FR3043314A1 - Semelle chauffante pour chaussure - Google Patents

Abstract

Une Semelle chauffante pour chaussure comprend un élément chauffant (110), supporté par la couche de semelle inférieure, comprenant un motif prédéterminé de lignes conductrices chauffantes (1121, 1122), les lignes conductrices chauffantes étant circonscrites à une zone de chauffe correspondant à une partie avant de semelle de sorte à se trouver sous l'avant-pied . Un capteur de température (152) est agencé sur une région de mesure (151), séparée de la zone de chauffe dans la semelle, de préférence située à l'arrière de l'avant-pied, et comprenant des lignes conductrices chauffantes configurées pour obtenir un échauffement similaire à celui produit par une région donnée du motif de lignes conductrices chauffantes de la zone de chauffe.

Description

Domaine technique

La présente invention concerne le domaine des chaussures. Plus, particulièrement, l'invention concerne une chaussure équipée d’une semelle chauffante.

Etat de la technique

La sensation de pieds froids pendant la période hivernale est très désagréable. Pour améliorer le confort des porteurs de chaussures, des chaussures chauffantes ont été développées.

Le FR 2 665 815, par exemple, décrit un élément chauffant de conception simpliste installé dans le semelage d'une chaussure. L'élément chauffant comprend une couche support avec un tronçon rectiligne comportant deux lignes d'alimentation, qui aboutissent à une partie dite "de pointe" de forme ovale. La partie de pointe constitue la région de chauffage et supporte un motif de ligne conductrice chauffante décrivant de larges méandres s'étendant transversalement par rapport au tronçon rectiligne. L'extrémité opposée du tronçon rectiligne est connectée à une batterie positionnée au niveau du talon.

Une solution plus récente est décrite dans le US 2011/0107771. Une semelle amovible comprend un élément chauffant positionné sur la partie avant de la semelle amovible. La zone de chauffe est comparativement plus grande que dans le FR 2 665 815, et surtout le motif de lignes conductrices chauffantes est plus complexe, comprenant une pluralité de sections en méandres dans le sens longitudinal et transversal, connectées en série. La zone de chauffe est reliée par deux bandes conductrices à deux plots de contact positionnés dans la région du talon, et affleurant la face inférieure de la semelle amovible. Ces contacts coopèrent avec deux contacts positionnés dans la partie inférieure de semelle, pour l'alimentation de l'élément chauffant.

La semelle du US 2011/0107771 offre une surface de chauffe plus étendue que celle du FR 2 665 815. Le motif de lignes conductrices comporte des méandres plus resserrées s'étendant sur une grande partie de l'élément chauffant, permettant un chauffage plus intense mais localement variable.

Un autre problématique inhérente aux semelles chauffantes est le réglage de température. Une commande de température en boucle fermée peut être réalisée en plaçant un capteur de température sur l'élément chauffant. Mais cette zone de chauffe subit de fortes sollicitations mécaniques, puisqu'elle se situe sous l'avant pied. Il existe donc des risques d'endommagement du capteur de température et par conséquent des problèmes de fiabilité de la commande de température.

Objet de l'invention

Un objectif de la présente invention est de proposer une semelle chauffante au design amélioré et permettant une gestion de température fiable.

Description générale de l'invention

La présente invention concerne une semelle chauffante pour chaussure comprenant un élément chauffant présentant un motif prédéterminé de lignes conductrices, dites lignes conductrices chauffantes, circonscrites à une zone de chauffe correspondant à une partie avant de semelle de sorte à se trouver sous l'avant-pied.

Selon l'invention, un capteur de température est agencé sur une région de mesure, séparée de la zone de chauffe dans la semelle, et comprenant des lignes conductrices configurées pour obtenir un chauffage/échauffement similaire à celui produit par une région donnée du motif de lignes conductrices chauffantes de la zone de chauffe, ce qui permet de mesurer une température sensiblement similaire à celle qui serait obtenue si ce capteur était positionné sur la zone de chauffe.

Le capteur de température permet la régulation en boucle fermée du chauffage au moyen d'une unité de commande associée à la semelle. On appréciera que le capteur de température n'est pas placé dans la zone de chauffe, mais est séparée de celle-ci, positionné sur la région de mesure dont les lignes conductrices forment donc des lignes chauffantes. On peut donc installer le capteur de température en retrait de la zone d'appui de l'avant pied, de manière plus ou moins éloignée, ce qui évite qu'il soit endommagé par la pression du pied lors de la marche. On positionnera donc avantageusement la région de mesure à un endroit de la semelle subissant une sollicitation mécanique moindre que sous la zone d'appui de l'avant-pied, par exemple dans une région médiane ou arrière de la semelle.

De préférence, la semelle comprend une section d'alimentation, avec des lignes conductrices, dites lignes d'alimentation, s'étendant depuis l'élément chauffant vers la zone médiane et/ou arrière de la semelle, pour un raccordement à une unité de commande, respectivement à une source de courant (en particulier batterie rechargeable).

Dans la présente invention, une ligne conductrice chauffante est un conducteur dont la résistivité et les dimensions sont choisies pour produire un échauffement contrôlé. Au contraire, une ligne d'alimentation est conçue principalement pour conduire le courant et n'a pas pour fonction de générer un échauffement. En particulier, les lignes d'alimentation sont configurées pour générer un échauffement minimum, comparativement à l'élément chauffant, sauf au niveau de la région de mesure.

On pourra avantageusement positionner la région de mesure dans la section d'alimentation, qui s'étend typiquement longitudinalement dans la semelle, par exemple sous forme de bande/tronçon, rectiligne ou autre.

