FR3116799A1 - Control unit for mobility device and associated process - Google Patents

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Jean-Baptiste Siegwart
Quentin DORET
Jonathan CAILLAUD
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Valeo Embrayages SAS
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Abstract

L’invention concerne un procédé de pilotage pour engin de mobilité (900), ledit engin comportant un moteur électrique (300) agencé pour assurer tout ou partie de la propulsion dudit engin et un dispositif de changement de vitesse (100) présentant une pluralité de k rapports entre un premier rapport dit rapport n° 1 et un rapport supérieur dit rapport n° k, chacun des k rapports présentant un ratio (R1, Ri ,Rk), ledit dispositif de changement de vitesse comportant un actionneur de changement de vitesse (150) agencé pour engager un rapport sélectionné présentant un ratio (Rsel ) , ledit procédé permettant de piloter au moins un du moteur électrique et du dispositif de changement de vitesse (100). L’invention concerne également une unité de pilotage pour mettre en œuvre un tel procédé. Figure à publier avec l’abrégé : Figure 3The invention relates to a steering method for a mobility device (900), said device comprising an electric motor (300) arranged to ensure all or part of the propulsion of said device and a gear change device (100) having a plurality of k ratios between a first gear called gear no. 1 and a higher gear called gear no. k, each of the k gears having a ratio (R1, Ri, Rk), said speed change device comprising a speed change actuator ( 150) arranged to engage a selected gear having a ratio (Rsel ), said method making it possible to control at least one of the electric motor and of the speed change device (100). The invention also relates to a control unit for implementing such a method. Figure to be published with abstract: Figure 3

Description

Unité de pilotage pour engin de mobilité et Procédé associéControl unit for mobility device and associated process

Le domaine de la présente invention est celui de la mobilité dite douce, et plus particulièrement celui des engins de mobilités combinant propulsion électrique et force musculaire, par exemple les vélos à assistance électrique.The field of the present invention is that of so-called soft mobility, and more particularly that of mobility devices combining electric propulsion and muscular force, for example electrically assisted bicycles.

Des boites de vitesses pour cycles sont connues de l’art antérieur. En particulier la publication FR2975367 A1 divulgue un dispositif de changement de vitesses pour vélos comportant une boîte de vitesses à engrenages et une navette coulissante pour effectuer la sélection du rapport. Le dispositif et les engrenages de la boîte de vitesses sont agencés dans un boîtier commun. Alors que le domaine des véhicules légers à pédalier pour le transport de biens ou des personnes se diversifie il existe un besoin pour des boites de vitesse automatiques et électriques fiables et faciles à fabriquer.Gearboxes for cycles are known from the prior art. In particular, publication FR2975367 A1 discloses a gear-changing device for bicycles comprising a gear-driven gearbox and a sliding shuttle for performing gear selection. The device and gears of the gearbox are arranged in a common housing. While the field of light pedal vehicles for transporting goods or people is diversifying, there is a need for automatic and electric gearboxes that are reliable and easy to manufacture.

La demande DE102009029655 A1 décrit une méthode de régulation de l’entraînement électrique auxiliaire d'un vélo. Une unité de commande est prévue pour commander l'entraînement électrique auxiliaire de telle manière qu'une force d'entraînement uniforme est continuellement générée à partir de la composante de puissance appliquée par le conducteur et de la composante de puissance appliquée par l'entraînement auxiliaire électrique.Application DE102009029655 A1 describes a method for regulating the auxiliary electric drive of a bicycle. A control unit is provided for controlling the auxiliary electric drive such that a uniform driving force is continuously generated from the power component applied by the driver and the power component applied by the auxiliary drive electric.

La demande EP2480446 A1 divulgue, pour une bicyclette présentant un entrainement électrique auxiliaire, un procédé visant à récupérer et accumuler de l'énergie lorsque le sens de rotation du pédalier est dirigé vers l'arrière.Application EP2480446 A1 discloses, for a bicycle having an auxiliary electric drive, a method aimed at recovering and accumulating energy when the direction of rotation of the crankset is directed backwards.

Il existe un besoin pour faciliter la récupération d’énergie lors de l’utilisation de vélos à assistance électrique.There is a need to facilitate energy recovery when using electrically assisted bicycles.

