INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Dans le cas où ledit véhicule routier à motorisation thermique n’est pas doté d’origine d’un organe d’émission d’un signal électrique d’accélérateur (par exemple dans le cas d’un véhicule thermique dont la pédale d’accélérateur d’origine est purement mécanique, sans capteur électronique de position), il conviendra, préalablement à l’utilisation du kit de conversion selon l’invention, de pourvoir le véhicule d’un tel organe d’émission d’un signal électrique d’accélérateur, par exemple en remplaçant la pédale mécanique d’accélérateur par une pédale électrique d’accélérateur. Cette opération de remplacement préalable permet ainsi d’obtenir un véhicule thermique équipé d’un organe 1 d'émission d'un signal électrique d'accélérateur 10, qui pourra ensuite être transformé au moyen du kit de conversion selon l’invention.
Avantageusement, le véhicule routier à motorisation thermique qu'il s'agit de transformer en véhicule électrique comprend également un dispositif de freinage, avantageusement conçu pour assurer un freinage par friction. A cette fin, le dispositif de freinage inclut par exemple : - des disques de freinage montés sur une ou plusieurs roues du véhicule (par exemple au moins deux roues avant) ; - un étrier qui coiffe localement le disque de freinage ; - des plaquettes de freinage, dont l'une au moins est montée mobile relativement à l'étrier qui la porte, le déplacement relatif de la plaquette et de l'étrier étant préférentiellement commandé par un actionneur porté par l'étrier, par exemple un piston relié à un circuit hydraulique de freinage.
Le véhicule thermique à convertir en véhicule électrique comprend également avantageusement un organe de commande de freinage du véhicule actionnable par un utilisateur. L'organe de commande de freinage permet par exemple d'agir sur le circuit hydraulique de freinage pour que les pistons repoussent les plaquettes de frein contre les disques en réponse à un actionnement de l'organe de commande de freinage par l'utilisateur. L'organe de commande de freinage en question présente avantageusement un caractère mobile, et inclut de préférence une pédale de freinage, destinée à être actionnée au pied par l'utilisateur, et qui est par exemple positionnée au sein de l’habitacle du véhicule, par exemple à proximité de la pédale d'accélérateur.
Bien entendu, l’invention n’est aucunement limitée à un dispositif de freinage à disques, et il est par exemple tout à fait envisageable, selon un mode de réalisation alternatif, que le dispositif de freinage inclut un système à tambour.
Le véhicule routier à motorisation thermique à convertir comprend par ailleurs un dispositif d'antiblocage de sécurité 2, qui est un système d'assistance au freinage bien connu en tant que tel, habituellement désigné dans le domaine par le sigle ABS, et qui permet de limiter le risque de perte de contrôle du véhicule par blocage des roues dans les situations de freinage intense. Le dispositif d'antiblocage de sécurité 2 est activable et désactivable, en fonction des conditions de freinage. De préférence, le véhicule routier à motorisation thermique comprend, avantageusement au niveau de chaque roue, un capteur de vitesse de roue qui permet de détecter un éventuel blocage de la route concernée. Les capteurs de vitesse de roue en question sont avantageusement reliés au dispositif d'antiblocage de sécurité 2 pour l'activer si un tel blocage de roue est détecté, ce qui peut être le cas lors d'un freinage d'urgence. L’activation du dispositif d’antiblocage de sécurité 2 correspond ainsi à l’entrée en action de ce dernier pour réguler le freinage afin d’empêcher un blocage des roues. Le dispositif d'antiblocage de sécurité 2 agit alors sur le circuit hydraulique de freinage pour réguler la pression au sein de ce dernier, par exemple en pompant le liquide de frein de façon à faire baisser la pression jusqu'à obtenir un déblocage de la roue. Une fois que la roue ainsi débloquée retrouve de l'adhérence, le dispositif d'antiblocage de sécurité 2 commande cette fois une augmentation de pression. En d'autres termes, ledit dispositif d'antiblocage de sécurité 2 est avantageusement pourvu de moyens de régulation hydrauliques pour réguler la pression de freinage autour du point de blocage de la roue. Afin de mettre en œuvre cette fonction de régulation hydraulique de la pression de freinage, le dispositif d'antiblocage de sécurité 2 qui équipe le véhicule routier à motorisation thermique comprend différents composants, dont certains au moins sont alimentés électriquement, et en particulier des composants hydrauliques comme par exemple : - des électrovannes, et par exemple des électrovannes de maintien de pression (normalement ouvertes) et/ou des électrovannes de diminution de pression (normalement fermées) ; - une pompe de recirculation…
Lors de l'activation du dispositif d'antiblocage de sécurité 2, l'électrovanne de maintien de pression normalement ouverte pour la roue concernée se ferme afin d'empêcher qu’une pression additionnelle ne soit appliquée sur le disque associé à la roue en question. S'ensuivent différentes étapes impliquant les autres composants (électrovanne de diminution de pression, pompe…), sous le contrôle d'un module électronique, pour réguler automatiquement la pression de freinage et maintenir la directivité du véhicule.
