FR3104127A1 - Véhicule électrique, notamment scooter, obtenu par rétrofit électrique d’un véhicule à moteur thermique, procédé de rétrofit et ensemble pour la mise en œuvre d’un tel procédé - Google Patents

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Abstract

Véhicule électrique, notamment scooter, obtenu par rétrofit électrique d’un véhicule à moteur thermique, procédé de rétrofit et ensemble pour la mise en œuvre d’un tel procédé Véhicule électrique, notamment deux-roues ou trois roues, par exemple scooter électrique (1), résultant du rétrofit électrique d’un véhicule thermique, ce rétrofit ayant conduit à la pose d’un moteur électrique (2) et à l’enlèvement d’une partie du moteur thermique tout en laissant une partie au moins du carter (11) du moteur thermique en place, caractérisé en ce que le moteur électrique est monté sur le carter du moteur thermique par l’intermédiaire d’un système de support (30) agencé d’une part pour permettre la fixation du moteur électrique dessus et d’autre part pour se fixer sur le carter. Figure pour l’abrégé : Fig. 5

Description

Véhicule électrique, notamment scooter, obtenu par rétrofit électrique d’un véhicule à moteur thermique, procédé de rétrofit et ensemble pour la mise en œuvre d’un tel procédé
La présente invention concerne les véhicules électriques et plus particulièrement ceux obtenus par rétrofit. L’invention s’adresse plus particulièrement mais non exclusivement au rétrofit électrique des scooters et autres véhicules à deux ou trois roues et quadricycles à moteur, notamment ceux englobés par la catégorie L de la législation sur les catégories de véhicules.
Il a été fabriqué des prototypes de scooters électriques dans lesquels le bloc moteur thermique du scooter, carter et chaîne de transmission incluse, est remplacé par un bloc incluant un moteur électrique. Un tel bloc moteur est relativement complexe, et sa pose si elle n’est pas effectuée d’origine, implique un démontage poussé du scooter, rendant le coût d’un rétrofit prohibitif.
Il a par ailleurs été proposé des kits d’électrification de deux-roues qui visent à remplacer entièrement le bras oscillant du véhicule, en incluant notamment la roue arrière, le bloc moteur et la chaîne de transmission. Là encore, le coût du rétrofit est élevé, compte-tenu des pièces qui sont remplacées.
Certaines personnes ont effectué de manière artisanale des rétrofits sur leur véhicule et l’ont partagé sur Internet. On y retrouve principalement des moteurs fixés au cadre du véhicule, au-dessus du carter du moteur thermique, directement en contact avec le pneu de la roue arrière ou intégrés à la roue arrière. Ces solutions modifient grandement l’aspect extérieur du véhicule, la répartition des masses et ne respectent pas toujours les règles de sécurité pour les deux-roues.
Il demeure par conséquent un besoin pour faciliter le rétrofit électrique d’un véhicule à moteur thermique, de façon sûre et relativement peu coûteuse, et en particulier le rétrofit d’un véhicule de catégorie L, tel qu’une moto ou un cyclomoteur, un quad ou autres petits véhicules à moteur de trois ou quatre roues, par opposition à un véhicule de la catégorie M, laquelle regroupe les voitures destinées au transport de passagers.
L’invention répond à ce besoin grâce à un véhicule électrique, notamment deux roues ou trois roues, par exemple scooter électrique, résultant du rétrofit électrique d’un véhicule thermique, ce rétrofit ayant conduit à la pose d’un moteur électrique et à l’enlèvement d’une partie du moteur thermique tout en laissant une partie au moins du carter du moteur thermique en place, caractérisé en ce que le moteur électrique est monté sur le carter du moteur thermique par l’intermédiaire d’un système de support agencé d’une part pour permettre la fixation du moteur électrique dessus et d’autre part pour se fixer sur le carter.
