WO2014086728A1 - Dispositif d'assistance électrique pour vélo et vélo à assistance électrique équipé dudit dispositif - Google Patents

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WO2014086728A1
WO2014086728A1 PCT/EP2013/075278 EP2013075278W WO2014086728A1 WO 2014086728 A1 WO2014086728 A1 WO 2014086728A1 EP 2013075278 W EP2013075278 W EP 2013075278W WO 2014086728 A1 WO2014086728 A1 WO 2014086728A1
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WO
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bicycle
electric
electric machine
tire
toothing
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/075278
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English (en)
Inventor
David Olsommer
Olivier Essinger
Original Assignee
Compagnie Generale Des Etablissements Michelin
Michelin Recherche Et Technique S.A.
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Filing date
Publication date
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Priority to US14/649,960 priority patent/US9475546B2/en
Publication of WO2014086728A1 publication Critical patent/WO2014086728A1/fr

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
    • B62M6/75—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor power-driven by friction rollers or gears engaging the ground wheel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C13/00—Tyre sidewalls; Protecting, decorating, marking, or the like, thereof
    • B60C13/02—Arrangement of grooves or ribs

Definitions

  • the present invention relates to electric assistance devices for bicycles and bicycles equipped with such devices.
  • Some of these devices use an electric machine placed in the hub of one of the wheels of the bicycle. This electric machine drives the wheel directly or through a reduction system.
  • This type of device has the disadvantage of a large mass, this mass being further located at the wheel which makes it very sensitive for the cyclist.
  • disassembly of the wheel is complicated by the presence of electrical connections which are necessary for the power supply of the electric machine and hub-specific fasteners that are necessary for engine torque recovery.
  • the document DE-20314210-U1 describes a principle of driving a bicycle by an electric motor in which a motor pinion meshes with a toothing integral with the circle of the front rim of the bicycle, said toothing being an internal toothing, that is, whose teeth point towards the wheel axle.
  • a disadvantage of this system is that the teeth of the rim is likely to retain pebbles.
  • the invention therefore aims to provide an electric assistance device for cycling and a bicycle equipped with said device that solve all or part of these difficulties.
  • the invention proposes for this purpose an electric assistance device for a bicycle, said device comprising:
  • fastening means able to fix the electric machine on the bicycle near a tire of a wheel of said bicycle
  • the motor pinion comprises a toothing intended to mesh tangentially with a complementary toothing integral with said tire, the toothing of the motor pinion being a helical toothing.
  • This type of gear and gear transmission is called “positive” transmission as opposed to friction transmission systems such as roller systems.
  • a positive transmission is not dependent on the coefficient of friction and therefore for example insensitive to weathering or wear of the elements used.
  • the electric machine is preferably a brushless three-phase synchronous motor with permanent magnets. More preferably the rotor is an external rotor.
  • the toothing of the drive pinion is an asymmetric toothing whose teeth comprise driving faces and non-driving faces, the opening angle of the driving faces being smaller than the opening angle of the faces. non-motor.
  • the drive pinion is driven by the electric machine via a freewheel mechanism so that the bandage does not drive the electric machine when the bike moves forward.
  • said device further comprises a display unit and control connected to the control means of the electric machine and adapted to form an interface between the cyclist and the control means.
  • said device further comprises a pedaling sensor connected to the control means of the electric machine.
  • the fixing means comprise an oscillating arm articulated on a support, the support being intended to be secured to the bicycle and the oscillating arm carrying the electric machine so that the driving force transmitted to the tire by the drive pinion generates additional radial pressure in the meshing.
  • a resilient means exerts prestressing on the orientation of the oscillating arm so that, in the absence of a driving force, the motor pinion is pressed radially against the bandage with a non-resting force. nothing.
  • the fixing means define at least two positions of the electric machine relative to the tire, said at least two positions comprising a working position in which the motor pinion meshes with the bandage teeth and a position of fold in which the motor pinion is kept away from the bandage.
  • the invention also relates to a bicycle electric assistance kit comprising the electric assistance device as described above, said electric assistance kit further comprising a tire, said tire being a tire comprising said complementary teeth.
  • said complementary toothing is placed on a sidewall of the tire.
  • said complementary toothing is an asymmetrical toothing whose teeth comprise driving faces and non-driving faces, the angle of opening of the driving faces being smaller than the opening angle of the non-driving faces. -motrices.
  • the pitch of the complementary toothing is between 1.8 mm and 5.5 mm and more preferably between 1.8 mm and 2.5 mm.
