FR3111112A1

FR3111112A1 - Système de transmission à assistance motorisée pour vélo et vélo équipé dudit système

Info

Publication number: FR3111112A1
Application number: FR2005932A
Authority: FR
Inventors: Jérôme DELAYE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-06-06
Filing date: 2020-06-06
Publication date: 2021-12-10

Abstract

Système de transmission à assistance motorisée pour vélo et vélo motorisé équipé dudit système. L'invention concerne un système de transmission à assistance motorisée comprenant : un moteur 0m, un plateau 1c fixé au pédalier du vélo, un arbre à engrenages comprenant notamment un premier pignon 4c, au moins une roue-libre, un système de contrôle, un dispositif d’alimentation de l’assistance. Le plateau 1c engrène avec le pignon 4c de l'arbre à engrenages qui entraîne à son tour la périphérie d'une des deux roues. Parallèlement, le moteur 0m exerce aussi un entraînement direct de la périphérie d'une des deux roues. Cela constitue une transmission motorisée, mono-vitesse et dépourvue de chaîne. L'entraînement périphérique par le moteur 0m lui procure une grande démultiplication permettant de compenser substantiellement l'absence de petits braquets. Enfin, le moteur 0m peut faire office de frein régénératif. Figure pour l'abrégé : Fig.6

Description

Système de transmission à assistance motorisée pour vélo et vélo équipé dudit système

La présente invention concerne les systèmes de transmission de vélos à assistance motorisée et les vélos équipés de ce système.

Dans ce domaine, à l'instar des vélos musculaires, la plupart des vélos à assistance motorisée transmettent la puissance du pédalage à la roue arrière via un pédalier, une chaîne et une cassette de pignons qui est solidaire de la roue de vélo motrice en phase de pédalage moteur. La chaîne est déplacée latéralement d’un pignon à un autre par un dérailleur pour adapter le rapport de vitesses, appelé communément braquet. La cassette de pignons est généralement montée sur une roue-libre qui permet à la roue de vélo motrice de continuer à tourner librement lorsque le cycliste ne pédale plus suffisamment fort pour l’entraîner. Pour freiner, la plupart de ces vélos ont chacune de leurs roues équipée d'un frein à disque ou à patins sur jante. Le dérailleur et les freins sont généralement commandés par des manettes au guidon reliées par des câbles.

Ce sont des solutions techniques relativement légères et peu coûteuses.

Cependant, elles ont des défauts inhérents à la chaîne et au dérailleur.

Pour ce qui est de la chaîne, elle est d'abord susceptible de souiller les vêtements du cycliste. Elle est également sujette au déraillement, voire même à la rupture. Il y a aussi une légère perte de puissance motrice due aux frottements. Ces derniers sont accentués par les détours entre les deux galets du dérailleur et par un léger désaxage du brin tendu. En effet, la plupart du temps, la chaîne est tirée légèrement de travers, car un seul pignon est à peu près aligné avec le plateau entraînant la chaîne. Ce qui engendre en outre des contraintes parasites aux extrémités du brin tendu de la chaîne.

Pour ce qui est du dispositif de changement de vitesses, son utilisation, d'abord, est loin d'être évidente. Elle nécessite un apprentissage parfois délicat. Et même un utilisateur expérimenté peut se retrouver en difficulté sur un braquet inadapté. Pour éviter cela, les brusques changements de pente ou d'allure requièrent une anticipation fort délicate. De plus, ce dispositif impose de la maintenance et des réglages. Pour ce qui est du dérailleur, comme il dépasse du cadre de quelques centimètres latéralement et d'une dizaine de centimètres sous l'axe de la roue arrière, il est relativement exposé et fragile. Pour ce qui est des alternatives actuelles au dérailleur, si la plupart diminuent nettement la fragilité et les contraintes de maintenance, cela se fait généralement au détriment de la légèreté et du prix.

A la lumière de ce constat, le document US20110181014A1 semble offrir une alternative fort prometteuse. En effet, il propose un vélo motorisé sans chaîne ni vitesses à passer. Pour cela, le pédalier et le moteur y sont tous deux couplés directement à la jante de la roue avant. Mais ce concept exclusif introduit d'autres axes d'amélioration. En effet, avec un pédalier dans la roue avant, le véhicule obtenu est limité à un mini vélo urbain, de moindre polyvalence et vraisemblablement moins sûr que la plupart des vélos à assistance motorisée. En effet, le pédalier dans la roue avant limite la capacité à soulever la roue avant pour franchir des obstacles. Et sa faible longueur limite forcément la stabilité et la protection du cycliste en cas de choc frontal. De plus, la seule façon envisagée d'approcher le moteur et le pédalier de la jante est de les loger dans une roue sans rayons. Ce qui restreint le champ des applications.

