FR3001701A1 - Quadricycle a assistance electrique - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un quadricycle (1) à assistance électrique comprenant un cadre (10) de bicyclette porté par une roue avant (11) et une roue arrière (12), et un châssis (20) solidaire du cadre (10) de bicyclette et porté par deux roues latérales (21, 22) situées de part et d'autre de ladite roue arrière (12), ledit châssis (20) portant au moins un moteur électrique alimenté en énergie électrique par au moins une source d'énergie électrique et destiné à agir sur au moins une desdites roues latérales (21, 22). Selon l'invention, le point de contact (P1) avec le sol de la roue arrière (12) du cadre (10) de bicyclette et les points de contact (P2, P3) desdites roues latérales (21, 22) sont sensiblement alignés.

Description

Quadricycle à assistance électrique 1. Domaine technique de l'invention Le domaine de l'invention est celui des véhicules à assistance 5 électrique. Plus précisément, l'invention concerne les cycles à assistance électrique, notamment les quadricycles. 2. Etat de la technique On connaît, dans l'état de la technique, différents types de 10 véhicules à assistance électrique. Le vélo à assistance électrique (VAE) est une bicyclette équipée d'un moteur électrique et d'une batterie rechargeable qui constituent une assistance au pédalage par l'utilisateur. En d'autres termes, le moteur électrique est utilisé pour assister 15 l'utilisateur qui pédale, en entraînant en rotation la roue arrière à partir d'énergie fournie par la batterie. Une problématique sur ce type de vélo est que l'autonomie et la puissance sont limitées par la capacité d'emport des batteries. Par ailleurs, le rendement énergétique d'un tel vélo est médiocre, 20 dans la mesure où un même diamètre de roue motrice est utilisé sur plat comme en côtes, entraînant l'échauffement du moteur jusqu'à, dans certains cas, la détérioration de ce dernier. Par conséquent, sur ce type de vélo, il est nécessaire que l'utilisateur pédale quasiment en permanence pour obtenir une autonomie 25 kilométrique maximum. On connaît également des tricycles ou quadricycles électriques qui offrent une capacité d'emport de batteries plus importante. Toutefois, leur confort de conduite est médiocre car l'usage de trois ou quatre roues solidaires du cadre restitue au pilote, par des contraintes 30 latérales, les irrégularités de la route ou, pire, d'un chemin. En outre, leur comportement est désagréable dans les virages, du fait de la difficulté d'inclinaison de tels cycles pour lutter contre la force centrifuge. Leur grande longueur est en outre préjudiciable à la sécurité et au confort de la conduite, notamment dans les virages., Leur coût élevé constitue en outre un frein à l'accessibilité au plus grand nombre, et leur aspect utilitaire n'est pas valorisant. On connaît enfin les motos, scooters et voiturettes électriques. Leur coût très élevé en limite l'accessibilité au plus grand nombre. Pour les motos et scooters, l'emport de batteries dont le poids est élevé entraîne une instabilité latérale désagréable d'autant plus sensible que la vitesse est faible. Par ailleurs, la déception de nombreux utilisateurs de vélos à assistance électrique et de scooters électriques réside souvent dans l'autonomie et la durée de vie des batteries, que les utilisateurs jugent trop faibles en regard du coût d'investissement et des performances des batteries annoncées par les constructeurs. Ceci est principalement dû au fait que, bien que les batteries soient conçues pour des « décharges profondes », leur capacité effective est réduite de façon drastique (50%) par rapport à celle théorique, et leur durée de vie potentielle décroit fortement en fonction de la vitesse de décharge en utilisation (ainsi, bien souvent, les batteries sont détruites du fait d'une vitesse de décharge trop importante). En remède, les constructeurs font appel à des technologies de batteries innovantes en poids et encombrement, mais au dépend des facilités de recyclage et de coût encore plus élevé. Ainsi, les véhicules à assistance électrique posent des problèmes tant en tenue de route et confort de pilotage, qu'en termes de capacité d'emport de batteries et d'autonomie. 3. Objectifs de l'invention L'invention, dans au moins un mode de réalisation, a notamment pour objectif de pallier ces différents inconvénients de l'art antérieur. Plus précisément, un objectif de l'invention est de fournir un vélo à assistance électrique qui soit pratique, et qui offre une meilleure tenue de route et un plus grand confort au pédalage. Au moins un mode de réalisation de l'invention a également pour objectif de fournir un vélo à assistance électrique qui présente une capacité d'emport de batteries optimale et qui minimise le pédalage. Un autre objectif d'au moins un mode de réalisation de l'invention est de proposer un vélo à assistance électrique qui s'adapte très précisément à un programme spécifique d'utilisation et, de ce fait, diminue la vitesse de décharge et ainsi optimise la fiabilité et l'autonomie des batteries et moteurs. Un objectif complémentaire d'au moins un mode de réalisation de l'invention est de proposer un vélo à assistance électrique qui mette en oeuvre une ou plusieurs batteries peu coûteuses et recyclables.

Encore un autre objectif d'au moins un mode de réalisation de l'invention est de proposer un vélo à assistance électrique qui réponde à la réglementation (concernant la sécurité notamment) des véhicules à assistance électrique. Notamment, la réglementation française fait obligation de proposer 25 à la vente des vélos montés et réglés de façon à ce que la sécurité de circulation soit assurée pour l'utilisateur et les autres usagers de la route. 4. Exposé de l'invention Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront plus clairement par la suite, sont atteints à l'aide d'un quadricycle à assistance électrique 30 comprenant un cadre de bicyclette porté par une roue avant et une roue arrière, et un châssis solidaire du cadre de bicyclette et porté par deux roues latérales situées de part et d'autre de ladite roue arrière, ledit châssis portant au moins un moteur électrique alimenté en énergie électrique par au moins une source d'énergie électrique et destiné à agir sur au moins une desdites roues latérales du châssis.