Un problème rencontré des engins de l’art antérieur, en particulier des vélos à assistance électrique connus, est le passage de rapport sous charge. Cette situation arrive notamment lorsque le cycliste aborde une côte et ressent le besoin de rétrograder parce que l’effort devient trop intense ou la fréquence de pédalage trop basse. La boite de vitesse peut se retrouver dans l’impossibilité de changer de rapport en raison du couple important la traversant.A problem encountered with machines of the prior art, in particular known electrically assisted bicycles, is the change of gear under load. This situation occurs especially when the cyclist approaches a hill and feels the need to downshift because the effort becomes too intense or the pedaling frequency too low. The gearbox may find itself unable to change gear due to the high torque passing through it.

Il existe un besoin pour favoriser le passage de vitesse des boîtes de vitesse pour engins de mobilité à pédalier.There is a need to promote the shifting of gearboxes for pedal-powered mobility devices.

Pour répondre au moins en partie à ces besoin, l’invention, selon un premier aspect a pour objet un procédé de pilotage pour engin de mobilité, ledit engin comportant un moteur électrique agencé pour assurer tout ou partie de la propulsion dudit engin et un dispositif de changement de vitesse présentant une pluralité de rapports entre un premier rapport dit rapport n° 1 et un rapport supérieur, chacun des rapports présentant un ratio, ledit dispositif de changement de vitesse comportant un actionneur de changement de vitesse agencé pour engager un rapport sélectionné présentant un ratio, ledit procédé permettant notamment de piloter au moins un du moteur électrique et du dispositif de changement de vitesse.To respond at least in part to these needs, the invention, according to a first aspect, relates to a steering method for a mobility device, said device comprising an electric motor arranged to ensure all or part of the propulsion of said device and a device change gear having a plurality of gears between a first gear called gear No. 1 and a higher gear, each of the gears having a ratio, said gear changing device comprising a gear change actuator arranged to engage a selected gear having a ratio, said method making it possible in particular to control at least one of the electric motor and of the speed change device.

L’engin de mobilité peut être un engin de mobilité à assistance électrique pour lequel le moteur électrique fournit notamment une partie de la puissance de propulsion lorsque la vitesse instantanée de l’engin de mobilité est inférieure à une valeur seuil. Dans le cadre de la présente demande on utilisera indifféremment l’expression « vélo », « engin de mobilité » et « engin ».The mobility device may be an electrically assisted mobility device for which the electric motor provides in particular part of the propulsion power when the instantaneous speed of the mobility device is below a threshold value. In the context of this application, the expression “bicycle”, “mobility device” and “device” will be used interchangeably.

L’invention permet ainsi le contrôle du dispositif de changement de vitesse d’un engin de mobilité, en particulier d’un vélo électrique. Plus précisément, le pilotage du moteur électrique d’assistance selon l’invention facilite les passages de rapport de ce même dispositif de changement de vitesse.The invention thus allows the control of the gear change device of a mobility device, in particular of an electric bicycle. More precisely, the control of the electric assistance motor according to the invention facilitates the gear changes of this same speed change device.

De manière avantageuse le moteur électrique est notamment en aval du dispositif de changement de vitesse dans la chaîne de transmission du couple, il est par exemple relié à l’arbre de sortie du dispositif de changement de vitesse.Advantageously, the electric motor is in particular downstream of the speed change device in the torque transmission chain, it is for example connected to the output shaft of the speed change device.

Sauf précision contraire, le moteur électrique est agencé pour tourner dans un sens correspondant à un déplacement de l’engin de mobilité en marche avant. Lors de certaines mises en œuvre de l’invention, le moteur électrique tourne dans un sens opposé correspondant à un déplacement de l’engin de mobilité en marche arrière.Unless otherwise specified, the electric motor is arranged to rotate in a direction corresponding to a movement of the mobility device in forward gear. During certain implementations of the invention, the electric motor rotates in an opposite direction corresponding to a movement of the mobility device in reverse.

Le moteur électrique étant situé en aval du dispositif de changement de vitesse permet de générer un couple moteur sans passer par ce même dispositif de changement de vitesse. L’actionneur de changement de vitesse peut alors agir sans ajout d’effort de blocage de la part du moteur électrique.The electric motor being located downstream of the speed change device makes it possible to generate a motor torque without passing through this same speed change device. The gearshift actuator can then act without additional blocking force from the electric motor.

Le pilotage d’un couple instantané et important du moteur électrique permet une accélération de la chaîne de transmission en aval du dispositif de changement de vitesse ce qui engendre un relâchement de la tension entre l’entrée et la sortie ce même dispositif. En conséquence l’actionneur de changement de vitesse subit un effort de blocage diminué.The control of an instantaneous and significant torque of the electric motor allows an acceleration of the transmission chain downstream of the gear change device which generates a release of the voltage between the input and the output of this same device. As a result, the gear change actuator undergoes a reduced blocking force.

