FR2802890A1 - Dispositif d'entrainement de roue de bicyclette par moteurs electriques - Google Patents

Abstract

Le dispositif selon l'invention est applicable à la roue de bicyclette et de tous autres véhicules apparentés, dans le but d'une motorisation auxiliaire à la force motrice d'origine humaine ou assurant la totalité de la force motrice nécessaire. Le présent dispositif réduit le nombre de constituants de l'entraînement à une étape de friction de couple de roues coniques, qui a intrinsèquement un rendement très élevé pour une large plage d'efforts transmis. Il est constitué d'au moins une paire de moteurs électriques (12) et (13) disposés symétriquement de part et d'autre de la jante (1). Chaque moteur comporte une tête d'entraînement conique venant s'appliquer sur un flanc, ou une partie du flanc, de la jante (1) de la roue à entraîner. Les parties des flancs de jante (3) et (4) en contact avec les têtes coniques ont la forme de roues coniques et sont constituées d'un matériau à coefficient de frottement très élevé. Un support en plusieurs parties (18) et (19) positionne les moteurs par rapport au châssis et à la jante (1) de roue à entraîner d'axe de rotation (5) et permet que les têtes d'entraînement coniques enserrent ou non les flancs de jante. Le montage du présent dispositif peut s'effectuer sur bicyclettes neuves ou constituer un kit adaptable aux vélos existants.

Description

La présente invention concerne un dispositif d'entraînement de bicyclettes et de tous autres véhicules apparentés celles-ci pour compléter la force motrice d'origine humaine ou, pour assurer la totalité de la force motrice nécessaire au déplacement desdits véhicules.

Les bicyclettes et véhicules apparentés pourvus d'une motorisation auxiliaire ont généralement un système d'entraînement formé par autant de constituants, c'est-à-dire : renvoi d'angle, réducteur à engrenages, transmission, que de fonctions à réaliser pour assurer la liaison moteur/roue. Le rendement de l'énergie utile à la roue à l'énergie fournie par le moteur se trouve réduit par chacun des constituants de l'entraînement. Un exemple de ce type de realisation est donné dans l'EP 0 590 674 AI.

Dans une autre voie, le nombre de constituants est réduit au seul moteur électrique, soit formant moyeu de la roue, soit étant fixé à celui-ci. Un exemple en est donné dans le PCT/EP96/00510. L'inconvénient de ce type de réalisation réside dans le surdimensionnement du moteur résultant de la nécessité de produire le couple à la vitesse de rotation de la roue qui est environ le 1/10e de celle usuelle des moteurs électriques.

Dans une troisième voie, simple et directe, on utilise la friction d'un galet cylindrique sur le pneu de la roue. Dans ce cas , il est difficile d'obtenir que la force pressante du galet sur le pneu, nécessaire à l'entraînement du pneu par le galet, soit constante de part la variabilité des états du gonflage et d'usure du pneu, il en résulte un rendement variable.

Une autre forme d'entraînement par friction, pour des petits mécanismes, utilise des roues coniques de friction. Il est connu que le roulement d'un cône sur un autre cône s'effectue sans glissement si les sommets des deux cônes sont confondus avec le point de concours leurs axes de rotation, c'est-à-dire, que les différents points de la ligne de contact entre les cônes ayant la même vitesse linéaire, il ne se produit pas de glissement et donc pas de pertes dues à celui-ci.

