FR2735089A1 - Dispositif de changement de vitesse a commande electronique pour bicyclettes - Google Patents

Abstract

Un dispositif de changement de vitesse à commande électronique pour bicyclettes possède un mode de fonctionnement automatique dans lequel, à la demande du cycliste d'une augmentation ou d'une diminution du rapport de vitesse, le système assure automatiquement de lui-même la sélection de la paire plateau-pignon qui est la plus adaptée pour procurer respectivement une augmentation progressive ou une diminution progressive de la distance parcourue par la bicyclette à chaque tour de pédale.

Description

I La présente invention se rapporte à un dispositif de changement de

vitesse pour bicyclettes, du type comportant: un dérailleur avant et un dérailleur arrière destinés à commander l'engagement sélectif d'une chaîne de bicyclette avec plusieurs plateaux associés au pédalier de la bicyclette et plusieurs pignons associés au moyeu de la roue arrière de bicyclette, un premier et un deuxième moteur électrique associés de manière respective au dérailleur avant et au dérailleur arrière, pour la commande de ceux-ci, des moyens destinés à détecter la position opérationnelle du dérailleur avant et du dérailleur arrière, des moyens d'activation commandés manuellement destinés à activer les premier et deuxième moteurs électriques, et une unité de commande électronique destinée à commander le dispositif de changement de vitesse, qui est reliée aux dits premier et deuxième moteurs électriques, aux dits moyens de détection et aux dits

moyens d'activation.

Un dispositif du type indiqué ci-dessus a constitué le sujet de la demande de brevet italien n0 TO93A000503 déposée par le présent demandeur le 8 juillet 1993 et soumise à l'inspection publique le 8 janvier 1995, ainsi que la demande correspondante de brevet français n 2 708 559, et la demande correspondante de brevet allemand n 44 22 845. Une amélioration de ce dispositif a également constitué le sujet de la demande de brevet italien n TO94A000116 du 24 février 1994, déposée par le présent demandeur et toujours secrète à la date de priorité de cette demande. Le but de la présente invention est d'améliorer encore le dispositif constituant le sujet des demandes de brevets mentionnées ci-dessus de façon à permettre une utilisation extrêmement facile et rapide par le cycliste. Ce besoin est ressenti particulièrement (bien que non exclusivement) dans le cas des bicyclettes de course, du fait que le coureur doit conserver son attention autant que possible sur la course même lorsqu'il réalise un changement de vitesse, en particulier sans perdre de précieuses secondes à décider de la combinaison plateau-pignon qui doit être

choisie.

Afin d'atteindre ce but, l'invention prévoit un dispositif de changement de vitesse pour bicyclette du type indiqué au début, caractérisé en ce que lesdits moyens d'activation comportent un premier et un deuxième élément d'actionnement commandés manuellement, afin de provoquer respectivement une augmentation ou une diminution de vitesse à chaque actionnement, et en ce que ladite unité de commande électronique est programmée de façon à sélectionner automatiquement, chaque fois que l'un des deux éléments d'actionnement est activé, le plateau et le pignon sur lequel doit être engagée la chalne afin d'assurer une augmentation ou une diminution progressive de la distance parcourue par la bicyclette à chaque tour de pédale, l'unité de commande électronique prévoyant comme conséquence de l'actionnement de l'un ou bien des deux moteurs électriques d'obtenir la condition requise d'engagement de la chaîne sur le plateau choisi et le pignon choisi, en partant de la condition indiquée par lesdits moyens de détection, et prévoyant finalement d'arrêter le moteur électrique qui a été activé, ou bien les deux moteurs électriques, s'ils ont été activés tous deux, lorsque lesdits moyens de détection

détectent que ladite condition requise a été atteinte.

Comme cela ressort clairement, le concept qui est à la base de la présente invention est par conséquent une stratégie particulière qui est suivie par l'unité de commande électronique afin de sélectionner la paire plateau-pignon à chaque changement de vitesse. Si l'on suppose par exemple que le cycliste souhaite augmenter la vitesse, il actionne une ou plusieurs fois l'élément d'actionnement qui

commande le passage vers des vitesses plus élevées.