De façon avantageuse, le procédé selon l’invention présente, seule ou en combinaison, au moins l’une ou l’autre des une étape ci-dessous concernant le pilotage du dispositif de changement de vitesse ou le pilotage du moteur électrique:Advantageously, the method according to the invention presents, alone or in combination, at least one or the other of the one step below concerning the control of the gearshift device or the control of the electric motor:

  • une étape de renforcement du couple du moteur électrique notamment en réponse à un signal correspondant à une demande de changement de rapport. Le signal correspond par exemple à une instruction de changement de rapport de la part d’un conducteur de l’engin de mobilité. Dans une variante le signal résulte d’une étape de calcul du rapport optimal comme décrit plus loin.a step of reinforcing the torque of the electric motor in particular in response to a signal corresponding to a request for a gear change. The signal corresponds for example to a gear change instruction from a driver of the mobility device. In a variant, the signal results from a step of calculating the optimal ratio as described below.

Dans le cas d’un engin à assistance électrique, l’application d’un couple moteur instantané et important au moment où le cycliste génère le moins d’effort permet un relâchement optimal des contraintes dans le dispositif de changement de vitesse au moment où l’actionneur de changement de vitesse procède à un changement. En outre, un capteur ou estimateur de position (via un profil de couple ou de vitesse cycliste mesuré) permet de définir un rapport optimal instantané, en fonction du temps.In the case of an electrically assisted machine, the application of an instantaneous and significant engine torque at the moment when the cyclist generates the least effort allows an optimal relaxation of the stresses in the gear change device at the moment when the shift actuator makes a shift. In addition, a position sensor or estimator (via a measured torque or cycling speed profile) makes it possible to define an instantaneous optimal gear, as a function of time.

  • étape de réduction du couple du moteur électrique . Préalablement à l’étape décrite ci-dessus, il peut être avantageux de réduire le couple moteur avant de l’augmenter de façon plus importante.step of reducing the torque of the electric motor. Prior to the step described above, it may be advantageous to reduce the engine torque before increasing it more significantly.

- étape d’enclenchement d’un rapport sélectionné du dispositif de changement de vitesse. Lors de cette étape, l’unité de pilotage commande l’actionneur de changement de vitesse à partir d’une consigne de l’utilisateur pour indiquer le rapport choisi. Dans une variante préférentielle la consigne est le résultat d’un calcul effectué par l’unité de pilotage.- step of engaging a selected gear of the gear change device. During this step, the control unit controls the gear change actuator based on a user instruction to indicate the selected gear. In a preferred variant, the setpoint is the result of a calculation performed by the control unit.

  • étape de calcul du rapport optimal du dispositif de changement de vitessestep of calculating the optimum gear ratio of the shifting device
  • étape d’enclenchement d’un rapport neutre pour lequel la sortie du dispositif de changement de vitesse n’est pas reliée au pédalier. Un tel rapport neutre peut être enclenché par exemple suite à une consigne de l’utilisateurstep for engaging a neutral gear for which the output of the gearshift device is not connected to the pedals. Such a neutral report can be triggered for example following a user instruction
  • étape de freinage régénératif. Le dispositif de changement de vitesse est notamment en rapport neutre. Le mouvement de la roue fait tourner le moteur électrique qui fonctionne comme générateur et charge la batterie lorsque celle-ci est en partie déchargée. L’étape de freinage régénératif est dans une variante suivie d’une étape de freinage mécanique dans laquelle l’unité de pilotage commande le système de freinage.regenerative braking stage. The gear change device is in particular in neutral gear. The movement of the wheel turns the electric motor which functions as a generator and charges the battery when it is partially discharged. The regenerative braking stage is in a variant followed by a mechanical braking stage in which the control unit controls the braking system.
  • étape de commande du moteur électrique en sens inverse, c’est-à-dire dans un sens correspondant à un déplacement de l’engin de mobilité en marche arrière. Le dispositif de changement de vitesse est notamment en rapport neutre. Dans une mise en œuvre particulière, l’utilisateur peut se déplacer à côté de l’engin qui recule.step of controlling the electric motor in the opposite direction, that is to say in a direction corresponding to a movement of the mobility device in reverse. The gear change device is in particular in neutral gear. In a particular implementation, the user can move alongside the reversing machine.
  • étape de blocage d’au moins une roue de l’engin, indifféremment roue avant ou roue arrière. Cette étape permet une solution antivol de l’engin de mobilité particulièrement simple à mettre en œuvre.step of locking at least one wheel of the machine, either front wheel or rear wheel. This step provides an anti-theft solution for the mobility device that is particularly simple to implement.