La configuration des lignes d'alimentation est avantageusement localement modifiée dans la région de mesure de sorte à obtenir un échauffement similaire à celui produit par une région donnée du motif de lignes conductrices chauffantes. La région de mesure correspond ainsi à une partie de la section d'alimentation. Un mérite de l'invention consiste ici à avoir modifié localement la configuration des lignes d'alimentation, qui n'ont pas vocation à chauffer, de sorte qu'elles génèrent la même quantité de chaleur spécifique que dans une région donnée de la zone de chauffe.

De préférence, la zone de chauffe est délimitée à l’arrière par une ligne de base, positionnée de sorte à s'étendre sensiblement transversalement par rapport à la direction longitudinale de la semelle, et vers l’avant par une ligne de contour de forme globalement convexe, partant d'un côté de la ligne de base en suivant le contour des doigts de pied et rejoignant le côté opposée de la ligne de base (en pratique, ces lignes de base et contour peuvent être virtuelles). La ligne de contour rejoint généralement les extrémités opposées de la ligne de base, délimitant ainsi une surface fermée de la zone de chauffe. La forme générale de la zone de chauffe ainsi délimitée est celle d'un polygone convexe, qui se rapproche typiquement d'un triangle ou quadrilatère, selon le modèle retenu.

Les lignes conductrices ont une résistivité prédéterminée et sont, selon les variantes, connectées en série ou en parallèle. Le motif prédéterminé de lignes conductrices chauffantes peut être réalisé par les techniques d'impression, faciles à mettre en œuvre avec une bonne précision de fabrication des lignes conductrices. Toutes autres technologies appropriées peuvent toutefois être employées pour réaliser les lignes conductrices.

Une unité de commande (généralement à microprocesseur) et une batterie rechargeable sont préférablement intégrées dans la semelle, en particulier dans un boîtier étanche commun, ou dans des boîtiers étanches distincts. L'unité de commande est conçue pour réguler la chauffe de l'élément chauffant sur base du signal de mesure délivré par le capteur de température. Une régulation en boucle fermée est ainsi possible en fonction du signal de mesure représentatif de la température au niveau de la région de mesure.

Selon les variantes, on peut prévoir un capteur auxiliaire de température installé sur l’unité de commande, ou à proximité de celle-ci dans la partie médiane ou arrière de semelle ou dans la chaussure, ce capteur auxiliaire est connecté à l'unité de commande. Dans ce cas, l'unité de commande est conçue pour réguler la chauffe de l'élément chauffant : - sur base du signal de mesure du capteur de température (52) ; et/ou - sur base du signal de mesure du capteur auxiliaire (58) et, facultativement de la puissance électrique fournie à l'élément chauffant (10). La priorité est donnée au capteur de température associé à la région de mesure. En cas de défaillance de ce dernier, l'unité de commande prendre alors utilisera alors le signal de mesure délivré par le capteur de température auxiliaire pour une régulation en boucle ouverte.

Selon une variante, le motif de lignes conductrices chauffantes comprend un premier motif disposé pour être directement sous les orteils et un deuxième motif accolé à l'arrière du premier motif, les lignes conductrices chauffantes du premier motif étant configurées pour produire un échauffement supérieur aux lignes conductrices chauffantes du deuxième motif. Dans ce cas, la région de mesure peut être conçue pour obtenir un échauffement comparable au premier motif de lignes conductrices chauffantes de l'élément chauffant. La région de mesure peut être avantageusement placée sur la section d'alimentation, et réalisée par une modification locale des lignes d'alimentation.

De manière générale, laquelle les lignes conductrices chauffantes peuvent êtres configurées pour décrire des méandres dont les boucles s'étendant dans une ou plusieurs directions, en particulier dans la direction longitudinale de la semelle.

Selon une autre variante, le motif de lignes conductrices de l'élément chauffant comprend une pluralité de lignes conductrices formant des arcs semblables imbriqués, espacés les uns des autres, l'arc extérieur suivant le tracé de la ligne de contour. En particulier, les lignes conductrices en arc sont imbriquées de sorte que l'arc extérieur constitue la ligne conductrice de plus grande ouverture et l'arc de plus petite ouverture constitue la ligne conductrice intérieure, les lignes conductrices étant agencées par taille d'ouverture décroissante.

Un mérite de cette configuration en arcs est de proposer une zone de chauffe optimisée en termes de : - position : la zone de chauffe est située sous l'avant du pied, dans la région des doigts de pied et vers la jonction avec les métatarses, et permet ainsi de chauffer la région du pied la plus sensible au froid. - dimension : la zone de chauffe passe avantageusement au plus près du contour de l'avant pied, les lignes conductrices chauffantes sont circonscrites à la région d'intérêt, et l'on ne perd pas d'énergie dans des régions où le chauffage est moins utile. - chauffage : la forme des lignes conductrices chauffantes a été choisie pour atteindre un taux de remplissage important de la zone de chauffe, ce qui permet un chauffage plus uniforme et plus confortable pour l'utilisateur que les solutions connues.

