FR3043054A1 - Dispositif d’assistance motorise, notamment au pedalage, et cycle associe - Google Patents

Abstract

Un dispositif d'assistance motorisé (1) comporte un stator (40), un rotor (38) et un ensemble formé d'un arbre creux (42) et d'un arbre plein (34) agencé à l'intérieur de l'arbre creux et configuré pour être solidaire à chaque extrémité d'un moyen d'actionnement par l'utilisateur. L'arbre creux (42) est solidaire en rotation d'une part du rotor (40) et d'autre part d'au moins un plateau d'entraînement. L'invention concerne également un cycle comportant un cadre, un pédalier et un dispositif d'assistance au pédalage (1) comprenant un moteur électrique (16) configuré pour entraîner en rotation au moins un plateau associé au pédalier. Le moteur (16) comporte un ensemble rotor/stator agencé de sorte que l'axe de rotation du rotor (40) est sensiblement confondu avec l'axe de pédales (14) et/ou l'axe du pédalier.

Description

DISPOSITIF D’ASSISTANCE MOTORISE, NOTAMMENT AU PEDALAGE, ET CYCLE ASSOCIE

La présente invention se rapporte au domaine des moteurs électriques dans le cadre de dispositifs d’assistance à l’entraînement d’un arbre, et notamment les dispositifs d’assistance au pédalage.

Dans ce domaine de l’assistance au pédalage, on connaît un certain nombre de dispositifs disponibles sur le marché qui peuvent agir au voisinage de la roue arrière, pour entraîner la roue directement ou par l'intermédiaire d'un système de réduction, ou au niveau du pédalier du vélo en utilisant un groupe motoréducteur.

Les dispositifs au niveau du pédalier sont rapportés et fixés sur le cadre, notamment entre les tubes définissant la structure du cadre. Ceci présente l’inconvénient, outre celui de défigurer l’aspect esthétique du cycle, de nuire à l’aérodynamisme du cycle et donc de réduire les performances possibles. L’invention s’inscrit dans ce contexte des moteurs électriques pour dispositifs d’assistance au pédalage, en proposant une alternative aux dispositifs existants qui offre un dispositif compact, à faible consommation électrique, efficace et réactif pour offrir un confort d’assistance au cycliste. L’invention propose un dispositif d’assistance motorisé, notamment au pédalage d’un cycle, caractérisé en ce qu’il comporte un stator, un rotor et un ensemble formé d’un arbre creux et d’un arbre plein agencé à l’intérieur de l’arbre creux et configuré pour être solidaire à chaque extrémité de moyens d’actionnement par l’utilisateur, l’arbre creux étant solidaire en rotation d’une part du rotor et d’autre part d’un plateau d’entraînement.

Selon différentes caractéristiques de l’invention, prises seules ou en combinaison : - l’arbre creux, l’arbre plein, le rotor et le stator sont agencés coaxialement les uns aux autres ; - le moteur est à rotor externe, les arbres plein et creux étant logés à l’intérieur du stator en dépassant axialement de part et d’autre dudit stator ; - l’arbre creux présente une forme de tube, comprenant deux parties reliées par des barrettes s’étendant régulièrement sur le pourtour du tube le long de la direction d’allongement du tube ; - l’arbre creux présente une première partie de fixation, solidaire du rotor et du plateau d’entraînement, et une deuxième partie de guidage solidaire en rotation de l’arbre plein ; - la deuxième partie de guidage est solidaire en rotation de l’arbre plein par l’intermédiaire d’une roue libre ; - l’arbre creux comporte, à une extrémité axiale, une collerette de fixation au plateau d’entraînement et, sur son pourtour une entretoise de fixation au rotor ; - le moteur comporte un dispositif de mesure de couple d’effort fourni au niveau des moyens d’actionnement par l’utilisateur ; - le dispositif de mesure comporte un aimant disposé sur la face externe de l’arbre creux, ledit arbre creux étant agencé l’intérieur d’un alésage interne du stator de manière à ce que ledit aimant soit en regard d’un moyen de mesure d’un champ magnétique porté par une paroi délimitant ledit alésage interne du stator.