Chaque actionnement de l'élément d'actionnement provoque un changement de vitesse. A chaque changement de vitesse, l'unité de commande électronique sélectionne une paire plateau-pignon de telle sorte qu'il y a une augmentation progressive de la distance parcourue par la bicyclette à chaque tour de pédale

avec le passage d'une vitesse aux suivantes.

Inversement, dans le cas o le cycliste actionne une ou plusieurs fois l'élément d'actionnement qui commande la diminution de vitesse, les paires plateau-pignon sont choisies chaque fois de manière à assurer une diminution progressive de la distance parcourue à

chaque tour de pédale.

Naturellement, le système peut être pourvu de moyens de sélection destinés à permettre à l'utilisateur de commander le fonctionnement suivant le mode semi-automatique qui a été décrit ci- dessus ou bien suivant un mode totalement manuel, dans lequel l'utilisateur commande séparément le dérailleur avant

et le dérailleur arrière selon son souhait.

Le concept qui est à la base de la présente invention réside par conséquent dans le choix d'un critère progressif ou régressif se rapportant à la distance parcourue à chaque tour de pédale lors de la sélection de la paire plateau-pignon à chaque

changement de vitesse.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la

description suivante en se référant aux dessins

annexés, donnés simplement à titre d'exemple non limitatif, dans lesquels: La figure 1 montre schématiquement une vue en perspective d'une bicyclette pourvue d'un dispositif selon la présente invention, La figure 2 est un schéma de principe du dispositif selon l'invention, La figure 3 montre un organigramme qui se rapporte à un mode de fonctionnement du dispositif selon l'invention, et La figure 4 montre une table correspondant à un critère de fonctionnement possible du dispositif

selon l'invention.

Si l'on se réfère à la figure 1, la référence 1 désigne d'une manière générale une bicyclette de course composée essentiellement d'un cadre 2 constitué d'une manière typique par des éléments tubulaires définissant une structure de support 3 pour une roue arrière 4 et une fourche 5 pour une roue avant 6 à laquelle est associé un guidon 70 qui a également une

structure tubulaire.

Le cadre 2 au niveau de sa partie inférieure supporte un pédalier 7, de type conventionnel, afin d'actionner la roue arrière 4 par l'intermédiaire d'un dispositif de changement de vitesse selon l'invention,

désigné d'une manière générale par la référence 8.

Le dispositif de changement de vitesse 8 est constitué essentiellement par un changement de vitesse arrière 9 et un changement de vitesse avant 10 comportant d'une manière globalement connue plusieurs pignons 11 (huit dans l'exemple illustré) ayant des diamètres différents et coaxiaux à l'axe A de la roue arrière 4, et plusieurs plateaux 12 (deux dans l'exemple illustré) ayant des diamètres différents et

coaxiaux à l'axe B du pédalier 7.

Les pignons 11 et les plateaux 12 peuvent être engagés de manière sélective par une chaîne de transmission sans fin 13, afin de procurer les différents rapports de vitesse disponibles au moyen du dispositif de changement de vitesse 8, en déplaçant respectivement un dérailleur arrière 14 du changement

de vitesse arrière 9 et un dérailleur avant 15.

Selon la solution proposée dans les demandes de brevets antérieures du même demandeur qui ont été citées ci-dessus, le dérailleur avant 15 et le dérailleur arrière 14 sont tous deux pourvus d'un moteur électrique avec réducteur respectif (qui sont représentés simplement schématique sur la figure 2 par les références 14a et 15a) qui sont utilisés afin d'entraîner le déplacement du dérailleur de façon à amener la chaîne à dérailler sur les différents pignons

ou les différents plateaux respectivement.