L’invention permet d’éviter la dépose totale du bloc moteur thermique, ce qui limite les opérations à effectuer pour le rétrofit et permet de conserver un certain nombre de pièces. L’invention offre une grande flexibilité puisqu’il suffit de changer l’interface du système de support avec le carter du modèle à transformer pour pouvoir fixer le moteur dessus. Les modifications peuvent ne porter que sur les quelques points de fixation de cette interface avec le carter d’origine. L’invention permet de conserver un grand nombre de pièces d’origine, ce qui limite le coût du rétrofit. L’aspect extérieur et la répartition des masses peuvent ne pas être affectés outre mesure, ne mettant pas ainsi en danger l’utilisateur.
Le moteur électrique peut être positionné dans l’invention sensiblement à l’emplacement du vilebrequin du moteur thermique.
Le système de support comporte une ou plusieurs pièces qui peuvent être conçues spécialement pour le rétrofit de chaque véhicule à moteur thermique. Le moteur électrique peut rester commun à un ensemble de véhicules différents, seules une ou plusieurs pièces étant modifiées en fonction de la géométrie du carter.
Le système de support peut comporter une ou plusieurs pièces assemblées autour du moteur électrique.
De préférence, le système de support comporte une embase pourvue de trous pour le passage de vis de fixation sur le carter. L’emplacement de ces trous est spécifique au carter sur lequel le système de support doit se fixer. Les trous peuvent être situés au centre de bossages correspondants. Ces bossages peuvent se raccorder à une jupe de l’embase coaxiale à l’axe de rotation du moteur. De préférence, le positionnement de ces trous est le même que ceux du carter sur lequel le système de support doit se fixer, ne nécessitant pas ainsi la réalisation de perçages sur le carter du moteur thermique.
Le système de support peut comporter une pièce de retenue dans laquelle le moteur est engagé à son extrémité opposée à l’embase, cette pièce de retenue étant reliée par au moins un tirant à l’embase. En variante, le maintien du moteur peut être obtenu avec une seule pièce sous forme de pot, par exemple, plutôt qu’avec un couple embase et pièce de retenue.
La pièce de retenue peut comporter une jupe cylindrique emboîtée sur la carcasse du moteur,et de préférence un ou plusieurs bossages formant radialement saillie vers l’extérieur sur cette jupe, dans lequel le ou les tirants sont engagés.
L’embase peut comporter une platine espacée d’une face d’appui du système de support contre le carter. Le système de support peut comporter au moins un tirant permettant de régler le serrage entre la platine et la pièce de retenue. Le système de support peut comporter au moins un tirant vissé à une extrémité dans le carter, et retenu à l’autre extrémité sur la pièce de retenue, ce tirant traversant l’embase à la faveur d’une ouverture prévue à cet effet sur celle-ci.
Le véhicule peut comporter une courroie ou chaîne, et deux poulies ou roues dentées, disposées à l’intérieur du carter du moteur thermique pour assurer la transmission entre l’axe du moteur électrique, côté vilebrequin, et l’axe d’un réducteur de roue arrière. L’espace nécessaire à cette transmission à l’intérieur du carter peut avoir été libéré par les pièces du moteur enlevées avec le vilebrequin. Cette transmission peut assurer si nécessaire une démultiplication, grâce au diamètre plus élevé de la poulie ou roue dentée coaxiale à l’arbre du moteur électrique, compensant ainsi la réduction apportée par le réducteur de roue arrière.
La poulie ou roue dentée coaxiale à l’arbre du moteur peut être entraînée par un bout d’arbre dans lequel l’arbre du moteur est engagé. Ce bout d’arbre peut être guidé en rotation par un roulement.
L’invention a encore pour objet un procédé de rétrofit électrique d’un véhicule à moteur thermique, notamment un scooter, conduisant à un véhicule électrique tel que défini ci-dessus, comportant les étapes consistant à:
  • enlever une partie du moteur thermique tout en laissant le carter de celui-ci en place; et
  • fixer sur le carter du moteur thermique le moteur électrique à l’aide du système de support.