Le présent dispositif de motorisation auxiliaire de bicyclette ou véhicule similaire a au moins une paire de moteurs électriques (12) et (13) et a comme première caractéristique que chaque moteur comporte une tête d'entraînement conique, respectivement (20) ou (21), venant s'appliquer sur un flanc ou au moins sur une partie, respectivement (3) ou (4), du flanc de la jante (1) de la roue à entraîner, les deux moteurs, composant la ou lesdites paires de moteurs, étant disposés symétriquement de part et d'autre de la jante et ayant un sens de rotation inversé l'un par rapport à l'autre, et, chacun des deux flancs de la jante de la roue du véhicule ou au moins une partie des flancs de la jante a la forme de roue conique, ayant pour axe, l'axe de rotation (5) de la roue du véhicule. Selon le présent dispositif de motorisation auxiliaire, les hauteurs des parties des deux flancs de la jante, ayant la forme de roues coniques, sont sensiblement égales entre elles ainsi qu'à la hauteur de chacune des têtes coniques, cette hauteur forme sensiblement la longueur de la ligne de contact entre roues coniques. Dans la structure de jante pour roue de bicyclette, pour la mise en oeuvre du dispositif de motorisation auxiliaire, les parties (3) et @ (4) des flancs formant roues coniques sont perpendiculaires à l'axe (5) de rotation de la roue du véhicule, le plan etant un cône limite.

Dans présent dispositif de motorisation auxiliaire, chaque axe (27) et (28) de rotation moteur-tête conique d'entraînement défait un angle a avec le plan la partie, respectivement (3) et (4), de de jante formant roue conique sur lequel la roue d'entraînement conique s'applique, de manière que le sommet de l'angle a se trouve sensiblement sur (5) de rotation de la roue du véhicule.

Selon le dispositif de motorisation auxiliaire, l'angle a est ' par son sinus qui est sensiblement égal au rapport du diamètre de la base de tête d'entraînement conique au diamètre de base de la partie de flanc formant roue conique.

La structure de jante du dispositif de motorisation auxiliaire, pour au moins la surface des flancs de jante formant roues coniques, est constituée de matériau à coefficient de frottement élevé du type élastomère de synthèse ou similaire.

Selon le dispositif de motorisation auxiliaire, les moteurs sont portés par un support qui comporte une partie (14) fixée au châssis du véhicule et autant de sous-parties (18) et (19) que de moteurs, disposées par paire de part et d'autre de la jante, chaque sous-partie est d'orientation réglable pour positionner l'axe de rotation moteur-tête conique d'entraînement selon l'angle a, et, articulée pour permettre que les têtes coniques, par paire, enserrent ou non les flancs de jante de la roue entraînée du véhicule.

Dans la structure de jante pour roue de bicyclette, pour la mise en oeuvre du dispositif de motorisation auxiliaire, en variante, chacun des plans des parties (23) et (24) des flancs formant roues coniques forme un angle (3 avec une parallèle à l'axe (6) de symétrie de la jante, de manière que le sommet de cet angle (3 soit sensiblement sur l'axe (5) de rotation de la roue.

Selon le dispositif de motorisation auxiliaire, en variante, chaque axe (25) et (26) de rotation moteur-tête conique d'entraînement est sur la parallèle à l'axe de symétrie de la jante passant par sommet de l'angle P, et, que chacune des sous-parties du support est d'orientation réglable pour positionner son axe de rotation moteur-tête conique d'entraînement sur ladite parallèle.

Selon le dispositif de motorisation auxiliaire, en variante, l'angle P est défini par sa tangente qui sensiblement égale au rapport du diamètre de la base de tête d'entraînement conique au diamètre maximum de la partie entraînée du flanc formant roue conique.

Les dessins annexés illustrent l'invention La figure 1 présente le dispositif monté sur une bicyclette La figure 2 représente la jante avec des parties de flancs formant un anneau de coupe rectangulaire. La figure 3 représente les moteurs avec roues coniques au contact des flancs de jante. La figure 4 donne un aperçu latéral du montage support de moteurs. La figure 5 donne une variante des parties de flancs en forme conique.

