39. La distance entre ce boîtier et les moyens 1 1 pour générer un champ magnétique pivotant dépend d'un certain nombre de paramètres. Ces paramètres sont notamment l'aimantation de l'aimant, sa dimension, sa vitesse de rotation, le facteur d'amplification des amplificateurs et les caractéristiques de la bobine, en particulier sa forme et le nombre de spires. Dans le mode de réalisation illustré par les figures 1 à 3, en utilisant un aimant permanent 13 en samarium-cobalt d'environ 1 cm3 dans une roulette 16 ayant un diamètre d'environ 1,5cm, la distance de détection pour une bicyclette conventionnelle est supérieure à 1 mètre, même à faible vitesse. Une telle distance entraîne des avantages considérables par rapport aux dispositifs de l'art antérieur. En effet, la roulette 16 portant l'aimant permanent peut être fixée aussi bien sur la roue avant que sur la roue arrière de la bicyclette, le boîtier 39 pouvant être monté sans fil, sur le guidon ou directement porté par l'utilisateur, par exemple au poignet, sous la forme d'une montre-bracelet. En ce qui concerne le mode de réalisation de la figure 4, la vitesse de rotation de l'aimant permanent 37 est plus faible que dans le cas d'une bicyclette. La diminution de la vitesse est toutefois compensée par l'augmentation de la taille de l'aimant. La distance de transmission est du même ordre de grandeur. Dans le mode de réalisation de la figure 5, il est possible que la distance de transmission, principalement à faible vitesse, soit insuffisante pour que l'utilisateur puisse porter le boîtier au poignet. Dans ce cas, ce boîtier 39 peut être fixé sur le patin à roulettes 36 de telle façon que l'affichage soit visible par l'utilisateur. Dans le mode de réalisation de la figure 6, L'aimant 13 tourne à une vitesse suffisante pour que la distance de transmission soit supérieure à 1 m. L'utilisateur peut donc porter un boîtier au poignet ce qui facilite la lecture. La présente invention offre différentes possibilités intéressantes. La vitesse mesurée peut être affichée en différentes unités, telles que des kilomètres/heure ou des miles par heure. Un facteur de conversion doit être introduit dans le dispositif de traitement. Le choix de l'unité voulue peut se faire par exemple au moyen d'un bouton du boîtier. Le dispositif peut également afficher une vitesse instantanée, une vitesse moyenne, une vitesse maximale, une distance parcourue, etc.. Comme le boîtier ne comporte pas de fil, il peut être fixé au véhicule de façon très simple ou directement porté par l'utilisateur. Ceci permet de retirer le boîtier dès qu'il n'est plus utilisé, ce qui évite le vol ou la dégradation. De même, I'étrier 17 peut être fixé à la lame élastique 18 de façon amovible. Comme le positionnement de la roulette ne doit pas être fait de façon précise, il est possible de prévoir une fixation amovible extrêmement simple. Comme la roulette tourne généralement à grande vitesse, les impulsions reçues par les moyens de traitement sont nombreuses et rapprochées, même lorsque le véhicule se déplace à très faible vitesse. Ceci assure une grande précision de la mesure, à toutes les vitesses possibles. D'autre part, comme l'intensité du champ magnétique décroît avec le carré de la distance, il n'y a pratiquement pas de risques d'interférences dans le cas où plusieurs utilisateurs se déplacent en groupe, même s'ils sont proches les uns des autres. Les moyens de traitement doivent bien entendu tenir compte du diamètre de la roue du véhicule sur laquelle frotte la roulette. La majorité des roues de bicyclettes ou de patins à roulettes est commercialisée selon un petit nombre de diamètres. II est donc aisé de permettre la sélection de l'un des diamètres de roue standard à partir du boîtier. Le même boîtier peut donc être utilisé avec plusieurs véhicules différents. II est possible d'introduire une correction du positionnement de la roulette par rapport à la roue directement à partir du boîtier. Aucune correction n'est requise dans le cas où la roulette est en contact avec la bande de roulement de la roue du véhicule comme cela est illustré par les figures 3 et 6. Ceci est possible dans le cas d'un vélo de course dans lequel la bande de roulement est pratiquement lisse, ou d'un patin à roulettes. Une correction maximale de l'ordre de 10% est nécessaire dans le cas où la roulette touche la jante de la roue à une distance importante de la bande de roulement comme cela est illustré par la figure 2. Ce cas correspond, par exemple, à un vélo tout terrain ayant des pneus épais. Les moyens de traitement 12 sont identiques pour toutes sortes de véhicules, tels que des bicyclettes, des trottinettes, des patins à roulettes, des chars à voile, des sièges de compétition pour handicapés, des karts ou n'importe quel véhicule comportant au moins une roue. Seuls les moyens pour générer un champ magnétique rotatif doivent éventuellement être adaptés en fonction du véhicule et notamment en fonction des moyens de fixation existant sur ce véhicule. Ces moyens pour générer le champ étant généralement très bon marché, la modification du dispositif pour différentes applications est peu coûteuse. La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits, mais s'étend à toute variante ou modification évidente pour un homme du métier. REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure et d'affichage de la vitesse d'un véhicule comportant au moins une roue, tel que notamment une bicyclette, un patin à roulettes ou une planche à roulettes, comportant des moyens pour générer un champ magnétique rotatif et des moyens de traitement de ce champ magnétique rotatif, ces moyens de traitement comportant des moyens de détection du champ magnétique rotatif, des moyens de conversion d'une fréquence de rotation du champ magnétique en une vitesse linéaire du véhicule, des moyens d'affichage d'au moins la vitesse linéaire du véhicule et une alimentation électrique, caractérisé en ce que les moyens (11) pour générer un champ magnétique rotatif comportent au moins une roulette (16, 34) agencée pour tourner à une vitesse proportionnelle à ladite vitesse linéaire du véhicule, et en ce que ladite roulette comporte au moins un aimant permanent (13, 37, 38). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'aimant permanent (13, 37) est creux et a deux pôles disposés de part et d'autre d'un axe de rotation (14) de la roulette, cet axe passant par le creux de l'aimant. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la roulette (16) est en contact mécanique avec une roue du véhicule. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la roulette (34) constitue une roue (35) dudit véhicule. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (24) de détection du champ magnétique, les moyens (25) de conversion d'une fréquence de rotation du champ magnétique en une vitesse linéaire, les moyens d'affichage (26) du véhicule et l'alimentation électrique (27) sont disposés dans un même boîtier (39) constituant un appareil de mesure et d'affichage. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'appareil de mesure et d'affichage est intégré au véhicule. 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'appareil de mesure et d'affichage est fixé de façon amovible sur le véhicule. 8. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'appareil de mesure et d'affichage est porté par l'utilisateur du véhicule. 9. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la roulette a un diamètre inférieur à 10 cm. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que la roulette est en contact avec une jante d'une roue du véhicule. 11. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que la roue est en contact avec une bande de roulement d'une roue du véhicule.