Selon l'invention, les points de contact avec le sol de ladite roue arrière du cadre de bicyclette et desdites roues latérales du châssis sont sensiblement alignés. Ainsi, l'invention propose un quadricycle à assistance électrique en deux parties, à savoir un cadre, dit cadre vertical ou cadre avant, de vélo/bicyclette classique porté par une roue avant et une roue arrière, et un châssis, dit châssis horizontal ou châssis arrière, solidaire du cadre de bicyclette et porté par deux roues, de même diamètre, situées de part et d'autre de la roue arrière du cadre de bicyclette. Le châssis arrière porte une ou plusieurs batteries électriques destinées à alimenter au moins un moteur pouvant agir sur l'une ou les deux roues du châssis arrière et/ou du cadre vertical. Ce châssis arrière est donc destiné à propulser le quadricycle et constitue une assistance électrique au pédalage, lors du démarrage notamment. Les roues du châssis qui encadrent la roue arrière du cadre de bicyclette, sont disposées de telle sorte que les points de contact des trois roues arrière du quadricycle avec le sol sont sensiblement alignés. L'axe des roues latérales du châssis arrière et l'axe de la roue arrière de la bicyclette (qui sont situés dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal de la bicyclette) peuvent débattre séparément, d'où une souplesse plus grande dans les virages. En d'autres termes, il s'agit d'un cycle à trois roues arrière (d'où le nom de vélo tricycle arrière électrique ou VTAE) comprenant un châssis arrière porté par deux roues, dont une ou deux roues motrices électriques, et qui supporte un ensemble de batteries économiques et de forte capacité pour optimiser la puissance et l'autonomie kilométrique sans nuire au confort, au plaisir et à la sécurité de la conduite, avec un minimum de pédalage. Le châssis arrière est composé d'un châssis métallique (tubulaire par exemple) porté par les deux roues latérales et d'un timon/barre de traction servant à le relier au cadre avant de bicyclette. Ce châssis arrière offre une capacité d'emport des batteries maximale et permet l'utilisation de batteries classiques recyclables et dont le coût est minimal. De ce fait, le pédalage n'est nécessaire que dans les fortes côtes et une fois les batteries épuisées. En outre, la masse du quadricycle et de l'utilisateur est répartie sur quatre roues, ce qui procure une meilleure tenue de route. Selon une caractéristique particulière, le diamètre des roues latérales du châssis est inférieur au diamètre de la roue arrière du cadre de bicyclette. La grande roue arrière du cadre de bicyclette assure la vitesse du quadricycle sur le plat, et les petites roues latérales du châssis arrière assurent le couple en côte et au démarrage. Ceci optimise le rendement et l'autonomie.

Du fait que les roues propulsives du châssis arrière soient plus petites que la roue arrière tractrice du cadre de bicyclette, la longueur du quadricycle est réduite et améliore la maniabilité de ce dernier. Selon une caractéristique particulière, au moins une desdites roues latérales du châssis porte un moteur-roue.

Le moteur-roue est, par exemple, un moteur à entraînement direct situé dans le moyeu de la roue latérale correspondante. Son aide est efficace lors des démarrages, dans les côtes ou par fort vent de face. Selon une caractéristique particulière, l'actionnement dudit moteur électrique est déclenché par une action de l'utilisateur sur des moyens de commande temporisés portés par le guidon du cadre de bicyclette.

La mise en route du moteur d'assistance au pédalage agissant sur les roues latérales du châssis arrière est ainsi commandée par l'utilisateur directement par appui sur les pédales ou par un bouton poussoir temporisé à l'ouverture dont l'action se poursuit lors du pédalage. Une telle mise en oeuvre est conforme à la réglementation VAE. Toutefois, pour les programmes d'utilisation 4, 5 et 6 (détaillés ci-après), ce dispositif est remplacé par une poignée d'accélérateur, la réglementation correspondante étant celle des motocyclettes. Selon un mode de réalisation avantageux, le cadre de bicyclette comprend des premier moyens d'accouplement destinés à coopérer avec des second moyens d'accouplement portés par le châssis, les premier moyens d'accouplement étant situés en partie basse du cadre de bicyclette, au plus près du sol. Avantageusement, les premier et second moyens d'accouplement forment une articulation. L'articulation a pour avantage d'éliminer la rigidité de l'ensemble. Ainsi, les efforts exercés sur les cadres dans les virages sont supprimés. En outre, ceci facilite la conduite du quadricycle pour l'utilisateur, la bicyclette pouvant s'incliner dans les virages. L'articulation est située au plus près du sol et dans l'axe de gravité du cycliste. Ceci minimise en outre les contraintes latérales liées aux irrégularités de la route, ces contraintes étant nuisible à la sécurité, au confort de pilotage et à la durée de vie des rayons des roues (risque de voilage des roues). La position de la liaison avec le cadre avant limite les risques de désalignement accidentel du cadre avant et du châssis arrière. Ainsi, l'utilisateur peut atteler/accrocher le châssis arrière à la bicyclette formé par le cadre avant par l'intermédiaire d'une liaison rotule.

Le châssis arrière peut donc être attelé à la bicyclette ou décroché, l'utilisateur pouvant utiliser la bicyclette seule de façon classique ou avec le châssis arrière. Selon une caractéristique particulière, le cadre porte au moins une source d'énergie électrique destinée à alimenter en énergie électrique des moyens d'actionnement en rotation de la roue arrière du cadre. On prévoit également une assistance électrique sur le cadre avant qui peut être mise en oeuvre lorsque l'utilisateur souhaite utiliser la bicyclette formée par le cadre avant uniquement, sans le châssis arrière (qui est donc détaché). Dans ce cas, l'assistance peut être continue sous pédalage (cas du VAE) ou temporaire, c'est-à-dire limitée au démarrage, par un couple moteur-batterie de faible puissance et capacité et de durée de fonctionnement limitée par une temporisation (cas du VDAE).