  • the invention also relates to an electric assistance bicycle comprising an electric assistance kit as described above.
  • the electric assistance kit is installed on the rear wheel of the bicycle.
  • Figure 1 is a schematic side view of an electric bicycle according to a first embodiment of the invention.
  • Figure 2 is a more detailed schematic view of a second embodiment of an electric bicycle according to the invention.
  • Figure 3 schematic sectional view showing the cooperation of the electric machine with the bandage of an electric bicycle according to the invention.
  • Figure 4 is a detailed sectional view of the meshing of the drive pinion with the toothing of the bandage according to a preferred embodiment of the invention.
  • FIG. 5 is a diagrammatic sectional view of the detail of the toothing of the driving pinion of FIG. 4.
  • Figure 6 is a schematic sectional view of the detail of a toothing of a preferred embodiment of a bandage according to the invention.
  • Figure 7 is a side view of a helical gear pinion according to a preferred embodiment of the device of the invention.
  • FIG. 8 sectional view in perspective of a tire on a bicycle according to the invention.
  • Figure 9 is a schematic perspective view of a detail of a preferred embodiment of the electric assist device according to the invention.
  • Figure 10 is a schematic perspective view of the embodiment of Figure 9 from a different point of view.
  • FIG. 1 we see the main elements of an electric bicycle according to the invention.
  • An electric machine 2 is fixed to the frame 1 1 of the bicycle 1 near a tire 5, here in the vicinity of the tire of the rear wheel 61.
  • a source of electrical energy in this case a battery 7, supplies the electric machine with electricity.
  • intermediate control means 8 The motor pinion 3 meshes tangentially with a toothing 51 of the bandage 5 and can thus transmit a driving force that assists the cyclist.
  • FIG. 2 shows another embodiment in which the electric assistance device is intended to cooperate with the tire of the front wheel 62 of the bicycle.
  • the fixing means 4 of the electric machine 2 are better seen in this figure.
  • the fixing means preferably comprise an oscillating arm 41 articulated with respect to a fixed support 42 along an axis 43 substantially parallel to the shaft of the electric machine. .
  • the support 42 is secured to the bike, here the front fork 12 of the bike.
  • the motor pinion 3 meshes with the toothing 51 which is integral with the sidewall of the tire 5.
  • the fixing means are configured as here so that the transmission of a driving force by the driving pinion generates an additional dynamic force. support of the pinion on the tire and therefore additional radial pressure in the meshing. This effect is for example obtained if the pivot axis 43 is as here spaced from the plane of the meshing (spread outward of the bandage in this configuration).
  • an elastic means exerts prestressing on the orientation of the oscillating arm so that the driving pinion 3, in the absence of a driving force, comes to rest radially against the bandage with a non-zero bearing force.
  • the elastic means may be, for example, a torsion spring acting around the axis of rotation 43 of the oscillating arm or a simple tension or compression spring acting directly between the oscillating arm 41 and the support 42.
  • Figure 3 there is shown in view according to the plane of the wheel a preferred embodiment of the cooperation between the electric machine 2 and the tire 5.
  • the electric machine is inclined at an angle ⁇ relative to the plane 61 1 of the wheel 61.
  • the angle ⁇ may vary but it is preferably between -10 ° and + 30 °.
  • a is about 25 °
  • the toothing 51 is integral with a flank 52 of the tire and is located radially below the equator 54.
  • the tire may be a tire or non-pneumatic or even a solid tire.
  • the electric machine directly drives the motor pinion, that is to say without any intermediate reduction means, the pinion being carried by the shaft of the electric machine.
  • a freewheeling mechanism is interposed between the shaft and the pinion so that the bandage does not drive the electric machine when the bicycle is moving forward. In the event that the device does not include a free wheel, electric energy recovery can be achieved when the cyclist brakes.
  • the electric machine 2 is preferably placed radially outside the motor pinion 3 relative to the axis of the bicycle wheel, that is to say above the pinion motor 3 in this configuration.
  • FIG 4 shows in detail the meshing of the motor pinion 3 on the bandage.
  • the pinion transmits to the bandage a driving force FM.
  • FM driving force
  • the teeth 32 of the pinion are asymmetrical and configured so that the opening angle of their driving faces 33 is smaller than the opening angle of their non-driving faces 34
  • the shape of the complementary toothing 51 integral with the tire is naturally adapted accordingly. This arrangement makes it possible to appreciably improve the efficiency of the meshing as well as to increase the maximum value of the transmissive FM driving force.