Un tel dispositif d’assistance motorisé peut notamment être appliqué à de l’assistance au pédalage, dans lequel les moyens d’actionnement solidaires des extrémités de l’arbre plein consistent en des pédales actionnés par un cycliste et dans lequel le plateau d’entraînement consiste en un ou plusieurs plateaux du pédalier du cycle. L’invention concerne également un cycle comportant un cadre, un pédalier et un dispositif d’assistance motorisé au pédalage comprenant un moteur électrique configuré pour entraîner en rotation au moins un plateau associé au pédalier, caractérisé en ce que le moteur comporte un ensemble rotor/stator agencé de sorte que l’axe de rotation du rotor est sensiblement confondu avec l’axe de rotation du pédalier.

Le dispositif d’assistance motorisé pourra notamment être conforme à ce qui vient d’être décrit précédemment et présenter l’une et/ou l’autre des caractéristiques listées.

On pourra prévoir que le moteur est associé à une batterie et un module de commande, l’ensemble de ces composants étant logés dans le cadre du cycle. Notamment, le moteur, la batterie et le module de commande peuvent être logés à l’intérieur d’au moins un tube définissant la structure du cadre, ledit moteur étant centré sur l’axe des pédales.

Avantageusement, le module de commande peut comporter des moyens de pilotage linéaire du moteur en fonction du couple d’efforts de l’utilisateur tel que mesuré par les moyens de mesure magnétique. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec les figures suivantes : - la figure 1 est une vue de côté d’un cadre de cycle sur lequel a été représenté schématiquement des zones d’implantation de différents composants d’un dispositif d’assistance motorisé selon l’invention ; - la figure 2 est une vue schématique en perspective du moteur formant partie du dispositif d’assistance, ledit moteur étant agencé centré sur l’axe des pédales et du pédalier aptes à équiper le cycle de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue schématique en perspective des différents éléments constituant le moteur de la figure 2, dans une vue partiellement éclatée ; - la figure 4 est une vue semblable à celle de la figure 3 avec un angle de vue différent, depuis une extrémité axiale distale tandis que sur la figure 3, les éléments sont vus depuis une extrémité axiale proximale ; - la figure 5 est une vue en coupe des éléments illustrés sur les figures 3 et 4 et assemblés pour former le moteur de la figure 2 ; et - la figure 6 est une représentation schématique d’un arbre creux représenté sur les figures 3 à 5 et son agencement autour d’un arbre plein également représenté sur les figures 3 à 5, ledit arbre plein étant solidaire à ses extrémités des pédales du cycle.

Dans la description détaillée qui va suivre, le dispositif d’assistance motorisé est mis en œuvre dans le cadre d’un dispositif d’assistance au pédalage d’un cycle. On comprendra que d’autres applications pourraient être prévues dès lors que le moteur est conforme à ce qui va être décrit.

Selon l’invention, on agence un dispositif d’assistance motorisé au pédalage 1 dans le cadre 2 d’un cycle. Sur la figure 1, on a illustré un exemple de réalisation d’une structure de cadre d’un cycle apte à recevoir un dispositif d’assistance au pédalage motorisé selon l’invention. Le cadre 2 du cycle présente sensiblement la forme d’un triangle avec un tube diagonal 4, un tube vertical 6 et un tube horizontal 8, la jonction entre le tube diagonal et le tube horizontal portant une fourche de suspension avant 10, la jonction entre le tube vertical et le tube horizontal étant apte à porter une selle ici non représentée, et la jonction entre le tube vertical 6 et le tube diagonal 4 formant un nœud 12 à travers lequel s’étend un axe de pédales 14, le pédalier associé étant visible sur la figure 2. Le dispositif d’assistance 1 selon l’invention est disposé à l’intérieur d’un tube du cadre 2, notamment au niveau du tube diagonal 4 du cadre.

