CH703347A2 - motor-driven gear bicycle, tricycle, quadricycle, or wheelchair. - Google Patents

Abstract

L’invention concerne un entraînement motorisé à réducteur pour un moyen de locomotion léger, tel qu’une trottinette, bicyclette, tricycle, quatrocycle ou chaise roulante pour handicapés. Le réducteur de vitesse est essentiellement constitué d’une jante (3) de vélo entraînée par une petite roue, concept qui utilise le plus grand diamètre possible pour un rapport de transmission le plus élevé possible. Le moteur (1) impose une force d’entraînement sur la jante à l’aide d’un pignon ou de galets. Il en résulte alors des conditions optimales en vitesse de rotation pour le moteur électrique, afin de minimiser son poids, d’augmenter son rendement et sa surface d’échange thermique spécifique. Grâce à son faible encombrement, le positionnement et le contrôle thermique du moteur devient aisé, même en côte. L’entraînement mécanique de la jante permet d’alléger l’ensemble moteur-réducteur, tout en éliminant les contraintes thermiques.The invention relates to a motorized reducer drive for a light means of locomotion, such as a scooter, bicycle, tricycle, quad wheelchair or wheelchair for the disabled. The speed reducer essentially consists of a wheel rim (3) driven by a small wheel, which uses the largest possible diameter for the highest transmission ratio possible. The motor (1) imposes a driving force on the rim using a pinion or rollers. This then results in optimal rotational speed conditions for the electric motor, in order to minimize its weight, to increase its efficiency and its specific heat exchange surface. Thanks to its small footprint, the positioning and thermal control of the engine becomes easy, even in hill. The mechanical drive of the rim makes it possible to lighten the motor-reduction unit, while eliminating the thermal stresses.

Description

ObjetObject

[0001] L’invention concerne un réducteur de vitesse équipant l’assistance motorisée ou ia motorisation d’un moyen de locomotion léger, tel qu’une trottinette, bicyclette, tricycle, quatrocycle ou chaise roulante pour handicapés. The invention relates to a speed reducer equipping the motorized assistance or the motorization of a means of locomotion light, such as a scooter, bicycle, tricycle, quad wheelchair or wheelchair for the disabled.

DescriptionDescription

[0002] La présente invention a trait à un accessoire adaptable sur un cycle existant ou d’un design nouveau dans un concept de première monte. Il s’agit d’un réducteur combinant légèreté et rapport de réduction élevé pour trottinette, bicyclette, tricycle, quatrocycle ou chaise roulante. Par fantaisie, on peut même imaginer cette application pour tout véhicule de transport de structure légère que le développement durable nous amènera à connaître dans le futur. Ce réducteur est destiné à entraîner l’une ou les roues par assistance motorisée au moyen d’un ou de moteurs tournant dans une plage de vitesse permettant de réduire considérablement le couple moteur. L’avantage principal est un gain de poids considérable au niveau de l’ensemble moteur-réducteur, facteur décisif dans le transport cycliste. Le deuxième avantage est un contrôle thermique aisé du moteur grâce à sa compacité. The present invention relates to an accessory adaptable to an existing cycle or a new design in a concept of original equipment. It is a gearbox combining lightness and high reduction ratio for scooter, bicycle, tricycle, quad or wheelchair. By fantasy, we can even imagine this application for any lightweight transport vehicle that sustainable development will bring us to know in the future. This gearbox is intended to drive the wheel (s) by motorized assistance by means of one or more motors running in a speed range making it possible to considerably reduce the engine torque. The main advantage is a considerable weight gain in the motor-reduction unit, a decisive factor in bicycle transport. The second advantage is an easy thermal control of the engine thanks to its compactness.

[0003] Les modèles d’assistance électrique les plus connus sur le marché du cycle sont Flyer, BionX et Dolphin. Flyer et Dolphin sont un design dans un concept de première monte (vélo complet), tandis que BionX est un accessoire ou kit adaptable sur un cycle existant. Les trois modèles affichent un poids équivalent, soit d’environ 4 kg pour l’ensemble moteur-réducteur. [0003] The most known electric assistance models on the cycle market are Flyer, BionX and Dolphin. Flyer and Dolphin are a design in an original concept (full bike), while BionX is an accessory or kit adaptable on an existing cycle. All three models have an equivalent weight of approximately 4 kg for the geared motor unit.

[0004] Le design Flyer prévoit la monte d’un moteur-réducteur entraînant la chaîne principale juste à l’endroit où la chaîne quitte le plateau du pédalier. Il requiert un cadre spécifique pour la fixation du moteur-réducteur encombrant. La surface d’échange thermique spécifique du moteur est faible et ne permet pas une adjonction d’ailettes de refroidissement. Une couronne dentée d’environ 11 dents entraîne la chaîne. La plage de rapport de réduction est ainsi de 34/11 à 11/11, soit de 3 à 1 selon le positionnement du dérailleur arrière. Le réducteur apposé au moteur a un rapport estimé à 5, et le rapport de réduction au moyen de la chaîne est situé entre 1 et 3. Le poids de l’ensemble moteur-réducteur est estimé à 4 kg. Le diamètre du moteur est d’environ 10 cm. L’assistance électrique de 250 ou 300 W est silencieuse. Ce système montre ses faiblesses pour des trajets quotidiens incorporant une côte de 10% de plus de 500 mètres. A une vitesse linéaire de 25 km/h (roue 26 pouces), le dérailleur arrière est généralement positionné sur le pignon de 11 dents (ou proche de 11 dents), donc le moteur électrique est supposé tourner à une vitesse de rotation d’environ 1000 rpm (rapports de réduction de 1 x 5). L’emplacement du moteur lui confère une ventilation acceptable. The Flyer design provides the mounting of a gear motor driving the main chain just where the chain leaves the bottom plate. It requires a specific frame for attaching the bulky gear motor. The specific heat exchange surface of the engine is low and does not allow an addition of cooling fins. A ring gear of about 11 teeth drives the chain. The reduction ratio range is thus from 34/11 to 11/11, ie from 3 to 1 depending on the positioning of the rear derailleur. The gearbox attached to the engine has an estimated ratio of 5, and the reduction ratio by means of the chain is between 1 and 3. The weight of the engine-gear unit is estimated at 4 kg. The diameter of the motor is about 10 cm. 250 or 300 W electrical assistance is silent. This system shows its weaknesses for daily journeys incorporating a 10% coast of more than 500 meters. At a linear speed of 25 km / h (26 inch wheel), the rear derailleur is usually positioned on the 11-tooth gear (or close to 11 teeth), so the electric motor is supposed to rotate at a speed of about 1000 rpm (1 x 5 reduction ratios). The location of the motor gives it an acceptable ventilation.