Un tel dispositif d'antiblocage de sécurité 2 activable/désactivable est bien connu en tant que tel, et ne nécessite donc pas d'être décrit plus avant ici.
De préférence, le véhicule routier à motorisation thermique à convertir en véhicule routier à motorisation électrique comprend un bus CAN, c'est-à-dire un bus de communication fonctionnant selon le protocole CAN (Control Area Network). Avantageusement, ledit dispositif d'antiblocage de sécurité 2 est connecté audit bus CAN du véhicule routier à motorisation thermique. De préférence, des trames de données en provenance du dispositif d’antiblocage de sécurité 2 (ou d’un ou plusieurs de ses composants) circulent au sein du bus CAN 8, et en particulier des trames de données qui reflètent, directement ou indirectement, l'état activé ou désactivé dudit dispositif d'antiblocage sécurité 2. À cette fin, le dispositif d'antiblocage de sécurité 2 comprend avantageusement des moyens électroniques reliés aux différents composants actifs (électrovannes, pompe…) du dispositif d'antiblocage de sécurité 2. Par exemple, lesdits moyens électroniques du dispositif d'antiblocage de sécurité 2 peuvent être conçus pour émettre automatiquement des trames de données qui reflètent un changement d'état des composants du dispositif d'antiblocage de sécurité 2, par exemple un changement d'état de chacune des électrovannes et/ou de la pompe.
Conformément à l'invention, le kit de conversion comprend au moins un système de freinage régénératif activable et désactivable. Un tel système de freinage génératif est connu en tant que tel. Il permet de transformer l'énergie cinétique du véhicule lors des phases de décélération et de freinage en énergie électrique transmise à la batterie pour y être stockée, et ainsi améliorer l'autonomie du véhicule. Le système de freinage régénératif est donc conçu pour être activé uniquement lors des phases de décélération ou de freinage, et au contraire pour être désactivé en dehors de ces phases de décélération et de freinage, lorsque le véhicule se déplace à vitesse constante, ou accélère.
Avantageusement, le kit de conversion inclut une batterie, qui comprend par exemple un ou plusieurs éléments capables de fournir du courant électrique, par exemple par transformation d’énergie produite par une réaction chimique en énergie électrique. Ladite batterie est destinée à être montée au sein du véhicule routier à motorisation thermique à transformer, par exemple dans le compartiment moteur et/ou à la place du réservoir à carburant dudit véhicule à motorisation thermique, qui doit donc être démonté préalablement.
Le kit de conversion comprend également avantageusement une machine électrique 3 permettant la conversion d'énergie électrique en énergie mécanique et inversement. De préférence, ladite machine électrique 3 est une machine tournante incluant un stator et un rotor. Elle forme avantageusement un convertisseur électromécanique dont le fonctionnement est fondé sur les principes de l'électromagnétisme. De préférence, ladite machine électrique 3 est une machine électrique à courant continu ou à courant alternatif, asynchrone ou synchrone. Ladite machine électrique 3 est destinée à être reliée électriquement à ladite batterie. À cette fin, le kit de conversion inclut des moyens de connexion électrique, qui se présentent par exemple sous la forme de câbles électriques munis de connecteurs pour assurer la liaison électrique entre la machine électrique 3 et la batterie. La machine électrique 3 est destinée à être installée au sein du véhicule routier à motorisation thermique, pour le transformer en véhicule électrique. Pour cela, la machine électrique 3 est avantageusement conçue pour être installée à la place du moteur thermique équipant initialement le véhicule routier à motorisation thermique, de sorte qu'un démontage préalable dudit moteur thermique est avantageusement requis pour installer le kit. Le kit de conversion comprend avantageusement des moyens de fixation du stator au châssis du véhicule à motorisation thermique à convertir, ainsi que des moyens de connexion mécanique permettant de relier mécaniquement le rotor à la chaîne de transmission de puissance dont est déjà équipé le véhicule thermique à transformer, pour que le rotor puisse entraîner les roues en rotation et inversement.