Le dispositif d’assistance 1 comporte un moteur 16, centré sur l’axe de pédales 14 et l’axe de pédalier, un module électronique de commande 18 et une batterie d’alimentation 20. Tel qu’illustré schématiquement, ces trois composants sont agencés en trois zones Zl,Z2,Z3 en série dans le tube diagonal, avec la zone Z2 logeant le module de commande disposée entre la zone Z3 logeant la batterie et la zone ZI logeant le moteur.

On comprendra que le type de structure de cadre illustré sur la figure 1 est choisi à titre arbitraire et pourra différer sans sortir du contexte de l’invention, dès lors que le moteur 16 est centré sur l’axe des pédales et dans l’axe du pédalier, à l’intérieur des tubes formant le cadre. A cet effet, on comprend qu’au moins un tube 4 est découpé d’une portion déterminée pour donner accès au volume intérieur qu’il définit et pouvoir loger les composants du dispositif d’assistance 1 tels qu’ils viennent d’être listés, et que ce au moins un tube fait ensuite, lorsque les composants du dispositif sont en place et rendus solidaire du cadre, l’objet d’une opération de soudage pour refermer le tube avec ladite portion déterminée préalablement découpée.

On pourra prévoir dans un variante de réalisation qu’un composant du dispositif d’assistance n’est pas logé à l’intérieur d’un tube formant le cadre, et notamment la ou une des batteries, qui peut être rapportée sur le cadre, sensiblement dans la même région que le moteur et le module électronique de commande logés à l’intérieur du cycle, étant entendu que selon l’invention, tel que cela va être détaillé ci-après, il convient que le moteur soit centré sur l’axe de pédales 14 et sur l’axe du plateau du pédalier, afin d’avoir une action directe sur le plateau sans étage de réduction.

Au niveau du guidon, ici non représenté, on prévoit une interface homme machine 22 qui permet le contrôle du dispositif d’assistance via le module de commande 18.

On va maintenant décrire, en s’appuyant sur les figures 2 à 6, un exemple de réalisation d’un dispositif d’assistance au pédalage motorisé 1 selon l’invention qui, tel que visible sur la figure 2, est agencé sur l’axe commun des pédales et du au moins un plateau du pédalier. Le plateau 24 est denté pour recevoir une chaîne de transmission des mouvements aux pignons, non représentés, solidaires de la roue arrière. Les pédales 26 comportent chacun un bras 28 dont une extrémité de fixation 30 est montée sur l’axe de pédales 14 commun traversant le cadre 2 et dont l’extrémité libre 32, d’actionnement, est apte à recevoir un repose-pied. La mise en rotation des pédales, par l’action du cycliste, génère un mouvement de rotation de l’arbre plein 34 (visible notamment sur la figure 6 dans sa fixation avec les pédales) qui les relie en traversant le cadre du cycle et participe au mouvement de rotation du pédalier et de la roue arrière.

Le moteur 16 du dispositif d’assistance au pédalage comporte un boîtier 36 à l’intérieur duquel sont logés au moins un rotor 38, un stator 40, et un ensemble formé d’au moins un arbre creux 42 et de l’arbre plein 34. Dans la description qui va suivre du moteur, on définira l’axe du moteur comme l’axe sur lequel sont sensiblement centrés chacun de ces composants et qui correspond sensiblement à l’axe de pédales 14. Et on définira à titre arbitraire une extrémité axiale proximale 44 du moteur comme l’extrémité en regard d’une première pédale et du ou des plateaux 24 du pédalier et une extrémité axiale distale 46 du moteur comme l’extrémité axiale opposée, en regard de la deuxième pédale.