  • the line Dl is the line perpendicular to the tangent of the teeth at the point of contact at mid-height of the teeth (see also Figure 6).
  • the half-lines D2 and D3 are separated from D1 by an angle ⁇ .
  • Sector A corresponds to the area between the line D1 and the right half D2.
  • Sector B corresponds to the area between the line D1 and the right half D3.
  • the angle ⁇ does not exceed 60 °.
  • One way to ensure that the driving force generates an additional dynamic support force is to verify that the position of the intersection of the axis 43 with the median plane of the pinion meets one of the following conditions: If the axis 43 is located at the front of the pinion relative to the direction of travel of the bicycle (as shown in Figure 1), the intersection must be located in the sector A shown in Figure 4.
  • the teeth 51 of the bandage there is shown on a larger scale the teeth 51 of the bandage to better view a preferred embodiment.
  • the teeth 51 1 of the set of teeth of the bandage have driving faces 512 and non-driving faces 513. It can be seen that the opening angle B1 of the driving faces 512 is substantially lower. that the opening angle B2 of the non-driving faces 513.
  • the toothing has a pitch P and a height H.
  • the pitch of the toothing is preferably between 1.8 mm and 5.5 mm and preferably between 1, 8 mm and 2.5 mm in order to minimize the noise emitted by the meshing.
  • This figure also shows the straight line D1 mentioned above with reference to FIG. 4.
  • Figures 5 and 6 illustrate teeth having rectilinear faces.
  • the angles described above shall be measured by considering the tangent at the point corresponding to the half-height of the tooth (see the mean radius Rm in Figure 5 and the half height H / 2 on the Figure 6).
  • Figure 7 is shown on a larger scale the motor pinion 3 and an essential feature of the invention according to which the toothing is a helical toothing.
  • the axis of the teeth 32 is inclined at an angle ⁇ relative to the axis 35 of the pinion and therefore relative to the shaft of the electric machine.
  • the angle ⁇ illustrated here is about 15 °, but it may for example be between 4 and 40 ° and preferably between 15 ° and 30 ° to minimize noise without greatly degrading the maximum value of the driving force FM transferable.
  • the motor pinion 3 is made of metal, for example steel. If necessary, the freewheel mentioned above can be integrated inside the pinion.
  • FIG 8 we see a preferred embodiment of the tire 5. This is a tire comprising in known manner flanks 52, a tread 53 and rods 54 for its anchoring on a bike rim not shown. It can also be seen that the teeth of the toothing 51 integral with the sidewall are inclined relative to the radial direction of the tire by an angle corresponding to the helix angle ⁇ described for the driving pinion with reference to FIG.
  • the set of teeth of the tire consists mainly of rubber with a Shore A hardness preferably between 55 and 85 and preferably between 75 and 85 to promote the maximum value of the transmissive FM driving force.
  • the toothing is preferably molded at the same time as the tire but it can also be attached to a conventional tire molded previously.
  • a textile reinforcement may be associated with the surface of the toothing to limit abrasive wear and toothing noise. It is advantageous to use polyamide-type textile reinforcing fabrics woven so as to be extensible during the molding of the toothing.
  • FIGS. 9 and 10 show an embodiment of the invention in which the electric machine can be held in the folded position, ie away from the bandage by an electric actuator 44.
  • the actuator comprises a cam 45 bearing against the oscillating arm 41. The rotation of the cam causes the spacing of the motor pinion relative to the tire and thus the disengagement of the device.
  • the actuator may for example be a servomotor or an electromagnet. The fallback position allows a perfectly quiet operation of the bike in non-assisted mode.
  • the actuator can be controlled automatically according to different parameters such as the speed of the bike, the pedaling, the state of charge of the battery.
  • the actuator can also be controlled by the cyclist, for example via the display and control unit.
  • disengagement of the pinion can also be achieved manually directly at the swingarm or via a cable connected to a control available to the cyclist.

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Abstract

L'invention concerne en particulier un dispositif d'assistance électrique pour vélo, ledit dispositif comprenant : • - une machine électrique (2) comprenant un rotor, • - un pignon moteur (3) entraîné par le rotor de la machine électrique, • - des moyens de fixation (4) aptes à fixer la machine électrique sur le vélo (1) à proximité d'un bandage (5) d'une roue (61; 62) dudit vélo, • - une source d'énergie électrique (7) pour alimenter la machine électrique, • - des moyens de contrôle (8) de la machine électrique.

Description

Dispositif d'assistance électrique pour vélo et vélo à assistance électrique équipé dudit dispositif
[0001] La présente invention concerne les dispositifs d'assistance électrique pour vélo et les vélos équipés de tels dispositifs.