On notera en particulier que cette configuration permet un chauffage plus uniforme que celui décrit dans le US 2011/0107771 , qui utilise des lignes conductrices chauffantes formant des méandres dans différentes orientations. L'élément chauffant est typiquement situé entre une couche de semelle inférieure et une couche de semelle supérieure. De préférence, la couche inférieure est dans un matériau isolant tandis que et la couche supérieure est dans un matériau comparativement bon conducteur thermique. On peut ajouter sous la couche inférieure un film isothermique, par exemple du type film polyester métallisé. L'invention peut être adaptée à tout type de semelle s'agit de préférence une semelle intérieure, qui pourrait éventuellement être surmontée d'une sursemelle dans la chaussure. Cette semelle intérieure peut être amovible ou fixe dans la chaussure.Suivant les technologies de fabrication, la semelle peut être fabriquée par assemblage de plusieurs éléments ou bien réalisée dans un moule, l'élément chauffant, le circuit de commande, le/les capteur(s) de température, et la batterie étant placé dans le moule et noyé dans le ou les matériaux de la semelle. Ainsi le terme "couche" désigne soit un élément d'une semelle assemblée, soit une épaisseur donnée d'une semelle moulée intégralement avec les composants chauffants.

Selon un autre aspect, l'invention concerne une chaussure comprenant la présente semelle chauffante.

Brève description des dessins D'autres particularités et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description détaillée d’un mode de réalisation avantageux présenté ci-dessous, à titre d'illustration, avec référence aux dessins annexés. Ceux-ci montrent:

Fig. 1 : une illustration schématique d'un mode de réalisation des éléments chauffants de semelle chauffante selon l'invention : a) pour pied gauche, b) pour pied droit ;

Fig. 2 : un diagramme illustrant le design de l'élément chauffant par rapport à la morphologie du pied ;

Fig. 3 : un schéma de l'agencement intérieur d'une semelle comprenant l'élément chauffant de la Fig. 1 ; et

Fig. 4 : une vue en coupe longitudinale de la semelle de la Fig.3 ;

Fig. 5: une illustration schématique d'un autre mode de réalisation d'éléments chauffants de semelle chauffante selon l'invention : a) pour pied gauche, b) pour pied droit.

Description détaillée d'au moins un mode de réalisation

On décrira ci-dessous deux variantes de semelles chauffantes comprenant des éléments chauffants dont les motifs de lignes conductrices chauffantes sont différents. Dans les deux cas, un capteur de température est prévu, mais n'est pas positionné sur la zone de chauffe de l'élément chauffant. Le capteur de température est séparé, en particulier déporté sur la section d'alimentation qui n'est pas prévue pour chauffer.

Un mode de réalisation avantageux d'élément chauffant pour semelle conforme à l'invention est illustré à la Figure 1, qui présente deux éléments chauffants 10, celui de gauche (a) étant pour une semelle de pied gauche et celui de droite (b) pour une semelle de pied droit. Dans la suite, on parlera simplement de l'élément chauffant 10, car ils sont conçus selon un même principe, même si la forme de l'élément chauffant varie selon qu'il est prévu pour un pied gauche ou droit. L'élément chauffant 10 est destiné à être intégré au semelage d'une chaussure.

Comme on le sait, une chaussure comporte principalement un semelage, partie inférieure qui protège la plante des pieds, plus ou moins relevée à l'arrière par le talon, et une tige, partie supérieure qui enveloppe le pied. La tige peut être limitée à la cheville ou être montante. Le semelage (ou semelle) peut se décliner en une ou plusieurs parties. On trouve généralement une couche de semelle supérieure en contact direct avec le pied de l’utilisateur et une couche de semelle inférieure en contact direct avec le sol ou plus généralement l’environnement extérieur. L'élément chauffant sera en général agencé dans une semelle supérieure (ou intermédiaire) pour être proche du pied, et en particulier dans une semelle supérieure amovible.

En se référant à la Fig. 1, l'élément chauffant 10 comprend un motif prédéterminé de lignes conductrices chauffantes 12 circonscrites à une zone de chauffe correspondant à une partie avant de semelle de sorte à se trouver sous l'avant-pied. De préférence, l'élément chauffant 10 est réalisé comme un composant autonome, et comprend donc une couche support 14 en matière électriquement isolante, sur laquelle est disposé le motif de lignes conductrices 12 chauffantes. Alternativement, le motif de lignes conductrices chauffantes pourrait être réalisé directement sur une couche de la semelle. Classiquement, les lignes conductrices chauffantes 12 sont conçues pour produire un échauffement contrôlé par effet Joule lors du passage du courant. Les lignes conductrices chauffantes sont de préférence réalisées dans un matériau ayant une résistivité appropriée, en particulier en métal ou alliage métallique. La résistivité du matériau des lignes conductrices, ainsi que la section de passage des lignes conductrices, sont des paramètres adaptables pour ajuster l'effet thermique. L'échauffement étant basé sur l'effet Joule, les lignes conductrices chauffantes 12 peuvent aussi être appelées "lignes résistives".

Dans le présent élément chauffant 10, la zone de chauffe est avantageusement délimitée à l’arrière par une ligne de base 16 (en pointillés) positionnée de sorte à s'étendre transversalement par rapport à la direction longitudinale de la semelle (rappelée par l'axe A - donc similaire à l'axe longitudinal du pied), et vers l’avant par une ligne de contour 18 de forme globalement convexe, partant d'un côté de la ligne de base 16 en suivant le contour des doigts de pied et rejoignant le côté opposée de la ligne de base 16. En particulier, la ligne de contour 18 rejoint les extrémités opposées de la ligne de base 16, délimitant ainsi une surface fermée.