Les détails de construction desdits moteurs électriques à réducteur et de leur montage sur le dérailleur ne sont pas illustrés ici du fait qu'ils sont représentés dans lesdites demandes de brevets antérieures du demandeur. La même chose s'applique à un dispositif d'encodage (désigné par la référence 14b et b sur la figure 2) qui est associé à chaque moteur à réducteur et agit en tant que détecteur de la position de l'unité de réduction du moteur et donc du dérailleur associé. De nouveau conformément à ce qui a été représenté dans les demandes de brevets antérieures du présent demandeur, l'alimentation électrique des moteurs à réducteur 14a, 15a est assurée par une batterie 30 (figure 1) logée de manière avantageuse dans un des tubes du cadre 2 ou, en variante, dans un des bras du guidon 70, ou dans le boîtier d'une unité de commande à microprocesseur 40 (figure 1) qui est fixé par exemple sur le cadre de la bicyclette dans la zone du pédalier et assure la commande du système de la

manière qui sera représentée en détail par la suite.

Les deux dérailleurs arrière et avant 14 et 15 sont commandés par ladite unité de commande à microprocesseur 40 sur la base des signaux délivrés par deux leviers d'actionnement commandés manuellement 43, 44 associés à un levier de frein 41 (figure 1). L'unité à microprocesseur 40 (qui peut également être logée dans l'unité de levier de frein) est également reliée, comme cela est représenté sur la figure 2, aux deux encodeurs 14b, 15b qui détectent la position des dérailleurs 14, 15 respectifs, afin d'arrêter le moteur électrique d'actionnement respectif lorsque le rapport de transmission souhaité est atteint, ce rapport étant déterminé par des leviers d'actionnement manuel 43, 44 qui servent respectivement à se déplacer vers des

vitesses plus élevées et plus faibles.

Les connections desdits composants sont assurées par des fils (non représentés sur la figure 1) logés avantageusement à l'intérieur des tubes du cadre 2. De nouveau selon une autre caractéristique connue grâce aux demandes de brevets antérieures du demandeur, la batterie 30 peut être du type rechargeable, et le dérailleur arrière peut incorporer une unité dynamoélectrique, d'un type connu en soi, montée dans l'un des roues 14c de l'élément de guidage conventionnel associé au dérailleur arrière, afin

d'assurer la recharge de la batterie.

Dans la forme de réalisation préférée de l'invention qui est décrite ici, l'unité de commande électronique 40 est programmée de façon à permettre deux modes différents de fonctionnement, qui peuvent être choisis par le cycliste en actionnant un levier ou bouton de sélection. Selon un premier mode de fonctionnement manuel, le cycliste commande séparément

le dérailleur avant 15 et le dérailleur arrière 14.

Pour chacun des deux dérailleurs, il actionne par conséquent un dispositif de commande séparé qui provoque le passage vers des rapports de vitesse plus élevés ou plus faibles. Les détails de ce dispositif de commande ne sont pas illustrés ici, du fait qu'ils peuvent être réalisés de n'importe quelle manière connue et du fait qu'ils ne tombent pas, pris

isolément, dans la portée de la présente invention.

Selon l'aspect le plus important de l'invention, l'unité de commande électronique 40 permet

également un mode de fonctionnement semi-automatique.

Dans ce cas, le cycliste doit à nouveau actionner deux dispositifs de commande séparés, par exemple les leviers 43, 44. Toutefois, chacun de ces dispositifs de commande commande simultanément le dérailleur avant et le dérailleur arrière et sert à provoquer le passage vers des vitesses plus élevées ou plus faibles respectivement. C'est bien sûr le système qui décide, sans aucune intervention du cycliste, quelle est à chaque fois la paire plateau-pignon qui doit être sélectionnée. Selon l'invention, le critère adopté afin de sélectionner la paire plateau- pignon est celui qui assure que, lors du passage vers des vitesses plus élevées ou vers des vitesses plus faibles, une augmentation, ou une diminution, progressive de la distance couverte par la bicyclette à chaque tour de pédale se produit. En d'autres termes, lorsque le cycliste souhaite changer de vitesse, il doit simplement actionner une ou plusieurs fois un des deux leviers d'actionnement 43, 44 (en fonction du fait qu'il souhaite aller vers des vitesses plus élevées ou plus faibles) sans avoir à se soucier de décider à chaque fois quelle est la combinaison plateau-pignon qui est la plus adaptée à ses besoins. A chaque actionnement d'un des boutons 43, 44, c'est le système lui-même qui commande automatiquement le dérailleur arrière et si nécessaire également le dérailleur avant afin de sélectionner la paire plateau-pignon qui est la

plus appropriée.