Selon un mode particulier de réalisation, le dispositif d'entraînement par friction de roues coniques comporte une jante (1) de roue de bicyclette qui porte concentriquement et solidairement un anneau (2) de diamètre extérieur au plus égal au diamètre extérieur de la jante ou en variante au diamètre intérieur de la bande de freinage, et de diamètre intérieur inférieur ou égal celui de la jante. Les flancs gauche (3) et droite (4) de cet anneau ont forme de roues coniques ayant pour axe, l'axe de rotation (5) de la roue de bicyclette, la coupe de l'anneau a une forme sensiblement rectangulaire, chaque flanc étant plan. La hauteur de chaque flanc est sensiblement égale à celle de la tête conique s'y appliquant. L'angle d'inclinaison des moteurs par rapport à l'axe de symétrie de roue (6) est égal à l'angle de conicité de la roue menante et le sinus de cet angle (7) est égal au rapport du diamètre menant sur le diamètre mené. En variante de réalisation, la coupe de cet anneau peut avoir une forme trapézoïdale régulière, voir fig.5, la tangente de l'angle de conicité est égale au rapport du diamètre menant au diamètre mené, les axes (25) et (26) des moteurs étant alors strictement parallèles à l'axe de symétrie (6).

L'épaisseur de cet anneau est au moins égale à l'enveloppe du rayonnage. Des réservations (8) sont effectuées dans l'anneau (2) pour un montage libre des rayons (9), le serrage de ceux-ci est réalisé par l'intérieur de la jante ou au moyeu. Le matériau de la jante (1) est spécialement préparé, par exemple par sablage, pour l'adhérence du matériau constitutif de l'anneau (2), en variante, la liaison mécanique entre la jante (1) et l'anneau (2) est complétée par l'insertion de douilles (10) métalliques ou non, fixées par les oeillets (11) traditionnels de renforcement d'assise des écrous de serrage des rayons (9).

Le diamètre relativement grand de la jante (1) permet l'emploi, pour au moins la surface flancs de l'anneau (2) d'un matériau à coefficient de frottement élevé, tel qu'un élastomère de synthèse, ce type de matériau pouvant être rapporté à la jante (1) par moulage.

Un support permet de disposer deux moteurs électriques, l'un à gauche (12), l'autre à droite (13) de l'axe de symétrie de la roue (6). Un premier élément (14) de ce support est fixé au châssis, typiquement, sur les haubans (15) près de la fixation de l'étrier de frein, ou en variante, à la place de la fixation de l'étrier de frein qui est alors déporté. Cet élément (14) reçoit de part et d'autre de la jante (1) un pivot gauche (16) et droite (17) orientables en inclinaison par rapport à l'axe (6). Chacun des pivots (16) et (17) reçoit respectivement un support moteur, gauche (18) et droite (19), permettant l'articulation de chaque moteur parallèlement à son axe de rotation. Les arbres moteurs reçoivent les roues coniques, gauche (20) et droite (21), d'angle de conicité comme défini pour l'anneau (2). Le réglage des pivots (16) et (17) orientant les supports moteurs est effectué de façon à ce que le point de concours de l'axe (28) du moteur gauche , avec le plan du flanc gauche de l'anneau (2) se situe sur l'axe (5) de rotation de la roue et symétriquement que le point de concours de (27) du moteur droit avec le plan du flanc droit de l'anneau (2) se situe sur ce même axe de rotation. Un pincement des supports (18) et (19) vers l'axe (6) amène en contact les roues coniques menantes (20) et (21) avec les roues coniques formées par l'anneau (2) pour constituer un entraînement par friction de roues coniques, cet effort de pincement est réglable pour d'une part former un embrayage et d'autre part régler la valeur du couple maximum transmissible.

Les têtes d'entraînement coniques peuvent être simplement montées, la manière de poulies, en bouts d'arbres moteurs, ou en variante particulière, envelopper partiellement ou totalement leur moteur.

Le montage du présent dispositif apportant un complément de puissance, ou en variante la totalite, s'effectue sur la roue assurant la meilleure motricité tel que la roue arrière de bicyclette.