Avantageusement, la machine électrique 3 est conçue pour se trouver alternativement, sous l'influence d'un contrôleur électronique 4, soit dans une configuration motrice dans laquelle la machine électrique 3 est alimentée électriquement par la batterie pour assurer la propulsion du véhicule équipé par le kit (génération d’un couple moteur), soit dans une configuration génératrice dans laquelle la machine électrique 3 alimente électriquement la batterie pour la recharger, tout en faisant ralentir le véhicule équipé du kit (génération d’un couple de freinage), soit dans une configuration de roue libre dans laquelle la machine électrique 3 est déconnectée électriquement de la batterie (pas de couple généré ni reçu par la machine électrique 3). Le contrôleur électronique 4 fait avantageusement partie du kit de conversion, et il est relié à la machine électrique 3 pour en commander le fonctionnement, et notamment pour la faire passer de l’une à l’autre de ses configurations motrice, génératrice et de roue libre, de façon automatique, en réponse à différents signaux reflétant les conditions de fonctionnement du véhicule et les instructions de commande de l'utilisateur. Par exemple, ledit contrôleur 4 inclut un onduleur, de préférence à fréquence variable. Dans la configuration motrice, le rotor transmet de la puissance motrice aux roues du véhicule, ce qui permet à ce dernier d'avancer, le niveau de puissance communiqué aux roues étant contrôlé par l'utilisateur au moyen de l'accélérateur mobile évoqué précédemment. Inversement, dans la configuration génératrice, ce sont les roues qui entraînent en rotation le rotor de la machine électrique 3, de façon à générer un courant électrique qui est transmis à la batterie pour la recharger. Ainsi, dans la configuration génératrice, la machine électrique 3 forme avantageusement un alternateur. En configuration de roue libre, le stator n’est plus relié électriquement à la batterie, de sorte qu’aucun effort de propulsion ou de freinage n’est généré, et la batterie ne se recharge pas.
Avantageusement, lesdits machine électrique 3 et contrôleur électronique 4 contribuent à former ledit système de freinage régénératif, le contrôleur électronique 4 étant conçu pour commander le maintien de la machine électrique 3 en configuration génératrice tant que le système de freinage régénératif est activé. En d'autres termes, l'activation du système de freinage régénératif correspond au passage de la machine électrique 3 de sa configuration motrice (ou de roue libre) à sa configuration génératrice, dans laquelle les roues du véhicule entraînent en rotation le rotor pour générer un courant électrique qui vient alimenter la batterie, le rotor impartissant en réaction aux roues auxquelles il est relié un couple de freinage. Le système de freinage régénératif inclut donc avantageusement la machine électrique 3 en configuration génératrice.
Le kit de conversion comprend également des moyens électroniques de commande auxquels est transmis ledit signal électrique d'accélérateur 10 pour que lesdits moyens électroniques de commande commandent l'activation ou la désactivation dudit système de freinage régénératif en fonction de ladite valeur dudit signal électrique d'accélérateur 10. De préférence, le contrôleur 4 fait partie desdits, ou forme lesdits, moyens électroniques de commande. Une partie ou la totalité desdits moyens électroniques de commande fait par exemple partie d'une unité de commande électronique 5, laquelle inclut au moins un calculateur électronique et un logiciel embarqué.
De préférence, ledit kit de conversion comprend ladite unité de commande électronique 5 qui forme tout ou partie desdits moyens électroniques de commande. Les moyens électroniques de commande sont ainsi reliés à l'organe 1 d'émission du signal électrique d'accélérateur 10, pour accéder à ce dernier et en retour activer ou désactiver le système de freinage régénératif selon la valeur instantanée du signal électrique d'accélérateur 10. En d'autres termes, les moyens électroniques de commande accèdent avantageusement de façon permanente et en temps réel au signal électrique d'accélérateur 10, ce qui leur permet d'activer ou de désactiver en temps réel le système de freinage régénératif pour tenir compte de la position instantanée dudit accélérateur mobile. Afin d'assurer la récupération, par les moyens électroniques de commande, dudit signal électrique d'accélérateur 10, le kit de conversion comprend avantageusement des moyens de connexion permettant d'assurer une liaison électrique entre l'organe 1 d’émission qui fait partie du véhicule thermique à convertir et lesdits moyens électroniques de commande qui font eux partie du kit à installer sur le véhicule thermique pour le transformer en véhicule électrique. De préférence, lorsque la valeur du signal électrique d'accélérateur 10 correspond à une séquence de ralentissement ou de freinage du véhicule équipé du kit de conversion, lesdits moyens électroniques de commande transmettent au contrôleur électronique 4 un signal de commande pour que ledit contrôleur électronique 4 fasse en réponse passer la machine électrique 3 dans sa configuration génératrice. Inversement, lorsque l'accélérateur est actionné par l'utilisateur pour faire accélérer le véhicule, la valeur dudit signal électrique d'accélérateur 10 transmis aux moyens électroniques de commande entraîne l'émission, par ces derniers, d'un signal de commande au contrôleur électronique 4 qui en réponse fait cette fois passer la machine électrique 3 en configuration motrice.