Le boîtier 36 présente une forme de révolution, centrée sur l’axe commun des pédales traversant le cadre. Ce boîtier est fixé à l’intérieur du cadre, par exemple par soudage en un ou plusieurs points au niveau de sa paroi latérale cylindrique 48. Cette paroi latérale comporte un orifice 50 permettant le passage de câbles en provenance du module de commande 18 et de la batterie 20 notamment pour le pilotage et l’alimentation du moteur. Le boîtier comporte une paroi annulaire 52 agencée à l’intérieur du boîtier entre l’orifice de passage de câble 50 et l’extrémité axiale distale 46 du boîtier. Ce boîtier est fermé à l’une et l’autre de ses extrémités axiales par deux parois de fermeture 54 qui présentent chacune un alésage central 56 et un épaulement 58.

Le rotor 38 et le stator 40 sont agencés de manière à former un moteur à commutation électronique (dit moteur « brushless ») à rotor externe, avec des bobines agencées dans le stator 40 et un rotor 38 apte à tourner autour du stator en fonction de l’alimentation électrique des bobines et du champ magnétique généré. On comprendra que la disposition à rotor externe est nécessaire à la fixation du rotor à l’arbre creux dans l’agencement décrit, mais que l’on pourrait adapter la structure du moteur pour lier le rotor à l’arbre creux avec un rotor interne. Toutefois, la mise en oeuvre d’un moteur à rotor externe permet de fournir plus de couple et de proposer un meilleur rendement du moteur.

Le stator 40 est une pièce cylindrique avec un alésage interne 60 s’étendant au centre du stator sur toute la hauteur de celui-ci, et des encoches 62 agencées axialement, parallèlement à la direction d’allongement de cet alésage central. Les fils formant bobinage sont logés dans chacune de ces encoches 62, ici au nombre de 12. On comprendra que ce nombre peut varier sans sortir du contexte de l’invention. L’alésage interne du stator porte des moyens de mesure 64, illustrés sur la figure 5, d’un champ magnétique tournés vers le centre de l’alésage. Le diamètre extérieur du stator est inférieur au diamètre interne du boîtier de manière à pouvoir loger le rotor, agencé autour du stator.

Le rotor 38 présente une forme de bague entourant le stator 40, avec une face interne porteuse d’au moins un aimant permanent 66 se trouvant en regard de la face externe 68 du stator. Cet aimant interagit avec les champs magnétiques formés par le courant d’alimentation dans les bobines du stator. Le rotor 38 comporte une paroi transversale 70 disposée à une extrémité, ladite paroi transversale étant munie d’un orifice central 72 et d’une pluralité de trous 74 répartis régulièrement autour de cet orifice central. Le rotor est agencé dans le moteur de sorte que la paroi transversale 70 est tournée du côté de l’extrémité axiale proximale 44 du moteur.

Par ailleurs, on prévoit deux roulements 76 disposés axialement de part et d’autre de l’ensemble rotor/stator. Chacun de ces roulements vient se loger dans l’alésage central 56 formé dans chacune des parois de fermeture 54 du boîtier, en appui contre les épaulements 58.