[0005] Le modèle Dolphin est caractérisé par un cadre spécial pour l’emplacement du moteur encombrant. Une première réduction à courroie crantée (bruyante) donne un rapport de 10 (flasques crantées de 20 mm et 200 mm). De rapides calculs permettent d’estimer que le rapport de réduction dans le moyeu est d’environ 2 à 16 km/h et d’environ 1.3 à 25km/h. Le poids du moteur de 500 W est de 2.7 kg. Il tourne à une vitesse de rotation nominale de 2600 rpm (à une cadence de pédalage estimée à 60 rpm) et son diamètre est de 10 cm. Les deux rapports de réduction mis en série ont un poids global estimé à plus de 1.3 kg. Le concept du réducteur adaptatif Dolphin fait tourner le moteur électrique à une vitesse de rotation d’environ 2600 rpm quand le cycliste adapte sa cadence de pédalage à environ 60 rpm. Le cycle affiche alors une vitesse linéaire d’environ 25 km/h (roue 26 pouces). La surface d’échange thermique spécifique du moteur est faible et ne permet pas une adjonction d’ailettes de refroidissement. L’emplacement du moteur sous un couvercle lui confère une aération minimale. Ce moteur risque de chauffer. Le concept Dolphin permet d’attaquer une côte de 10% à du 25 km/h (pleine charge). [0005] The Dolphin model is characterized by a special frame for the bulky engine location. A first toothed belt reduction (noisy) gives a ratio of 10 (toothed flanges of 20 mm and 200 mm). Rapid calculations allow to estimate that the reduction ratio in the hub is about 2 to 16 km / h and about 1.3 to 25km / h. The motor weight of 500 W is 2.7 kg. It rotates at a nominal rotation speed of 2600 rpm (at an estimated pedaling rate of 60 rpm) and its diameter is 10 cm. The two reduction ratios in series have an overall weight estimated at more than 1.3 kg. The concept of the Dolphin Adaptive Gearbox turns the electric motor at a speed of about 2600 rpm when the cyclist adjusts his cadence to about 60 rpm. The cycle then displays a linear speed of approximately 25 km / h (wheel 26 inches). The specific heat exchange surface of the engine is low and does not allow an addition of cooling fins. The location of the engine under a cover gives it a minimum ventilation. This engine may heat up. The Dolphin concept allows to attack a 10% coast at 25 km / h (full load).

[0006] Descriptif estimé du concept Dolphin: <tb>Vitesse de rotation nominale du moteur:<sep>2600 rpm (cadence 60, 25 km/h) <tb>Vitesse de rotation maximale du moteur:<sep>4200 rpm (cadence 96, 40 km/h) <tb>Régulation de la vitesse du moteur:<sep>fonction de la fréquence de pédalage <tb>Vitesse du moteur:<sep>indépendante de la vitesse véhicule <tb>Réducteur:<sep>variateur dans le moyeu (stufenlos) <tb>Rapport de réduction du réducteur:<sep>de 1:1 à 2.5:1 <tb>Rapport de réduction courroie:<sep>10 <tb>Réduction totale:<sep>de 10 à 25 <tb>Réduction totale à 25 km/h, cadence 60:<sep>13 <tb>Réduction totale à 25 km/h, cadence 96:<sep>25 (théoriquement)[0006] Estimated description of the Dolphin concept: <tb> Nominal motor rotation speed: <sep> 2600 rpm (speed 60, 25 km / h) <tb> Maximum engine speed: <sep> 4200 rpm (speed 96, 40 km / h) <tb> Regulation of the engine speed: <sep> function of the pedaling frequency <tb> Engine speed: <sep> independent of vehicle speed <tb> Reducer: <sep> inverter in the hub (stufenlos) <tb> Gear reduction ratio: <sep> from 1: 1 to 2.5: 1 <tb> Belt reduction ratio: <sep> 10 <tb> Total reduction: <sep> from 10 to 25 <tb> Total reduction to 25 km / h, rate 60: <sep> 13 <tb> Total reduction to 25 km / h, rate 96: <sep> 25 (theoretically)

[0007] L’accessoire BionX est un ensemble moteur-réducteur encombrant, encapsulé dans le moyeu de la roue. Il nécessite l’achat d’une nouvelle roue arrière complète. La surface d’échange thermique spécifique du moteur est faible et ne permet pas une adjonction d’ailettes de refroidissement capables d’inverser la mauvaise tendance. N’ayant pas démonté ce système, de rapides calculs permettent d’estimer à 4 le rapport du réducteur. Ce système permet d’attaquer une côte de 10% à du 16 km/h (pleine charge). Propriétaire d’un kit BionX «high torque» de 350 W, mon usage montre que ce moteur chauffe en côte, en raison d’un pauvre transfert de chaleur du à l’encapsulage. A partir d’un certain degré d’échauffement, la puissance du moteur est abaissée par la programmation. Le cycliste se trouve ainsi avec une assistance très réduite en plein côte, et la vitesse passe brutalement en-dessous des 10 km/h. Par ailleurs, ce moteur est bruyant à faible vitesse de rotation (à environ 9-13 km/h). Un autre désavantage est le poids du moteur important au niveau du moyeu de la roue. En effet, il rend pénible toute tentative de pédalage sans assistance électrique même au plat. Je m’explique ce phénomène par le fait que le pédalage d’un cycliste non professionnel n’est par régulier. Les fluctuations qui en résultent créent des micro-accélérations qui sont très vite pénalisées par toute masse superflue qu’il faut mettre en rotation. Le moteur dans le moyeu avec un surpoids de 4 kg handicape donc le pédalage sans assistance au plat. Ce phénomène est irritant. A une vitesse linéaire de 25 km/h (roue 26 pouces), le moteur électrique est supposé tourner à une vitesse de rotation d’environ 800 rpm. The BionX accessory is a bulky motor-reducer assembly, encapsulated in the hub of the wheel. It requires the purchase of a new complete rear wheel. The specific heat exchange surface of the engine is weak and does not allow an addition of cooling fins capable of reversing the bad trend. Having not disassembled this system, rapid calculations allow to estimate at 4 gear ratio. This system makes it possible to attack a 10% coast at 16 km / h (full load). Owner of a BionX "high torque" kit of 350 W, my use shows that this engine heats up on the coast, due to poor heat transfer due to encapsulation. From a certain degree of overheating, the power of the motor is lowered by programming. The cyclist is thus with a very small assistance in full coast, and the speed suddenly passes under the 10 km / h. In addition, this engine is noisy at low speed (at about 9-13 km / h). Another disadvantage is the large motor weight at the hub of the wheel. Indeed, it makes painful any attempt to pedal without electric assistance even the flat. I explain this phenomenon by the fact that the pedaling of a non-professional cyclist is not regular. The resulting fluctuations create micro-accelerations that are quickly penalized by any superfluous mass that must be rotated. The motor in the hub with an overweight of 4 kg thus handicaps pedaling without assistance to the dish. This phenomenon is irritating. At a linear speed of 25 km / h (wheel 26 inches), the electric motor is supposed to rotate at a speed of about 800 rpm.