Aussi, le document FR3088297 offre des perspectives bien plus étendues. En effet, non seulement le concept qu'il propose affranchit le vélo électrique de la chaîne et du dérailleur, mais, comme il peut s'appliquer à des vélos d'architecture classique, il a vocation à offrir le même niveau de sécurité et de stabilité et les mêmes capacités de franchissement. Pour cela, le pédalier et le moteur y sont tous deux couplés à un arbre à engrenages qui engrène avec une denture solidaire de la jante d'une des deux roues. Toutefois, une évolution est encore envisageable au niveau de la chaîne cinématique du moteur à la roue motrice. En effet, cette chaîne cinématique étant constituée de deux engrenages en série, sa perte de rendement cumule les pertes respectives de chacun de ces deux engrenages, même si chacune est minime. De plus, il y a relativement peu de latitude quant à l'emplacement du moteur. En effet, cette architecture impose une implantation du moteur à proximité de l'arbre à engrenages qui, lui-même, jouxte nécessairement le pédalier.

L'invention a pour objet principal de proposer un système de transmission à assistance motorisée, ainsi qu'un vélo équipé dudit système, qui remédie à tout ou partie des inconvénients mis en évidence ci-dessus.

L'invention propose pour cela un Système de transmission à assistance motorisée pour vélo, ledit système comprenant :

un moteur 0m composé d'un stator solidaire du cadre 0 du vélo, et d'un rotor,
un plateau 1c fixé de manière sensiblement coaxiale au pédalier du vélo,
un arbre à engrenages, en liaison pivot avec ledit cadre 0, et comprenant notamment un premier pignon 4c monté de manière sensiblement coaxiale,
au moins une roue roue-libre, la première roue-libre étant verrouillée si le pédalier est actionné par une force de pédalage apte à faire avancer le vélo, déverrouillée sinon,
un système de contrôle dudit moteur 0m basé principalement sur le pédalage et la vitesse du vélo,
un dispositif pour alimenter ladite assistance motorisée de manière autonome.

Ledit Système de transmission à assistance motorisée est caractérisé en ce que :

le plateau 1c et le premier pignon 4c de l'arbre à engrenages sont en contact par l'intermédiaire de leurs dentures respectives qui sont complémentaires, de sorte qu'ils forment ensemble un engrenage noté 1c/4c,
l'arbre à engrenages est destiné à entraîner directement une des deux roues du vélo par roulement sans glissement sur une première surface annulaire solidaire de la jante ou du bandage, appelée « anneau périphérique de transmission du pédalage », et notée 5r ;
le rotor du moteur 0m est destiné à entraîner directement une des deux roues du vélo par roulement sans glissement sur une deuxième surface annulaire solidaire de la jante ou du bandage, appelée « anneau périphérique de transmission du moteur », et notée 5r' ;

Ainsi, le vélo peut être entraîné à la fois par le pédalage et par le moteur 0m.

De manière similaire à l'invention du document FR3088297, la présente invention se substitue à tout dispositif de transmission via le moyeu central de la roue arrière. En particulier, ces deux inventions affranchissent le vélo du traditionnel combo chaîne/dérailleur. La valeur ajoutée est considérable. D'autant plus que l'entraînement périphérique permet de surcroît une miniaturisation du moteur.

Cela dit, la présente invention se distingue clairement de celle de FR3088297 au niveau de l'entraînement par le moteur. En effet, cet entraînement est ici direct alors que FR3088297 impose un train d'engrenages à deux étages. De plus, la présente invention offre une grande liberté quant à d'implantation du moteur à la périphérie de l'une des deux roues, alors que FR3088297 impose que le moteur jouxte l'arbre à engrenages.

Néanmoins les objets principaux de la présente invention restent similaires à ceux de FR3088297, notamment les deux suivants :

procurer un braquet adapté à une allure de croisière d'environ 25 km/h ;
compenser substantiellement l'absence de petits braquets, en particulier pour les démarrages en côte.