Dans un mode de réalisation avantageux, le procédé selon l’invention est adaptatif.In an advantageous embodiment, the method according to the invention is adaptive.

Selon un autre de ses aspects, l’invention porte aussi sur une unité de pilotage pour engin de mobilité,According to another of its aspects, the invention also relates to a control unit for a mobility device,

ledit engin comportant un moteur électrique agencé pour assurer tout ou partie de la propulsion dudit engin et un dispositif de changement de vitesse présentant une pluralité de rapports entre un premier rapport dit rapport n° 1 et un rapport supérieur,said machine comprising an electric motor arranged to provide all or part of the propulsion of said machine and a gear change device having a plurality of ratios between a first ratio called ratio No. 1 and a higher ratio,

l’unité de pilotage étant agencée pour piloter au moins un du moteur électrique et du dispositif de changement de vitesse.the control unit being arranged to control at least one of the electric motor and of the speed change device.

De façon préférentielle l’unité de pilotage est agencée pour piloter le moteur électrique et le dispositif de changement de vitesse.Preferably, the control unit is arranged to control the electric motor and the gear change device.

Dans des modes de réalisation particuliers l’unité de pilotage est agencée pour piloter au moins un d’un :In particular embodiments, the control unit is arranged to control at least one of one:

  • système de freinagebraking system
  • système d’éclairagelighting system
  • système de localisationlocation system
  • système interface homme-machine, ledit système interface homme-machine étant agencé pour informer l’utilisateur et/ou considérer les demandes dudit utilisateur. Le système interface homme-machine est en particulier agencé pour transmettre à l’unité de pilotage un signal tel que décrit précédemment correspondant à une instruction de changement de rapport. Selon les modes de réalisation le système interface homme-machine est apte à présenter à l’utilisateur des informations reçues de l’unité de pilotage.man-machine interface system, said man-machine interface system being arranged to inform the user and/or consider the requests of said user. The man-machine interface system is in particular arranged to transmit to the control unit a signal as described above corresponding to a gear change instruction. According to the embodiments, the man-machine interface system is capable of presenting information received from the control unit to the user.

Avantageusement, l’unité de pilotage peut comporter ou être reliée à au moins un dispositif de détermination de la position du pédalier. Le dispositif de détermination de la position du pédalier est par exemple un système de mesure de ladite position à l’aide d’un capteur.Advantageously, the control unit may comprise or be connected to at least one device for determining the position of the pedals. The device for determining the position of the crankset is for example a system for measuring said position using a sensor.

Dans une variante, l’unité de pilotage comporte un tel dispositif de détermination de la position du pédalier et estime la position du pédalier par calcul.In a variant, the control unit comprises such a device for determining the position of the crankset and estimates the position of the crankset by calculation.

Dans le cadre de la présente demande le terme pédalier se rapportant par exemple à un vélo à assistance électrique doit être compris dans un sens large utilisé pour décrire tout moyen d’entrée du couple fourni par un utilisateur de l’engin de mobilité.In the context of the present application, the term crankset relating for example to an electrically assisted bicycle must be understood in a broad sense used to describe any means of torque input provided by a user of the mobility device.

L’unité de pilotage est notamment agencée pour mettre en œuvre un procédé tel que décrit précédemment.The control unit is in particular arranged to implement a method as described above.

Selon un autre de ses aspects, l’invention porte aussi sur un ensemble de transmission pour engin de mobilité, ledit ensemble comportant le moteur électrique, le dispositif de changement de vitesse une unité de pilotage telle que décrite dans la présente demande.According to another of its aspects, the invention also relates to a transmission assembly for a mobility device, said assembly comprising the electric motor, the gearshift device, a control unit as described in the present application.

Selon encore un autre de ses aspects, l’invention porte aussi sur un engin de mobilité comportant une unité de pilotage telle que décrite précédemment.According to yet another of its aspects, the invention also relates to a mobility device comprising a steering unit as described previously.

L’engin comporte notamment une batterie, ou tout autre moyen connu de l’homme du métier pour fournir l’énergie nécessaire pour alimenter le moteur électrique. La batterie peut dans une variante alimenter également au moins un système d’éclairage, un système de localisation et/ou navigation, un système interface homme-machine.The machine comprises in particular a battery, or any other means known to those skilled in the art to provide the energy necessary to power the electric motor. The battery can alternatively also supply at least one lighting system, a location and/or navigation system, a man-machine interface system.