De préférence, les moyens électroniques de commande et/ou l'unité de commande électronique 5 dont ils font partie sont conçus pour que le couple généré ou reçu par la machine électrique 3 dépende de la position de l'accélérateur contrôlé par l'utilisateur selon une loi de commande qui correspond à celle illustrée par la . Cette loi de commande concerne avantageusement un accélérateur mobile formé de préférence par une pédale rappelée élastiquement dans une position déployée, et que l'utilisateur peut enfoncer progressivement en appuyant dessus avec son pied jusqu'à une position finale de butée correspondant à une commande d'accélération maximale. Plus précisément, la loi de commande illustrée par la se décompose comme suit : - En l'absence de pression sur la pédale d’accélérateur, celle-ci occupe une position P0 correspondant à la position extrêmale déployée de la pédale. Le signal électrique d'accélérateur 10 présente alors une valeur qui conduit les moyens électroniques de commande à activer, par l'intermédiaire du contrôleur électronique 4, le système de freinage régénératif, correspondant à la configuration génératrice de la machine électrique 3. Cette dernière oppose alors un couple maximal C2 à la rotation des roues, qui contribue à freiner le véhicule. - L'enfoncement de la pédale jusqu'à la position P1 (pédale très légèrement enfoncée) maintient l'activation du système de freinage génératif avec le couple de freinage maximal C2. Si la pédale est encore enfoncée un peu plus par l'utilisateur, le couple de freinage appliqué par la machine électrique 3 en configuration de générateur va progressivement diminuer jusqu'à atteindre une valeur nulle lorsque la pédale est légèrement enfoncée dans une position de début de roue libre RL1. La première position de roue libre RL1 de la pédale correspond à une configuration de roue libre, dans laquelle aucun couple (moteur ou de freinage) n'est appliqué sur les roues, qui se retrouvent alors en rotation libre. Cette rotation libre est maintenue sur une portion de course RL réduite de la pédale, jusqu'à une position de fin de roue libre RL2. - La poursuite de l'enfoncement de la pédale au-delà de la position de fin de roue libre RL2 entraîne l'émission d'un signal électrique d'accélérateur 10 dont la valeur provoque la désactivation, par les moyens électroniques de commande, via le contrôleur électronique 4, du système de freinage régénératif. Cela signifie que la machine électrique 3 passe alors de sa configuration génératrice à sa configuration motrice. La machine électrique 3 se transforme ainsi en moteur qui actionne les roues en rotation. - La poursuite de l'enfoncement de la pédale conduit alors la machine électrique 2 à impartir aux roues du véhicule un couple moteur croissant, qui atteint une valeur maximale C1 lorsque la pédale est presque complètement enfoncée et se trouve dans une position d'accélération maximale P2. La poursuite de l'enfoncement de la pédale jusqu'à la position terminale de butée P3 maintient le couple moteur à la valeur maximale C1.
Cependant, cette approche purement surfacique présente des limites, car elle privilégie la surface externe réelle et possiblement endommagée, sans tenir compte de la cinématique articulaire.
L’invention se propose de répondre aux problématiques exposées ci-dessus en visant : - à améliorer très significativement la correspondance entre l’encombrement prothétique et la morphologie initiale du genou du patient, - à adapter les surfaces articulaires du composant fémoral de la prothèse totale du genou afin d’offrir la possibilité d’une cinématique la plus proche de la cinématique de la physiologie du genou du patient.