Le procédé peut comporter notamment tout ou partie des étapes suivantes:
  • la dépose d’un ensemble piston cylindre du moteur;
  • la dépose d’un vilebrequin;
  • la dépose d’une partie du carter moteur recevant le vilebrequin;
  • la dépose de l’alternateur;
  • la dépose de l’embrayage;
  • la dépose d’une pompe à huile; et
  • la dépose d’un variateur.
Le procédé peut comporter l’étape consistant à conserver un réducteur de roue arrière.
Le procédé peut comporter la pose à l’intérieur du carter du moteur, d’une transmission à courroie ou chaîne, par laquelle s’effectue la transmission du couple du moteur électrique vers la roue arrière. Cette transmission peut comporter des poulies ou roues dentées, dont l’une est entraînée par le moteur électrique, et l’autre est entrainée par la courroie ou chaîne et transmet le couple, directement ou indirectement,à la roue arrière, par exemple par l’intermédiaire du réducteur précité.
Le procédé peut comporter l’étape consistant à monter un bout d’arbre servant à la transmission entre l’arbre du moteur électrique, auquel est accouplé ce bout d’arbre, et la poulie ou roue dentée entraînant la courroie ou chaîne. Ce bout d’arbre peut être guidé en rotation par rapport au carter du moteur thermique par un roulement, notamment graissé à vie, qui est mis en place avec le système de support du moteur électrique.
De préférence, la fixation du système de support sur le carter s’effectue sans qu’il ne soit nécessaire de percer le carter pour recevoir des vis de fixation du système de support sur le carter.
L’invention a encore pour objet un ensemble, encore appelé «kit», de rétrofit électrique d’un véhicule à moteur thermique, notamment un scooter, pour la mise en œuvre du procédé ci-dessus, comportant:
  • un moteur électrique; et
  • un système de support du moteur électrique, agencé pour permettre sa fixation sur le carter du moteur thermique après dépose partielle de celui-ci.
Cet ensemble peut comporter également:
  • un ensemble de transmission comportant deux poulies ou roues dentées et une courroie ou chaîne, à monter à l’intérieur du carter du moteur thermique, avec éventuellement un galet tendeur;
  • un bout d’arbre à accoupler à l’arbre du moteur électrique; et
  • un roulement de guidage du bout d’arbre, notamment un roulement graissé à vie.
L’invention a encore pour objet une gamme d’ensembles tels que définis ci-dessus, pour le rétrofit de plusieurs véhicules électriques différents, comportant:
  • les mêmes moteurs électriques pour chacun des ensembles de la gamme;
  • des systèmes de support adaptés pour permettre la fixation des moteurs électriques sur les carters des moteurs thermiques de ces véhicules après dépose partielle de ceux-ci, les différents systèmes de support comportant chacun au moins une pièce différente adaptée à la forme du carter correspondant.
Par exemple, deux systèmes de support destinés à deux véhicules différents peuvent ne différer que par la forme de l’interface de l’embase avec le carter, par exemple la disposition des trous recevant les vis destinés à la fixation de l’embase sur le carter. La disposition des trous servant à la fixation des tirants sur l’embase peut rester inchangée, de même que la pièce de retenue.
L’invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d’un exemple de mise en œuvre non limitatif de celle-ci, et à l’examen du dessin annexé, sur lequel:
la figure 1 représente un exemple de scooter transformé selon l’invention,
la figure 2 représente en vue éclatée le moteur thermique du scooter avant rétrofit, observé du côté moteur,
la figure 3 représente en vue éclatée le moteur thermique avant rétrofit, observé côté transmission,
la figure 4 est une vue éclatée du moteur thermique après rétrofit électrique, et
la figure 5 représente isolément le moteur électrique et le système de support.
Description détaillée
On a illustré à la figure 1 un scooter 1 obtenu par rétrofit électrique d’un modèle à moteur thermique.
Après rétrofit, le scooter comporte un moteur électrique 2, une batterie 3 pour l’alimentation électrique de ce moteur, ainsi qu’un système électronique de commande du moteur, non illustré, comportant par exemple un contrôleur de puissance pour alimenter le moteur, un capteur pour déterminer le couple exercé sur la poignée d’accélération et un écran d’affichage d’informations manquantes sur le tableau de bord d’origine, comme le niveau de charge de la batterie.