Le motif de lignes conductrices comprend ici une pluralité de lignes conductrices chauffantes 12 formant des arcs semblables imbriqués, espacés les uns des autres, l'arc extérieur suivant le tracé de la ligne de contour. Dans la figure 1, les lignes conductrices 12 sont représentées en blanc, le support 14 étant noir. Comme on le voit, l'arc le plus extérieur, désigné plus particulièrement 12ext, se conforme à la ligne noire du bord qui matérialise la ligne de contour 18. Il s'agit de l'arc le plus grand, qui a la plus grande ouverture entre ses branches et également la courbure la plus grande (on parle ici de courbure par excès de langage, par analogie avec un arc de cercle -la notion sera bien comprise par l'homme du métier). A partir de l'arc extérieur 12exi, l'arc intérieur suivant (voisin direct) 12i est espacé de l'arc extérieur mais suit exactement sa forme/courbure. Chaque arc intérieur 12j suit ainsi la courbure de l'arc voisin qui l'entoure. On obtient donc une pluralité de lignes ou pistes conductrices 12 en forme d'arcs imbriqués: l'arc extérieur 12ext constitue la ligne conductrice de plus grande ouverture et l'arc de plus petite ouverture 12jnt constitue la ligne conductrice intérieure, les lignes conductrices étant agencées par taille d'ouverture décroissante.

On comprendra que la ligne de base 16 et la ligne de contour 18 sont des éléments de conception et sont donc généralement des lignes virtuelles, mais on pourra toutefois les représenter sur l'élément chauffant lui-même. La ligne de contour 16 et la ligne de base 18 délimitent l'étendue de la zone de chauffe accueillant le motif des lignes conductrices chauffantes 12. La couche support 14 a au moins les dimensions de la zone de chauffe, mais pourra être plus grande. Par exemple dans la variante de la figure 1, le bord de la couche support vers l'avant coïncide avec la ligne de contour 18. Mais vers l'arrière du pied (vers le bas sur la figure) la couche support s'étend au-delà de la ligne de base 16, en particulier pour les besoins de la connectique.

En particulier, les signes de référence 20 et 22 désignent des lignes conductrices élargies 20 et 22.

En outre, le signe de référence 28 désigne une bande de la couche support 14, dite aussi section d'alimentation, s'étendant depuis la zone de chauffe vers l'arrière en direction de la partie médiane du pied, généralement selon la direction longitudinale A du pied/de la semelle. Cette bande 28 supporte des des lignes conductrices 24 et 26, dites lignes d'alimentation destinées à alimenter en courant la zone de chauffe. A une extrémité, les lignes d'alimentation 24, 26 sont donc reliées aux lignes conductrices élargies 20 et 22. A l'autre extrémité, les lignes d'alimentation 24, 26 se terminent par des extrémités de connexion, c'est-à-dire des extrémités découvertes pour connexion à un boîtier de commande, par exemple par contact direct ou par un connecteur. La bande 28 forme ici un tronçon rectiligne, mais pourrait avoir une autre forme.

On appréciera que le signe de référence 52 indique schématiquement un capteur de température positionné sur la section d'alimentation 28. Le capteur de température 52 se trouve déplacé derrière le point d'appui principal de l'avant pied et subit donc moins de contraintes et chocs mécaniques que s'il était placé au niveau de la zone de chauffe. Afin d'opérer une mesure de température qui reflète les conditions de chauffe dans la zone de chauffe, bien que cela ne soit pas illustré à la figure 1, la forme des bandes conductrices est localement modifiée, au niveau d'une région dite de mesure 51 entourant le capteur de température 52, pour générer un chauffage similaire à celui des lignes de la zone de chauffe. Le schéma de la figure 5, relatif à une autre variante, permettra de mieux comprendre comment ce principe de modification locale de la configuration des lignes d'alimentation dans une région de mesure peut être réalisé.

Dans la variante illustrée à la figure 1, les lignes conductrices dans leur ensemble, sont connectées en série. En particulier, la bande conductrice 24 est connectée à la piste élargie 20, dont l'extrémité coté intérieur du pied est reliée à la ligne conductrice formant l'arc extérieur 12ext. L'extrémité coté extérieur du pied de l'arc 12ext est reliée au premier arc intérieur 12i, et l'extrémité côté intérieur du pied de celui-ci est reliée à l'arc intérieur suivant. Les arcs conducteurs 12 sont donc reliés ainsi entre eux par leurs extrémités de sorte à former un circuit en série. L'arc intérieur 12jnt a son extrémité côté intérieur liée à l'arc intérieur précédent, et son extrémité côté extérieur reliée à la piste élargie 22 (via une piste de retour 30) qui est connectée à la bande d'alimentation 26. L'élément chauffant 10 selon l'invention bénéficie d'une conception optimisée pour le chauffage d'une chaussure. Le présent agencement des lignes conductrices 12 permet un remplissage optimal de la zone de chauffe, laissant le minimum d'espace nécessaire entre lignes pour éviter les courts circuits et permettre la connexion électrique. En outre, la distribution des lignes conductrices permet un chauffage uniforme de l'avant du pied, pour un meilleur contrôle et confort de l'utilisateur.

La zone de chauffe est dimensionnée pour chauffer la région du pied désirée, principalement la région de l'avant pied. C'est pourquoi la zone de chauffe a une forme globalement triangulaire. La ligne de contour 18 a une forme convexe qui suit, éventuellement avec une certaine tolérance, le contour des doigts de pieds. Dans la variante (voir Fig. 2), la ligne contour 18 épouse au plus près l'avant des doigts de pieds 2, mais on peut avoir une certaine tolérance: la ligne de contour pourrait se trouver à +/- 5 mm devant ou derrière la ligne de contour 18 illustrée à la Fig.2.

La ligne de base 16 est de préférence positionnée pour correspondre à la partie avant des métatarses, en particulier au niveau de la jonction avec les phalanges des doigts de pied. Le cas échéant, on pourra faire reculer cette ligne de base vers l'arrière, mais en général pas au niveau de la voûte plantaire. En effet, on souhaite principalement chauffer la partie avant du pied qui est la plus sensible au froid.

