FR2489777A1

FR2489777A1 - CYCLE WITH AUXILIARY MOTOR

Info

Publication number: FR2489777A1
Application number: FR8117072A
Authority: FR
Inventors: Charles Patrick Dunca Davidson
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1980-09-11
Filing date: 1981-09-09
Publication date: 1982-03-12
Also published as: BE890302A; JPS5780977A; DE3136126A1

Abstract

A bicycle with an electric auxiliary drive is provided. A vertically extending frame part (26) of the bicycle contains an electric motor (34) which is arranged in its longitudinal direction. The longitudinal axis of the electric motor (34) coincides with the axis of the frame part (26).

Description

L'invention concerne un cycle, et plus particulièrement, mais non exclusivement, une bicyclette pourvue d'un moteur électrique pour aider le cycliste à propulser le cycle. The invention relates to a cycle, and more particularly, but not exclusively, to a bicycle provided with an electric motor to assist the cyclist in propelling the cycle.

I1 a déjà été proposé de monter un moteur électrique sur un élément quelconque du cadre d'un cycle et de faire fonctionner le moteur pour aider le cycliste dans la propulsion du cycle. Dans les propositions antérieures, on constate que le moteur constitue un élément d'addition au cadre du cycle, qui est à la fois inesthétique et souvent g8nant pour l'utilisateur. La présente invention a pour objet un cycle dans lequel ces inconvénients sont mi nimisés. It has already been proposed to mount an electric motor on any element of the frame of a cycle and to operate the motor to assist the cyclist in propelling the cycle. In the previous proposals, it is noted that the engine constitutes an element of addition to the frame of the cycle, which is both unsightly and often inconvenient for the user. The present invention relates to a cycle in which these drawbacks are minimized.

Un cycle selon l'invention comporte un cadre comprenant des éléments tubulaires métalliques, reliés entre eux, une roue motrice rotative montée sur le cadre, un mécanisme d'entraînement monté sur le cadre et disposé pour être actionné par l'utilisateur pour entraîner la roue et propulser le cycle, et un moteur électrique qui, lorsqu'on l'excite, peut aider l'utilisateur à faire tourner la roue pour propulser le cycle, ledit moteur étant placé le long d'un des éléments tubulaires du cadre, l'axe longitudinal du moteur étant sensiblement dans l'axe dudit élément du cadre. A cycle according to the invention comprises a frame comprising metallic tubular elements, interconnected, a rotary drive wheel mounted on the frame, a drive mechanism mounted on the frame and arranged to be actuated by the user to drive the wheel. and propel the cycle, and an electric motor which, when energized, can assist the user in turning the wheel to propel the cycle, said motor being placed along one of the tubular elements of the frame, the longitudinal axis of the motor being substantially in the axis of said element of the frame.

De préf-érence, ledit élément du cadre comprend le moteur comme une partie intégrante. Preferably, said element of the frame comprises the motor as an integral part.

I1 est avantageux qu'une région axiale terminale du carter du moteur électrique soit reliée de façon rigide audit élément tubulaire du cadre, dans son ace, ledit carter formant une partie intégrante de l'élément du cadre dans la mesure où il forme une liaison structurelle rigide entre ledit élément du cadre et une autre partie du cadre du cycle. It is advantageous that an axial end region of the casing of the electric motor is rigidly connected to said tubular element of the frame, in its ace, said casing forming an integral part of the element of the frame insofar as it forms a structural connection. rigid between said element of the frame and another part of the frame of the cycle.

Préférentiellement, ledit élément du cadre se trouve sensiblement dans la prolongation verticale de la région de la selle du cadre, ledit moteur étant incorporé dans l'é- lément du cadre à son extrémité inférieure. Preferably, said frame element is located substantially in the vertical extension of the saddle region of the frame, said motor being incorporated in the frame element at its lower end.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen du dessin annexé qui représente, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation d'un cycle selon l'invention. The invention will be better understood on reading the description which follows and on examining the appended drawing which represents, by way of nonlimiting example, an embodiment of a cycle according to the invention.