Avantageusement, l’ensemble de transmission et/ou l’engin de mobilité est tel que le moteur électrique est relié à un pignon de sortie du dispositif de changement de vitesse.Advantageously, the transmission assembly and/or the mobility device is such that the electric motor is connected to an output pinion of the speed change device.

Exemples de situations particulièresExamples of specific situations

Exemple 1 : Démarrage en côte - Mode de réalisation capteur de penteExample 1: Hill start - Slope sensor embodiment

Dans une variante, l’unité de pilotage comporte un accéléromètre ou est agencée pour recevoir un signal d’un accéléromètre ou d’un capteur de pente. Le capteur de pente est par exemple intégré dans le boitier du moteur électrique. L’unité de pilotage reçoit ainsi l’information en temps réel de la pente sur laquelle l’engin de mobilité est situé et ou se déplace.In a variant, the control unit comprises an accelerometer or is arranged to receive a signal from an accelerometer or from a slope sensor. The slope sensor is for example integrated in the casing of the electric motor. The control unit thus receives real-time information on the slope on which the mobility device is located and where it is moving.

En pente ascendante, le cycliste devra fournir un fort couple pour mouvoir le vélo. Lors d’un démarrage, le capteur de pente indique à l’unité de pilotage l’information de la pente sur laquelle le vélo est situé.Uphill, the cyclist will have to provide a strong torque to move the bike. During a start, the slope sensor indicates to the control unit the information of the slope on which the bike is located.

En connaissant le couple maximum que peut supporter le dispositif de changement de vitesse lors d’un changement de rapport, l’unité de pilotage commande l’actionneur du dispositif de changement de vitesse pour qu’il positionne le dispositif de changement de vitesse sur un rapport dit rapport optimal correspondant à une optimisation de la paire couple utilisateur - fréquence de pédalage à fournir par le cycliste avant même qu’il ait commencé à pédaler.Knowing the maximum torque that the gearshift device can withstand when changing gear, the control unit controls the actuator of the gearshift device so that it positions the gearshift device on a so-called optimal ratio corresponding to an optimization of the user torque/pedaling frequency pair to be provided by the cyclist even before he has begun to pedal.

Exemple 2 : Détection et anticipation de pente par un système de localisation et/ou navigation lors d’un roulageExample 2: Slope detection and anticipation by a location and/or navigation system while driving

Dans cet exemple, l’unité de pilotage comporte ou est reliée à un capteur de positionnement satellite et, de façon optionnelle à un capteur prévu pour caractériser le pédalage du cycliste, par exemple capteur de fréquence de pédalage.In this example, the control unit comprises or is connected to a satellite positioning sensor and, optionally to a sensor provided to characterize the pedaling of the cyclist, for example pedaling frequency sensor.

Le capteur de localisation satellite est par exemple situé dans le boitier logeant également l’ensemble de transmission. Alternativement le capteur de positionnement satellite est situé sur le cadre de l’engin de mobilité.The satellite location sensor is for example located in the box also housing the transmission assembly. Alternatively, the satellite positioning sensor is located on the frame of the mobility device.

L’unité de pilotage, à partir de l’information reçue du capteur de localisation, ainsi que l’anticipation du trajet du cycliste et les variations d’altitude sur les prochains mètres à venir calcule si le couple de pédalage anticipé est supérieur à celui que peut supporter dispositif de changement de vitesse lors d’un changement de rapport. The control unit, from the information received from the location sensor, as well as the anticipation of the cyclist's journey and the variations in altitude over the next few meters to come, calculates whether the anticipated pedaling torque is greater than that that the gearshift device can withstand during a gear change .

Le procédé détermine notamment le rapport du dispositif de changement de vitesse, c’est-à-dire le rapport optimal correspondant à la paire optimale couple-fréquence de pédalage que devra fournir le cycliste.The method determines in particular the ratio of the gear change device, that is to say the optimal ratio corresponding to the optimal torque-pedaling frequency pair that the cyclist will have to provide.