[0008] Ce modèle a été copié en Chine à grande échelle. C’est un ensemble de 350 W, 48 V et 10 Ah en mode plomb qui équipe bicyclettes, tricycles, quatrocycles et scooters à grande échelle (plus de 90% du parc roulant à Shanghai et Ningbo). Ce type de scooter coûte l’équivalent de 200 euros sur le marché local de Ningbo. Les mêmes véhicules sont visibles à Shanghaï. La faillite du vélo-moteur, motocyclette ou scooter à essence deux temps est annoncée. Tous ces modèles ont pour domaine d’application le transport au plat. Il est illusoire de le concevoir pour le transport en région montagneuse. This model has been copied in China on a large scale. It is a set of 350 W, 48 V and 10 Ah in lead mode that equips bicycles, tricycles, quads and scooters on a large scale (more than 90% of the fleet in Shanghai and Ningbo). This type of scooter costs the equivalent of 200 euros on the local market of Ningbo. The same vehicles are visible in Shanghai. The bankruptcy of the motorcycle, motorcycle or two-stroke gas scooter is announced. All these models have the field of application transport flat. It is illusory to design it for transport in mountainous areas.

[0009] Dans l’ordre d’efficacité en côte, le modèle Dolphin sort en première position, puis vient le kit BionX (côte courte) et ensuite le modèle Flyer. Les trois affichent un poids équivalent pour une capacité de batterie semblable. Au niveau du prix, les vélos Dolphin et Flyer avoisinnent les 4000 CHF et le kit BionX «high torque» les 3000 CHF. La batterie à elle seule coûte 1500 CHF (lithium ions, 36 V, 10 Ah). Il est ainsi possible d’estimer le prix de l’ensemble moteur-réducteur du modèle BionX. Les trois modèles sont onéreux, lourds et, pour deux d’entre eux, imposent de mettre au rébus son vélo existant. In the order of efficiency on the coast, the Dolphin model comes out in first position, then comes the BionX kit (short rib) and then the Flyer model. All three display equivalent weight for similar battery capacity. In terms of price, the Dolphin and Flyer bikes are around CHF 4,000 and the BionX "high torque" kit is worth CHF 3,000. The battery alone costs 1500 CHF (lithium ions, 36 V, 10 Ah). It is thus possible to estimate the price of the motor-reduction unit of the BionX model. The three models are expensive, heavy and, for two of them, require to rebuse his existing bike.

[0010] Le constat effectué sur les trois modèles commerciaux cités ci-dessus est le suivant: pour une vitesse linéaire de 25 km/h, à une cadence de pédalage raisonnable de 60 rotations par minute, le rapport de réduction existant est de 13 au maximum et la vitesse de rotation du moteur électrique est de 2600 au maximum. La vitesse linéaire de 25 km/h fait tourner la roue de 26 pouces équipées de bons pneus à 200 rotations par minute. L’assistance électrique Dolphin permet cette vitesse dans une côte de 10% à pleine charge. Le moteur Dolphin de 500 W tourne à 2600 rpm, soit un rapport de réduction de 13. Le couple est donc de 1.84 Nm à la sortie du moteur et de 24 Nm sur la roue. Considérant un couple moteur spécifique de 0.68 Nm/kg, le poids du moteur est de 1.84/0.68=2.7 kg.The finding made on the three business models mentioned above is as follows: for a linear speed of 25 km / h, at a reasonable cadence of 60 rotations per minute, the existing reduction ratio is 13 at the maximum and the rotational speed of the electric motor is 2600 at most. The 25 km / h linear speed spins the 26-inch wheel with good tires at 200 rotations per minute. Dolphin Power Assist allows this speed in a 10% coast at full load. The 500 W Dolphin engine runs at 2600 rpm, a reduction ratio of 13. The torque is 1.84 Nm at the engine output and 24 Nm at the wheel. Considering a specific engine torque of 0.68 Nm / kg, the engine weight is 1.84 / 0.68 = 2.7 kg.

[0011] Le poids du moteur avoisinant les 2.7 kg ainsi que le poids du réducteur avoisinant les 1.3 kg, le faible contrôle thermique et le prix onéreux sont les quatre inconvénients majeurs de l’état de la technique. The weight of the engine around 2.7 kg and the weight of the gear around 1.3 kg, low thermal control and expensive price are the four major drawbacks of the state of the art.

[0012] La clé pour réduire le poids du moteur est la relation entre le couple et le poids du moteur. En augmentant le rapport de réduction de vitesse, il est possible d’abaisser le couple à la sortie du moteur et ainsi de réduire son poids, son volume tout en augmentant sa surface d’échange thermique spécifique. Cette invention permet de densifier l’énergie sur le véhicule. La relation approximative d’un couple de 0.68 Nm par kg de moteur nous sert d’équation pour nous guider dans cette étude d’optimisation du poids ou de densification de l’énergie. The key to reducing the weight of the engine is the relationship between the torque and the weight of the engine. By increasing the speed reduction ratio, it is possible to lower the torque at the output of the engine and thus reduce its weight, its volume while increasing its specific heat exchange surface. This invention makes it possible to densify the energy on the vehicle. The approximate relation of a torque of 0.68 Nm per kg of motor serves us as an equation to guide us in this study of optimization of the weight or densification of the energy.