Sur ce dessin, le cycle comprend un cadre 11, principalement composé d'éléments tubulaires métalliques reliés entre eux, de section transversale circulaire. Bien que le cadre soit sensiblement rigide, il est bien entendu possible d'en ajuster les divers éléments, de même que dans un cycle ordinaire notamment, la hauteur des guidons 12 et la hauteur d'une selle 13. In this drawing, the cycle comprises a frame 11, mainly composed of metallic tubular elements linked together, of circular cross section. Although the frame is substantially rigid, it is of course possible to adjust the various elements thereof, just as in an ordinary cycle in particular, the height of the handlebars 12 and the height of a saddle 13.

On voit d'après le dessin que le cadre comprend une paire d'éléments tubulaires 14, 15, généralement parallèles, fixés de façon rigide à une extrémité d'un tube d'appui 16, qui s'étend sensiblement verticalement et à travers lequel se prolonge une colonne de direction qui relie les guidons 12 à une roue avant du cycle. Cette partie du cycle est usuelle, l'élément tubulaire 16 constituant un système de palier pour le dispositif de direction du cycle. It can be seen from the drawing that the frame comprises a pair of tubular elements 14, 15, generally parallel, rigidly fixed to one end of a support tube 16, which extends substantially vertically and through which extends a steering column which connects the handlebars 12 to a front wheel of the cycle. This part of the cycle is usual, the tubular element 16 constituting a bearing system for the cycle direction device.

A son extrémité éloignée de l'élément 16, l'élément tubulaire 15 est fixé de façon rigide à un ensemble 18 formé d'un boitier d'accumulateur et d'un carter de pédalier.At its end remote from the element 16, the tubular element 15 is rigidly fixed to an assembly 18 formed by an accumulator case and a bottom bracket.

L'ensemble 18 comprend uns structure 19 en forme de boite dans laquelle on peut placer un accumulateur. The assembly 18 comprises a structure 19 in the form of a box in which an accumulator can be placed.

L'ensemble 18 comprend en outre un pédalier 21, comportant un arbre de sortie 22 auquel sont reliées des pédales usuelles 23 et un pignon conventionnel 24.The assembly 18 further comprises a pedal unit 21, comprising an output shaft 22 to which the usual pedals 23 are connected and a conventional pinion 24.

La selle 13 est, de façon usuelle, supportée par un élément tubulaire et court, 25, coulissant au sein d'un élément tubulaire de cadre 26, qui s'étend sensiblement verticalement. Un dispositif d'assemblage ou de blocage permet de fixer l'élément 25 dans une position déterminée, relativement à l'élément de cadre 26, pour régler la hauteur de la selle 13 par rapport au reste du cadre. Une roue arrière 27 de la bicyclette est supportée, de façon usuelle, par deux paires d'éléments de cadre, reliés entre eux, 28 et 29 respectivement. Les éléments 28 s'étendent sensiblement entre eux, à partir de l'axe de la roue 27, jusqu'à un point de l'élément de cadre 26, au-dessous de la selle 13. The saddle 13 is, in the usual way, supported by a tubular and short element, 25, sliding within a tubular frame element 26, which extends substantially vertically. An assembly or blocking device makes it possible to fix the element 25 in a determined position, relative to the frame element 26, to adjust the height of the saddle 13 relative to the rest of the frame. A rear wheel 27 of the bicycle is usually supported by two pairs of frame elements, connected together, 28 and 29 respectively. The elements 28 extend substantially between them, from the axis of the wheel 27, to a point on the frame element 26, below the saddle 13.

Les éléments de cadre 29 s'étendent sensiblement horizontalement, à partir de l'axe de la roue 27, jusqu'au carter de pédalier de l'ensemble 18, auquel ils sont reliés rigidement.The frame elements 29 extend substantially horizontally, from the axis of the wheel 27, to the bottom bracket of the assembly 18, to which they are rigidly connected.