Brève description des figuresBrief description of figures

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 des dessins dans lesquels :Other characteristics, details and advantages of the invention will emerge more clearly on reading the description given below by way of indication in relation to the drawings in which:

La est une vue d’un engin de mobilité selon un des aspects de l’invention,The is a view of a mobility device according to one of the aspects of the invention,

la illustre l’ensemble de transmission de l’engin de mobilité de la ,the illustrates the transmission assembly of the mobility device of the ,

la illustre en coupe le chemin de couple pour un mode de réalisation particulier de l’invention,the illustrates in section the torque path for a particular embodiment of the invention,

la est une vue schématique d’une mise en œuvre d’un procédé selon l’invention,the is a schematic view of an implementation of a method according to the invention,

La illustre un boitier logeant un dispositif de changement de vitesse selon l’invention,The illustrates a box housing a gear change device according to the invention,

Les à illustrent sous forme de schémas bloc différentes étapes un procédé selon l’invention, etThe at illustrate in the form of block diagrams different steps of a method according to the invention, and

Les [Figure 9] à sont des vues schématiques d’exemples de mise en œuvre d’un procédé selon l’invention,The [Figure 9] to are schematic views of examples of implementation of a method according to the invention,

Description détaillée de l’inventionDetailed description of the invention

La illustre un engin de mobilité 900 selon un des aspects de l’invention. L’engin 900 est ici un vélo à assistance électrique comportant un moteur électrique 400 d’axe de rotation Xm. Ledit moteur électrique est agencé pour assurer une partie de la propulsion dudit engin.The illustrates a mobility device 900 according to one of the aspects of the invention. The machine 900 is here an electrically assisted bicycle comprising an electric motor 400 with an axis of rotation Xm. Said electric motor is arranged to provide part of the propulsion of said vehicle.

Lors du déplacement sans assistance électrique, la force motrice est fournie par le cycliste, elle est transmise aux roues 950 par l'intermédiaire de deux pédales tournant autour d'un axe de pédalier qui entraîne la roue arrière par une chaîne. Le chemin de couple lors de l’utilisation avec et sans assistance électrique est détaillé plus loin en référence à la .When moving without electric assistance, the driving force is provided by the cyclist, it is transmitted to the wheels 950 via two pedals rotating around a crank axle which drives the rear wheel by a chain. The torque path when used with and without electric assistance is detailed later with reference to the .

Comme le montre la , l’engin 900 comporte un dispositif de stockage d’énergie sous forme d’une batterie 910, un système d’éclairage 920, un pédalier 940 d’axe Xp, un système de localisation et/ou navigation 980 ainsi qu’un système interface homme-machine 990 comportant notamment un écran tactile apte à afficher des informations pour et/ou prendre en compte les demandes dudit utilisateur. Le système interface homme-machine 990 est en particulier relié au système de localisation 980 et sert d’interface de navigation. L’invention n’est pas limitée à un système interface homme-machine particulier, et peut comporter tout système connu de l’homme du métier.As shown in , the machine 900 comprises an energy storage device in the form of a battery 910, a lighting system 920, a crankset 940 with axis Xp, a location and/or navigation system 980 as well as a system man-machine interface 990 comprising in particular a touch screen capable of displaying information for and/or taking into account the requests of said user. The man-machine interface system 990 is in particular linked to the location system 980 and serves as a navigation interface. The invention is not limited to a particular man-machine interface system, and may include any system known to those skilled in the art.

Les roues 950 sont munies d’un système de freinage 960, comportant notamment des freins à disque 965.The 950 wheels are equipped with a 960 braking system, including 965 disc brakes.

L’engin 900 comporte un ensemble de transmission 700 illustré . L’ensemble de transmission 700 comporte un dispositif de changement de vitesse 100 et un moteur électrique 400 d’axe de rotation Xm pour fournir une partie de la puissance pour la propulsion de l’engin.Machine 900 has transmission assembly 700 shown . The transmission assembly 700 comprises a speed change device 100 and an electric motor 400 with an axis of rotation Xm to supply part of the power for the propulsion of the vehicle.

L’ensemble de transmission 700 est au moins en partie logé dans un boîtier 600 (illustré ) ici positionné au niveau du pédalier 940 dont l’axe est confondu avec l’axe de sortie X3 du dispositif de changement de vitesse 100.Transmission assembly 700 is at least partially housed in housing 600 (shown ) here positioned at the level of the crankset 940 whose axis coincides with the output axis X3 of the speed change device 100.