[0013] La présente invention permet un rapport de réduction de vitesse entre le moteur et la roue de 10 à 1000, de préférence de 10 à 600 et plus préférablement de 30 à 400. Pour illustrer l’avantage de l’invention, prenons cinq rapports de réduction échelonnés comme suit: 30 / 50 / 100 / 270 / 400 Le moteur, dans les mêmes conditions de charge (25 km/h, 24 Nm sur roue 26 pouces tournant à 200 rpm, cadence pédalage 60 rpm, 500 W), tournera donc à une vitesse de rotation de: 6000 / 10 000 / 20 000 / 54 000 / 80 000 rpm (200xréduction) au lieu de 2600 (Dolphin) ou 1000 (Flyer) ou 800 (BionX). Le couple du moteur Dolphin peut donc être réduit de 1.84 Nm à: 0.8 Nm/ 0.48 Nm / 0.24 Nm / 0.089 Nm/ 0.06 Nm (24 N m/réduction). Par conséquent, le poids du moteur peut être réduit de 2.7 kg à: 1.2 kg/ 0.7 kg / 0.35 kg 7130 g / 88 g (couple/0.68). La surface d’échange thermique spécifique augmente de 6 dm2/dm3 à: 8 / 10 / 12 / 17 / 19The present invention allows a speed reduction ratio between the engine and the wheel of 10 to 1000, preferably 10 to 600 and more preferably 30 to 400. To illustrate the advantage of the invention, let's take five phased reduction reports as follows: 30/50/100/270/400 The engine, under the same load conditions (25 km / h, 24 Nm on a 26-inch wheel running at 200 rpm, pedaling speed 60 rpm, 500 W), will therefore run at a speed of rotation of: 6000 / 10,000 / 20,000 / 54,000 / 80,000 rpm (200xreduction) instead of 2600 (Dolphin) or 1000 (Flyer) or 800 (BionX). The torque of the Dolphin engine can be reduced from 1.84 Nm to: 0.8 Nm / 0.48 Nm / 0.24 Nm / 0.089 Nm / 0.06 Nm (24 Nm / reduction). As a result, the engine weight can be reduced from 2.7 kg to: 1.2 kg / 0.7 kg / 0.35 kg 7130 g / 88 g (torque / 0.68). The specific heat exchange surface increases from 6 dm2 / dm3 to: 8/10/12/17/19

[0014] Il ne faut pas oublier que la réduction de poids permise par la présente invention s’opère à deux niveaux: réduction du poids du moteur (et de son encombrement sur le cadre) réduction du poids du réducteur (et de son encombrement sur le cadre).We must not forget that the weight reduction allowed by the present invention operates at two levels: reduction of the weight of the motor (and its size on the frame) reducing the weight of the gearbox (and its size on the frame).

[0015] Le premier niveau de réduction du poids est décrit dans le tableau ci-dessus. Concernant le réducteur, le fait d’entraîner la jante qui existe déjà nous permet un rapport de réduction de vitesse élevé sans adjonction de masse pénalisante. Pour un rapport de réduction supérieur à 50, un deuxième étage de réduction peut être nécessaire dont le poids peut avoisiner les 300 grammes. The first level of weight reduction is described in the table above. Regarding the gearbox, the fact of driving the rim that already exists allows us a high speed reduction ratio without the addition of penalizing mass. For a reduction ratio greater than 50, a second reduction stage may be necessary whose weight may be around 300 grams.

[0016] Ainsi, le système moteur-réducteur classique peut être diminué de 4 kg à moins de 0.7 kg tout en doublant sa surface d’échange thermique spécifique en suivant les instructions de cette invention. Thus, the conventional motor-reduction system can be reduced from 4 kg to less than 0.7 kg while doubling its specific heat exchange surface by following the instructions of this invention.

[0017] L’emplacement du moteur doit être tel que sa ventilation soit optimale. Plus le moteur est petit, plus il est facile à placer sur un cadre de vélo. Cet avantage est décisif pour le montage bon marché sur un vélo existant. Il convient de ne pas recouvrir ses ailettes de refroidissement. Dans le cas d’un recouvrement des ailettes, il faut prévoir un refroidissement liquide comme pour les motos deux temps. L’échangeur de chaleur dans le cas d’un concept à refroidissement liquide peut être placé dans le cadre pour profiter de la plus grande surface possible. Il est aussi imaginable de placer cet échangeur de chaleur dans les roues avec une tête d’étanchéité tournante. Le contrôle thermique aisé pour un poids réduit font de cet ensemble un outil de transport idéal pour les longues côtes. The location of the engine must be such that its ventilation is optimal. The smaller the engine, the easier it is to place on a bike frame. This advantage is decisive for the inexpensive mounting on an existing bike. Do not cover the cooling fins. In the case of a covering of the fins, it is necessary to provide a liquid cooling as for two-stroke motorcycles. The heat exchanger in the case of a liquid-cooled concept can be placed in the frame to take advantage of the largest possible area. It is also conceivable to place this heat exchanger in the wheels with a rotating sealing head. The easy thermal control for low weight makes this unit an ideal transport tool for long ribs.

[0018] Les perfectionnements qui font l’objet de la présente invention visent à remédier aux inconvénients des articles commerciaux cités ci-dessus, et ce de manière idéale pour les trajets comportant des côtes. Les enfants apprécieront particulièrement la légèreté du système. Il est par ailleurs facile à adapter sur un vélo existant. Les vélos de première monte peuvent s’en inspirer pour aboutir à un nouveau design. L’invention a pour but de permettre au cycliste de pédaler au plat sans gêne, et qu’il puisse enclencher un moteur en côte sans limitation de performance. On peut imaginer une poignée de gaz qui libère l’énergie de l’assistance motorisée dans les portions à dénivelée positive du parcours. The improvements that are the object of the present invention are to overcome the disadvantages of commercial articles cited above, and ideally for paths with ribs. Children will particularly appreciate the lightness of the system. It is also easy to adapt to an existing bike. The original bikes can be inspired to achieve a new design. The object of the invention is to allow the rider to ride the flat without discomfort, and to engage a hill engine without any limitation of performance. One can imagine a handful of gas that releases the energy of the motorized assistance in the portions with positive elevation of the course.