[0002] Dans ce domaine, on connaît un certain nombre de dispositifs disponibles sur le marché.
[0003] Certains de ces dispositifs utilisent une machine électrique placée dans le moyeu de l'une des roues du vélo. Cette machine électrique entraine la roue directement ou par l'intermédiaire d'un système de réduction. Ce type de dispositifs présente l'inconvénient d'une masse importante, cette masse étant en outre située au niveau de la roue ce qui la rend très sensible pour le cycliste. De plus, lorsque l'on doit démonter la roue, par exemple pour changer le pneumatique ou réparer une crevaison, le démontage de la roue est rendu complexe par la présence de connexions électriques qui sont nécessaires à l'alimentation de la machine électrique et de fixations spécifiques du moyeu qui sont nécessaires à la reprise du couple moteur.
[0004] D'autres dispositifs utilisent un groupe motoréducteur entraînant le pédalier du vélo et donc utilisant la transmission existante du vélo. Ce type de dispositifs présente l'inconvénient d'impacter profondément l'architecture du vélo de sorte qu'il nécessite en particulier que les cadres des vélos soient conçus spécifiquement pour accueillir ces dispositifs.
[0005] Le document DE-20314210-U1 décrit un principe d'entraînement d'un vélo par un moteur électrique dans lequel un pignon moteur engrène sur une denture solidaire du cercle de la jante avant du vélo, ladite denture étant une denture interne, c'est à dire dont les dents pointent vers l'axe de roue. Un inconvénient de ce système est que la denture de la jante est susceptible de retenir des cailloux.
[0006] L'invention a donc pour objet de proposer un dispositif d'assistance électrique pour vélo ainsi qu'un vélo équipé dudit dispositif qui résolvent tout ou partie de ces difficultés. [0007] L'invention propose pour cela un dispositif d'assistance électrique pour vélo, ledit dispositif comprenant :
- une machine électrique comprenant un rotor,
- un pignon moteur entraîné par le rotor de la machine électrique,
- des moyens de fixation aptes à fixer la machine électrique sur le vélo à proximité d'un bandage d'une roue dudit vélo,
- une source d'énergie électrique pour alimenter la machine électrique,
- des moyens de contrôle de la machine électrique, ledit dispositif étant caractérisé en ce que le pignon moteur comporte une denture destinée à engrener tangentiellement avec une denture complémentaire solidaire dudit bandage, la denture du pignon moteur étant une denture hélicoïdale.
[0008] Ce type de transmission par pignons et dentures est qualifié de transmission « positive » par opposition aux systèmes de transmission par frottement comme les systèmes à galets. Une transmission positive n'est pas tributaire du coefficient de frottement et donc par exemple peu sensible aux intempéries ou à l'usure des éléments mis en œuvre.
[0009] La machine électrique est de préférence un moteur synchrone triphasé sans balai à aimants permanents. De préférence encore le rotor est un rotor externe.
[0010] De préférence, la denture du pignon moteur est une denture asymétrique dont les dents comprennent des faces motrices et des faces non-motrices, l'angle d'ouverture des faces motrices étant plus faible que l'angle d'ouverture des faces non-motrices.
[0011] De préférence, le pignon moteur est entraîné par la machine électrique par l'intermédiaire d'un mécanisme de roue libre de telle sorte que le bandage n' entraine pas la machine électrique lorsque le vélo se déplace en marche avant. [0012] De préférence encore, ledit dispositif comprend en outre une unité d'affichage et de commande reliée aux moyens de contrôle de la machine électrique et apte à constituer une interface entre le cycliste et les moyens de contrôle.
[0013] De préférence encore, ledit dispositif comprend en outre un capteur de pédalage relié aux moyens de contrôle de la machine électrique. [0014] De préférence encore, les moyens de fixation comprennent un bras oscillant articulé sur un support, le support étant destiné à être solidaire du vélo et le bras oscillant portant la machine électrique de sorte que la force motrice transmise au bandage par le pignon moteur engendre une pression radiale supplémentaire dans l'engrènement. [0015] De préférence encore, un moyen élastique exerce une précontrainte sur l'orientation du bras oscillant de sorte que, en l'absence de force motrice, le pignon moteur vient s'appuyer radialement contre le bandage avec une force d'appui non nulle.
[0016] De préférence encore, les moyens de fixation définissent au moins deux positons de la machine électrique par rapport au bandage, lesdites au moins deux positions comprenant une position de travail dans laquelle le pignon moteur engrène avec la denture du bandage et une position de repli dans laquelle le pignon moteur est maintenu écarté du bandage.