Pour montrer cela plus en détail dans le cadre de la présente invention, introduisons les notations suivantes :

- la partie de l'arbre à engrenages en contact avec l'anneau périphérique 5r de transmission du pédalage est un deuxième pignon qui sera noté 4r ;

- la partie dudit rotor du moteur 0m en contact avec l'anneau périphérique 5r' de transmission du moteur est un pignon moteur qui sera noté 2r' ;

- le deuxième pignon 4r et l'anneau périphérique 5r de transmission du pédalage forment ensemble un engrenage noté 4r/5r ;

- le pignon moteur 2r' et l'anneau périphérique 5r' de transmission du moteur forment ensemble un engrenage noté 2r'/5r'.

Lorsque le pédalage est moteur et que le moteur 0m est actionné positivement par le système de contrôle, le vélo est entraîné simultanément, d'une part par le pédalier, via les engrenages 1c/4c et 4r/5r qui sont en série, et d'autre part par le moteur, via l'engrenage 2r'/5r'. Le rapport entre la puissance du moteur et celle du pédalage est régulé par le système de contrôle selon la quantité d'énergie disponible pour l’assistance motorisée.

Le rapport de réduction du pédalier à l'anneau périphérique 5r de transmission du pédalage est défini par l'expression suivante : (D1c/D4c)(D4r/D5r) où D1c, D4c, D4r et D5r sont les diamètres primitifs respectifs de 1c, 4c, 4r et 5r.

Cette expression permet de vérifier que l'invention peut procurer un braquet adapté pour une allure de croisière de 25 km/h. Prenons par exemple les valeurs suivantes : D4r=107 mm ; D5r=640 mm ; D1c=220 mm ; et D4c=17 mm qui permet de respecter le minimum recommandé de 17 dents, avec un module de 1 qui optimise grandement le rendement. Et, pour ce qui est de la roue, prenons ici un diamètre standard d'environ 700 mm. Alors l'allure de 25 km/h est obtenue avec une fréquence de pédalage d'environ 80 tr/min. Or la fréquence de pédalage préférentielle de la plupart des cyclistes se situe entre 90 et 110 tr/min. Ainsi, le braquet obtenu s'avère plutôt surdimensionné pour l'usage visé. Ce qui offre une latitude appréciable pour optimiser l'invention pour différentes pratiques.

Par ailleurs, le rapport de réduction du moteur 0m à l'anneau périphérique 5r' de transmission du moteur est défini par l'expression suivante : D2r'/D5r' où D2r' et D5r' sont les diamètres primitifs respectifs de 2r' et 5r'.

Cette expression permet quant à elle de vérifier que l'assistance de cette invention peut compenser substantiellement l'absence de petits braquets pour les démarrages en côte. Avec, par exemple, D2r'=30 mm et D5r'= 640 mm, le rapport de réduction du moteur à la roue de vélo motrice est d'environ 19,5. Ainsi, un couple d'environ 3 Nm à la sortie du moteur 0m permet de tracter 100 kg dans une pente à 10%. Ce qui est effectivement considérable. Or il existe dans le commerce des moteurs de moins de 700 g procurant ce niveau de couple. Ce qui est bien plus léger que la plupart des motoréducteurs des vélos électriques actuels. Ainsi, l'invention semble bien en mesure de compenser substantiellement l'absence de petits braquets tout en procurant un net allègement du moteur par rapport aux motorisations non périphériques.

De préférence, les entraînements par roulement sans glissement sur lesdits anneaux périphériques de transmission sont réalisés par des dentures complémentaires. Autrement dit, les engrenages 4r/5r et 2r'/5r' fonctionnent de préférence par engrènement plutôt que par friction. Cela procure un gain sensible en termes de puissance transmissible et de rendement.

Une configuration envisageable de la présente invention est évidemment celle où les deux anneaux périphériques de transmission : 5r et 5r', sont confondus en un seul, appelé alors : « anneau périphérique 5r de transmission intégrée ». Il est probablement plus économique en effet de ne mettre en œuvre qu'un anneau de ce type plutôt que deux.

Un cran plus loin dans le sens de l'intégration, l'arbre à engrenages peut être solidaire du rotor du moteur 0m. Dans ce cas, l'entraînement direct exercé par le moteur est réalisé par le roulement sans glissement de l'arbre à engrenages sur l'anneau périphérique 5r de transmission intégrée, c'est à dire par l'engrenage 4r/5r. Cette configuration de la présente invention semble particulièrement avantageuse par rapport à celle de FR3088297. En effet, en premier lieu, cela supprime un engrènement. Ce qui est de nature à améliorer le rendement. Cela permet aussi de remplacer la liaison pivot de l'arbre à engrenages par celle du moteur.