[0019] Les fig. 1 à 3 ont la même numérotation pour faciliter le repérage descriptif. Elles représentent l’arrière d’un vélo équipé d’une assistance électrique. Le montage de ce système à l’avant du cycle est concevable. Figs. 1 to 3 have the same numbering to facilitate descriptive tracking. They represent the back of a bike equipped with electric assistance. The assembly of this system at the front of the cycle is conceivable.

[0020] La fig. 1 montre un moteur (1) dont l’axe impose une force d’entraînement sur la jante (3) à l’aide d’un pignon. La force est apposée par un petit engrenage monté directement sur le moteur (1). Ce système ne comporte qu’un étage de réduction compris entre 5 et 1000, de préférence entre 30 et 60. FIG. 1 shows a motor (1) whose axis imposes a driving force on the rim (3) using a pinion. The force is affixed by a small gear mounted directly on the motor (1). This system comprises only one reduction stage of between 5 and 1000, preferably between 30 and 60.

[0021] La fig. 2 illustre une alternative comportant deux étages de réduction. La force est apposée par un petit engrenage monté directement sur un axe comportant une autre couronne (2) étant elle-même entraînée par le moteur (1). L’entraînement par chaînette / courroie / variateur mécanique est aussi possible. Ce système donne la possibilité de créer deux étages de réduction et facilite le placement du moteur (1) sur le vélo. Le rapport de réduction global est compris entre 5 et 1000, de préférence entre 250 et 600 et plus préférablement entre 50 et 270. FIG. 2 illustrates an alternative having two stages of reduction. The force is affixed by a small gear mounted directly on an axis comprising another ring (2) being itself driven by the motor (1). Chain / belt drive / mechanical drive is also possible. This system gives the possibility of creating two stages of reduction and facilitates the placement of the motor (1) on the bike. The overall reduction ratio is between 5 and 1000, preferably between 250 and 600 and more preferably between 50 and 270.

[0022] La fig. 3 représente une option kit adaptable surtout vélo existant. La force est apposée par des galets de part et d’autre de la jante qui entraînent la jante en roulan sur le chemin de jante prévu initialement au freinage par gomme. Ces galets peuvent être entraînés eux-mêmes par des axes comportant à leur bout des couronnes (2) se rencontrant et dont une est mue par le moteur (1) (l’entraînement par chaînette / courroie / variateur mécanique est aussi possible). Le système prévoit un écartement des galets pour le démontage de la roue au cas où le pneu de taille moyenne à grande. Cette option prévoit donc deux étages de réduction, dont le rapport est compris entre 5 et 1000, de préférence entre 30 et 400 et plus préférablement entre 30 et 270. Il est possible d’augmenter le nombre de galets pour optimiser la surface de contact avec la jante. Le matériau constituant les galets sera déterminé par des mesures de rendement en focalisant sur le coefficient de friction matériau-aluminium, matériau-céramique ou matériau-fibre de carbone selon le type de jante. Les traitements de surfaces et la consistance des galets ont pour but de minimiser le glissement par temps froid, humide et en présence de neige. FIG. 3 represents an option adaptable kit especially existing bike. The force is affixed by rollers on either side of the rim which drive the rim in roll on the rim path initially provided for braking by rubber. These rollers can be driven themselves by pins having at their end crowns (2) meeting and one of which is moved by the motor (1) (the drive chain / belt / mechanical variator is also possible). The system provides a spacing of the rollers for disassembly of the wheel in case the medium to large size tire. This option therefore provides two reduction stages, whose ratio is between 5 and 1000, preferably between 30 and 400 and more preferably between 30 and 270. It is possible to increase the number of rollers to optimize the contact surface with the rim. The material constituting the rollers will be determined by yield measurements focusing on the coefficient of friction material-aluminum, material-ceramic or material-carbon fiber depending on the type of rim. Surface treatments and pebble consistency are designed to minimize slip in cold, wet weather and snow.

[0023] Il est clair que le nombre d’étages de réduction est indéfini. Parmi ces étages, l’un peut être constitué d’un variateur mécanique (stufenloses Getriebe). It is clear that the number of stages of reduction is undefined. Among these stages, one can consist of a mechanical variator (Getriebe stufenloses).

[0024] A cet effet, l’invention est caractérisée par l’utilisation du plus grand diamètre possible du cycle pour y apposer une force d’entraînement. Il s’agit donc de la jante ou de sa périphérie. La révolution est l’abandon du moyeu ou de la chaîne principale pour l’application de la force s’assistance. Sur la base de ce concept, il est donc possible de cranter l’intérieur de la jante pour l’entraîner avec un petit pignon planétaire. Des jantes spéciales pourront être fabriquées pour incorporer un chemin de dents afin de permettre son entraînement. I! est aussi possible d’ajouter un cercle cranté en son intérieur, à placer de manière concentrique dans la jante sous forme de kit. Ce cercle peut disposer en son flanc latéral de rainures recevant les rayons pour une fixation aisée. Dans son périmètre extérieur, ce cercle dispose de vis à centrer s’appuyant sur la jante afin de régler le mal-rond. Ce concept permet aussi l’élaboration d’une jante dépassant sur le côté pour permettre la fixation d’un chemin de dents pointées vers l’extérieur. Ce chemin peut être parcouru par une chaînette ou par une fine courroie crantée. Un élément sous forme de cercle peut être ajusté sur l’ensemble jante-rayons pour assurer cette fonction d’entraînement par chaînette ou courroie. For this purpose, the invention is characterized by the use of the largest possible diameter of the cycle to affix a driving force. It is therefore the rim or its periphery. The revolution is the abandonment of the hub or main chain for the application of force assistance. On the basis of this concept, it is therefore possible to lock the inside of the rim to drive it with a small planetary gear. Special rims can be made to incorporate a tooth path to allow training. I! It is also possible to add a notched circle in its interior, to place concentrically in the rim as a kit. This circle may have in its side flank of grooves receiving the spokes for easy attachment. In its outer perimeter, this circle has centering screws resting on the rim in order to regulate the bad roundness. This concept also allows the development of a rim protruding on the side to allow the attachment of a path of teeth pointing outwards. This path can be traversed by a chain or a fine toothed belt. A circle member may be fitted to the rim-spoke assembly to provide this chain or belt drive function.