Selon une caractéristique particulière, les deux roues latérales du châssis sont chacune munies d'un frein. Avantageusement, le quadricycle met en oeuvre un dispositif de freinage par inertie agissant sur les deux roues latérales du châssis arrière.

Préférentiellement, le dispositif de freinage par inertie comprend des moyens de verrouillage du déplacement du châssis vers le cadre de bicyclette, lesdits moyens de verrouillage étant déverrouillés par l'actionnement de la commande de frein de la roue avant uniquement, ou de la roue avant et de la roue arrière, du cadre de bicyclette.

De façon à améliorer la sécurité du quadricycle, le freinage est réparti sur les quatre roues du quadricycle. Ainsi, outre le fait que les roues avant et arrière du cadre avant soient équipées de frein, les deux roues latérales du châssis arrière sont munies de freins actionnés par l'inertie du châssis arrière par rapport au cadre avant de la bicyclette.

Ces freins sont de préférence déclenchés lorsque l'utilisateur actionne l'une ou/et l'autre des commandes de frein de la bicyclette. Selon une caractéristique particulière, le quadricycle comprend un harnais ou une ceinture de sécurité.

Un tel harnais peut être ancré sur le châssis arrière, ce qui évite à l'utilisateur de porter un casque. Selon une caractéristique particulière, le châssis porte plusieurs sources d'énergie électrique disposées symétriquement autour des axes des deux roues latérales du châssis.

Les batteries sont ainsi disposées symétriquement (à gauche et à droite, à l'avant et à l'arrière) autour des axes des deux roues latérales du châssis arrière, en équilibre pondéral afin de limiter les contraintes sur le cadre avant. La capacité d'emport de batteries d'un tel quadricycle est ainsi maximisée, permettant de limiter la diminution de capacité réelle des batteries par rapport à celle nominale, maximisant ainsi leur autonomie et leur durée de vie. D'autre part, la réglementation française fait obligation de proposer à la vente des vélos montés et réglés de façon à ce que la sécurité de circulation soit assurée pour l'utilisateur et les autres usagers de la route.

La présente invention propose, par ailleurs, un mode de construction qui permet la livraison d'un cadre avant replié en trois parties, avec la chaine cinématique et de freinage pré-réglée, assemblable par quelques boulons par l'acheteur, sans désaccoupler les câbles de frein et de dérailleurs, sans risque d'erreur possible préjudiciable à l'utilisateur et autres usagers de la route. 5. Liste des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel, donné à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés, dans lesquels : - les figures 1A et 1B sont des vues de côté et de dessus respectivement d'un quadricycle à assistance électrique selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue du cadre avant du quadricycle selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 3 est une vue du châssis arrière du quadricycle selon un mode de réalisation de l'invention ; - les figures 4A et 4B sont des vues partielles illustrant le dispositif de freinage par inertie mis en oeuvre dans un mode de réalisation particulier du quadricycle de l'invention. 6. Description détaillée de l'invention 6.1. Structure du quadricycle 6.1.1 Principe général On a représenté sur les figures 1A et 1B un quadricycle 1 à assistance électrique, dénommé vélo tricycle arrière électrique (VTAE), selon un mode de réalisation de l'invention. Ce quadricycle 1 à assistance électrique comprend deux parties, à savoir un cadre avant 10 de bicyclette destiné à porter l'utilisateur, ou pilote ou cycliste, (non représenté) et un châssis arrière 20 qui est, dans ce mode de réalisation, relié de façon amovible au cadre avant 10 par un point d'attache 25. Le cadre avant peut être celui d'un vélo classique, d'un vélo couché ou sem i-couché (dénommé par la suite "vélo pilote"). Sur les figures 1A et 1B, il s'agit en l'occurrence d'un vélo semi-couché d'aspect proche d'un "chopper". Le siège 18, le guidon 13 et les pédales 14 sont disposés pour offrir au pilote une position relaxante et confortable, et optimiser le plaisir de la conduite. Le quadricycle 1 comprend donc un cadre avant 10 sur lequel sont montés de manière classique une roue avant 11 de 16 ou 20 pouces, et une roue arrière 12 de 24 ou 26 pouces, cette dernière étant entraînée en rotation par une chaîne et un pédalier 14 mis en mouvement par le pédalage de l'utilisateur. Ce cadre avant 10 muni des éléments précités constitue ainsi une bicyclette classique (ou vélo pilote). Le châssis arrière 20 comporte deux roues latérales 21, 22 situées de part et d'autre de la roue arrière 12 du cadre avant 10 lorsque le châssis arrière 20 est relié au cadre avant par le biais du point d'attache (rotule d'accouplement) 25. Le châssis arrière 20 porte au moins une source d'énergie, telle qu'une ou plusieurs batteries rechargeables. Dans cet exemple, le châssis arrière 20 porte plusieurs batteries arrière 23 et des batteries avant 24 situées entre les roues latérales 21, 22, de chaque côté de la roue arrière 12 du cadre avant 10, de façon à équilibrer les poids. Le châssis arrière 20 porte en outre un moteur électrique (non illustré) adapté pour participer à l'entraînement en rotation d'une roue du châssis arrière en appliquant à la roue un couple moteur à partir de l'énergie électrique en provenance de la source d'énergie. Dans l'exemple illustré, seule la roue latérale 21 est motrice, l'autre roue latérale 22 étant libre. Un circuit électronique (non représenté) permet à partir des batteries 23, 24 d'alimenter le moteur qui applique un couple à la roue latérale 21 (et qui constitue ainsi une assistance au pédalage). On prévoit sur le guidon 13, au niveau de la poignée droite, une commande 18 d'alimentation du moteur agissant temporairement sur la roue latérale 21, lors du démarrage du quadricycle 1, puis en continu sous réserve de pédalage conformément à la réglementation VAE.