Dans l’exemple illustré, les batteries 3 sont positionnées à l’arrière, laissant le volume du coffre 4 disposé sous le siège entièrement disponible, mais l’invention n’est pas limitée à un positionnement particulier de celles-ci.
Conformément à l’invention, le scooter 1 est obtenu par rétrofit d’un scooter à moteur thermique.
On va maintenant illustrer l’opération de rétrofit en prenant comme exemple de moteur thermique un moteur à essence de 50cc de cylindrée, par exemple tel que celui que l’on trouve sur les scooters PIAGGIO,tel qu’illustré aux figures 2 et 3, étant entendu que l’invention n’est pas limitée au rétrofit de ce type de moteur.
Le moteur thermique 10 représenté sur les figures 2 et 3 comporte un carter de moteur et de transmission 11, qui est conservé lors du rétrofit, un ensemble piston cylindre 12 qui est enlevé, un vilebrequin 13 qui est enlevé également, de même qu’une partie 14 du carter moteur et l’alternateur 15.
Le réducteur de roue arrière 15, visible sur la figure 3 est conservé, de même que le capot 17 du carter moteur, qui se fixe sur la partie 11.
L’embrayage 18 est retiré, de même que la pompe à huile 19 et le variateur 21.
Si l’on se reporte à la figure 4, on voit que le moteur électrique 2 est fixé sur le carter 11 du moteur thermique à l’aide d’un système de support 30 comportant une embase 31 à l’avant du moteur 2 et une pièce de retenue 32 à l’arrière, tenue par des tirants 33.
Une courroie crantée 34 et deux poulies crantées 35 et 36 sont disposées à l’intérieur du carter du moteur thermique pour assurer la transmission entre l’axe du moteur électrique, côté vilebrequin, et l’axe du réducteur de roue arrière. Cette transmission à courroie peut assurer une démultiplication du fait du diamètre plus élevé de la poulie 35 coaxiale à l’arbre du moteur électrique, compensant ainsi la réduction apportée par le réducteur de roue arrière. Le cas échéant, un galet tendeur, non représenté, peut également être ajouté.
La poulie 35 peut être entraînée par un bout d’arbre 38 dans lequel l’arbre du moteur 2 est engagé. Ce bout d’arbre 38 peut être guidé en rotation par un roulement 39 monté sur le carter 11.
On a représenté isolément à la figure 5 le moteur électrique 2 et son système de support 30 permettant le montage sur le carter 11 du moteur thermique.
L’embase 31 est adaptée dans cet exemple pour être fixée par des vis 41 sur le carter 11, ces vis 41 s’engageant dans des trous taraudés préexistants du carter 11, utilisés auparavant pour le maintien de la partie 14 du carter contenant le vilebrequin 13.
Les vis 41 sont reçues dans des bossages 42 de l’embase 31, formant saillie radialement vers l’extérieur sur une jupe cylindrique 44 coaxiale à l’arbre 45 du moteur 2.
La jupe 44 se raccorde à l’arrière à une platine 46 qui s’étend perpendiculairement à l’axe de rotation du moteur 2. Cette platine 46 est de diamètre extérieur supérieur à celui de la jupe 44, ménageant ainsi une surface 47 sur laquelle peuvent venir en appui des écrous 48 de serrage de certains tirants 33, comme illustré.
La platine 46 peut présenter, au niveau des trous traversés par les tirants, des bossages 49 qui font saillie radialement vers l’extérieur.
Dans l’exemple considéré, l’un des tirants 33 présente une partie filetée 51 qui est vissée directement dans le carter 11, après traversée de la platine 46.
L’embase 31 peut être réalisée de manière monolithique par usinage ou fonderie, en aluminium ou alliage d’aluminium, ou en tout autre matériau adapté.
La pièce de retenue 32 comporte une jupe cylindrique 53 qui est emboîtée sur la carcasse du moteur 2, cette jupe se raccordant à l’arrière à un retour 54 dirigé vers l’intérieur, qui prend appui axialement sur la carcasse du moteur 2.