Une entretoise de fixation 78 (visible sur la figure 5) est disposée axialement entre un premier roulement et la paroi transversale 70 du rotor 38. Cette entretoise comporte un fourreau axial 80 prolongé radialement à une extrémité par une embase 82, l’entretoise étant agencée de sorte que le fourreau 80 s’étend parallèlement à l’axe de l’ensemble rotor/stator et que l’embase 82 vient en appui contre la paroi transversale 70 du rotor. On fixe l’entretoise 78 sur la paroi transversale du rotor par l’intermédiaire de moyens de fixation coopérant avec les trous de fixation 74 répartis régulièrement sur la paroi transversale. L’ensemble formé par au moins l’arbre creux 42 et l’arbre plein 34 est disposé à l’intérieur du stator, l’arbre creux étant agencé autour de l’arbre plein de sorte que l’arbre creux 42 s’étend entre le stator 40 et l’arbre plein 34. Le diamètre extérieur du tube définissant principalement l’arbre creux 42 est sensiblement égal au diamètre intérieur du stator, et le diamètre intérieur de ce tube est lui déterminé pour loger au moins l’arbre plein. Dans le mode de réalisation illustré, le diamètre intérieur du tube formant l’arbre creux 42 est adapté pour loger l’arbre plein 34 et une roue libre 84 agencée radialement entre les deux arbres. De façon connue, la roue libre 84 permet de dissocier momentanément les rotations de l’arbre plein et de l’arbre creux lorsque le couple en rotation généré au niveau de l’arbre creux et des plateaux d’entraînement associés est plus important que le couple généré au niveau des pédales et de l’arbre plein associé, c’est-à-dire lorsque l’utilisateur ne peut pédaler à une vitesse suffisante, par exemple en descente. Selon l’invention, la roue libre 84 est particulière en ce qu’elle est agencée entre l’arbre plein et seulement une partie de l’arbre creux, tel que cela va être décrit ci-dessous. L’arbre creux 42 est solidaire d’une part du rotor 38 et d’autre part d’au moins un plateau 24 d’entraînement du pédalier, tandis que l’arbre plein 34, disposé à l’intérieur de l’arbre creux, est solidaire des pédales 26. A cet effet, l’arbre plein s’étend axialement au centre du moteur et il dépasse de chaque côté du boîtier pour être relié à chacune de ses extrémités axiales aux pédales. L’arbre creux 42 présente la forme d’un tube prolongé à l’une de ses extrémités axiales par une collerette 86. En position montée, le tube de l’arbre creux est logé à l’intérieur du stator 40 et traverse également chacun des roulements 76 agencés contre le stator. La collerette 86 vient en recouvrement d’un des roulements et elle dépasse de l’extrémité axiale proximale 44 du boîtier pour servir à la fixation de l’arbre creux 42 sur le plateau 24 du pédalier. L’arbre creux est déformable sur une tranche longitudinale, en étant composé, tel quel visible sur les figures 3 à 6, d’une première partie de fixation 88, solidaire du rotor 38 du moteur et du ou des plateaux 24 du pédalier, et d’une deuxième partie de guidage 90 qui est solidaire, par l’intermédiaire de la roue libre 84, de l'arbre plein 34, relié aux pédales 26. On comprend que la (ou les) roue(s) libre(s) sont fixée(s) sur la partie de l’arbre creux qui est tournée vers l’extrémité axiale distale, à l’opposé du plateau du pédalier, c’est-à-dire sur la partie de guidage 90 mais pas sur l’autre partie de l’arbre creux, c’est-à-dire la partie de fixation 88. On comprend que le rôle de cette roue libre est de permettre aux pédales d'entraîner le plateau du pédalier dans un sens de rotation. Lorsque les pédales sont entraînées en rotation, l’arbre plein associé est en rotation et un couple est retransmis à l'arbre creux et donc au plateau du pédalier. L’arbre creux 42 est rendu solidaire du rotor 38 par l’intermédiaire de l’entretoise de fixation 78, au niveau de la première partie de fixation 88. On a illustré schématiquement sur la figure 5 une liaison mécanique rendant solidaire le fourreau 80 de l’entretoise 78 et l’arbre creux 42 et l’embase 82 est plaquée et fixée à la paroi transversale 70 du rotor 38. On comprend ainsi que le plateau d’entraînement peut être entraîné en rotation par l’arbre creux, aussi bien lorsque celui-ci est entraîné par l’intermédiaire de l’arbre plein et de la roue libre en prise, que lorsque celui-ci est entraîné en rotation par le rotor, ledit arbre creux pouvant avantageusement être dissocié de l’arbre plein. On comprend en outre que la rotation du plateau d’entraînement peut à l’inverse, dans un mode de récupération d’énergie dont les conditions de déclenchement seront décrites ci-après, entraîner la rotation du rotor autour du stator.