L'élément tubulaire de cadre 26 possède une section circulaire et ne s'étend pas jusqu'à l'ensemble 18. The tubular frame element 26 has a circular section and does not extend to the assembly 18.

Cet élément 26 se termine en deça de l'ensemble 18 et il est pourvu à son extrémité inférieure par un logement en forme de coupelle 31. Le boitier du pédalier 21 de l'ensemble 18 comporte un autre logement en forme de coupelle 33, dont l'axe est dans le prolongement de l'axe commun à l'élément de cadre 26, au logement en coupelle 31 et à un collier 32. Le logement 33 se termine par un orifice coaxial, qui traverse le boîtier du pédalier 21.This element 26 ends below the assembly 18 and it is provided at its lower end with a cup-shaped housing 31. The bottom bracket 21 of the assembly 18 has another cup-shaped housing 33, of which the axis is an extension of the axis common to the frame element 26, to the cup housing 31 and to a collar 32. The housing 33 ends in a coaxial orifice, which passes through the bottom bracket 21.

Les logements en coupelle 31 et 33 et et le collier 32 reçoivent le carter cylindrique d'un moteur électrique 34. L'arbre de sortie du moteur 34 est dans l'axe du carter et lorsque l'extrémité convenable du carter du moteur 34 est reçue dans le logement en coupelle 33, l'arbre de sortie du moteur 34 se prolonge par ledit orifice dans le boîtier du pédalier 21, et se trouve connecté à un arbre d'entrée'du pédalier. The cup-shaped housings 31 and 33 and and the collar 32 receive the cylindrical casing of an electric motor 34. The output shaft of the motor 34 is in the axis of the casing and when the suitable end of the motor casing 34 is received in the cup housing 33, the output shaft of the motor 34 is extended by said orifice in the bottom bracket housing 21, and is connected to an input shaft of the bottom bracket.

Pour permettre l'installation du moteur 34 dans le cadre de la bicyclette, l'élément de cadre 26 est longitudinalement déplaçable, par rapport au reste du cadre. To allow the installation of the motor 34 in the frame of the bicycle, the frame element 26 is longitudinally movable, relative to the rest of the frame.

De cette façon, l'interconnection entre les éléments 28 de cadre et l'élément de cadre 26 est assurée par un collier de serrage ou d'assemblage au travers duquel l'élément 26 peut glisser lorsque le collier est desserré. Afin d'installer le moteur dans le cadre, on desserre le collier entre l'élément 26 et les éléments 28 et on enlève l'élément 26, avec le logement 31, par rapport au reste du cadre. On desserre les boulons d'assemblage du collier 32 et on insère le moteur 34, avec son arbre de sortie en avant, à travers le collier 32, de façon qu'une extrémité axiale de son carter cylindrique repose dans le logement 33. L'arbre moteur pénètre dans l'orifice du boitier du pédalier 21 et il est accouplé, d'une manière convenable quelconque, en liaison motrice avec l'arbre d'entrée du pédalier.On utilise des boulons de fixation, ou des vis d'assemblage pour relier rigidement le logement 33 au carter du moteur 34 et on resserre les boulons d'assemblage du collier 32 de façon que le collier 32 serre la surface cylindrique externe du moteur 34. Finalement on abaisse l'élément de cadre 26 pour engager le logement 31 par dessus l'extré- mité opposée du carter du moteur 34, et on serre des vis d'assemblage radiales pour fixer le logement 31 au carter du moteur 34. On serre alors le collier d'assemblage des éléments de cadre 28 à ltéldment 26, pour bloquer l'élément de cadre 26 en position convenable.In this way, the interconnection between the frame elements 28 and the frame element 26 is ensured by a clamp or assembly collar through which the element 26 can slide when the collar is loosened. In order to install the motor in the frame, the collar is loosened between the element 26 and the elements 28 and the element 26 is removed, with the housing 31, relative to the rest of the frame. The assembly bolts of the collar 32 are loosened and the motor 34 is inserted, with its output shaft in front, through the collar 32, so that an axial end of its cylindrical casing rests in the housing 33. The drive shaft enters the hole in the bottom bracket 21 and is mated, in any suitable manner, in driving connection with the input shaft of the bottom bracket. Fixing bolts or assembly screws are used to rigidly connect the housing 33 to the motor housing 34 and the collar bolts 32 are tightened so that the collar 32 clamps the external cylindrical surface of the motor 34. Finally, the frame element 26 is lowered to engage the housing 31 over the opposite end of the motor housing 34, and radial assembly screws are tightened to fix the housing 31 to the motor housing 34. The assembly collar for the frame elements 28 is then tightened to the element 26, to lock the frame element 26 in position suitable.