[0025] Dans la périphérie de la jante, le choix d’entraînement par engrenage, chaînette ou courroie n’est pas décisif pour le rapport de transmission. Par contre, le diamètre du pignon moteur, lui, est décisif. Sa taille idéale sur le plan de la réalisation mécanique serait de 11 mm, donnant un rapport de réduction de 50 pour une jante de 26 pouces, et de 55 pour une jante de 28 (29) pouces. Mais si l’entraînement par engrenage permet de réduire le diamètre du pignon moteur à 5 mm, alors le rapport de transmission double et devient 100. Il serait alors possible de faire tourner le moteur à 20 000 rpm (25 km/h) avec un seul étage de réduction. Dans ce domaine de précision, le réglage du mal-rond devient important. In the periphery of the rim, the choice of gear drive, chain or belt is not decisive for the transmission ratio. On the other hand, the diameter of the motor pinion is decisive. Its ideal mechanical size would be 11 mm, giving a reduction ratio of 50 for a 26-inch rim, and 55 for a 28-inch rim. But if the gear drive makes it possible to reduce the diameter of the drive gear to 5 mm, then the transmission ratio doubles and becomes 100. It would then be possible to run the engine at 20 000 rpm (25 km / h) with a only reduction stage. In this area of precision, the setting of the trouble-round becomes important.

[0026] La chaîne et la courroie crantée assurent un fonctionnement correct de transmission de force même en cas de contamination par poussière, sable et eau. L’entraînement par engrenage requiert par contre une mesure de protection contre la poussière pour assurer un bon fonctionnement. Pour cela, il est possible d’apposer un cache fixe de part et d’autre de l’axe du moteur afin d’assurer le recouvrement total des dents. L’interface entre le cache fixe et la partie dynamique peut être constituée de cils formant un peigne. Ce dernier offre un barrage à la poussière, et canalise l’eau de part et d’autre du chemin de dents dans la position inférieure de la roue, où la gravité agit de manière préjudiciable à la contamination du système. Un système de lubrification automatique peut être apposé pour augmenter le rendement du réducteur. The chain and the toothed belt ensure proper operation of force transmission even in case of contamination by dust, sand and water. On the other hand, the gear drive requires dust protection to ensure proper operation. For this, it is possible to affix a fixed cover on either side of the axis of the motor to ensure the total recovery of the teeth. The interface between the fixed cover and the dynamic part may consist of eyelashes forming a comb. The latter provides a barrier to dust, and channels the water on both sides of the tooth path into the lower position of the wheel, where the gravity acts detrimental to the contamination of the system. An automatic lubrication system can be affixed to increase the efficiency of the gearbox.

[0027] Deux moteurs de 500 W chacun peuvent être montés sur le vélo (ou d’une autre puissance), l’un entraînant le côté gauche et l’autre le côté droit. La possibilité d’augmenter la puissance d’un vélo se fait donc à la carte. Il est aussi imaginable de tracter chaque roue en hiver (philosophie 2x2, 4x4). Ce système pourrait aussi être adapté sur d’autres moyens de locomotions autres qu’une bicyclette. Il est fort à parier que des véhicules légers vont apparaître sur le marché dans le cadre du développement durable. Chaque roue peut alors être entraînée en profitant de l’invention citée ci-dessus, en appliquant la force mécaniquement sur le plus grand rayon possible. Two motors of 500 W each can be mounted on the bike (or another power), one driving the left side and the other the right side. The possibility of increasing the power of a bike is therefore à la carte. It is also conceivable to pull each wheel in winter (philosophy 2x2, 4x4). This system could also be adapted to other means of locomotion other than a bicycle. It is a safe bet that light vehicles will appear on the market in the context of sustainable development. Each wheel can then be driven taking advantage of the invention mentioned above, applying the force mechanically on the largest possible radius.

[0028] Le modèle BionX permet la récupération d’énergie au freinage. Il faut pour cela préconfigurer la console avec un paramètre qui programme l’intensité de l’énergie qui sera récupérée, soit la force de freinage électrique. Il conviendrait de développer une force de freinage motorisée qui soit variable selon la position de la manette de frein. The BionX model allows energy recovery during braking. This requires preconfiguring the console with a parameter that programs the intensity of the energy that will be recovered, the electric braking force. It would be necessary to develop a motorized braking force that is variable depending on the position of the brake lever.

[0029] De par le fait que le rapport de réduction est élevé, il est convenable de prévoir une roue libre dans le système de réduction pour le neutraliser quand l’assistance au pédalage n’est pas requise. La roue libre permet ainsi d’éliminer toute perte d’énergie. Due to the fact that the reduction ratio is high, it is appropriate to provide a freewheel in the reduction system to neutralize it when assistance with pedaling is not required. The freewheel thus eliminates any loss of energy.

[0030] Il est aussi imaginable de dégager les galets d’entraînement afin qu’ils ne touchent plus la jante lorsque l’assistance au pédalage n’est pas requise. It is also conceivable to disengage the drive rollers so that they do not touch the rim when the pedaling assistance is not required.

[0031] En mode freinage, le système d’assistance peut à nouveau être activé pour générer du courant (de l’énergie) dans le but de recharger la batterie / recomprimer le gaz, ou tout simplement pour recréer l’énergie et la stocker. In braking mode, the assistance system can be activated again to generate current (energy) for the purpose of recharging the battery / recompress the gas, or simply to recreate the energy and store it .