Comme il sera compris de l'homme du métier, le fait que la zone de chauffe a une taille adaptée au pied de l'utilisateur implique de décliner l'élément chauffant 10 dans différentes tailles, en particulier par rapport aux pointures conventionnelles.

Mais il est également acceptable de faire un compromis sur deux, voire trois pointures. La taille de la zone de chauffe peut être prévue pour des semelles couvrant deux pointures. Par exemple, on pourra dimensionner la zone de chauffe pour équiper une semelle 37/38, 39/40, 41/42, 43/44 ou 45/46. Dans un tel cas, la semelle pourra être prévue pour être ajustée à la pointure inférieure par l'utilisateur, en représentant par exemple une ligne pointillée de découpe sur une de ses faces.

Quelques remarques sur la réalisation de l'élément chauffant 10 méritent encore d'être faites. Le motif de lignes conductrices 12, avec les lignes élargies 20,22 et bandes conductrices 24, 26, 54, 56, sont de préférence réalisées par impression avec une encre conductrice de résistivité prédéterminée, directement sur le support isolant 14. On peut par exemple utiliser une encre avec un alliage cuivre - nickel. Diverses techniques d'impression existent et pourront être sélectionnées, au choix de l'homme du métier. Après impression, on applique une couche protectrice isolante sur l'ensemble de la surface imprimée.

Les techniques d'impression permettent un contrôle précis des propriétés des lignes conductrices chauffantes, en maîtrisant la résistivité du matériau conducteur et les dimensions des lignes/pistes.

On notera toutefois qu'une difficulté particulière liée aux chaussures connectées est de trouver un compromis entre les différents paramètres de conception d'un élément chauffant : disposition des conducteurs, puissance électrique disponible, résistance du circuit chauffant.

En considération des contraintes d'autonomie et de performance de chauffage, des tests ont montré qu'il est souhaitable que le circuit de lignes conductrices 12 ait une résistivité totale entre 3 et 10 ohms, en particulier de l'ordre de 5 à 6 ohms.

Dans le cas de la figure 1, les lignes conductrices ont une section maximum de quelques dixièmes de mm2, par exemple 1 mm de large x 0,1 mm de hauteur. L'espace entre les arcs des lignes conductrices 12 est de l'ordre de 1 mm. Cette combinaison de caractéristiques permet un bon contrôle de chauffe et une autonomie raisonnable avec une batterie délivrant entre 3 et 5 volts.

Dans la variante de la figure 5, les sections des lignes de chauffes sont plus larges.

Un exemple d'intégration de l'élément chauffant 10 dans une semelle, indiquée 40, est représenté aux figures 3 et 4. La semelle 40 est de préférence une semelle amovible, constituée d'une couche inférieure 42 et d'une couche supérieure 44. L'élément chauffant 10 repose sur la couche inférieure 42 et est donc positionné à l'avant du pied de la manière explicitée ci-avant. La semelle amovible, réalisée comme semelle supérieure, se positionne dans la chaussure au-dessus de la semelle inférieure en contact avec le sol. Il n'est toutefois pas à exclure qu'il peut encore y avoir en dessous une couche de semelle inférieure, et/ou au-dessus une autre couche de semelle.

La section 28 avec les bandes d'alimentation 26, 24 s'étend centralement le long de la semelle jusqu'à une unité de commande 46 à laquelle elle est reliée. L'unité de commande 46 est de préférence agencée dans un boîtier 48 étanche, qui accueille également une batterie rechargeable 50.

De préférence, la couche de semelle inférieure 42 est constituée d'un matériau isolant thermique tandis que et la couche supérieure 44 est dans un matériau comparativement bon conducteur thermique, éventuellement partiellement perforé. Pour limiter les pertes thermiques vers le sol, on peut appliquer sous la couche de semelle inférieure 42 un film isothermique (type film polyester métallisé). Les différents matériaux de la semelle sont généralement flexibles.

Pour faciliter la connectique de l'élément chauffant 10 au boîtier, les extrémités 24i, 26i des bandes d'alimentation 24, 26, côté boîtier, sont laissées dénudées (non-couvertes), et le boîtier 48 comprend dans sa face inférieure des méplats de contact (non montrés) reliés à l'unité de commande 46 et coopérant avec les extrémités dénudées des bandes 24, 26. Il suffit alors de positionner le boîtier au niveau de l'extrémité de la section d'alimentation 28 pour établir la connexion électrique. Alternativement, on peut équiper l'extrémité de la section d'alimentation 28 par un connecteur coopérant avec un connecteur au niveau du boîtier 48, respectivement de l'unité de commande 46. De manière générale, toutes techniques appropriées pour connecter et fixer la section d'alimentation 28 au boîtier 48 peuvent être employées. L'unité de commande 46 placée dans le boîtier 48 comprend par exemple un circuit électronique à microprocesseur conçu pour réguler le chauffage de l'élément chauffant. A cet effet, le capteur de température 52 est connecté à l'unité de commande, par exemple au moyen de pistes conductrices également prévues sur la section d'alimentation 28, ou de fils séparés. Dans l'exemple, deux bandes conductrices 54, 56 servent à la connexion électrique du capteur avec l'unité de commande.