On voit que dans ensemble de la bicyclette, le moteur 34 forme partie intégrante de la structure du cadre. Le carter cylindrique du moteur 34 est coaxial avec l'élément de cadre 26, et le cadre du moteur 34 forme partie intégrante de la structure du cadre, en reliant rigidement l'élément de cadre 26 à la partie inférieure du reste du cadre, au moyen des logements 31 et 33 et du collier 32. Le logement 33 est bien entendu rigidement relié aux éléments de cadre 29 et 15, par l'intermédiaire de l'ensemble 18, et l'élément de cadre 14 est, comme précédemment mentionné, rigidement relié au collier 32. Dans cet agencement, en l'absence du moteur 34, le cadre n'est donc pas complet ni structurellement rigide. We see that in the bicycle assembly, the motor 34 forms an integral part of the frame structure. The cylindrical casing of the motor 34 is coaxial with the frame element 26, and the engine frame 34 forms an integral part of the frame structure, by rigidly connecting the frame element 26 to the lower part of the rest of the frame, to the means of the housings 31 and 33 and of the collar 32. The housing 33 is of course rigidly connected to the frame elements 29 and 15, by means of the assembly 18, and the frame element 14 is, as previously mentioned, rigidly connected to the collar 32. In this arrangement, in the absence of the motor 34, the frame is therefore neither complete nor structurally rigid.

Cependant, si on le désire, on peut néanmoins incorporer le moteur 34 au cadre, dans l'alignement de l'axe d'un élément tubulaire du cadre, mais sans que le moteur forme nécessairement partie intégrante de la structure du cadre. Par exemple, l'agencement pourrait être tel que les logements 31 et 33 soient agrandis pour former un logement cylindrique complet, situé à l'intérieur du collier 32. Dans cette disposition, l'assemblage du collier 32 aux éléments 31 et 33 de logement fournit la rigidité structurelle, que le moteur 34 soit ou non logé dans les éléments 31 et 33. Il est cependant préférable d'utiliser l'agencement décrit, dans lequel le moteur 34 forme partie de la structure du cadre. However, if desired, the motor 34 can nevertheless be incorporated into the frame, in alignment with the axis of a tubular element of the frame, but without the engine necessarily forming an integral part of the frame structure. For example, the arrangement could be such that the housings 31 and 33 are enlarged to form a complete cylindrical housing, located inside the collar 32. In this arrangement, the assembly of the collar 32 to the housing elements 31 and 33 provides structural rigidity, whether or not the motor 34 is housed in the elements 31 and 33. It is however preferable to use the arrangement described, in which the motor 34 forms part of the frame structure.