Le principe de fonctionnement peut se comprendre plus facilement en se référant à la figure 4, qui montre une table se rapportant à un exemple possible d'utilisation de l'invention. Cette table se rapporte au cas o huit pignons sont prévus (numérotés sur la ligne inférieure de la table de 1 à 8) ayant respectivement 12, 13, 14, 15, 16, 17, 19 et 21 dents, et o deux plateaux sont prévus, désignés par A et B dans la colonne de droite de la table, et ayant respectivement 39 et 52 dents. La table montre, pour chaque combinaison plateau-pignon, la distance en mètre

couverte par la bicyclette à chaque tour de pédale.

L'unité de commande électronique 40 est programmée afin de fournir automatiquement, à chaque actionnement par le cycliste, la sélection la plus appropriée de plateau-pignon. Dans le cas illustré, la combinaison correspondant à la vitesse plus faible est celle du plateau A avec le pignon 8 (distance couverte à chaque tour de pédale: 3,91 m). Si l'on suppose être dans cette condition, si le cycliste actionne une ou plusieurs fois le levier 43 afin de provoquer un ou plusieurs passages vers des vitesses plus élevées, le système prévoit automatiquement de commuter vers les autres combinaisons illustrées, en suivant le chemin représenté par les flèches sur la figure 4. Par conséquent, on passe à la suite vers les combinaisons A-7, A-6, A-5, A-4, A-3, B-6 (pour ce passage, le système provoque par conséquent également le déplacement du dérailleur avant), B-S, B-4, B-3, B-2 et B-1. Comme cela est représenté, pour lesdits passages, la distance couverte à chaque tour de pédale passe à la suite à 4,32 m, 4,83 m, 5,13 m, 5,47 m, 5,86 m, 6,44 m, 6,84 m, 7,30 m, 7,82 m, 8,42 m, 9,12 m. Comme cela ressort par conséquent clairement, à chaque actionnement d'une augmentation de vitesse appliquée par le cycliste, il y a une augmentation progressive de la distance parcourue à chaque tour de pédale. Naturellement, si le cycliste actionne une ou plusieurs fois le levier 44 afin de provoquer une diminution de vitesse, le processus est exactement l'inverse. Enfin, comme cela est représenté dans la table, les valeurs des distances correspondant aux combinaisons A-1, A-2, B-7, B-8 ont été supprimées, du fait qu'elles ne sont

jamais choisies par le système.

Naturellement, des pignons et des plateaux avec un nombre de dents différent de ceux représentés à

titre d'exemple sur la figure 4 peuvent être utilisés.

Par exemple, dans un cas essayé en pratique par le demandeur, cinq tables différentes ont été prévues et correspondent à cinq groupes différents de pignons et de plateaux. L'unité de commande électronique 40 est programmée afin de fonctionner suivant l'une quelconque de ces tables, et le cycliste a la possibilité d'enseigner au système quelle table doit s'appliquer, en fonction des pignons et des plateaux qui ont été

montés sur la bicyclette.

Comme cela a été déjà indiqué, si le cycliste choisit cependant le mode de fonctionnement manuel, il peut actionner directement et séparément le dérailleur avant et le dérailleur arrière, obtenant ainsi n'importe quelle condition souhaitée. Selon une caractéristique constituant un sujet des demandes de

brevets antérieures du demandeur qui ont été citées ci-

dessus, le système peut dans ce cas fonctionner afin de commander un petit mouvement de correction du dérailleur avant lorsque seul le dérailleur arrière est actionné d'une manière telle que la chaîne est déplacée vers une position davantage inclinée par rapport au

plan longitudinal vertical de la bicyclette.