Dans une variante, les deux roues latérales 21, 22 sont motrices. Dans ce cas, on peut prévoir un moteur pour chaque roue latérale 21, 22. Le moteur peut, par exemple, être un moteur-roue, ou tout autre type de moteur électrique approprié.

La roue arrière 12 du cadre avant 10 et les roues 21, 22 du châssis arrière 20 sont alignées de sorte à minimiser l'importance des désalignements accidentels entre le châssis arrière 20 et le cadre avant 10. Les axes respectifs A1, A2, A3 de ces trois roues 12, 21, 22 sont situés dans un même plan perpendiculaire au sol et à l'axe longitudinal A4 du quadricycle 1. Le diamètre de la roue arrière 12 du cadre avant 10 est choisi de telle sorte à permettre une vitesse maximale sur le plat, et le diamètre des roues latérales 21, 22 du châssis arrière 20 est choisi de telle sorte à offrir un couple maximum en côte.

Dans cet exemple, la roue arrière 12 du cadre avant 10 présente un diamètre de 24 pouces et les roues latérales 21, 22 du châssis arrière 20 sont de diamètre identique égal à 20 pouces. Cette optimisation du rendement permet d'optimiser l'autonomie du quadricycle 1 de l'invention.

Bien que le quadricycle 1 de l'invention soit plus lourd de l'ordre de 40%, pilote compris, que les vélos à assistance électrique classiques du fait de la mise en oeuvre d'un cadre arrière 20 à deux roues portant des batteries, la puissance et l'autonomie du quadricycle 1 de l'invention peuvent être jusqu'à 500% supérieures à celles des vélos à assistance électrique courants. Le quadricycle 1 selon l'invention offre une stabilité et une sécurité optimisées du fait : - d'une plus grande surface au sol ; - d'un centre de gravité abaissé du fait que les batteries soient au ras du sol ; - un freinage réparti sur quatre roues au lieu de deux classiquement comme on le verra par la suite, et - la mise en oeuvre dans certains cas d'un harnais ou d'une ceinture de sécurité ancrée sur le châssis arrière 20.

Pour la sécurité, le démarrage est possible les deux pieds en appui sur le sol. 6.1.2 Cadre avant Comme représenté sur la figure 2, le cadre avant 10 de bicyclette, porteur de l'utilisateur, est composé d'un treillis (formé par des traverses T et longerons L) en tubes aluminium rectangulaires emboités et rivetés, ou viennent se fixer par des boulons : i) une colonne de direction 15 de VTT 20 pouces, rigide ou suspendue, munie d'une roue avant 11 de diamètre 16 pouces (ou 20 pouces) située à proximité des pédales 14 et du guidon 13 en forme de "cornes de buffle" inversées dans cet exemple. Des étriers de frein (non représentés) sont mis en oeuvre sur les roues avant 11 et arrière 12. Il pourrait s'agir de freins à disque dans une alternative. La colonne de direction 15 se rattache au cadre avant 10 par l'intermédiaire de deux tubes TH (figure 1A) insérés par coulissement et fixés dans les deux longerons L principaux du cadre avant 10 (figure 2), afin d'en permettre le montage/démontage aisé sans risque d'erreur possible préjudiciable à l'utilisateur et autres usagers de la route ; ii) une fourche arrière 16 de VTT 24 ou 26 pouces qui est munie d'une roue arrière 12 simple ou bien d'une roue-moteur en fonction du programme d'utilisation (ces programmes sont détaillées par la suite). La fourche arrière 16 se rattache au cadre avant 10 par deux tubes cylindriques (non visibles) insérés par coulissement et fixés dans le tube vertical Tv de fourche (figure 2) pour permettre le montage/démontage et pliage en trois parties sans dérégler les freins et le dérailleur. Le grand diamètre de la roue arrière 12 est approprié à la fourniture d'une vitesse et d'un rendement maximum sur le plat ; iii) un boîtier 17 support de batteries de faible capacité et de faible poids et d'un groupe moto-réducteur 250 W avec chaîne et moyeu à roue libre pour aider au démarrage suivant le programme d'utilisation n°1 (dit "VDAE"), ou un pack batteries 36V 14AH pour programme d'utilisation n°2 (dit "VAE"), ou bien encore un moteur d'entraînement de la chaîne, avec roue libre interne pour le programme d'utilisation n°6 (dit "e.scooter") ; iv) un boîtier de pédalier 14 avec dérailleur et pédales, situé proche de la roue avant 11 pour libérer l'espace sous l'utilisateur pour l'accrochage du châssis arrière 20 et le boîtier 17 de batteries et/ou moto-réducteur et/ou moteur.