Des bossages 56 forment saillie sur la périphérie de la jupe 53 pour accueillir les perçages dans lesquels les tirants 33 sont engagés. Ces derniers peuvent comporter des têtes 58 venant en appui axialement sur la face arrière de la pièce de retenue 32.
Pour opérer le rétrofit électrique d’un scooter à moteur thermique, on dépose une partie des pièces du moteur thermique comme détaillé ci-dessus, et l’on pose ensuite la courroie 34 et les poulies 35,36, ainsi que le bout d’arbre 38 et le roulement 39. Ce dernier est monté serré sur le carter 11 dans le logement du roulement d’origine qu’il remplace. Le roulement 39 est graissé à vie, tandis que le roulement qu’il remplace nécessitait la présence de l’huile du carter moteur, devenue absente avec le rétrofit.
L’embase 31 peut alors être fixée sur le carter 11, puis le moteur 2 peut être mis en place en engageant son arbre 45 dans le bout d’arbre 38, et la pièce de retenue 32 est rapportée sur le moteur 2 en place, et fixée sur celui-ci à l’aide des tirants 33.
Le reste des éléments nécessaires au rétrofit, comme les batteries et le système électronique, est mis en place.
Bien entendu, l’invention n’est pas limitée à l’exemple qui vient d’être décrit. Par exemple,l’invention peut être mise en œuvre avec un système de support qui au lieu de comporter une embase et une pièce de retenue indépendantes, ne comporte qu’une même pièce en forme de pot, ouverte vers l’avant, dans laquelle le moteur est reçu.

Claims (16)

  1. Véhicule électrique, notamment deux-roues ou trois roues, par exemple scooter électrique (1), résultant du rétrofit électrique d’un véhicule thermique, ce rétrofit ayant conduit à la pose d’un moteur électrique (2) et à l’enlèvement d’une partie du moteur thermique tout en laissant une partie au moins du carter (11) du moteur thermique en place, caractérisé en ce que le moteur électrique est monté sur le carter du moteur thermique par l’intermédiaire d’un système de support (30) agencé d’une part pour permettre la fixation du moteur électrique dessus et d’autre part pour se fixer sur le carter.
  2. Véhicule selon la revendication 1, le système de support (30) comportant une embase (31) pourvue de trous pour le passage de vis (41) de fixation sur le carter (11).
  3. Véhicule selon la revendication 2, les trous étant situés au centre de bossages correspondants (49).
  4. Véhicule selon la revendication 3, les bossages (49) se raccordant à une jupe (44) de l’embase (31) coaxiale à l’axe de rotation du moteur.
  5. Véhicule selon l’une quelconque des revendications 2 à 4, le système de support (30) comportant une pièce de retenue (32) dans laquelle le moteur (2) est engagé à son extrémité opposée à l’embase, cette pièce de retenue étant reliée par au moins un tirant (33) à l’embase.
  6. Véhicule selon la revendication 5, la pièce de retenue (32) comportant une jupe cylindrique (53) emboîtée sur la carcasse du moteur (2),et de préférence un ou plusieurs bossages (56) formant radialement saillie vers l’extérieur sur cette jupe, dans lequel le ou les tirants (33) sont engagés.
  7. Véhicule selon l’une des revendications 5 et 6, l’embase (31) comportant une platine (46) espacée d’une face d’appui du système de support (30) contre le carter.
  8. Véhicule selon la revendication 7, comportant au moins un tirant (33) qui permet de régler le serrage entre la platine (46) et la pièce de retenue (32).
  9. Véhicule selon l’une quelconque des revendications 5 à 8, comportant au moins un tirant (33) vissé à une extrémité dans le carter (11), et retenu à l’autre extrémité sur la pièce de retenue, ce tirant traversant de préférence l’embase à la faveur d’une ouverture prévue à cet effet sur celle-ci.