Sur la figure 6, on a rendu particulièrement visible le tube de l’arbre creux 42, qui est formé de deux parties distinctes parmi lesquelles la première partie de fixation 88, qui comporte la collerette 86 et qui est fixée au rotor 38, et la deuxième partie de guidage 90, sur laquelle est disposé au moins un aimant 91. La première partie de fixation 88 est tournée vers l’extrémité axiale proximale 44 du moteur et le ou les plateaux 24 d’entraînement du pédalier tandis que la partie de guidage 90 est tournée vers l’extrémité axiale distale 46. La partie de guidage s’étend à l’intérieur du stator notamment en regard des moyens de mesure 64 d’un champ magnétique portés par la paroi délimitant l’alésage interne du stator 40. Entre ces deux parties du tube, des barrettes axiales 92 sont formées par retrait de matière sur la paroi externe et/ou sur la paroi interne du tube formant l’arbre creux 42.

La présence de ces barrettes 92 permet, tel que cela sera décrit ci-après, une déformation relative de l’une des parties du tube par rapport à l’autre en rotation, autour de l’axe d’allongement de l’arbre creux. Alors que la roue libre 84 n’est fixée que sur l’une des parties de l’arbre creux, à savoir la partie de fixation 90, l’entraînement entre les deux parties de l’arbre creux se fait par l’intermédiaire du système déformable formé par les barrettes 92.

Un codeur rotatif magnétique, apte à déterminer une variation de la position angulaire du rotor 38, est agencé à la périphérie de la paroi transversale 70. Ce codeur comporte d’une part un composant magnétique supporté par une carte électronique de commande 94 s’étendant radialement par rapport à l’axe de révolution du rotor, depuis la face interne de la paroi latérale cylindrique 48 du boîtier 36, et d’autre part un aimant s’étendant en un anneau continu sur tout le pourtour de la paroi transversale 70 du rotor 38 (ou une pluralité d’aimants 96 disposés de proche en proche en un anneau tel qu’illustré sur la figure 3). Le composant magnétique du codeur est d’une précision de détection de l’ordre de 5000 points/tour.

On comprend qu’au moins le codeur magnétique et les moyens de mesure du champ magnétique portés par le stator font partie d’un dispositif de pilotage du dispositif d’assistance motorisé en fonction du couple fourni par le cycliste : les informations de vitesse de rotation et de position angulaire du rotor relevées par ce codeur rotatif 94,96, ainsi que les par les moyens de mesure d’un champ magnétique, sont envoyées vers des moyens de calcul du module de commande 18, qui calculent par différence des deux positions mesurées pour chacune des parties du tube un couple d’entraînement fourni par le cycliste, la déformation relative des deux parties de l'arbre creux étant proportionnelle au couple d’entraînement. L’étude de ce couple d’entraînement par rapport aussi aux paramètres vitesse moteur donné par le codeur magnétique et courant du moteur peut être révélatrice d’un besoin d’assistance au pédalage, et le module de commande est configuré pour générer des instructions d’alimentation des bobines du stator pour le fonctionnement adéquat du moteur. Le module de commande comporte notamment une cartographie moteur qui permet d’associer une intensité de courant dans les bobines du stator à chacune des valeurs différentielles des couples d’entrainement. A la lecture de ce qui précède, on comprend que le dispositif d’assistance motorisé selon l’invention est particulièrement avantageux en ce que le moteur est centré sur l’axe dont on souhaite assister la rotation, sans étage de réduction. Ceci est notamment possible avec un dimensionnement spécifique du moteur, tel qu’il présente un point de fonctionnement optimal à faible vitesse.

On va maintenant décrire un mode d’utilisation du dispositif d’assistance au pédalage selon l’invention.