Le support (14), base de l'ensemble des matériels s'y rattachant, peut être fixé par vissage de plaque et contreplaque exerçant un pincement des haubans (15) du cadre de bicyclette. Une jante (1) avec anneau (2) peut être utilisée pour remplacer la roue d'origine. Un coffre contenant batterie (22) et électronique de commande assure la fourniture en énergie des moteurs. L'ensemble constitue un kit adaptable aux vélos existants.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS 1 )Dispositif de motorisation auxiliaire de bicyclette véhicule similaire comportant au moins une paire de moteurs électriques (12) et (13) caractérise ce que chaque moteur comporte une tête d'entraînement conique, respectivement (20) ou (2 venant s'appliquer sur un flanc ou au moins sur une partie, respectivement (3) ou (4), du flanc de jante (1) de la roue à entraîner, les deux moteurs, composant la ou lesdites paires de moteurs, étant disposés symétriquement de part et d'autre de la jante et ayant un sens de rotation inversé l'un par rapport à l'autre, et, chacun des deux flancs de la jante de la roue du véhicule ou au moins partie des flancs de la jante a la forme de roue conique, ayant pour axe, l'axe (5) de rotation de roue du véhicule. 2) Dispositif de motorisation auxiliaire selon la revendication 1 caractérisé en ce que, les hauteurs des parties des deux flancs de la jante, ayant la forme de roues coniques, sont sensiblement égales entre elles ainsi qu'à la hauteur de chacune des têtes coniques, cette hauteur formant sensiblement la longueur de la ligne de contact entre roues coniques. 3) Dispositif de motorisation auxiliaire selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que les parties (3) et (4) des flancs formant roues coniques sont perpendiculaires à l'axe (5) de rotation de la roue du véhicule, le plan étant un cône limite. 4) Dispositif de motorisation auxiliaire selon l'une des endications 1 à 3 caractérisé en ce que chaque axe (27) et (28) de rotation moteur-tête conique d'entraînement définit un angle a avec le plan de la partie, respectivement (3) et (4), de flanc jante formant roue conique sur lequel la roue d'entraînement conique s'applique, de manière le sommet de l'angle a se trouve sensiblement sur l'axe (5) de rotation de la roue du véhicule. 5) Dispositif de motorisation auxiliaire selon la revendication 4 caractérisé en ce que l'angle a est défini par son sinus qui est sensiblement égal rapport du diamètre de la base de tête d'entraînement conique au diamètre de base de la partie flanc formant roue conique. 6) Dispositif de motorisation auxiliaire selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que, au moins la surface des flancs de jante, formant roues coniques, est constituée de matériau à coefficient de frottement élevé du type élastomère de synthèse ou similaire. 7) Dispositif de motorisation auxiliaire selon les revendications précédentes caractérisé en ce que les moteurs sont portés par un support qui comporte une partie (14) fixée au châssis du véhicule et autant de sous-parties (18) et (19) que de moteurs, disposées par paire de part et d'autre de la jante, chaque sous-partie est d'orientation réglable pour positionner l'axe de rotation moteur-tête conique entraînement selon l'angle a, et, articulée pour permettre que les têtes coniques, par paire, enserrent ou non les flancs de jante de la roue entraînée du véhicule. 8) Dispositif motorisation auxiliaire selon l'une des revendications 1, 2, 6 et 7 caractérisée en ce en variante, chacun des plans des parties (23) et (24) des flancs formant roues coniques forme angle (3 avec une parallèle à l'axe (6) de symétrie la jante, de manière que le sommet de cet angle (3 soit sensiblement sur l'axe (5) de rotation de roue. 9) Dispositif de motorisation auxiliaire selon les revendications 7 et caractérisé en ce que chaque axe (25) et (26) de rotation moteur-tête conique d'entraînement sur la parallèle à l'axe de symétrie de la jante passant par le sommet de l'angle (3, et, que chacune des sous-parties du support est d'orientation réglable pour positionner son axe de rotation moteur-tête conique d'entraînement sur ladite parallèle. 10) Dispositif de motorisation auxiliaire selon les revendications 8 et 9 caractérisé en ce que l'angle (3 est défini par sa tangente qui est sensiblement égale au rapport du diamètre de la base de tête d'entraînement conique au diamètre maximum de la partie entraînée du flanc formant roue