On prévoit, dans cet exemple, au niveau de la poignée gauche du guidon 13, une commande 19 d'alimentation du moteur agissant sur la roue arrière 12 du cadre avant 10 par l'intermédiaire d'un relais inverseur interdisant le fonctionnement simultané des deux moteurs roues (de façon à se conformer à la réglementation VAE), lorsque le quadricycle se déplace sur le plat, en supplément de celle située à droite pour commander la roue motrice du châssis arrière 20 au démarrage ou dans les côtes. Il est à noter que la position des pédales 14, la forme spécifique du guidon 13 et la forme du siège 18 conduisent à une position de conduite semi-couchée "fun" et très confortable. 6.1.3 Châssis arrière Comme représenté sur la figure 3, le châssis arrière 20 est symétrique et composé d'un treillis (formé par des longerons L', traverses T', un bras gauche B, un bras droit B' et des équerres de fixation de roues E') en tubes d'aluminium rectangulaires emboîtés et rivetés supportant : i) deux roues 21, 22 de cycle de petit diamètre 20 pouces (une seule roue ou les deux roues 21, 22 étant moteur) de diamètre approprié à la fourniture d'un couple maximum pour un rendement maximum dans les côtes. Les points de contact P2, P3 avec le sol de ces deux roues latérales 21, 22 sont sensiblement alignés avec le point de contact P1 avec le sol de la roue arrière 12 du cadre avant 10; ii) deux packs de batteries 24 (36V 14 AH) portés par des supports 26 situés à l'avant des deux moyeux du châssis arrière 20 et deux packs de batteries 23 (36V 14 AH) situés à l'arrière des moyeux en équilibre pondéral pour ne pas soumettre le cadre avant 10 au poids des batteries et permettre ainsi l'emport d'une capacité maximale sans nuire au confort de conduite du quadricycle 1. La capacité peut ainsi atteindre 70 AH en comptant la batterie supportée par le boîtier 17 fixé sur la poutre inférieure du cadre avant 10, suivant le programme d'utilisation n°2. La nature des batteries est indifféremment plomb, plomb gel, AGM ou autres. Le poids, l'encombrement et le prix des batteries utilisées sur le quadricycle peut varier. Les batteries 23, 24 sont donc disposées symétriquement (à gauche et à droite, à l'avant et à l'arrière) autour des axes des deux roues latérales 21, 22 du cadre arrière 20, en équilibre pondéral afin de limiter les contraintes sur le cadre avant 10. iii) une rotule 25 d'accouplement au cadre avant 10, associée ou non à un dispositif de freinage par inertie (décrit ci-après) en fonction du programme d'utilisation. Ce freinage est mis en oeuvre dans le programme 4 (dit "Tourisme") et dans le programme 5 (dit "Grand Tourisme "). Le châssis arrière 20 muni des roues latérales 21, 22 forme un ensemble propulsif. 6.1.4 Accouplement du cadre avant et du châssis arrière Dans les solutions de l'art antérieur, la remorque est reliée au cadre 20 avant au niveau de la selle ou du moyeu de la roue arrière du cadre avant. Un inconvénient de ces approches est que la force motrice crée un couple de basculement latéral au niveau du point d'accrochage (selle ou moyeu). Le principe d'accouplement du châssis arrière 20 sur le cadre avant 25 10, au plus près du sol et dans l'axe de gravité de l'utilisateur (et donc du siège 18) permet: - de limiter au minimum les efforts latéraux sur la roue arrière 12 du cadre avant 10 qui n'est pas conçue pour cette direction de sollicitation (risque de voilage rapide) ; 30 - d'isoler l'utilisateur des trépidations du châssis arrière 10 liées aux irrégularités de la route (inconfort des tricycles classiques) ; - l'inclinaison de l'utilisateur dans les virages (inconfort des tricycles classiques et des quads) ; - une construction plus légère du cadre 10 et du châssis 20 qui n'ont pas à résister aux contraintes qui résultent des inconvénients cités ci-dessus. La conception de l'articulation (comprenant la rotule d'accrochage 25 coopérant avec des moyens d'accouplement 17' situés sur la cadre avant 10, vers l'arrière et au plus près du sol) incluant le dispositif de freinage par inertie est particulièrement avantageuse.

En effet, l'utilisation d'une rotule intégrale élimine par son absence de jeux, tous les effets parasites oscillatoires transversaux amplifiés par l'élasticité des pneus et la position symétrique des batteries. La position de l'articulation est également avantageuse. En effet, dans les solutions antérieures, la force motrice crée un couple de basculement latéral par son point d'action au niveau de la selle, ou au niveau du moyeu de la roue arrière du cadre avant. Le choix d'une articulation au plus près du sol minimise ce couple. La liaison entre la bicyclette et le châssis arrière 20 n'est, par conséquent, pas rigide.

L'utilisateur ne subit donc pas les contraintes latérales du châssis arrière 20 liées aux irrégularités de la route. La bicyclette et l'utilisateur peuvent s'incliner dans les virages pour s'opposer aux effets de la force centrifuge, contrairement aux tricycles classiques. 6.1.5 Freinage par inertie Pour la sécurité, les deux roues latérales 21, 22 du châssis arrière 20 sont munis de freins actionnés par l'inertie du châssis arrière 20 par rapport au cadre avant 10 de bicyclette, et déclenchés par l'action de l'utilisateur sur les commandes de frein de la bicyclette. Comme illustré sur les vues de détail des figures 4A et 4B, le cadre avant 10 de bicyclette est relié au châssis arrière 20 par la liaison rotule 10 formée par les moyens d'accouplement 17' et 25 du cadre avant 10 et du châssis arrière 20 respectivement. On distingue sur la figure 4B, les câbles de frein droit Fp et gauche FG des roues latérales 21, 22 du châssis arrière 20. La rotule de liaison 34 est solidaire d'une tige filetée 36 qui est 15 montée dans un tube 35 en acier coulissant dans la traverse 5 du châssis arrière 20 (figure 4A). La rotule de liaison 34 est immobilisée par un verrou 33 mobile en translation et qui est, sur la figure 4B, dans sa position verrouillée. Le déplacement en translation du verrou 33 de sa position verrouillée à sa 20 position inactive ou déverrouillée (selon la double flèche de la figure 4B) est commandé dès le début de course d'un seul ou des deux leviers de commande de frein des roues du cadre avant 10. Ceci permet d'éviter que la force d'inertie ne bloque le verrou 33 qui s'opposerait alors à l'action du ou des leviers de frein. 25 Dès le début de course d'un ou/et des deux leviers de commande de frein situés sur le guidon 13 du cadre avant 10, le verrou 33 s'écarte et devient inactif, et le/les freins des roues du cadre avant 10 sont actionnés. Le châssis arrière 20 poursuit sa course par inertie (le déplacement du châssis 20 lors du freinage est illustré par la flèche de la figure 4B) et 30 entraîne les câbles de frein Fp et FG des roues latérales 21, 22 du châssis arrière 20.