[0017] L'invention concerne également un kit d'assistance électrique pour vélo comprenant le dispositif d'assistance électrique tel que décrit ci-dessus, ledit kit d'assistance électrique comprenant en outre un bandage, ledit bandage étant un bandage pneumatique comportant ladite denture complémentaire.
[0018] De préférence, ladite denture complémentaire est placée sur un flanc du bandage pneumatique.
[0019] De préférence encore, ladite denture complémentaire est une denture asymétrique dont les dents comprennent des faces motrices et des faces non-motrices, l'angle d'ouverture des faces motrices étant plus faible que l'angle d'ouverture des faces non-motrices.
[0020] De préférence encore, le pas de la denture complémentaire est compris entre 1.8 mm et 5.5 mm et de préférence encore entre 1.8 mm et 2.5 mm. [0021] L'invention concerne également un vélo à assistance électrique comprenant un kit d'assistance électrique tel que décrit ci-dessus.
[0022] De préférence, le kit d'assistance électrique est installé sur la roue arrière du vélo.
[0023] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront grâce à la description de modes préférés de réalisation. Les figures représentent respectivement: Figure 1 : vue schématique de côté d'un vélo à assistance électrique selon un premier mode de réalisation de l'invention.
Figure 2 : vue schématique plus détaillée d'un deuxième mode de réalisation d'un vélo à assistance électrique selon l'invention.
- Figure 3 : vue schématique en coupe montrant la coopération de la machine électrique avec le bandage d'un vélo à assistance électrique selon l'invention. Figure 4 : vue de détail en coupe de l'engrènement du pignon moteur avec la denture du bandage selon un mode de réalisation préféré de l'invention.
Figure 5 : vue schématique en coupe du détail de la denture du pignon moteur de la figure 4.
Figure 6 : vue schématique en coupe du détail d'une denture d'un mode de réalisation préféré d'un bandage selon l'invention.
Figure 7 : vue de côté d'un pignon moteur à denture hélicoïdale selon un mode de réalisation préféré du dispositif de l'invention.
- Figure 8 : vue en coupe et en perspective d'un bandage pneumatique équipant un vélo selon l'invention.
Figure 9 : vue schématique en perspective d'un détail d'un mode de réalisation préféré du dispositif d'assistance électrique selon l'invention.
Figure 10 : vue schématique en perspective du mode de réalisation de la figure 9 selon un point de vue différent.
[0024] Les figures représentent différentes vues d'ensemble et de détails de modes de réalisation préférés d'un dispositif d'assistance électrique et d'un vélo à assistance électrique selon l'invention. Sur les différentes figures, les éléments identiques ou similaires portent des références identiques. Les références ne sont pas systématiquement reprises sur chaque figure afin de simplifier la compréhension des dessins.
[0025] À la figure 1 , on voit les éléments principaux d'un vélo à assistance électrique selon l'invention. Une machine électrique 2 est fixée au cadre 1 1 du vélo 1 à proximité d'un bandage 5, ici à proximité du bandage de la roue arrière 61. Une source d'énergie électrique, ici une batterie 7, alimente la machine électrique par l'intermédiaire de moyens de contrôle 8. Le pignon moteur 3 engrène tangentiellement avec une denture 51 du bandage 5 et peut ainsi lui transmettre une force motrice qui assiste le cycliste.
[0026] La figure 2 représente un autre mode de réalisation dans lequel le dispositif d'assistance électrique est destiné à coopérer avec le bandage de la roue avant 62 du vélo. On voit mieux sur cette figure les moyens de fixation 4 de la machine électrique 2. Les moyens de fixation comprennent de préférence un bras oscillant 41 articulé par rapport à un support fixe 42 selon un axe 43 sensiblement parallèle à l'arbre de la machine électrique. Le support 42 est solidaire du vélo, ici de la fourche avant 12 du vélo. Le pignon moteur 3 engrène avec la denture 51 qui est solidaire du flanc du bandage 5. De préférence, les moyens de fixation sont configurés comme ici de manière à ce que la transmission d'une force motrice par le pignon moteur engendre une force dynamique supplémentaire d'appui du pignon sur le bandage et donc une pression radiale supplémentaire dans l'engrènement. Cet effet est par exemple obtenu si l'axe de pivot 43 est comme ici écarté du plan de l'engrènement (écarté vers l'extérieur du bandage dans cette configuration).