  10. Véhicule selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant une courroie ou chaîne (34), et deux poulies ou roues dentées (35, 36), disposées à l’intérieur du carter (11) du moteur thermique pour assurer la transmission entre l’axe du moteur électrique, côté vilebrequin, et l’axe d’un réducteur de roue arrière, cette transmission étant de préférence réalisée pour assurer une démultiplication du fait du diamètre plus élevé de la poulie ou roue dentée (35) coaxiale à l’arbre (45) du moteur électrique, compensant ainsi la réduction apportée par le réducteur de roue arrière, la poulie ou roue dentée coaxiale à l’arbre du moteur étant de préférence entraînée par un bout d’arbre (38) dans lequel l’arbre du moteur est engagé, ce bout d’arbre étant de préférence guidé en rotation par un roulement (39).
  11. Procédé de rétrofit électrique d’un véhicule à moteur thermique, notamment un scooter, conduisant à un véhicule électrique tel que défini dans l’une quelconque des revendications précédentes, comportant les étapes consistant à:
    • Enlever une partie (12, 13, 14, 15, 18, 21, 19) du moteur thermique tout en laissant le carter (11) de celui-ci en place,
    • Fixer sur le carter (11) du moteur thermique le moteur électrique (2) à l’aide du système de support (30).
  12. Procédé selon la revendication précédente, comportant tout ou partie des étapes suivantes:
    • la dépose d’un ensemble piston cylindre (12) du moteur;
    • la dépose d’un vilebrequin (13);
    • la dépose d’une partie (14) du carter moteur recevant le vilebrequin;
    • la dépose de l’alternateur (15);
    • la dépose de l’embrayage (18);
    • la dépose d’une pompe à huile (19); et
    • la dépose d’un variateur (21).
  13. Procédé selon l’une des revendications 11 et 12, comportant la pose à l’intérieur du carter du moteur, d’une transmission à courroie ou chaîne (34), par laquelle s’effectue la transmission du couple du moteur électrique vers la roue arrière, notamment une transmission comportant des poulies ou roues dentées (35, 36), dont l’une est entraînée par le moteur électrique, et l’autre est entrainée par la courroie ou chaîne et transmet le couple, directement ou indirectement,à la roue arrière, notamment par l’intermédiaire d’un réducteur de roue arrière (15).
  14. Procédé selon la revendication 13, comportant l’étape consistant à monter un bout d’arbre (38) servant à la transmission entre l’arbre (45) du moteur électrique, auquel est accouplé ce bout d’arbre, et la poulie ou roue dentée (35) entraînant la courroie ou chaîne (34), ce bout d’arbre étant de préférence guidé en rotation par rapport au carter du moteur thermique par un roulement (39), notamment graissé à vie, qui est mis en place avec le système de support du moteur électrique.
  15. Ensemble pour le rétrofit électrique d’un véhicule à moteur thermique, notamment un scooter, pour la mise en œuvre du procédé selon l’une des revendications 11 à 14, comportant:
    • un moteur électrique (2); et
    • un système de support (30) du moteur électrique, agencé pour permettre sa fixation sur le carter du moteur thermique après dépose partielle de celui-ci.
  16. Gamme d’ensembles selon la revendication 15, pour le rétrofit de plusieurs véhicules électriques différents, comportant:
    • les mêmes moteurs électriques (2) pour chacun des ensembles de la gamme; et
    • des systèmes de support (30) adaptés pour permettre la fixation des moteurs électriques sur les carters des moteurs thermiques de ces véhicules après dépose partielle de ceux-ci, les différents systèmes de support comportant chacun au moins une pièce différente (31) adaptée à la forme du carter correspondant.
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SHALBK: "Diy Electric Scooter Petrol to Electric Conversion and Modification: 8 Steps (with Pictures)", INSTRUCTABLES WORKSHOP ONLINE, 21 September 2019 (2019-09-21), instructables.com, XP055723734, Retrieved from the Internet <URL:https://web.archive.org/web/20190921053802/https://www.instructables.com/id/Diy-Electric-Scooter-Petrol-to-Electric-Conversion/> [retrieved on 20200819] *

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