Les deux plaques en acier 26 et 27 servent de palier au tube 35 et évitent la déformation (ou "matage") de la traverse 5 en aluminium. Ce freinage est d'autant plus efficace que le châssis arrière 20 est chargé.

En outre, sa mise en oeuvre ne nécessite pas d'action importante de l'utilisateur sur les leviers de commande de frein du cadre avant 10. 6.2 Programmes d'utilisation Le quadricycle de l'invention est séparable en deux parties pour s'adapter rapidement au programme d'utilisation particulier que l'utilisateur choisit. Le cadre avant 10 et le châssis arrière 20 peuvent être utilisés associés ou non en fonction des programmes d'utilisation qui sont détaillés ci-dessous. Ces programmes mettent en oeuvre de nombreuses combinaisons de roues-moteur et de batteries. i) programme 1 Ce programme 1, qui est adapté pour le sport ou la ville, les trajets courts et sans côtes importantes, ne nécessite que le cadre avant 10. On parle dans cette configuration d' « e.chopper » VDAE (pour « vélo à démarrage assisté électrique »).

Cette version met en oeuvre une petite batterie et un mini moto- réducteur, non représenté, en prise sur le brin retour de la chaîne par l'intermédiaire d'un pignon à roue libre, l'ensemble étant monté dans le boîtier 17 fixé par deux boulons à serrage rapide au cadre avant 10 (pas de moteur-roue donc).

L'assistance électrique n'intervient qu'un court instant par relais temporisé à l'ouverture, lors du démarrage, pour corriger le défaut inhérent à ce type de cycle, en l'occurrence un "vélo semi- couché", où la position de pédalage ne permet pas de grands efforts au démarrage. Le reste du parcours se fait en pédalage classique.

On note que le pédalier n'étant pas équipé de roue libre, les pédales sont entraînées en rotation dès la mise en route du moto- réducteur, phénomène non gênant à condition d'être limité exclusivement au démarrage. ii) programme 2 Ce programme 2 est adapté pour les trajets un peu plus longs et plus accidentés. On parle dans cette configuration d' « e.chopper cycle VAE (pour vélo à assistance électrique). Seul le cadre avant 10 est utilisé, équipé à l'arrière d'un moteur roue arrière 250W (la roue arrière étant d'un diamètre 24 ou 26 pouces) et d'une batterie (36V 14 AH et d'un poids de 12 kg par exemple) fixée au ras du sol sous le pilote par deux boulons à serrage rapide. Avantageusement, le moteur peut être de puissance supérieure pour limiter l'échauffement à condition d'être bridé électroniquement en puissance et en vitesse pour correspondre à la réglementation VAE.

Cette configuration à une seule roue motrice est similaire aux VAE existants, la vitesse étant limitée à 25 km/h. Pour une autonomie raisonnable et une bonne conservation des batteries et du moteur, ce modèle requiert un pédalage presque permanent. La vitesse est limitée à 25 km/h (roue arrière de 26") ou 20 km/h (roue arrière de 24"). En résumé, pour les trajets périodiques dont la distance est prédéfinie, de courte durée, au relief connu et abordable (en ville par exemple), l'utilisateur utilise uniquement la partie cycle (cadre avant 10) du type "vélo semi couché" selon le programme 1 ou le programme 2.

Pour les programmes 3 à 5 suivants, destinés aux trajets détente ou aux promenades (aux nombre de kms approximatifs, de longue durée), l'utilisateur relie le châssis arrière 20 à la partie cycle (cadre avant 10). iii) programme 3 Ce programme 3 est adapté pour la promenade de longue durée, sur terrain accidenté, en toute sécurité.

On parle dans cette configuration d « e.chopper cycle VTAE-P » (pour « vélo tricycle arrière électrique promenade »). Cette configuration met en oeuvre le cadre avant 10 avec une roue avant 16 ou 20 pouces et une roue arrière 24 pouces non motrice, et le châssis arrière 20 équipé : - de deux roues latérales de 20 pouces équipées d'un moteur roue de 250 W 36V avec réducteur incorporé (assurant le freinage électromagnétique dès le lâcher de la poignée accélérateur, sans avoir à solliciter les freins du cadre avant), les deux roues étant motrices, et - d'un groupe de batteries 36V 56 AH (soit trois batteries de 12V couplées en série) portant la capacité de batteries jusqu' à 70 AH si l'on tient compte du pack batteries installé dans le boîtier 17 du cadre avant. La vitesse est limitée à 25 km/h et le freinage est mis en oeuvre sur les quatre roues. Le pédalage permanent n'est pas obligatoire, sauf pour augmenter l'autonomie des batteries. Dans le cas de descentes avec une forte pente, les roues motrices limitent automatiquement la vitesse sans qu'il soit nécessaire pour l'utilisateur d'actionner les freins. iv) programme 4 Ce programme 4 est adapté pour les trajets de longue durée, sur route, tous relief. On parle dans cette configuration d « e.chopper cycle VTAE T (pour « vélo tricycle arrière électrique de tourisme »). Cette configuration met en oeuvre : - le cadre avant 10 avec une roue avant de 20 pouces, une roue 25 arrière 24 pouces et un moteur roue arrière de 750W 36V (30 km/h) pour le plat, et - le châssis arrière 20 avec deux roues latérales 20 pouces et un moteur roue de 500W pour les côtes (une seule roue motrice), avec les mêmes possibilités de batteries que dans le programme 3 précédent. 30 Les deux moteurs sont à roue libre interne impérativement.