Comme on le comprend des figures 3 et 4, le boîtier 48 est typiquement logé dans la partie médiane et/ou arrière de la semelle 40, et la partie comportant l'unité de commande étant plus particulièrement agencée dans la région de la voûte plantaire. On peut jouer sur l'amorti, respectivement la dureté, des matériaux pour améliorer le confort de l'utilisateur et éviter de sentir la présence du boîtier. Le boîtier 48 est de préférence réalisé dans un matériau polymère, qui est mieux adapté pour laisser passer les longueurs d'ondes de télécommunications. En outre, le boîtier 48 est avantageusement fermé de manière étanche (waterproof), tout en permettant la connexion à l'élément chauffant 10.

Le signal délivré par le capteur de température 52 donne à l'unité de commande 46 une indication de la température dans la zone de chauffe, ce qui permet une régulation en boucle fermée d'une température de consigne qui peut être fixée par conception (prédéfini en usine) ou de préférence fixée par l'utilisateur. Cette régulation est de préférence réalisée directement dans l'unité de commande qui peut alors comprendre un microcontrôleur programmé pour réguler la température de manière prédéterminée, prenant en compte la température de consigne et la température mesurée par le capteur 52, de sorte à adapter l’alimentation de l'élément chauffant 10 et ainsi réguler la chauffe.

Par ailleurs, la régulation de la chauffe de l'élément chauffant peut se faire sur base d'un signal de température fourni par un capteur de température auxiliaire 58 connecté à l'unité de commande, et qui peut être monté dans le boîtier 48, ou à l'extérieur de celui-ci à distance de l'élément chauffant dans la semelle ou à proximité du bord de semelle. En cas de défaillance du capteur 52, le capteur de température auxiliaire 58 fournit ainsi une mesure de température indicative qui peut être prise en compte par l'unité de commande pour la régulation de température. En particulier, l'unité de commande peut être programmée pour réaliser la régulation de température en boucle ouverte, sur base du signal du capteur de température auxiliaire 58 et de la puissance électrique envoyée vers l'élément chauffante 10.

On notera encore que dans la pratique, on peut atteindre un réglage de température satisfaisant en n'employant qu'un seul des deux capteurs de température 52 ou 58. L'unité de commande 46 comprend de préférence un module de communication avec antenne qui permet la communication sans fil avec un terminal communicant. Le terminal communicant peut être par exemple téléphone mobile (smartphone), un PDA, une tablette, etc.

La liaison entre l'unité de commande et le terminal communicant se fait par l’intermédiaire d’une communication sans fil pouvant être de type Bluetooth, permettant une liaison simplifiée, une consommation d’énergie faible dans la communication et une large gamme d’appareils communicant compatibles. La communication peut se faire par d’autres réseaux comme les réseaux cellulaires, satellites, WI-FI, ou autres.

Le terminal communicant est programmé pour fournir un interface de commande des semelles chauffantes, permettant de programmer une température de consigne pour au moins une paire de semelles équipées avec l'élément chauffant 10, et par exemple d'afficher la température courante.

Le terminal communicant permet aussi de récupérer les informations identifiées et/ou mesurées par les dispositifs de semelles et de les stocker en interne ou sur un réseau pour un suivi de l’utilisateur

Le terminal communicant et un module émetteur/récepteur sans fil indépendant du dispositif de semelle gauche et du dispositif de semelle droite permet de se connecter au dispositif de semelle droite pour régler la valeur de consigne de température et au dispositif de semelle gauche pour régler de même la valeur de consigne de température indépendamment l’un de l’autre.

Un autre mode de réalisation de la présente semelle chauffante sera maintenant décrit à l'aide de la figure 5, qui montre uniquement l'élément chauffant 110. Cet élément chauffant peut être substitué à l'élément chauffant 10 installé dans la semelle 40 de la figure 5. A nouveau, l'élément chauffant 110 comprend un motif prédéterminé de lignes conductrices chauffantes 112i et 1122 (désignée conjointement 112) circonscrites à une zone de chauffe correspondant à une partie avant de semelle de sorte à se trouver sous l'avant-pied. Réalisé comme un composant autonome, l'élément chauffant 110 comprend une couche support 114 en matière électriquement isolante, sur laquelle est disposé le motif de lignes conductrices chauffantes 112. Alternativement, le motif de lignes conductrices chauffantes 112 pourrait être réalisé directement sur une couche de semelle (par exemple la couche inférieure 42). Comme dans le cas de la figure 1, les lignes conductrices chauffantes 112 sont classiquement conçues pour produire un échauffement contrôlé par effet Joule lors du passage du courant. Les lignes conductrices chauffantes 112 sont de préférence réalisées dans un matériau ayant une résistivité appropriée, en particulier en métal ou alliage métallique, par exemple un alliage cuivre/nickel déposé sous forme d'encre imprimable. La résistivité du matériau des lignes conductrices, ainsi que la section de passage des lignes conductrices, sont des paramètres adaptables pour ajuster l'effet thermique.

La zone de chauffe est avantageusement délimitée à l’arrière par une ligne de base 116 (en pointillés) positionnée de sorte à s'étendre transversalement par rapport à la direction longitudinale de la semelle, et vers l’avant par une ligne de contour 118 de forme globalement convexe, partant d'un côté de la ligne de base en suivant le contour des doigts de pied et rejoignant le côté opposée de la ligne de base. En particulier, la ligne de contour 118 rejoint les extrémités opposées de la ligne de base, délimitant ainsi une surface fermée.

Comme on peut le voir sur la figure 5 a), la zone de chauffe comprend un motif chauffant composé de deux motifs séparés. Sur la partie la plus avant, un premier motif décrivant des méandres resserrés. Ces méandres sont tous en série formant donc une ligne de chauffe continue 112i (ou une pluralité de lignes en série) traversant transversalement la zone de chauffe, les boucles des méandres étant globalement dans la direction longitudinale de la semelle.