Après montage de la bicyclette, la batterie logée dans le boîtier 19 fournit l'énergie pour exciter le moteur 34. Lorsque le moteur 34 est excité, la rotation de son arbre de sortie provoque la rotation de l'arbre d'entrée du pédalier 21, qui à son tour provoque la rotation de l'arbre de sortie 22. La rotation de l'arbre de sortie 22 provoque la rotation du pignon 24, qui est relié au moyen d'une chatne sans fin à rouleaux à un pignon de renvoi, coaxial avec la roue arrière 27. Ainsi, quand le pignon 24 tourne vers l'avant, le mouvement rotatif est transmis à la roue 27 pour propulser le cycle. After mounting the bicycle, the battery housed in the housing 19 provides the energy to excite the motor 34. When the motor 34 is excited, the rotation of its output shaft causes the rotation of the input shaft of the pedal 21 , which in turn causes the rotation of the output shaft 22. The rotation of the output shaft 22 causes the rotation of the pinion 24, which is connected by means of an endless roller conveyor to a return pinion , coaxial with the rear wheel 27. Thus, when the pinion 24 rotates forward, the rotary movement is transmitted to the wheel 27 to propel the cycle.

Bien qu'il ait été précédemment décrit que l'ensemble des pignons 24 et des pédales 23 sont montés sur l'arbre 22, une telle disposition serait très rudimentaire et il est donc préférable d'utiliser la disposition décrite dans le brevet britannique No. 1 530 135, auquel on se référera pour la bonne compréhension de la présente invention. Dans cet agencement, il subsiste un léger jeu dans le mouvement entre les pédales 23 et le pignon 24, ce jeu étant rattrapé quand le cycliste commence à pédaler. Le rattrapage de ce jeu dans le mouvement provoque la fermeture d'un interrupteur électrique qui permet l'excitation du moteur 34. Le moteur 34 aide alors le cycliste à appliquer une force d'entraînement au pignon 24 et l'aide ainsi à propulser le cycle.Lorsque le cycliste cesse d'appliquer une force de commande au moyen des pédales 23, un ressort incorporé dans le pédalier 21 rétablit le jeu dans le mouvement entre les pédales et le pignon 24 et provoque l'ouverture de l'interrupteur électrique, en désexcitant le moteur et en supprimant l'assitance du moteur électrique. Although it has been previously described that all of the pinions 24 and pedals 23 are mounted on the shaft 22, such an arrangement would be very rudimentary and it is therefore preferable to use the arrangement described in British Patent No. 1,530,135, which will be referred to for the proper understanding of the present invention. In this arrangement, there is a slight play in the movement between the pedals 23 and the pinion 24, this play being caught up when the cyclist begins to pedal. The catching up of this play in the movement causes the closing of an electric switch which allows the excitation of the motor 34. The motor 34 then helps the cyclist to apply a driving force to the pinion 24 and thus helps it to propel the When the cyclist ceases to apply a control force by means of the pedals 23, a spring incorporated in the crankset 21 restores the play in the movement between the pedals and the pinion 24 and causes the opening of the electric switch, by de-energizing the motor and removing assistance from the electric motor.

il s'ensuit que le moteur ne peut être utilisé seul pour propulser le cycle, et qu'on ne peut l'employer que pour aider le cycliste à propulser le cycle. On voit clairement que dans cet agencement, le champ opérationnel de la batterie peut être étendu, étant donné que la batterie n'est pas soumise aux facteurs élevés de consommation nécessaires pour démarrer la bicyclette, à partir d'une position de repos, sans l'aide du cycliste. Le pédalier 21 contient aussi un embrayage de surcharge, de sorte que lorsque le cycliste propulse le cycle en pédalant, sans l'aide du moteur, les pédales et le pignon peuvent être désolidarisés du moteur, et le cycliste n'est pas appelé à actionner le moteur, quand il propulse le cycle en pédalant.it follows that the engine cannot be used alone to propel the cycle, and that it can only be used to help the cyclist propel the cycle. It is clearly seen that in this arrangement, the operational field of the battery can be extended, since the battery is not subjected to the high consumption factors necessary to start the bicycle, from a rest position, without the help of the cyclist. The crankset 21 also contains an overload clutch, so that when the cyclist propels the cycle by pedaling, without the assistance of the motor, the pedals and the pinion can be disconnected from the motor, and the cyclist is not called upon to operate. the motor, when it propels the cycle by pedaling.