La illustre en traits pleins le chemin de couple Cwu pour le couple fourni par l’utilisateurs, en particulier sans assistance électrique. L’entrée de couple se fait par un arbre 200p du pédalier 940, le couple passe par un premier pignon de multiplication primaire 11 qui engrène un deuxième pignon de multiplication primaire 12. Le premier pignon de multiplication primaire 11 est solidaire en rotation de l’arbre 200p du pédalier et le deuxième pignon de multiplication primaire 12 est solidaire en rotation d’un arbre primaire 200. Il existe un rapport de réduction permanent entre l’arbre 200p du pédalier et l’arbre primaire 200The illustrates in solid lines the torque path Cwu for the torque supplied by the users, in particular without electric assistance. The torque input takes place via a shaft 200p of the crankset 940, the torque passes through a first primary multiplication pinion 11 which meshes with a second primary multiplication pinion 12. The first primary multiplication pinion 11 is integral in rotation with the 200p shaft of the crankset and the second primary multiplication pinion 12 is integral in rotation with a primary shaft 200. There is a permanent reduction ratio between the 200p shaft of the crankset and the primary shaft 200

L’arbre primaire 200 supporte une série de pignons d’entrée 20 agencés pour engrener avec une série de pignons de sortie 30. Le nombre de pignons d’entrée 20 et de pignons de sortie 30 correspond au nombre de rapports du dispositif de changement de vitesse, ici égale à 7. Dans l’exemple les pignons d’entrée 20 sont référencés Fri de Fr1 à Fr7 et les pignons de sortie 30 Fi de F1 à F7 selon le rapport i sélectionné. Les pignons d’entrée 20 sont libres et les pignons de sortie 30 sont fixes par rapport à un arbre de sortie 230. Tous les pignons de sortie 30 sont ainsi liés au pignon de chaîne 955 par l’arbre de sortie 230.The primary shaft 200 supports a series of input gears 20 arranged to mesh with a series of output gears 30. The number of input gears 20 and output gears 30 corresponds to the number of ratios of the gear change device. speed, here equal to 7. In the example the input gears 20 are referenced Fri from Fr1 to Fr7 and the output gears 30 Fi from F1 to F7 according to the ratio i selected. The input sprockets 20 are free and the output sprockets 30 are fixed with respect to an output shaft 230. All the output sprockets 30 are thus linked to the chain sprocket 955 by the output shaft 230.

Dans le cadre de la présente demande, par les termes « libre », respectivement « fixe », on entend « libre en rotation par rapport à son axe», respectivement « fixe en rotation par rapport à son axe».In the context of the present application, the terms “free”, respectively “fixed”, are understood to mean “free in rotation with respect to its axis”, respectively “fixed in rotation with respect to its axis”.

Le couple traverse le pignon libre Fri qui engrène avec le pignon de sortie Fi correspondant au rapport i sélectionné. Le rapport n°1 est sélectionné dans l’exemple de la : le pignon libre Fr1 qui engrène avec le pignon de sortie F1. Le rapport n° 1 correspond ici à un ratio de 1, sans que cette valeur soit limitative de l’invention.The torque passes through the free pinion Fri which meshes with the output pinion Fi corresponding to the ratio i selected. Gear #1 is selected in the example of the : the free pinion Fr1 which meshes with the output pinion F1. Ratio No. 1 here corresponds to a ratio of 1, without this value limiting the invention.

Enfin, le couple est transmis à la roue 950 par la couronne le pignon de chaine 955.Finally, the torque is transmitted to the wheel 950 by the crown and the chain sprocket 955.

De façon similaire,lechemin de coupleCwade l’assistance électrique estreprésenté en traits pointillés. Le couple en provenance de l’utilisateur est le même que précédemment. Cependant, il est cette fois associé à celui en provenance du moteur électrique 400.Similarly, the torque path Cwa of the electric assistance is shown in dotted lines . The torque coming from the user is the same as before. However, this time it is associated with that coming from the electric motor 400.

Dans l’exemple illustré le moteur électrique 400 est relié au pignon de sortie F1 correspondant à un rapport n°1 du dispositif de changement de vitesse 100.In the example illustrated the electric motor 400 is connected to the output pinion F1 corresponding to a report n°1 of the gear change device 100.