En revanche, avec la combinaison d’engrenages de l’exemple précédent, le couple requis à la sortie du moteur 0m passe à environ 12 Nm pour offrir le même niveau d’assistance. Ce qui reste tout de même à la portée d’un bon nombre de moteurs compacts. Par exemple, certains moteurs-roue de trottinettes dépassent les 16 Nm, avec environ 12 cm de diamètre et 5 cm de largeur. Ce qui est déjà plus compact que la plupart des motoréducteurs des vélos électriques actuels. Toutefois, ce type de moteur serait difficile à intégrer tel quel. Aussi, une telle configuration nécessiterait vraisemblablement un moteur spécifique. Heureusement, le couple requis à la sortie du moteur 0m peut être réduit sensiblement. Par exemple, avec les changements suivants : une roue de 29 pouces ; D4r = 60 mm ; un plateau 1c surdimensionné de 340 mm ; et un pédalage de 95 tours/min à 25 km/h, un couple de 6 Nm à la sortie du moteur 0m suffirait pour compenser l’absence de petits braquets de manière tout aussi substantielle. Ce qui permettrait une miniaturisation du moteur 0m qui faciliterait l’intégration éventuelle d’un modèle du commerce.

De préférence, ladite première roue-libre équipe de manière coaxiale soit le plateau 1c soit le premier pignon 4c. En fait, l'emplacement de prédilection pour cette première roue-libre est au premier pignon 4c. Ainsi, lorsqu’elle est déverrouillée, le plateau 1c ne tourne pas inutilement par rapport au reste du pédalier. De préférence encore, ladite première roue-libre ainsi placée est la seule roue-libre de tout le dispositif de l'invention. De la sorte, le moteur 0m reste tout le temps en prise avec la roue de vélo qu'il entraîne. Ainsi l'action du moteur 0m peut être inversée en un frein régénératif.

De préférence, le système de contrôle comporte d'une part un dispositif d'acquisition de consigne de freinage et d'autre part un programme pour convertir cette consigne en commande proportionnée d'inversion de l'action du moteur en un freinage régénératif.

Un tel frein moteur peut éventuellement remplacer judicieusement le dispositif de freinage classique de la roue entraînée par le moteur 0m. Le déficit relatif de puissance de freinage serait alors vraisemblablement facilement compensé par l'autre frein. En effet, les mono-roues électriques ne disposent quant à elles que d'un tel frein-moteur pour s'arrêter.

De préférence, le dispositif d'acquisition de consigne de freinage est un capteur de position angulaire du pédalier, de sorte que ladite consigne de freinage est un léger rétropédalage. Ainsi les modèles dépourvus de frein arrière classique pourront également être affranchis de la manette de frein arrière.

De préférence, dans les versions de l'invention avec frein moteur, le système de contrôle est configuré pour que, en roue-libre et/ou au-delà d'une vitesse prédéfinie, l'action du moteur ne serve qu'à neutraliser l'inertie de son rotor, pour que le moteur 0m n'oppose pas de résistance à la progression du vélo. Cette fonctionnalité est notamment importante dans le cadre de la législation européenne qui limite l'assistance motrice à 25 km/h.

Quant aux versions de l'invention sans frein moteur, comme le moteur 0m n'a pas à être en prise permanente, il est préférable d'équiper son rotor d'une roue-libre destinée à le découpler lorsque sa puissance devient insuffisante pour entraîner la roue, pour qu'en aucun cas le moteur 0m n'oppose de résistance à la progression du vélo. Cela est surtout utile en cas d'indisponibilité de l’assistance motorisée, comme par exemple lors d'une panne. Pour cela, dans la version précédente où ledit arbre à engrenages est solidaire du rotor du moteur 0m, il peut être judicieux de se contenter d’une seule roue-libre : ladite première roue-libre, mais placée cette fois au deuxième pignon 4r.

De préférence, les axes du moteur et de l'arbre à engrenages sont sensiblement parallèles à celui de la roue entraînée. Cela permet de maximiser le rendement.

De préférence, les engrenages sont à dentures droites pour maximiser le rendement.

De préférence, chaque anneau périphérique de transmission est à denture interne, c'est à dire que les sommets de ses dents sont centripètes. Cela maximise la surface d'entraînement de cet anneau et, le cas échéant, le nombre de dents en contact. Ce qui permet de minimiser la largeur de l'engrenage concerné. Ce qui est avantageux en termes de légèreté et de facilité d'intégration.