La figure 3 montre un organigramme correspondant aux opérations logiques qui sont réalisées par l'unité de commande électronique 40 à la suite d'un actionnement par le cycliste. Comme cela est représenté sur cette figure, le système demande tout d'abord si le mode de fonctionnement automatique est exigé ou non. Si le fonctionnement automatique n'est pas exigé, le système fonctionne dans le mode conventionnel qui a été mentionné ci-dessus. Si toutefois le fonctionnement automatique est validé, le système demande si une augmentation de vitesse est exigée ou non. Si une augmentation de vitesse est exigée, le système demande si la position du dérailleur arrière 14 est à la limite maximum pour le plateau qui est réellement engagé par la chaîne. Par exemple, dans le cas de la table de la figure 4, le système demande si, avec le plateau A engagé, le pignon engagé est le pignon 3. Si le système est dans cette condition, il calcule la position du dérailleur arrière pour le plateau suivant (dans l'exemple illustré, le plateau suivant est le plateau B et le pignon suivant est donc le pignon 6). A ce moment là, le système entraîne le dérailleur arrière afin d'amener la chaîne à dérailler du pignon 3 vers le pignon 6. Le système entraîne alors le dérailleur avant afin d'amener la chaîne à dérailler du plateau A vers le plateau B. Si le système n'est toutefois pas à la limite maximum qui a été indiquée ci-dessus (paire A-3), le système entraîne simplement le dérailleur arrière afin de déplacer la chaîne vers le pignon suivant (toujours suivant le chemin représenté par les flèches sur la figure 4). Si l'on revient au début de l'organigramme, s'il n'y a pas de demande d'augmentation de vitesse, le système demande s'il y a une demande de diminution de 1l vitesse. Dans le cas affirmatif, le système demande si le dérailleur arrière est à la limite maximum pour le plateau qui est réellement engagé par la chaîne (en d'autres termes, le système demande par exemple si, avec le plateau B engagé, le pignon engagé est le pignon 6). Dans le cas négatif, le système entraîne simplement le dérailleur arrière de façon à positionner la chaîne sur le pignon suivant, à nouveau suivant le

chemin représenté dans la table de la figure 4.

Toutefois, dans le cas affirmatif, le système calcule la position du dérailleur arrière pour le plateau précédent et positionne ensuite de manière consécutive le dérailleur arrière et ensuite le dérailleur avant afin de procurer la paire appropriée (dans le cas de la figure 4, le passage de la paire B-6 à la paire A-3

doit être réalisé).

Comme cela a déjà été indiqué, le système de commande électronique peut être ajusté dans le cas d'un remplacement de la roue arrière, en réglant la position zéro pour le dispositif de détection de position au choix au niveau de l'un quelconque des deux pignons disposés aux extrémités de l'unité de pignon. Bien sûr, si cette procédure était possible uniquement pour l'un des deux pignons d'extrémité, il serait nécessaire dans certaines situations de déplacer la chaîne sur tous les pignons afin d'atteindre la position dans laquelle il est possible de déterminer la position zéro, de sorte que, à la fin de cette opération, un rapport de vitesse très nettement différent du précédent serait procuré,

ce qui entraînerait une perturbation pour le cycliste.

Le système peut de préférence être connecté à un dispositif extérieur pour le diagnostic et/ou un dispositif de recharge de la batterie d'alimentation électrique. Selon une autre caractéristique, le système de commande électronique peut réaliser un diagnostic de

l'état de la batterie d'alimentation, et l'afficher.

Enfin, selon une autre caractéristique possible de l'invention, le système comporte un affichage numérique destiné à indiquer, entre autres, les positions du dérailleur avant et du dérailleur arrière; de plus, d'autres paramètres se rapportant au fonctionnement et aux performances de la bicyclette

peuvent être affichés.