[0027] De préférence encore un moyen élastique (non visible sur les figures) exerce une précontrainte sur l'orientation du bras oscillant de sorte que le pignon moteur 3, en l'absence de force motrice, vient s'appuyer radial ement contre le bandage avec une force d'appui non nulle. Le moyen élastique peut être par exemple un ressort de torsion agissant autour de l'axe de rotation 43 du bras oscillant ou un simple ressort de traction ou de compression agissant directement entre le bras oscillant 41 et le support 42.
[0028] A la figure 3 on a représenté en vue selon le plan de la roue un mode de réalisation préféré de la coopération entre la machine électrique 2 et le bandage 5. On voit la denture 31 du pignon moteur 3 engrener tangentiellement avec la denture complémentaire 51 du bandage. La machine électrique est inclinée d'un angle a par rapport au plan 61 1 de la roue 61. Selon l'invention, l'angle a peut varier mais il est de préférence compris entre - 10° et + 30°. Sur cet exemple a vaut environ 25°, la denture 51 est solidaire d'un flanc 52 du bandage et se situe radialement sous l'équateur 54. Le bandage peut être un bandage pneumatique ou non-pneumatique, voire un bandage plein. [0029] De préférence, la machine électrique entraine directement le pignon moteur, c'est à dire sans aucun moyen de réduction intermédiaire, le pignon étant porté par l'arbre de la machine électrique. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, un mécanisme de roue libre est cependant interposé entre l'arbre et le pignon de sorte que le bandage n' entraine pas la machine électrique lorsque le vélo se déplace en marche avant. Dans l'hypothèse où le dispositif ne comprendrait pas de roue-libre, une récupération d'énergie électrique peut être réalisée lorsque le cycliste freine.
[0030] Comme représenté sur l'ensemble des figures, la machine électrique 2 est de préférence placée radialement à l'extérieur du pignon moteur 3 par rapport à l'axe de la roue du vélo, c'est à dire au-dessus du pignon moteur 3 dans cette configuration.
[0031] La figure 4 montre en détail l'engrènement du pignon moteur 3 sur le bandage. Le pignon transmet au bandage une force motrice FM. On voit ici un mode de réalisation préféré dans lequel les dents 32 du pignon sont asymétriques et configurées de sorte que l'angle d'ouverture de leurs faces motrices 33 est plus faible que l'angle d'ouverture de leurs faces non-motrices 34. La forme de la denture complémentaire 51 solidaire du bandage est naturellement adaptée en conséquence. Cette disposition permet d'améliorer sensiblement le rendement de l'engrènement ainsi que d'augmenter la valeur maximale de la force motrice FM transmissible. On a également représenté la force d'appui F du pignon sur le bandage. Cette force est transmise par les moyens de fixation de la machine électrique et a pour effet de maintenir l'engrènement même en cas de déformations des différents éléments du dispositif. Si on appelle F0 la force d'appui du pignon en l'absence de force motrice et FD la force dynamique supplémentaire engendrée par l'effet de la force motrice, on peut dire que F = F0 + FD.
[0032] La droite Dl est la droite perpendiculaire à la tangente des dentures au point de contact à mi-hauteur des dents (voir également figure 6). Les demi-droites D2 et D3 sont écartées de Dl d'un angle γ. Le secteur A correspond à la surface comprise entre la droite Dl et la demi-droite D2. Le secteur B correspond à la surface comprise entre la droite Dl et la demi-droite D3. De préférence, l'angle γ n'excède pas 60°. Une manière de s'assurer que la force motrice génère une force d'appui dynamique supplémentaire est de vérifier que la position de l'intersection de l'axe 43 avec le plan médian du pignon respecte l'une des conditions suivantes : Si l'axe 43 est situé à l'avant du pignon par rapport au sens d'avancement du vélo (cas représenté à la figure 1), l'intersection doit être située dans le secteur A représenté à la figure 4.
Si l'axe 43 est situé à l'arrière du pignon par rapport au sens d'avancement du vélo (cas représenté à la figure 2), l'intersection doit être située dans le secteur B représenté à la figure 4.
[0033] A la figure 5, on a représenté à une plus grande échelle la denture 31 du pignon 3 afin de mieux visualiser le mode de réalisation asymétrique préféré décrit à la figure 4. On voit que l'angle d'ouverture Al des faces motrices 33 est sensiblement plus faible que l'angle d'ouverture A2 des faces non-motrices 34.