De préférence, dans le cas où un anneau périphérique de transmission a une denture interne, sa denture est taillée directement dans la jante, sur un côté de la face interne. Ce qui est vraisemblablement avantageux en termes de légèreté, de solidité et de compacité.

De préférence, les engrenages sont en plastique spécifique avec des caractéristiques mécaniques adaptées. Ce type de matériau offre une réduction de la masse, du moment d'inertie et des coûts. Ce plastique est alors de préférence auto-lubrifiant pour libérer l'utilisateur de la contrainte de la lubrification.

De préférence, chaque engrènement sur un anneau périphérique de transmission tolère un léger voile de la jante. Comme le voile axial est généralement prépondérant, il se peut fort bien qu'un simple engrenage cylindrique coaxial droit avec un module adapté suffise. Sinon, l’une des deux technologies suivantes seront privilégiées : un profil de denture spécialement adapté à la variation d'entraxe ; ou le montage flottant de l'un des deux éléments de l'engrenage en question.

De préférence, le moteur 0m est un moteur électrique à flux axial. Ce type de moteur, encore confidentiel, a un rendement et une puissance massique bien supérieurs aux autres moteurs électriques.

Ladite invention est caractérisée globalement en ce qu'elle est minimaliste. Par rapport aux vélos électriques les plus répandus, elle permet de remplacer :

un gros motoréducteur par un simple moteur au moins aussi compact et léger qu'un moteur-roue de trottinette,
la chaîne, la cassette de pignons, un dérailleur (avec son dispositif de commande) et un frein ainsi que son dispositif de commande par un arbre à engrenages avec éventuellement un anneau périphérique si ce dernier n'est pas taillé directement dans la jante.

D'où une très probable amélioration des caractéristiques suivantes :

la légèreté,
la facilité d'utilisation,
le rendement,
la réduction des contraintes de maintenance,
la réduction des coûts (à niveau d'industrialisation équivalent).
la performance (à puissance égale),
l'autonomie,
la facilité de manutention.

Bien que les caractéristiques de cette invention soient particulièrement spécifiées dans les revendications, l'invention elle-même et ses différents modes de réalisation peuvent être mieux compris après une revue des descriptions suivantes, considérées en relation avec les figures annexées dans lesquels des annotations numériques sont fournies. Certaines vues peuvent être partiellement sectionnelles ou transparentes pour montrer des détails qui ne seraient pas visibles autrement.

montre une vue latérale et une vue de dessus d'un mode de réalisation de l'invention dans lequel le moteur 0m entraîne l'arbre à engrenages et les engrenages sont externes.

montre une vue latérale et une vue de dessus d'un mode de réalisation de l'invention où le moteur 0m est passé du même côté de la roue que le plateau 1c.

montre une vue latérale et une vue de dessus d'un mode de réalisation de l'invention où l'engrenage 4r/5r est sensiblement dans le plan médian de la roue arrière.

montre une vue latérale et une vue de dessus d'un mode de réalisation de l'invention dans lequel tous les engrenages sont internes.

montre une vue latérale et une vue de dessus d'un mode de réalisation de l'invention dans lequel tous les engrenages sont internes et où le moteur 0m est séparé de l'arbre à engrenages.

En se référant à l'une quelconque de ces figures, chacune représente tout ou partie de vélos à assistance motorisée. Chacun de ces vélos est un mode de réalisation possible de l'invention. Ils ont tous en commun, d'une part, ledit Système de transmission à assistance motorisée avec la composition et le principe de fonctionnement décrits dans les revendications, d'autre part, les spécificités suivantes :

seule la roue arrière du vélo est motrice ;
chaque roulement sans glissement d'entraînement de la roue arrière se fait par engrènement ;
les axes du moteur et de l'arbre à engrenages sont sensiblement parallèles à celui de la roue arrière ;
ils n'ont que ladite première roue-libre (que nous appellerons ici « la roue-libre ») ;
cette roue-libre équipe le premier pignon 4c.

Plus en détail, chacun de ces vélos est pourvu d'un cadre 0 sur lequel ledit Système de transmission à assistance motorisée est monté près du pédalier. Ledit Système de transmission à assistance motorisée est composé des éléments suivants :

un moteur 0m composé d'un stator, solidaire du cadre 0, et d'un rotor,
un plateau 1c fixé de manière sensiblement coaxiale au pédalier,
un arbre à engrenages, en liaison pivot avec ledit cadre 0, et comprenant un premier pignon 4c et un deuxième pignon 4r montés de manière sensiblement coaxiale,
ladite roue-libre verrouillée si le pédalier est actionné par une force de pédalage apte à faire avancer le vélo, déverrouillée sinon),
un système de contrôle (non représenté) comportant un capteur de position angulaire du pédalier,
un dispositif pour alimenter le moteur de manière autonome (non représenté).