Le deuxième motif est juxtaposé au premier motif et comprend des méandres s'étendant de manière similaires, mais avec une largeur supérieure des lignes conductrices chauffantes 1122.

Ainsi, la zone de chauffe est divisée en deux, la partie avant étant occupée par le premier motif (lignes 112i) et la partie arrière par le second motif (lignes 1122).

Le signe de référence 128 désigne une bande d'alimentation qui s'étend dans la chaussure sous la partie médiane du pied et qui comprend ici deux lignes conductrices 124, 126, dont une extrémité est connectée aux lignes chauffantes 112 et l'autre extrémité est laissée libre, étant prévue pour une connexion à l'unité de commande 46.

On remarquera que dans la variante, pour simplifier le tracé des lignes chauffantes, les lignes d'alimentation 124, 126 sont connectées centralement aux lignes du second motif, et les lignes chauffantes extérieures du second motif sont reliées aux lignes chauffantes extérieures du premier motif. Ainsi, l'ensemble des lignes chauffantes et d'alimentation sont reliées en série.

Le signe de référence 151 indique une région centrale de la bande d'alimentation, où le tracé des lignes d'alimentation est modifié, et accueille le capteur de température 152.

Dans cette région, dite région de mesure, les lignes d'alimentation sont plus étroites, pour diminuer la section de passage, et donc augmenter la résistance et créer un effet chauffant, ce qui n'est pas la fonction nominale des lignes d'alimentation 24, 26. En particulier, dans la région de mesure 151 où se trouve le capteur de température 152, les lignes d'alimentation sont modifiées à la manière du tracé des lignes chauffante 112i du premier motif de la zone de chauffe. Ainsi le capteur 152 est installé au-dessus de méandres étroits qui vont générer un chauffage similaire à celui d'une portion correspondante du premier motif, et donc permettre atteindre au niveau du capteur 152 une température sensiblement similaire de celle qui serait atteinte dans le capteur s'il était positionné sur la zone de chauffe.

Le positionnement du capteur de température sur la section d'alimentation au niveau de la zone de mesure 151 permet une mesure de température reflétant le chauffage au niveau du premier motif de lignes chauffantes 112i de la zone de chauffe, tout en ayant déplacé le capteur hors de cette zone de chauffe qui se situe sous le point d'appui principal de l'avant pied.

La région de mesure avec son capteur de température associé pourrait se situer à un autre endroit. Par exemple, la section d'alimentation pourrait comprendre une excroissance latérale pour accueillir la région de mesure en déviant les lignes d'alimentation. Ainsi, différentes possibilités existent pour positionner la région de mesure, tout en évitant de la positionner dans les zones d'appui les plus fortes.

On a représenté schématiquement sur la figure 5a les zones d'appui principales dans lesquelles on évitera de positionner la région de mesure avec le capteur : - la zone principale d'appui de l'avant pied 160 ; et - la zone d'appui des orteils 162.

Le capteur de température 52, 152 peut être de tout type approprié. On pourra par exemple utiliser comme capteur de température une thermorésistance ou thermistance, en particulier un capteur à Coefficient de Température Négatif (CTN, en anglais NTC) dont la résistance diminue de façon uniforme quand la température augmente et inversement. Un tel capteur CTN permet une bonne précision de mesure et robustesses, pour un encombrement réduit. Typiquement, le capteur de température peut avoir une épaisseur entre 1 et 2 mm pour un diamètre de 3 à 5 mm. Le capteur 152 est de préférence entouré par un cadre ou anneau de protection en matériau rigide. A l'extrémité libre de la section d'alimentation, deux bandes conductrices sont prévues pour la connexion du capteur de température 152.

Comme pour la variante de la figure 1, pour fonctionner avec une batterie, la résistance globale de l'élément chauffant est de préférence de l'ordre de 5 à 6 ohms, mesurée aux extrémités libres des bandes 124, 126.

Dans l'exemple montré, la zone 112i qui est la plus chaude représente 60% de la résistance. La zone 1122, moins chaude, représente 30% de la résistance.

Cet écart de résistance illustre la différence de chaleur dégagée entre les parties avant et arrière de la zone de chauffe. La bande d'alimentation, qui n'a pas vocation à chauffer, représente 10% de la résistance de l'élément chauffant, avec la contribution de la région de mesure. Ainsi, la bande d'alimentation est une zone froide, à l'exception de la région d'alimentation.

On notera encore que dans d'autres variantes, on pourra placer concevoir la région de mesure comme une zone isolée, séparée de la zone de chauffe et de la section d'alimentation. La région de mesure peut être placée dans la zone médiane ou arrière de la semelle, ou ailleurs dans la chaussure, dans des régions subissant plus modérées que la zone d'appui de l'avant pied.

La région de mesure comprend par exemple un support de petite dimension avec des lignes conductrices chauffantes générant un échauffement localisé comparable à une portion de même dimension dans la zone de chauffe. La région de mesure peut avoir une taille de l'ordre de 0,5 cm2 ou 1 ou 2 cm2.