[0032] L’assistance au pédalage peut être dosée de plusieurs manières différentes: à l’aide d’une poignée de gaz à retour automatique (sécurité), très intuitive pour les enfants et les adultes, et qui convient en situation de côte à franchir, à l’aide d’un levier qui ajuste la vitesse, avec retour automatique pour la sécurité, sur la base d’une mesure de la force de pédalage à l’aide d’une sonde placée dans la selle (en fonction de l’effort fourni, la pression sur la selle diffère et l’endroit de la pression sur la selle diffère) sur la base d’une mesure de la cadence de pédalage, comme dans les modèles commerciaux cités ci-dessus, sur la base d’une mesure de la force de pédalage installé dans le moyeu (Dehnmessstreifer), comme dans le modèle BionX cité ci-dessus (ce concept peut être développé en mesurant la force de pédalage ailleurs que dans le moyeu, en mesurant la déformation des manivelles, des pédales, du cadre à l’endroit de la boîte de pédalier, etc.).The pedaling assistance can be assayed in several different ways: with the help of a self-winding gas handgrip (safety), very intuitive for children and adults, and suitable for coasting, using a lever that adjusts the speed, with automatic return for safety, on the basis of a measurement of the pedaling force using a probe placed in the saddle (depending on the effort provided, the pressure on the saddle differs and the position of the pressure on the saddle differs ) based on a measurement of cadence, as in the commercial models cited above, based on a measurement of the pedaling force installed in the hub (Dehnmessstreifer), as in the BionX model cited above (this concept can be developed by measuring the pedaling force elsewhere than in the hub, by measuring the deformation of cranks, pedals, frame at the bottom bracket, etc.).

[0033] Afin de rendre agréable l’utilisation de cette invention, il convient de penser aux projections d’eau créées par la roue avant. Le contact du pneu sur le sol mouillé créer des projections d’eau qui ne peuvent être confinées dans le garde-boue équipé de bavette. Des gouttes d’eau sortent par les côtés du garde-boue et de la bavette. Avec la vitesse du véhicule, ces gouttent salissent les souliers et le pantalon jusqu’aux genoux. Comme à l’époque, la roue avant reçoit des caches latéraux tendus entre la fourche et le garde-boue. La nouveauté consiste en une jupe flexible qui prolonge les caches latéraux jusqu’en périphérie du sol et couvrant le sol depuis la bavette jusqu’à l’endroit proche du contact pneu-sol. L’idée est le confinement de toutes les projections d’eau dans une enceinte capable de les canaliser jusqu’au sol sans salir le cycliste. Du fait que cette jupe descende très bas, il est nécessaire de lui conférer une certaine flexibilité pour le passage d’obstacles tels que trottoirs, branches mortes ou aspérités du sol. Par beau temps, il est possible de rétracter cette jupe pour diminuer le coefficient de traînée et pour donner un aspect léger à l’ensemble. Le but est d’atteindre une efficacité en protection contre les éclaboussures semblable à celle du scooter. In order to make the use of this invention pleasant, it is necessary to think of the water projections created by the front wheel. The contact of the tire on the wet floor create water splashes that can not be confined to the fender fitted with bib. Drops of water come out from the sides of the mudguard and bib. With the speed of the vehicle, these drops dirty shoes and pants to the knees. As at the time, the front wheel receives side covers stretched between the fork and the mudguard. The novelty consists of a flexible skirt that extends the side covers to the periphery of the ground and covering the ground from the flap to the location near the tire-ground contact. The idea is the containment of all projections of water in an enclosure capable of channeling them to the ground without dirtying the cyclist. Because this skirt is very low down, it is necessary to give it a certain flexibility for the passage of obstacles such as sidewalks, dead branches or asperities of the ground. In good weather, it is possible to retract this skirt to reduce the drag coefficient and to give a light appearance to the whole. The goal is to achieve an efficiency in splash protection similar to that of the scooter.

[0034] Une autre technique permet d’éviter les caches latéraux et la jupe décrits ci-dessus. Il s’agit de diminuer la vitesse des projections d’eau provenant du pneu. Pour cela, on peut imaginer une structure dans l’intérieur du garde-boue qui diminue la vitesse des projections, puis les canalisent dans une zone d’écoulement laminaire pour leur évacuation. Une telle structure peut s’apparenter à une surface tridimensionnelle poreuse, ou constituée de treillis superposés ou de nids d’abeilles. Une perte de charge dans la structure diminue la vitesse de l’eau et facilite son écoulement laminaire par gravité sans éclaboussure sur les côtés du garde-boue. La partie proche du sol est suffisamment flexible/rétractable pour absorber/éviter les chocs créés par des obstacles tels que les passages de trottoirs. Another technique avoids the side covers and the skirt described above. This is to reduce the speed of splashing water from the tire. For this, we can imagine a structure in the interior of the mudguard which reduces the speed of projections, then channel them in a laminar flow area for their evacuation. Such a structure may resemble a porous three-dimensional surface, or constituted by superposed trellises or honeycombs. A pressure drop in the structure decreases the speed of the water and facilitates its laminar flow by gravity without splashing on the sides of the fender. The near-ground portion is sufficiently flexible / retractable to absorb / avoid shocks created by obstacles such as sidewalks.

[0035] La présente invention mentionne un système d’assistance électrique légère. Ce concept ne se limite pas uniquement à l’énergie électrique. Il est en effet possible de prévoir un moteur pneumatique (gaz comprimé) ou un moteur alimenté par une cellule / pile à combustion (hydrogène / oxygène, alcool, etc.). En bref, tout type de moteur sensé tourner rapidement peut profiter de la technique présentée dans ce texte. The present invention mentions a light electrical assistance system. This concept is not limited solely to electrical energy. It is indeed possible to provide a pneumatic motor (compressed gas) or a motor powered by a cell / fuel cell (hydrogen / oxygen, alcohol, etc.). In short, any type of engine that is supposed to turn quickly can benefit from the technique presented in this text.

[0036] Pour la variante fonctionnant au gaz comprimé, il est possible de stocker le gaz dans la tubulure constituant le cadre du véhicule. La forme ronde est parfaitement adaptée à la tenue en pression. For the variant operating with compressed gas, it is possible to store the gas in the tubular constituting the frame of the vehicle. The round shape is perfectly adapted to pressure resistance.

[0037] En ce qui concerne la pile à combustion, il est possible de la placer dans la tubulure du cadre. Il en va de même pour les batteries électriques. As regards the combustion cell, it is possible to place it in the tubing of the frame. The same goes for electric batteries.