Naturellement, bien que les principes de l'invention restent les mêmes, les détails de construction et les formes de réalisation peuvent varier largement par rapport à ce qui a été décrit et illustré à titre d'exemple non limitatif, sans sortir

de la portée de la présente invention.

Claims (6)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de changement de vitesse pour bicyclettes, comportant: un dérailleur avant (15) et un dérailleur arrière (14) destinés à commander l'engagement sélectif d'une chaîne de bicyclette (13) avec plusieurs plateaux (12) associés au pédalier de bicyclette (7) et plusieurs pignons (11) associés au moyeu de la roue arrière de bicyclette (4), un premier et un deuxième moteur électrique (15a, 14a) associés de manière respective au dérailleur avant (15) et au dérailleur arrière (14), pour la commande de ceux-ci, des moyens (15b, 14b) destinés à détecter la position opérationnelle du dérailleur avant (15) et du dérailleur arrière (14), des moyens d'activation commandés manuellement (43, 44) destinés à activer les premier et deuxième moteurs électriques (14a, 15a), et une unité de commande électronique pour le dispositif de changement de vitesse, qui est reliée aux dits premier et deuxième moteurs électriques (14a, a), aux dits moyens de détection (14b, 15b) et aux dits moyens d'activation (43, 44), caractérisé en ce que lesdits moyens d'activation (43, 44) comportent un premier et un deuxième élément d'actionnement commandés manuellement, afin de commander respectivement une augmentation ou une diminution du rapport de vitesse à chaque actionnement, et en ce que ladite unité de commande électronique (40) est programmée de façon à réaliser une sélection automatique, chaque fois que l'un des deux éléments d'actionnement (43, 44) est activé, du plateau (12) et du pignon (11) sur lequel doit être engagée la chaîne (13) afin d'assurer une augmentation ou une diminution progressive de la distance parcourue par la bicyclette à chaque tour de pédale, ladite unité de commande électronique prévoyant comme conséquence de l'actionnement de l'un ou bien des deux moteurs électriques (14a, 15a) d'obtenir la condition d'engagement souhaitée de la chaîne (13) sur le plateau (12) choisi et le pignon (11) choisi, en partant de la condition indiquée par lesdits moyens de détection (14b, 15b), et prévoyant finalement d'arrêter le moteur électrique qui a été activé, ou bien les deux moteurs électriques (14a, 15a), s'ils ont été activés tous deux, lorsque lesdits moyens de détection (14b, b) détectent que ladite condition souhaitée a été atteinte.

2. Dispositif de changement de vitesse selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite unité de commande électronique (40) est reliée à des moyens destinés à sélectionner le mode de fonctionnement afin de choisir entre un mode automatique de fonctionnement comprenant ladite sélection automatique, et un mode manuel de fonctionnement, dans lequel il est possible d'entraîner séparément et manuellement les dérailleurs

arrière et avant (14, 15).

3. Dispositif de changement de vitesse selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité de commande électronique (40) est programmée afin de déterminer la position zéro pour le dispositif de détection de position (14b, 15b), à la suite d'un remplacement de la roue arrière de bicyclette, en se référant à l'un quelconque des deux pignons d'extrémité

de l'unité de pignon.

4. Dispositif de changement de vitesse selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite unité de commande électronique (40) est pourvue de moyens de connexion à un dispositif extérieur de diagnostic et/ou pour la recharge de la batterie d'alimentation

électrique prévue sur la bicyclette.

5. Dispositif de changement de vitesse selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité de commande électronique (40) est programmée afin de réaliser des diagnostics sur l'état de charge d'une batterie d'alimentation électrique prévue sur la bicyclette et afin de délivrer l'information correspondante.

6. Dispositif de changement de vitesse selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un affichage numérique relié à ladite unité de commande électronique (40) afin d'afficher les positions du

dérailleur arrière (14) et du dérailleur avant (15).