[0034] A la figure 6, on a représenté à une plus grande échelle la denture 51 du bandage afin de mieux visualiser un mode de réalisation préféré. Selon la même logique que pour le pignon moteur, les dents 51 1 de la denture du bandage ont des faces motrices 512 et des faces non-motrices 513. On voit que l'angle d'ouverture Bl des faces motrices 512 est sensiblement plus faible que l'angle d'ouverture B2 des faces non-motrices 513. La denture a un pas P et une hauteur H. Le pas de la denture est de préférence compris entre 1 ,8 mm et 5,5 mm et de préférence encore entre 1 ,8 mm et 2,5 mm afin de minimiser le bruit émis par l'engrènement. On a également représenté sur cette figure la droite Dl évoquée plus haut en référence à la figure 4.
[0035] Les figures 5 et 6 illustrent des dentures comportant des faces rectilignes.
Dans le cas de faces courbes, les angles décrits ci-dessus doivent être mesurés en considérant la tangente au point correspondant à la demi-hauteur de dent (voir le rayon moyen Rm sur la figure 5 et la demi-hauteur H/2 sur la figure 6). [0036] À la figure 7 on a représenté à plus grande échelle le pignon moteur 3 et une caractéristique essentielle de l'invention selon laquelle la denture est une denture hélicoïdale. L'axe des dents 32 est incliné d'un angle β par rapport à l'axe 35 du pignon et donc par rapport à l'arbre de la machine électrique. L'angle β illustré ici est d'environ 15°, mais il peut par exemple être compris entre 4 et 40° et de préférence entre 15° et 30° afin de minimiser le bruit sans trop dégrader la valeur maximale de la force motrice FM transmissible. L'inclinaison de la denture du bandage doit naturellement être adaptée en conséquence. Cette disposition permet notamment de limiter le bruit émis par l'engrènement. De préférence, le pignon moteur 3 est réalisé en métal, par exemple en acier. Le cas échéant, la roue-libre évoquée plus haut peut être intégrée à l'intérieur du pignon. [0037] À la figure 8, on voit un mode de réalisation préféré du bandage 5. Il s'agit ici d'un bandage pneumatique comprenant de manière connue en soi des flancs 52, une bande de roulement 53 et des tringles 54 pour son ancrage sur une jante de vélo non représentée. On voit également que les dents de la denture 51 solidaire du flanc sont inclinées par rapport à la direction radiale du bandage d'un angle correspondant à l'angle d'hélice β décrit pour le pignon moteur en référence à la figure 7.
[0038] De préférence, la denture du bandage est principalement constituée de caoutchouc d'une dureté Shore A comprise de préférence entre 55 et 85 et de préférence encore entre 75 et 85 pour favoriser la valeur maximale de la force motrice FM transmissible. La denture est de préférence moulée en même temps que le bandage pneumatique mais elle peut aussi être rapportée sur un pneumatique conventionnel moulé précédemment.
[0039] Un renfort textile peut être associé à la surface de la denture afin de limiter l'usure par abrasion et le bruit de denture. Il est avantageux d'utiliser des tissus de renfort textile de type polyamide, tissés de manière à être extensibles lors du moulage de la denture.
[0040] De manière préférée et comme déjà représenté sur la figure 3, la denture
51 est placée radialement sous l'équateur 54 du pneumatique 5. Alternativement, la denture peut être placée à l'épaule du pneumatique, c'est à dire à proximité de la bande de roulement 53, voire au centre de la bande de roulement 53, en position horizontale. [0041] Sur les figures 1 à 4, le dispositif est représenté en position de travail. Aux figures 9 et 10, on a représenté un mode de réalisation de l'invention dans lequel la machine électrique peut être maintenue en position de repli, c'est à dire à l'écart du bandage par un actuateur électrique 44. Sur cet exemple, l'actuateur comporte une came 45 venant en appui contre le bras oscillant 41. La rotation de la came provoque l'écartement du pignon moteur par rapport au bandage et donc le désengrènement du dispositif. L'actuateur peut par exemple être un servomoteur ou un électro-aimant. [0042] La position de repli permet un fonctionnement parfaitement silencieux du vélo en mode non-assisté.
[0043] L'actuateur peut être commandé automatiquement en fonction de différents paramètres comme la vitesse du vélo, le pédalage, l'état de charge de la batterie. L'actuateur peut également être commandé par le cycliste, par exemple par l'intermédiaire de l'unité d'affichage et de commande.
[0044] Bien sûr le désengrènement du pignon peut également être réalisé manuellement directement au niveau du bras oscillant ou par l'intermédiaire d'un câble relié à une commande à la disposition du cycliste.