Au démarrage, le cycliste appuie sur une pédale 26, et le moteur 16 n'est pas alimenté donc ne fournit pas de couple. La roue étant entraînée sous l’effet du pédalage du cycliste, un couple apparaît et ce couple est mesuré lors du passage d'au moins un aimant 91 devant les moyens de mesure 64 de champ magnétique. A ce stade, le module de commande détermine une puissance à appliquer au moteur. A titre d’exemple, le module de commande pourra déterminer la puissance à appliquer en fonction d’un algorithme définissant que la puissance appliquée au moteur doit telle que le rapport puissance moteur / puissance pédaleur reste constant. En cela, on dispose de moyens de pilotage linéaire du moteur en fonction du couple mesuré. On comprendra qu’un tel algorithme est cité à titre d’exemple et que d’autres pourront être utilisés sans sortir du contexte de l’invention.

Lorsque le cycliste arrête de pédaler, ou qu’il pédale à une vitesse de rotation inférieure à la vitesse de rotation du pédalier, la roue libre 84 agencée entre l’arbre creux 42 et l’arbre plein 34 permet de désolidariser les pédales 26 du moteur 16.

Les moyens capteurs permettent de détecter qu’aucun couple n'est exercé par le cycliste et le module de commande peut donner une instruction d’arrêt d’alimentation du moteur. Le rotor 38 continue à être entraîné en rotation du fait de sa fixation sur la première partie de fixation 88 de l’arbre creux 42, solidaire du pédalier, et le moteur peut ainsi fonctionner en récupération d’énergie pour alimenter la batterie reliée au moteur. Cette récupération d’énergie lors du freinage ou ralentissement du cycle est rendu possible par l’agencement en ligne du moteur et du plateau d’entraînement du pédalier, c’est-à-dire l’agencement selon lequel le moteur présente un axe de révolution confondu avec l’axe de rotation du plateau d’entraînement. On comprend que dans le cas des arts antérieurs où un étage de réduction est prévu entre le moteur et le pédalier, cet étage de réduction empêche une récupération d’énergie optimale.

Un capteur de vitesse peut être installé sur l'arbre plein associé aux pédales pour donner un paramètre d'entrée supplémentaire au module de commande du moteur : à titre d’exemple, si le cycliste entraîne le vélo à plus de 25Km/h, l’alimentation du moteur peut être coupée.

La description qui précède explique comment l’invention permet d’atteindre les objectifs qu’elle s’est fixés et notamment de proposer un dispositif d’assistance à la rotation d’un arbre par la mise en place d’un moteur à rotor externe centré sur cet arbre. Le fait d’avoir un moteur centré sur l’axe rotatif permet un entraînement direct, sans étage de réduction, ce qui permet d’une part d’optimiser l’énergie à fournir par la batterie, et ce qui permet d’autre part de récupérer le cas échéant de l’énergie lorsque le moteur électrique à rotor externe n’est pas sollicité, étant entendu que ces deux caractéristiques permettent de jouer sur le dimensionnement de la batterie à associer au dispositif. Dans le cadre de l’application à un dispositif d’assistance au pédalage, on peut ainsi avoir un moteur logé dans la structure du cadre, c’est-à-dire à l’intérieur des tubes définissant cette structure, de manière à être protégé des intempéries et ne pas former de verrue disgracieuse. Dans ce double contexte d’agencement du moteur et du dispositif d’assistance associé, l’invention peut s'étendre à tous modes et/ou configurations équivalents et à toute combinaison techniquement opérante de tels modes et/ou configurations. En particulier, on prévoir une variante de réalisation selon laquelle l’arbre creux et l’arbre plein sont agencés l’un dans l’autre sans roue libre intermédiaire. Il convient alors de prévoir un pilotage électronique très performant de manière à couper l’alimentation du moteur dès que le cycliste arrête d’exercer un couple sur le pédales, afin d’éviter que l’arbre plein soit tout de même entraîné en rotation par le rotor par l’intermédiaire de l’arbre creux. Ce pilotage électronique réactif est rendu possible par la mise en place de capteurs magnétiques très précis, la valeur de détection de 5000 points par tour étant donné à titre indicatif pour illustrer cette grande précision.