L'interrupteur électrique du pédalier est électriquement relié en série à un interrupteur, normalement ouvert, placé sur les guidons. Ainsi, pour obtenir l'assistance du moteur électrique, le cycliste doit non seulement appliquer une force de pédalage, mais il dbit encore maintenir l'interrupteur sur les guidons en position fermée. The electric pedal switch is electrically connected in series with a normally open switch on the handlebars. Thus, to obtain assistance from the electric motor, the cyclist must not only apply a pedaling force, but also debit hold the switch on the handlebars in the closed position.

L'interrupteur de guidons agit ainsi à la manière d'une manette de sécurité, en ce qu'il nécessite la présence et la volonté du cycliste pour maintenir l'aide électrique pour propulser le cycle.The handlebar switch thus acts like a safety lever, in that it requires the presence and the will of the cyclist to maintain the electric aid to propel the cycle.

En outre, le boîtier de batterie 19 peut comporter un ensemble verrouillé par une clé, d'un système de fermeture et d'un interrupteur, le système de fermeture servant à enfermer la batterie dans le boîtier 19, et l'interrupteur permettant l'excitation du moteur 34 au moyen des interrupteurs du pédalier et des guidons. Ainsi, lorsque l'on retire la clé, on ne peut extraire la batterie de son boîtier 19 et le moteur 34 ne peut être excité, malgré la fermeture des interrupteurs, à la fois du pédalier et des guidons. il est avantageux de faire passer autant que possible le câblage interconnectant les différents inter rupteurs, le moteur et la batterie, à l'intérieur des éléments tubulaires du cadre de bicyclette, afin de les protéger par les éléments du cadre, et aussi le cacher de la vue, pour améliorer l'esthétique du cycle. In addition, the battery box 19 may comprise an assembly locked by a key, a closing system and a switch, the closing system serving to enclose the battery in the box 19, and the switch allowing the excitation of the motor 34 by means of the pedals and handlebars switches. Thus, when the key is removed, the battery cannot be removed from its housing 19 and the motor 34 cannot be excited, despite the closing of the switches, both of the pedals and of the handlebars. it is advantageous to pass as much as possible the wiring interconnecting the various switches, the motor and the battery, inside the tubular elements of the bicycle frame, in order to protect them by the elements of the frame, and also hide it from sight, to improve the aesthetics of the cycle.

Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples décrits. Elle est susceptible de nombreuses variantes, selon les applications envisagées, sans qu'on S t écarte pour cela de l'esprit de l'invention. Of course, the invention is not limited to the examples described. It is susceptible of numerous variants, according to the envisaged applications, without any departing from the spirit of the invention.

Claims

1) Cycle comprising a frame which comprises metallic tubular elements connected to each other, a driving wheel rotatably mounted on the frame, a drive mechanism, mounted on the frame and arranged to be actuated by the user to drive the wheel and propel the cycle, and an electric motor which, when excited, can help the driver to rotate the wheel to propel the cycle, characterized in that said motor (34) is placed along one of the tubular elements ( 26) of the frame, the longitudinal axis of the motor (34) being substantially coaxial with the axis of said element of the frame (26)

2) Cycle according to claim 1, characterized in that said frame element (26) contains the motor (34) as a structural element.

3) Cycle according to one of claims 1 and 2, characterized in that an axial end region of the casing of the electric motor 34 is rigidly connected to said tubular element (26) of frame, the axes of the casing and the element of frame being common, said casing forming an integral part of the frame element (26), provided that it provides a rigid structural connection between said frame element (26) and another part (33) of the frame (11) of the cycle.

4) Cycle according to one of claims-1 to 3, characterized in that the frame element (26) extends substantially vertically from the region of the saddle of the ca-dre (11), said motor ( 34) being incorporated into said frame member (26) at its lower end.