Claims (17)

1. Revendications

   1. Semelle chauffante pour chaussure comprenant : un élément chauffant (10; 110) comprenant un motif prédéterminé de lignes conductrices chauffantes (12 ; 112i, 1122), les lignes conductrices chauffantes (12) étant circonscrites à une zone de chauffe correspondant à une partie avant de semelle de sorte à se trouver sous l'avant-pied ; caractérisée en ce qu'un capteur de température (52 ; 152) est agencé sur une région de mesure (51; 151), séparée de la zone de chauffe dans la semelle, de préférence située à l'arrière de l'avant-pied, et comprenant des lignes conductrices configurées pour obtenir un échauffement similaire à celui produit par une région donnée du motif de lignes conductrices chauffantes de la zone de chauffe.
2. 2. Semelle chauffante selon la revendication 1, comprenant une section d'alimentation (28 ; 128) comprenant des lignes conductrices (24, 26; 124, 26), dites lignes d'alimentation, s'étendant depuis l'élément chauffant vers la zone médiane et/ou arrière de la semelle, pour un raccordement à une unité de commande, respectivement à une source de courant électrique.
3. 3. Semelle chauffante selon la revendication 2, dans laquelle la région de mesure correspond à une partie de la section d'alimentation, dans laquelle la configuration des lignes d'alimentation (24, 26; 124, 26) est localement modifiée de sorte à obtenir un échauffement similaire à celui produit par une région donnée du motif de lignes conductrices chauffantes (12 ; 112i, 1122).
4. 4. Semelle chauffante selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la zone de chauffe est délimitée à l’arrière par une ligne de base (16), positionnée de sorte à s'étendre sensiblement transversalement par rapport à la direction longitudinale de la semelle, et vers l’avant par une ligne de contour (18) de forme globalement convexe, partant d'un côté de la ligne de base en suivant le contour des doigts de pied et rejoignant le côté opposée de la ligne de base.
5. 5. Semelle chauffante selon la revendication 4, dans laquelle la ligne de contour (18) rejoint les extrémités opposées de la ligne de base (16), délimitant ainsi une surface fermée de la zone de chauffe ayant une forme globalement triangulaire.
6. 6. Semelle chauffante selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une unité de commande (46) et une batterie rechargeable (50) intégrées dans la semelle, de préférence dans un boîtier étanche (48).
7. 7. Semelle chauffante selon la revendication 6, dans laquelle l'unité de commande (46) est conçue pour réguler la chauffe de l'élément chauffant (10) sur base du signal de mesure délivré par le capteur de température (52, 152).
8. 8. Semelle chauffante selon la revendication 7, dans laquelle un capteur auxiliaire de température (58) est installé sur l’unité de commande (46), ou à proximité de celle-ci dans la partie médiane ou arrière de semelle (40), et ledit capteur auxiliaire (58) est connecté à l'unité de commande; et l'unité de commande (46) est conçue pour réguler la chauffe de l'élément chauffant (10) : - sur base du signal de mesure du capteur de température (52) ; et/ou - sur base du signal de mesure du capteur auxiliaire (58) et, facultativement de la puissance électrique fournie à l'élément chauffant (10).
9. 9. Semelle chauffante selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans laquelle le motif de lignes conductrices chauffantes comprend un premier motif disposé pour être directement sous les orteils ; et un deuxième motif accolé à l'arrière du premier motif, les lignes conductrices chauffantes (112i) du premier motif étant configurées pour produire un échauffement supérieur aux lignes conductrices chauffantes (1122) du deuxième motif.
10. 10. Semelle chauffante selon la revendication 9, dans laquelle les lignes d'alimentation (124, 26) sont modifiées au niveau de la région de mesure (151) de sorte à générer un échauffement comparable au premier motif de lignes conductrices chauffantes (1120 de l'élément chauffant.
11. 11. Semelle chauffante selon la revendication 4 ou l'une quelconque des revendications 5 à 8 dépendant de 4, dans laquelle le motif de lignes conductrices chauffantes (12) de l'élément chauffant comprend une pluralité de lignes conductrices formant des arcs semblables imbriqués, espacés les uns des autres, l'arc extérieur (12ext) suivant le tracé de la ligne de contour (18).
12. 12. Semelle chauffante selon la revendication 11, dans laquelle les lignes conductrices (12) en arc sont imbriquées de sorte que ledit arc extérieur (12ext) constitue la ligne conductrice de plus grande ouverture et l'arc de plus petite ouverture (12int) constitue la ligne conductrice intérieure, les lignes conductrices étant agencées par taille d'ouverture décroissante.
13. 13. Semelle chauffante selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les lignes d'alimentation sont configurées pour générer un échauffement minimum, comparativement à l'élément chauffant, sauf au niveau de la région de mesure.
14. 14. Semelle chauffante selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l'élément chauffant (10, 110) est situé entre une couche de semelle inférieure (42) et une couche de semelle supérieure (44), et de préférence, la couche inférieure est dans un matériau isolant tandis que et la couche supérieure est dans un matériau comparativement bon conducteur thermique.
15. 15. Chaussure comprenant une semelle chauffante (10) selon l'une quelconque des revendicationsl à 14, une unité de commande et une source de courant, en particulier une batterie, les lignes d'alimentation de la section d'alimentation étant connectées à l'unité de commande, le capteur de température étant également connecté à l'unité de commande (46), et l'unité de commande étant conçue pour réguler la chauffe de l'élément chauffant (10) sur base du signal de mesure délivré par le capteur de température (52, 152).
16. 16. Chaussure selon la revendication 15, dans laquelle un capteur auxiliaire de température (58) est installé sur l’unité de commande (46), à proximité de celle-ci, dans la partie arrière de semelle (40) ou dans la chaussure, et ledit capteur auxiliaire (58) est connecté à l'unité de commande.
17. 17. Chaussure selon la revendication 16, dans laquelle l'unité de commande (46) est conçue pour réguler la chauffe de l'élément chauffant (10) : - sur base du signal de mesure du capteur de température (52) ; et/ou - sur base du signal de mesure du capteur auxiliaire (58) et, facultativement de la puissance électrique fournie à l'élément chauffant (10).