Claims (11)

1. Article de locomotion pour le transport (fig. 1, 2, 3), ledit article étant essentiellement constitué de l’apposition d’une force d’entraînement mécanique (1) sur la jante (3) ou sa périphérie, ou à un endroit (3) compris entre la jante et le moyeu, tout en excluant le moyeu lui-même.1. Article of locomotion for transport (Figures 1, 2, 3), said article consisting essentially of the application of a mechanical driving force (1) on the rim (3) or its periphery, or to a place (3) between the rim and the hub, while excluding the hub itself. 2. Article suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ladite force d’entraînement mécanique (1 ou 2) soit apposée sur un élément mécanique adapté au système jante - rayons (3) ou dans sa périphérie, lequel élément soit entraîné par un engrenage; une courroie; une chaînette; galets.2. Article according to claim 1, characterized in that said mechanical driving force (1 or 2) is affixed to a mechanical element adapted to the rim-spoke system (3) or in its periphery, which element is driven by a gear ; a belt; a chain; rollers. 3. Article suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ladite force soit apposée par un petit engrenage monté directement sur le moteur (1) (fig. 1) ou monté sur un axe comportant une autre couronne (2) (fig. 2) étant elle-même entraînée par le moteur (1 ).3. Article according to claim 1, characterized in that said force is affixed by a small gear mounted directly on the motor (1) (Figure 1) or mounted on an axis comprising another ring (2) (Figure 2). being itself driven by the motor (1). 4. Article suivant la revendication 1 (fig. 3), caractérisé en ce que ladite force soit apposée par des galets de part et d’autre de la jante et entraînant la jante (3) en tournant sur le chemin initialement prévu au freinage par gomme, lesquels galets peuvent être entraînés eux-mêmes par des axes comportant à leur bout des couronnes (2) se rencontrant et dont une est mue par le moteur (1); peuvent être écartés dégageant ainsi la jante pour le démontage de la roue au cas où le pneu est de taille moyenne à grande.4. Article according to claim 1 (Figure 3), characterized in that said force is affixed by rollers on either side of the rim and driving the rim (3) by turning on the path initially provided for braking by rubber, which rollers can be driven themselves by pins having at their end crowns (2) meeting and one of which is moved by the motor (1); can be removed thus clearing the rim for disassembly of the wheel in case the tire is of medium to large size. 5. Article suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le système d’assistance motorisée soit monté sur le cycle en le fixant sur des points d’attache existants ou disponibles sur la plupart des cycles, tels que porte-bagages, arrière ou avant; tasseaux (cadres vtt, city-bikes, cyclocross) prévus initialement pour le montage des freins V-brakes ou Cantilever, avec la possibilité de combiner les deux systèmes assistance et / ou freinage sur lesdits tasseaux arrière ou avant; passage de tige central (cadre route) prévu initialement pour le montage des supports de freins, avec la possibilité de combiner les deux systèmes assistance et / ou freinage sur ledit passage de tige arrière ou avant.5. Article according to claim 1, characterized in that the motor assistance system is mounted on the cycle by fixing it on existing attachment points or available on most cycles, such as luggage rack, rear or front ; cleats (mountain bike frames, city-bikes, cyclocross) initially provided for mounting V-brakes or Cantilever brakes, with the possibility of combining the two assistance and / or braking systems on said rear or front cleats; central rod passage (road frame) initially provided for mounting the brake supports, with the possibility of combining the two systems assistance and / or braking on said passage of the rear or front rod. 6. Article de locomotion pour le transport, caractérisé en ce que la force de l’assistance motorisée soit créée par un moteur dont la vitesse de rotation est supérieure à 5000 tours par minute lorsque le véhicule évolue à une vitesse linéaire de 25 km/h.6. Article locomotion for transport, characterized in that the force of the motorized assistance is created by a motor whose speed of rotation is greater than 5000 revolutions per minute when the vehicle is moving at a linear speed of 25 km / h . 7. Article suivant les revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite force soit apposée sur la jante ou sur sa périphérie avec la possibilité d’incorporer une ou des étapes de réduction mécaniques supplémentaires entre le moteur et la jante, lesdites réductions mécaniques pouvant varier le rapport de réduction à l’aide d’un ou de variateur(s) mécanique(s).7. Article according to claims 1 to 6, characterized in that said force is affixed to the rim or on its periphery with the possibility of incorporating one or more additional mechanical reduction steps between the engine and the rim, said mechanical reductions being possible. vary the reduction ratio using a mechanical variator (s). 8. Article d’assistance motorisée sur un moyen de locomotion, caractérisé en ce que la force de freinage-récupération d’énergie soit variable selon la position de la manette de frein.8. Motorized assistance article on a means of locomotion, characterized in that the braking force-energy recovery is variable depending on the position of the brake lever. 9. Article de locomotion, caractérisé en ce que la roue ou les roues soit/soient équipée(s) de garde-boues couverts de caches latéraux anti-éclaboussures prolongés d’une jupe avoisinant le sol et dont la partie proche du sol est suffisamment flexible/rétractable pour absorber/éviter les chocs créés par des obstacles tels que les passages de trottoirs.9. Article of locomotion, characterized in that the wheel or wheels is / are equipped (s) mudguards covered with spill-resistant side covers extended a skirt adjacent to the ground and whose close to the ground is sufficiently flexible / retractable to absorb / avoid shocks created by obstacles such as sidewalks. 10. Article de locomotion, caractérisé en ce que la roue ou les roues soit/soient équipée(s) de garde-boues dont la structure interne tridimensionnelle est telle que la vitesse des gouttes d’eau projetées soit diminuée pour leur permettre un écoulement laminaire par gravité sans éclaboussement latéral, et dont la partie proche du sol est suffisamment flexible/rétractable pour absorber/éviter les chocs créés par des obstacles tels que les passages de trottoirs.10. Article of locomotion, characterized in that the wheel or wheels is / are equipped (s) mudguards whose internal structure is such that the three-dimensional speed of projected water drops is reduced to allow them a laminar flow by gravity without lateral splashing, and whose close to the ground is sufficiently flexible / retractable to absorb / avoid shocks created by obstacles such as sidewalks. 11. Article de locomotion à assistance ou à motorisation pneumatique, caractérisé en ce que le gaz soit comprimé et stocké dans la tubulure constituant le cadre rigidifiant ledit article de locomotion.11. Article locomotion assisted or pneumatic motor, characterized in that the gas is compressed and stored in the tubing constituting the frame stiffening said article of locomotion.