Ainsi, l’invention se rapporte à un procédé de construction d’au moins un composant fémoral pour une prothèse totale de genou, comprenant les étapes préparatoires suivantes : - obtention d’un jeu d’images numériques médicales d’un fémur d’un patient ; - construction d’une modélisation tridimensionnelle du fémur à partir du jeu d’images numériques médicales associé ; - détermination de données morphométriques dans la modélisation tridimensionnelle du fémur, lesdites données morphométriques caractérisant une taille fémorale ; - détermination d’un gabarit de coupe dans la modélisation tridimensionnelle du fémur, en fonction des données morphométriques ; - sectionnement de la modélisation tridimensionnelle du fémur en plusieurs sections de travail réparties dans différents plans, chaque section de travail étant définie par un ensemble de points géométriques ; - obtention de variables géométriques représentatives d’une géométrie de la modélisation tridimensionnelle du fémur dans les plusieurs sections de travail, lesdites variables géométriques comprenant des première variables représentatives d’une largeur médio-latérale, des secondes variables représentatives d’une surface de contact fémoro-tibiale médiale d’un condyle médial, des troisièmes variables représentatives d’une surface de contact fémoro-tibiale latérale d’un condyle latéral, et des quatrièmes variables représentatives d’une surface de contact fémoro-patellaire d’une trochlée ; ledit procédé de construction comprenant ensuite une étape de construction de au moins un composant fémoral à partir du gabarit de coupe et de valeurs des variables géométriques.
Autrement dit, la construction d’un composant fémoral selon le procédé de construction de l’invention repose tout d’abord sur la construction d’une modélisation tridimensionnelle d’un fémur, plus précisément la partie distale du fémur ou fémur distal, d’un patient (voire de plusieurs patients dans le cadre d’une construction d’un composant fémoral standard). Pour cela sont recueillies plusieurs images numériques médicales d’un fémur distal d’un patient, lesquelles sont prises sous différents angles de vue afin in fine de le modéliser en intégralité, auxquelles un traitement numérique est appliqué, par exemple une méthode de segmentation.
Suite au traitement d’image numérique est obtenue la modélisation tridimensionnelle du fémur distal, qui correspond à un maillage tridimensionnel. La modélisation tridimensionnelle du fémur distal comprend des modélisations tridimensionnelles du condyle médial, du condyle latéral, et de la trochlée du fémur distal.
Dans la suite de cette description, pour plus de praticité, le terme « fémur » fait référence au fémur distal.
A partir de la modélisation tridimensionnelle sont déterminables des données morphométriques correspondant par exemple à : des points précis sur la surface du fémur pris comme référence pour les chirurgiens, désignés par la suite comme points remarquables ; et à des dimensions du fémur. Les points remarquables comprennent notamment le point le plus antérieur du fémur, et le point le plus postérieur de chacun des condyles médial et latéral. Ces trois points permettent au procédé de construction de calculer/déterminer en première approximation la taille du fémur, ou taille fémorale, du patient ; laquelle est considérée comme une donnée morphométrique puisque caractérisant la morphologie du fémur du patient.
A partir de la taille fémorale initialement estimée et d’autres données morphométriques (notamment le point distal et le point le plus postérieur de chacun des condyles médial et latéral) est déterminable un gabarit de coupe (plus précisément, une modélisation tridimensionnelle d’un gabarit de coupe).
Selon une possibilité de réalisation de l’invention, à partir d’autres données morphométriques, il est possible de réévaluer la taille fémorale afin que la valeur obtenue soit plus précise.
La modélisation tridimensionnelle du gabarit de coupe est appliquée sur la modélisation tridimensionnelle du fémur en vue d’en supprimer certaines zones. Cette action se rapporte à la fabrication et à l’usage d’un gabarit de coupe, ici un gabarit fémoral, qu’applique le chirurgien à la surface osseuse du fémur pour réaliser des coupes osseuses et définir des pans d’appui du composant fémoral pour en faciliter la pose. Ces coupes de la surface de l’os peuvent également, à titre d’exemple, participer à supprimer des excroissances (ou ostéophytes) qu’elle peut éventuellement présenter.
Dans la suite de cette description, pour plus de praticité, le gabarit de coupe fait référence à la modélisation tridimensionnelle du gabarit de coupe.
Par extension, le gabarit de coupe présente la même forme/la même courbure que la face interne du composant fémoral qui est appliquée et maintenue sur la surface du fémur distal. Il est ainsi utilisé pour déterminer une modélisation tridimensionnelle d’un composant fémoral adapté au gabarit de coupe, et donc à la modélisation tridimensionnelle du fémur reséquée.
C’est à partir de cette modélisation du composant fémoral qu’est in fine construit/fabriqué un composant fémoral qui sera intégré dans la prothèse du genou qui sera posé chez le patient. Il est entendu que le composant fémoral possède les mêmes caractéristiques dimensionnelles que sa modélisation représentative.