1c et 4c forment ensemble un engrenage noté 1c/4c. Et le deuxième pignon 4r engrène avec une denture solidaire de la jante constituant ledit anneau périphérique 5r de transmission du pédalage. Ce qui forme un deuxième engrenage noté 4r/5r. Ainsi lorsque le pédalage est moteur, l'arbre à engrenages est entraîné en rotation par l'engrenage 1c/4c. Ledit arbre à engrenages entraîne à son tour la roue de vélo motrice par l'engrenage 4r/5r. Lorsque le pédalage n'est plus moteur, la roue-libre se déverrouille et autorise une rotation du premier pignon 4c par rapport au reste dudit train d'engrenages. Ce qui permet à la rotation de la roue de vélo motrice de se poursuivre indépendamment du pédalier.

Par ailleurs, lorsque le pédalage est moteur, le moteur 0m est également actionné positivement par le système de contrôle tant que la vitesse maximale d'assistance motorisée n'est pas atteinte et qu’il y a de l’énergie disponible pour l’assistance motorisée.

En se référant aux figures 1, 2, 3 et 4, l'arbre à engrenages est solidaire du rotor du moteur 0m. Ainsi, en plus du pédalage via les engrenages successifs 1c/4c et 4r/5r, la roue arrière reçoit aussi l'entraînement du moteur 0m directement via le deuxième engrenage 4r/5r.

En se référant à la figure 5, le moteur 0m entraîne séparément la roue arrière par engrènement de son pignon moteur 2r' avec une denture taillée dans la jante constituant ledit anneau périphérique 5r' de transmission du moteur. Le pignon moteur 2r' et cette denture forment ainsi un troisième engrenage noté 2r'/5r'. Ainsi, en plus du pédalage via les engrenages successifs 1c/4c et 4r/5r, la roue arrière est entraînée par le moteur 0m directement via ce troisième engrenage 2r'/5r'.

Référons-nous à nouveau à l'une quelconque des figures pour revenir au fonctionnement en roue-libre. A l'arrêt du pédalage moteur, l'entraînement par le moteur 0m cesse également. Cependant, le moteur 0m reste en prise avec la roue arrière, selon les versions, soit via 4r/5r, soit via 2r'/5r'. Ce qui permet au système de contrôle d'inverser l'action du moteur en un frein régénératif s'il en reçoit la consigne. Or ce système est configuré pour convertir toute mesure de rétropédalage par ledit capteur de position angulaire du pédalier en une consigne de freinage en rapport avec l’amplitude de ce rétropédalage. Ainsi, dans les cinq versions représentées ici, l'invention fait office de frein arrière. Ce qui permet de retirer le frein arrière classique. Et, comme ce frein-moteur est ici commandé par le pédalier, la manette de frein arrière est également retirée.

En se référant maintenant à la figure 1, on a représenté une vue latérale et une vue de dessus d'une version de l'invention. La denture de l'anneau périphérique 5r et celle du plateau 1c y sont toutes deux externes pour que le pédalage entraîne la roue arrière avec le même sens de rotation. Le cadre est partiellement périmétrique pour loger tout le mécanisme de l'invention dans un espace entre les deux paliers du pédalier. En effet, les parties inférieures du tube de sel et du gros tube diagonal se scindent chacune en deux longerons sensiblement parallèles jusqu'aux logements des paliers du pédalier. Le moteur 0m est fixé à l'un des longerons du tube de selle. L'arbre à engrenage est solidaire coaxialement du rotor du moteur 0m. Cet arbre est guidé, d'un côté, par la liaison pivot du moteur 0m et, de l'autre côté, par un palier logé dans l'autre longeron du tube de selle. La roue-libre du pignon 4c est contre le pignon 4r pour minimiser l'encombrement. Comme la puissance du moteur est transmise par l'engrenage 4r/5r, 5r est le seul anneau périphérique de transmission mis en œuvre. Il s'agit donc dudit anneau périphérique de transmission intégrée. Il est fixé contre la jante. La roue arrière est séparable du cadre 0. Son démontage et son remontage sont facilités par l'absence de chaîne, de dérailleur et de frein classique. Enfin, en l'absence de tout organe de transmission à côté du rayonnage, ce dernier peut être symétrique. Ce qui peut maximiser la résistance massique de la roue arrière.