Pour la sécurité, la rotule du châssis arrière 20 est équipée d'un dispositif de freinage par inertie agissant sur les deux roues latérales lors du freinage d'urgence sur la ou les roues du cadre avant 10. Le freinage est mis en oeuvre sur les quatre roues.

La vitesse est limitée à 35 km/h et il est prévu un harnais de sécurité pour l'utilisateur afin d'éviter le port du casque. Le pédalage permanent n'est pas obligatoire, sauf pour augmenter l'autonomie des batteries. Dans cette configuration, le véhicule entre dans le cadre de la réglementation motocyclette. y) programme 5 Ce programme 5 est adapté pour les plus longs parcours à vitesse plus élevée. On parle dans cette configuration d' « e.chopper cycle VTAE GT » (pour « vélo tricycle arrière électrique Grand Tourisme »). Cette configuration, qui est similaire à celle du programme 4, met en oeuvre une roue avant de 20 ou 24 pouces et un moteur-roue 24 ou 26 pouces de 1250 W à l'arrière du cadre avant 10. Il met également en oeuvre un moteur-roue 20 pouces de 750W sur le châssis arrière 20 (une seule roue motrice) permettant des vitesses sur plat jusqu'à 40 km/h sans pédaler. Les deux moteurs sont à roue libre interne impérativement. Le freinage est mis en oeuvre sur les quatre roues et il est prévu un harnais de sécurité pour l'utilisateur.

Le pédalage permanent n'est pas obligatoire, sauf pour augmenter la durée de vie des batteries. Pour les programmes d'utilisation 3 à 6, le poids supplémentaire de l'ordre de 40% sur le poids total, pilote compris, n'est préjudiciable à la dépense énergétique que du même ordre, alors que l'augmentation de 30 capacité des batteries est jusqu'à 500% par rapport aux VAE courants.

L'ensemble constitué par le vélo 10 et le châssis arrière 20 dépasse peu la longueur du vélo 10 pilote et la largeur est limitée à 700 mm pour gabarit de roulage et stockage. On se rapproche des conditions d'utilisation du scooter électrique de début de gamme, avec l'avantage de la possibilité de pédalage pour gain d'autonomie ou retour. Bien entendu, l'acheteur peut choisir ses options au moment de l'achat, et il peut les compléter ultérieurement en cas d'évolution de ses besoins. Toutes ces formules présentent la même position de conduite pour le pilote, par la forme du siège, du guidon, des positions relatives avec les pédales, voulues pour un confort maximum. Le look "chopper" rajoute une touche d'originalité. vi) programme 6 Les versions des quadricycles électriques selon les programmes 4 et 5 ont des performances qui rejoignent ou dépassent celles des scooters électriques de début de gamme, permettant en plus le pédalage ce qui procure des économies d'énergie ou l'utilisation de la bicyclette sans assistance électrique, une fois les batteries épuisées. Si l'utilisateur le désire, il est possible de supprimer les pédales, la chaîne et les pignons de la bicyclette formée par le cadre avant 10 pour obtenir l'équivalent des scooters électriques, avec un poids inférieur. Dans ce cas, il est aussi possible de remplacer le moteur-roue arrière du cadre avant 10 par un moto-réducteur central et conserver les dispositifs de variation des vitesses par triple plateaux et pignons cassette sur le cadre avant 10, le châssis arrière 20 ne servant plus que de support de grande capacité de batteries. Dans une autre version, en supprimant les batteries 23 arrière du châssis arrière 20, l'espace libéré devient disponible pour des courses ou des bagages, la capacité résiduelle des batteries 24 avant, jusqu'à 42 AH, pouvant satisfaire à de nombreux besoins.

Par ces différentes versions, on voit l'intérêt de ce concept modulaire qui permet d'évoluer au moindre coût en fonction de l'évolution des besoins de l'utilisateur, ou de s'adapter avec précision à ces besoins. Les batteries portées par le châssis arrière 20 peuvent être de capacité plus grande que celles de vélos à assistance électrique actuels. Alors que les vélos à assistance électrique du marché offrent une autonomie de l'ordre de 30 km à 40 km suivant le relief, tout en nécessitant le pédalage de l'utilisateur, le quadricycle 1 à assistance électrique de l'invention offre une autonomie minimum égale ou supérieure, sans pédalage sur plat pour le programme 3 et davantage encore pour les programmes 4 à 6. 6.3 Autres aspects et variantes Les versions de quadricycle 1 à assistance électrique des programmes 4 (de « tourisme ») et 5 (de « grand tourisme ») présentent des performances supérieures en côte et sur le plat du fait des adaptations des diamètres des roues et moteurs, permettant ainsi de limiter l'échauffement des moteurs d'assistance au pédalage. Le refroidissement des moteurs peut encore être optimisé par le fonctionnement simultané des moteurs dans les côtes judicieusement dosé par l'emploi d'un contrôleur de puissance électronique, comme le "cycle analyst" par exemple. Le quadricycle électrique 1 selon l'invention permet d'embarquer un maximum de batteries afin de réduire au minimum la vitesse de décharge des batteries, quelque soit leur technologie, en restant le plus près possible des conditions cycle, et sans nuire au plaisir et au confort de pilotage. Il s'agit en quelque sorte d'une alternative allégée au scooter électrique, permettant en plus le pédalage, pour augmenter encore l'autonomie et assurer le retour vers son point de départ de l'utilisateur en cas d'épuisement des batteries.