[0045] La présence d'un mécanisme de roue-libre au sein du dispositif de l'invention en combinaison avec de tels moyens de désengrènement permet en outre d'engrener sans à-coups même lorsque le vélo roule.

Claims

Revendications
1. Dispositif d'assistance électrique pour vélo, ledit dispositif comprenant :
- une machine électrique (2) comprenant un rotor,
- un pignon moteur (3) entraîné par le rotor de la machine électrique,
- des moyens de fixation (4) aptes à fixer la machine électrique sur le vélo (1) à proximité d'un bandage (5) d'une roue (61 ; 62) dudit vélo,
- une source d'énergie électrique (7) pour alimenter la machine électrique,
- des moyens de contrôle (8) de la machine électrique,
caractérisé en ce que le pignon moteur comporte une denture (31) destinée à engrener tangentiellement avec une denture complémentaire (51) solidaire dudit bandage (5), la denture (31) du pignon moteur étant une denture hélicoïdale.
2. Dispositif d'assistance électrique pour vélo selon la revendication 1 dans lequel la denture du pignon moteur (3) est une denture asymétrique dont les dents (32) comprennent des faces motrices (33) et des faces non-motrices (34), l'angle d'ouverture (Al) des faces motrices étant plus faible que l'angle d'ouverture (A2) des faces non-motrices.
3. Dispositif d'assistance électrique pour vélo selon la revendication 2 dans lequel le pignon moteur (3) est entraîné par la machine électrique par l'intermédiaire d'un mécanisme de roue libre de telle sorte que le bandage (5) n'entraine pas la machine électrique (2) lorsque le vélo se déplace en marche avant.
4. Dispositif d'assistance électrique pour vélo selon l'une des revendications précédentes, ledit dispositif comprenant en outre une unité d'affichage et de commande reliée aux moyens de contrôle (8) de la machine électrique et apte à constituer une interface entre le cycliste et les moyens de contrôle.
5. Dispositif d'assistance électrique pour vélo selon l'une des revendications précédentes, ledit dispositif comprenant en outre un capteur de pédalage relié aux moyens de contrôle (8) de la machine électrique.
6. Dispositif d'assistance électrique pour vélo selon l'une des revendications précédentes dans lequel les moyens de fixation (4) comprennent un bras oscillant (41) articulé sur un support (42), le support étant destiné à être solidaire du vélo et le bras oscillant (41) portant la machine électrique de sorte que la force motrice (FM) transmise au bandage (5) par le pignon moteur (3) engendre une pression radiale supplémentaire dans l'engrènement.
7. Dispositif d'assistance électrique pour vélo selon la revendication 6 dans lequel un moyen élastique exerce une précontrainte sur l'orientation du bras oscillant (41) de sorte que, en l'absence de force motrice (FM), le pignon moteur (3) vient s'appuyer radialement contre le bandage (5) avec une force d'appui (F0) non nulle.
8. Dispositif d'assistance électrique pour vélo selon l'une des revendications précédentes dans lequel les moyens de fixation (4) définissent au moins deux positons de la machine électrique par rapport au bandage, lesdites au moins deux positions comprenant une position de travail dans laquelle le pignon moteur engrène avec la denture du bandage et une position de repli dans laquelle le pignon moteur est maintenu écarté du bandage.
9. Kit d'assistance électrique pour vélo comprenant le dispositif d'assistance électrique selon l'une des revendications précédentes, ledit kit d'assistance électrique comprenant en outre un bandage (5), ledit bandage étant un bandage pneumatique comportant ladite denture complémentaire (51).
10. Kit d'assistance électrique selon la revendication 9 dans lequel ladite denture complémentaire (51) est placée sur un flanc (52) du bandage pneumatique (5).
11. Kit d'assistance électrique selon la revendication 10 dans lequel ladite denture complémentaire (51) est une denture asymétrique dont les dents (511) comprennent des faces motrices et des faces non-motrices, l'angle d'ouverture (Bl) des faces motrices (512) étant plus faible que l'angle d'ouverture (B2) des faces non-motrices
12. Kit d'assistance électrique selon l'une des revendications 9 à 11, dans lequel le pas (P) de la denture complémentaire (51) est compris entre 1.8 mm et 5.5 mm et de préférence entre 1.8 mm et 2.5 mm.
13. Vélo à assistance électrique comprenant le kit d'assistance électrique selon l'une des revendications 9 à 12.
14. Vélo à assistance électrique selon la revendication 13 dans lequel le kit d'assistance électrique est installé sur la roue arrière du vélo.
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