En se référant à la figure 2, on a représenté une vue latérale, une vue de dessus et une vue de droite d'une deuxième version de l'invention. Cette version diffère principalement de la précédente au niveau du moteur 0m qui est ici du même côté de la roue que les engrenages. Cela raccourcit sensiblement l'arbre à engrenages. Ce qui favorise le retrait d'un palier pour le guidage de l'arbre à engrenages. En effet, le porte-à-faux ainsi réduit de l'arbre à engrenages devient vraisemblablement admissible par la liaison restante, celle du rotor du moteur 0m.

En se référant à la figure 3, on a représenté une vue latérale et une vue de dessus d'une troisième version de l'invention. Cette version ci diffère principalement de la première au niveau du positionnement des engrenages. D'abord, l'engrenage 4r/5r est sensiblement dans le plan médian de la roue arrière, à l'emplacement habituel du milieu du bandage. Aussi, la roue arrière est munie de deux bandages montés coaxialement sur la jante, de part et d'autre dudit plan médian de la roue arrière. L'élargissement induit de la roue arrière impose de repousser l'engrenage 1c/4c à l'extrémité de l'arbre à engrenages, à l'opposé du moteur 0m. Ainsi, par rapport à la première version, ledit palier et l'engrenage 1c/4c sont intervertis. Par conséquent, l'engrenage 1c/4c se retrouve à l'extérieur du cadre 0. Ce qui impose des modifications à ce dernier. D'abord ledit gros tube diagonal est moins large. Enfin, la base du côté droit relie le moyeu de roue arrière et ledit palier de l'arbre à engrenages (au lieu du palier droit du pédalier) pour passer au-dessus du pédalier.

En se référant à la figure 4, on a représenté une vue latérale et une vue de dessus d'une quatrième version de l'invention. Dans cette version les engrenages 1c/4c et 4r/5r sont tous deux internes pour que le pédalage entraîne la roue arrière dans le même sens de rotation. La denture de l'anneau périphérique 5r de transmission intégrée est taillée directement dans la jante, dans un bord de la face interne. Le moteur 0m est monté sur la base de droite du cadre 0. Son rotor est traversant pour y monter le premier pignon 4c et le deuxième pignon 4r de part et d'autre du moteur 0m. Cette configuration nécessite que le rayonnage soit moins proéminent du côté de l'engrenage 4r/5r pour laisser de l'espace pour le deuxième pignon 4r. Ce qui est obtenu ici avec un moyeu de roue arrière du commerce, destiné à ménager un espace du côté droit pour la cassette de pignons. Pour cela, les rayons de droite sont fixés plus proche du plan médian de la roue que les rayons de gauche. C'est pourquoi la transmission est montée du côté droit de la roue arrière. Enfin, comme dans la première version, le cadre est partiellement périmétrique dans sa partie inférieure. L'espace ainsi ménagé autour du milieu de l'axe du pédalier permet cette fois d'en rapprocher la roue arrière au maximum. Ce qui donne autant de latitude que possible pour le réglage de l'entraxe de l'engrenage 1c/4c.

En se référant à la figure 5, on a représenté une vue latérale et une vue de dessus d'une cinquième version de l'invention. Cette version ne diffère de la précédente qu'en ce que le moteur 0m est séparé de l'arbre à engrenages. Il est fixé sur l'autre base du cadre 0. Son pignon moteur 2r' engrène avec une autre denture 5r' taillée directement dans la jante. Les denture 5r' et 5r sont sensiblement symétriques par rapport au plan médian de la roue arrière. De mêmes, les points de roulement sans glissement des engrenages 2r'/5r' et 4r/5r sont aussi sensiblement symétriques, pour équilibrer autant que possible les actions de ces deux engrenages sur la roue arrière. Pour le guidage de l'arbre à engrenages, le moteur est remplacé par une liaison pivot solidaire de la base de droite. Cette version a pour principal intérêt de faciliter la mise en œuvre d'un moteur du commerce. Il y a trois raisons à cela :

Comme le pignon moteur 2r' est plus petit que le deuxième pignon 4r, le moteur 0m doit fournir moins de couple que lorsqu’il entraîne la roue arrière via ce deuxième pignon 4r.
La contrainte dimensionnelle axiale est moins forte en l'absence de l'engrenage interne 1c/4c entre le moteur 0m et la manivelle du pédalier. Cela permet d'utiliser un plus gros moteur 0m.
Le moteur 0m n'a pas à être à arbre traversant. Ce qui augmente considérablement le choix.