Le quadricycle électrique 1 selon l'invention est de construction homogène en tubes rectangulaires ou carré d'aluminium. Dans une variante du mode de réalisation décrit ci-dessus, les tubes sont assemblés par emboîtage avec un minimum de rivets ce qui permet de minimiser le poids et de maximiser la rigidité du quadricycle. Tous les passages de câbles se font par l'intérieur des tubes constituant les cadres avant et châssis arrière du quadricycle. Cette technique d'assemblage permet en outre la vente du quadricycle en kits à divers stades d'achèvement (de 20 à 100%) du 10 quadricycle. Il est clair que de nombreux autres modes de réalisation de l'invention peuvent être envisagés. Ainsi, la place disponible sur le châssis arrière 20 peut permettre l'emport d'un groupe électrogène compact et d'un chargeur adapté 15 pouvant jusqu'à doubler l'autonomie réelle du quadricycle 1 de l'invention. Les batteries sont, de préférence, des batteries AGM (pour "Absorbed Glass Mat" en anglais) qui sont peu coûteuses et recyclables, et offrent une bonne résistance aux chocs et vibrations. La recharge des batteries se fait de préférence sur une prise 20 standard. D'autre part, le montage peut être réalisé en kit par l'acheteur, à différents stades d'achèvement, et à moindre coût, la livraison pouvant s'effectuer dans un colisage de 1mx0.7m et environ 0.5m de hauteur. La livraison en kit est effectuée dans le respect de la 25 réglementation concernant le montage-réglage par un professionnel. Il est à noter que les roues avant et arrière peuvent être équipées de ressorts de suspension. Par ailleurs, le châssis arrière 20 peut être adapté à tout type de vélo pilote, droits ou couchés par exemple.

Le châssis arrière 20 peut mettre en oeuvre deux roues latérales 21, 22 motrices, dont une seule roue moteur, l'autre roue étant reliée à la première par le biais d'un axe cardan, de pignons et de chaînes. Le temps d'attelage du châssis arrière 20 au cadre avant 10 est de l'ordre de quelques minutes, de sorte que l'utilisateur peut aisément utiliser le vélo pilote dans son mode classique sans le châssis arrière 20. Il est en outre possible de personnaliser le quadricycle selon une ou plusieurs des options disponibles détaillées auparavant. La conception du quadricycle selon l'invention fait essentiellement appel aux pièces de cycle standard de façon à minimiser les coûts. Son montage lorsqu'il est en kit est relativement aisé, et sans risque d'erreur préjudiciable à la sécurité. Le châssis arrière peut servir au transport de marchandises par exemple.

Il peut être prévu la mise en oeuvre d'une commande de coupure d'urgence de l'alimentation électrique. Par ailleurs, la ou les batteries électriques disposées sur le châssis arrière sont destinées à alimenter au moins un moteur pouvant agir sur l'une ou les deux roues du châssis arrière et/ou du cadre de bicyclette.

Enfin, il peut être prévu d'adapter le dispositif de freinage monté sur la fourche avant 24 pouces du cadre de bicyclette de façon à pouvoir y monter une roue de 20 pouces.

Claims (12)

1. REVENDICATIONS1. Quadricycle (1) à assistance électrique comprenant un cadre (10) de bicyclette porté par une roue avant (11) et une roue arrière (12), et un châssis (20) solidaire du cadre (10) de bicyclette et porté par deux roues latérales (21, 22) situées de part et d'autre de ladite roue arrière (12), ledit châssis (20) portant au moins un moteur électrique alimenté en énergie électrique par au moins une source d'énergie électrique et destiné à agir sur au moins une desdites roues latérales (21, 22), caractérisé en ce que le point de contact (P1) avec le sol de la roue arrière (12) du cadre (10) de bicyclette et les points de contact (P2, P3) desdites roues latérales (21, 22) sont sensiblement alignés.
2. 2. Quadricycle (1) à assistance électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diamètre des roues latérales (21, 22) du châssis (20) est inférieur au diamètre de la roue arrière (12) du cadre (10) de bicyclette.
3. 3. Quadricycle (1) à assistance électrique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'au moins une desdites roues latérales (21, 22) du châssis (20) porte un moteur-roue.
4. 4. Quadricycle (1) à assistance électrique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'actionnement dudit moteur électrique est déclenché par une action de l'utilisateur sur des moyens de commande temporisés portés par le guidon (13) du cadre (10) de bicyclette.
5. 5. Quadricycle (1) à assistance électrique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le cadre (10) de bicyclette comprend des premier moyens d'accouplement (17') destinés à coopérer 30 avec des second moyens d'accouplement (25) portés par le châssis (20),les premier moyens d'accouplement étant situés en partie basse du cadre (10) de bicyclette, au plus près du sol.
6. 6. Quadricycle (1) à assistance électrique selon la revendication 5, caractérisé en ce que les premier et second moyens d'accouplement (17', 25) forment une articulation.
7. 7. Quadricycle (1) à assistance électrique selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le cadre (10) de bicyclette porte au moins une source d'énergie électrique destinée à alimenter en énergie électrique des moyens d'actionnement en rotation de la roue arrière (12).
8. 8. Quadricycle (1) à assistance électrique selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les deux roues latérales (21, 22) du châssis (20) sont chacune munies d'un frein.
9. 9. Quadricycle (1) à assistance électrique selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il met en oeuvre un dispositif de freinage par inertie agissant sur les deux roues latérales (21, 22) du châssis (20).
10. 10. Quadricycle (1) à assistance électrique selon la revendication 9, caractérisé en ce que le dispositif de freinage par inertie comprend des moyens de verrouillage (33) du déplacement du châssis (20) vers le cadre ( 10) de bicyclette, lesdits moyens de verrouillage (33) étant déverrouillés par l'actionnement de la commande de frein de la roue avant (11) uniquement, ou de la roue avant (11) et de la roue arrière (12), du cadre (10) de bicyclette.
11. 11. Quadricycle (1) à assistance électrique selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend un harnais ou une ceinture de sécurité.
12. 12. Quadricycle (1) à assistance électrique selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le châssis (20) porte plusieurs sources d'énergie électrique (23, 24) disposées symétriquement autour des axes (A2, A3) des deux roues latérales (21, 22) du châssis (20).