Claims (16)

1. REVENDICATIONS

   1. Dispositif d’assistance motorisé au pédalage (1) d’un cycle, caractérisé en ce qu’il comporte un stator (40), un rotor (38) et un ensemble formé d’un arbre creux (42) et d’un arbre plein (34) agencé à l’intérieur de l’arbre creux et configuré pour être solidaire, à chacune des ses extrémités, de moyens d’actionnement par Γutilisateur, l’arbre creux (42) étant solidaire en rotation d’une part du rotor (40) et d’autre part d’au moins un plateau (24) d’entraînement.
2. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’arbre creux (42), l’arbre plein (34), le rotor (38) et le stator (40) sont agencés coaxialement les uns aux autres.
3. 3. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte un moteur (16) à rotor (38) externe, les arbres plein (34) et creux (42) étant logés à l’intérieur du stator (40) en dépassant axialement de part et d’autre dudit stator.
4. 4. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’arbre creux (42) présente une forme de tube, comprenant deux parties reliées par des barrettes (92) s’étendant régulièrement sur le pourtour du tube le long de la direction d’allongement de l’arbre creux.
5. 5. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’arbre creux (42) présente une première partie de fixation (88), solidaire du rotor (38) et du plateau (24) d’entraînement, et une deuxième partie de guidage (90) solidaire en rotation de l’arbre plein (34).
6. 6. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la deuxième partie de guidage (90) est solidaire en rotation de l’arbre plein (34) par l’intermédiaire d’une roue libre (84).
7. 7. Dispositif selon l’une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que l’arbre creux (42) comporte, à une extrémité axiale, une collerette de fixation (86) au plateau d’entraînement et, sur son pourtour une entretoise de fixation (78) au rotor.
8. 8. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, en combinaison avec la revendication 3, caractérisé en ce que le moteur (16) comporte un dispositif de mesure de couple d’effort fourni au niveau des moyens d’actionnement par l’utilisateur.
9. 9. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le dispositif de mesure comporte un aimant (91) disposé sur la face externe de l’arbre creux (42), ledit arbre creux étant agencé l’intérieur d’un alésage interne du stator (40) de manière à ce que ledit aimant soit en regard d’un moyen de mesure d’un champ magnétique (64) porté par une paroi délimitant ledit alésage interne du stator.
10. 10. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il est appliqué à de l’assistance au pédalage, lesdits moyens d’actionnement solidaires des extrémités de l’arbre plein consistant en des pédales actionnés par un cycliste et le plateau d’entraînement consistant en un ou plusieurs plateaux du pédalier du cycle.
11. 11. Cycle comportant un cadre (2), un pédalier (24, 26) et un dispositif d’assistance motorisé au pédalage (1) comprenant un moteur électrique (16) configuré pour entraîner en rotation au moins un plateau (24) associé au pédalier, caractérisé en ce que le moteur (16) comporte un ensemble rotor/stator agencé de sorte que l’axe de rotation du rotor (38) est sensiblement confondu avec un axe de pédales (14) et/ou un axe du pédalier.
12. 12. Cycle selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le moteur est à rotor (38) externe, agencé sans étage de réduction sur l’axe de rotation du plateau (24) associé au pédalier.
13. 13. Cycle selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le dispositif d’assistance motorisé au pédalage (1) est conforme à l’une des revendications 1 à 10.
14. 14. Cycle selon la revendication 11 à 13, caractérisé en ce que le moteur (16) est associé à une batterie (20) et un module de commande (18), au moins le moteur et le module de commande étant logés dans le cadre (2) du cycle.
15. 15. Cycle selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le moteur (16), le module de commande (18) et la batterie (20) sont logés à l’intérieur d’au moins un tube (4, 6, 8) définissant la structure du cadre (2), ledit moteur (16) étant centré sur l’axe de pédales (14).
16. 16. Cycle selon l’une des revendications 11 à 15, caractérisé en ce que le module de commande (18) comporte des moyens de pilotage linéaire du moteur (16) en fonction d’une mesure de couple fourni par le cycliste.