En ce qui concerne les susdites descriptions et les figures associées, il doit être accepté que seules les revendications déterminent toute l'étendue du périmètre de l'invention. A l'instar des dispositifs représentés auxquels se réfèrent les susdites descriptions, tout système appliquant les principes de fonctionnement définis dans les revendications appartient au périmètre de l'invention.

Claims

Système de transmission à assistance motorisée pour vélo, ledit système comprenant :
- un moteur 0m composé d'un stator, solidaire du cadre 0 du vélo, et d'un rotor,
- un plateau 1c fixé de manière sensiblement coaxiale au pédalier du vélo,
- un arbre à engrenages, en liaison pivot avec le cadre 0, et comprenant notamment un premier pignon 4c monté de manière sensiblement coaxiale,
- au moins une roue roue-libre, la première roue-libre étant verrouillée si le pédalier est actionné par une force de pédalage apte à faire avancer le vélo, déverrouillée sinon,
- un système de contrôle dudit moteur 0m basé principalement sur le pédalage et la vitesse du vélo,
- un dispositif pour alimenter ladite assistance motorisée de manière autonome,
caractérisé en ce que:
- le plateau 1c et le premier pignon 4c de l'arbre à engrenages sont en contact par l'intermédiaire de leurs dentures respectives qui sont complémentaires, de sorte qu'ils forment ensemble un engrenage noté 1c/4c,
- l'arbre à engrenages est destiné à entraîner directement une des deux roues du vélo par roulement sans glissement sur une première surface annulaire solidaire de la jante ou du bandage, appelée « anneau périphérique de transmission du pédalage »,
- le rotor du moteur 0m est destiné à entraîner directement une des deux roues du vélo par roulement sans glissement sur une deuxième surface annulaire solidaire de la jante ou du bandage, appelée « anneau périphérique de transmission du moteur »,
de sorte que le vélo peut être entraîné à la fois par le pédalage et par le moteur 0m.
Système de transmission à assistance motorisée selon la revendication 1 caractérisé en ce que les deux anneaux périphériques de transmission sont confondus en un seul appelé alors : « anneau périphérique de transmission intégrée ».
Système de transmission à assistance motorisée selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que l'arbre à engrenages est solidaire dudit rotor du moteur 0m, de sorte que l'entraînement direct exercé par le moteur 0m est réalisé dans ce cas par le roulement sans glissement de l'arbre à engrenages sur ledit anneau périphérique de transmission intégrée.
Système de transmission à assistance motorisée selon les revendications 1, 2 et 3 caractérisé en ce que ladite première roue-libre équipe de manière coaxiale soit le plateau 1c soit le premier pignon 4c.
Système de transmission à assistance motorisée selon les revendications 1, 2, 3 et 4 caractérisé en ce que ladite première roue-libre est la seule roue-libre, de sorte que le moteur 0m reste tout le temps en prise avec une roue du vélo. Ainsi l'action du moteur 0m peut être inversée en un frein régénératif.
Système de transmission à assistance motorisée selon les revendications 1, 2, 3, 4 et 5 caractérisé en ce que le système de contrôle comporte d'une part un dispositif d'acquisition de consigne de freinage et d'autre part un programme pour convertir cette consigne en commande proportionnée d'inversion de l'action du moteur en un freinage régénératif.
Système de transmission à assistance motorisée selon les revendications 1, 2, 3, 4, 5 et 6 caractérisé en ce que ledit dispositif d'acquisition de consigne de freinage est un capteur de position angulaire du pédalier, de sorte que ladite consigne de freinage est un léger rétropédalage.
Système de transmission à assistance motorisée selon les revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6 et 7 caractérisé en ce que le système de contrôle est configuré pour que, en roue-libre et/ou au-delà d'une vitesse prédéfinie, l'action du moteur 0m ne serve qu'à neutraliser l'inertie de son rotor.
Système de transmission à assistance motorisée selon les revendications 1, 2 et 3 caractérisé en ce que le rotor du moteur 0m est muni d'une roue-libre destinée à le découpler lorsque sa puissance devient insuffisante pour entraîner la roue, de sorte qu'en aucun cas le moteur 0m n'oppose de résistance à la progression du vélo.
Système de transmission à assistance motorisée selon les revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 et 9 caractérisé en ce que les entraînements par roulement sans glissement sur les lesdits anneaux périphériques de transmission sont réalisés par engrènement, c'est à dire par des dentures complémentaires en contact tangentiel.