Le moteur électrique 400 est relié au pignon de sortie F1 via une pluralité de pignons 40 d’un réducteur 400. La pluralité de pignons 40 est formée dans l’exemple décrit de cinq pignons :The electric motor 400 is connected to the output pinion F1 via a plurality of pinions 40 of a reducer 400. The plurality of pinions 40 is formed in the example described from five pinions:

  • un premier pignon 41 co-axial au moteur électrique 400,a first pinion 41 co-axial with the electric motor 400,
  • un deuxième pignon 42 engrenant avec le premier pignon, le deuxième pignon 42 étant un pignon d’entrée du réducteur 300,a second pinion 42 meshing with the first pinion, the second pinion 42 being an input pinion of the reducer 300,
  • un troisième pignon 43 , pignon de sortie du réducteur 400, solidaire en rotation du deuxième pignon 42, le troisième pignon 43 engrenant aveca third pinion 43, output pinion of the reducer 400, integral in rotation with the second pinion 42, the third pinion 43 meshing with
  • un quatrième pignon 44, eta fourth pinion 44, and
  • un cinquième pignon 45 engrenant avec ledit troisième pignon 43, le cinquième pignon 45 étant solidaire en rotation du quatrième pignon.a fifth pinion 45 meshing with said third pinion 43, the fifth pinion 45 being integral in rotation with the fourth pinion.

La illustre de façon schématique un procédé P de pilotage selon l’invention.The schematically illustrates a piloting method P according to the invention.

Lors de la conduite de l’engin de mobilité 900 en mode roulage le conducteur pédale à une vitesse de pédalage Sp correspondant à un couple d’entrée Tp du dispositif de changement de vitesse 100. En fonction du rapport Gi engagé présentant un ratio ri, la vitesse en sortie S’p du dispositif de changement de vitesse 100 est égale à la vitesse de pédalage divisée par le ratio ri: S’p = Sp / ri,When driving the mobility device 900 in driving mode, the driver pedals at a pedaling speed Sp corresponding to an input torque Tp of the gearshift device 100. Depending on the gear Gi engaged having a ratio r i , the output speed S'p of the speed change device 100 is equal to the pedaling speed divided by the ratio r i : S'p = Sp / r i ,

Le moteur électrique 400 tourne à une vitesse Sm. Il est associé à un réducteur 300 présentant un rapport Ra. La vitesse en sortie du réducteur S’m = Sm / Ra,The electric motor 400 rotates at a speed Sm. It is associated with a reducer 300 having a ratio Ra. The output speed of the reducer S'm = Sm / Ra,

le couple fournit est égal au couple moteur multiplié par le rapport du réducteur 300 : T’m = Tm x Ra.the torque supplied is equal to the motor torque multiplied by the gear ratio 300: T'm = Tm x Ra.

La illustre plus en détail le boîtier 600 de l’engin de mobilité 900 de la .The illustrates in more detail the case 600 of the mobility device 900 of the .

Le boitier 600 comporte un carter 660 délimitant un premier logement 610 agencé pour loger les engrenages du dispositif changement de vitesse 100. Le carter 660 délimite également plusieurs deuxièmes logements, distincts les uns des autres. Le premier logement 610 est Les logements 640, 630, 615, et 680 sont agencés pour loger respectivement le moteur électrique 400, respectivement le réducteur 300, l’actionneur de changement de vitesse 150 et l’unité de pilotage 800 de l’engin de mobilité. Les deuxièmes logements sont de préférence étanches, en particulier celui agencé pour contenir l’unité de pilotage 800.The box 600 includes a casing 660 delimiting a first housing 610 arranged to house the gears of the gear change device 100. The casing 660 also delimits several second housings, distinct from each other. The first housing 610 is The housings 640, 630, 615, and 680 are arranged to respectively house the electric motor 400, respectively the reducer 300, the gear change actuator 150 and the control unit 800 of the vehicle. mobility. The second housings are preferably sealed, in particular the one arranged to contain the control unit 800.

Le carter 660 logeant le dispositif changement de vitesse 100 est fermé par deux flasques latéraux 667. Le boitier 600 est illustré vide et avec seulement un flasque 667sur la afin de rendre mieux visibles les différents premier et deuxièmes logements. Le premier logement 610 présente deux trous en regard dans les flasques latéraux 667 pour accueillir l’axe de pédalier de l’engin de mobilité 900.The housing 660 housing the gear change device 100 is closed by two side flanges 667. The box 600 is illustrated empty and with only one flange 667 on the in order to make the various first and second housing units more visible. The first housing 610 has two holes facing each other in the side flanges 667 to accommodate the bottom bracket axle of the mobility device 900.

La illustre les étapes du procédé suite à une consigne de l’utilisateur de marche arrière. L’unité de pilotage 800 commande préalablement le passage en rapport neutre du dispositif de changement de vitesse 100 dans une étape 803. L’unité de pilotage commande l’actionneur 150 du dispositif de changement de vitesse pour qu’aucun pignon libre 20 du dispositif de changement de vitesse ne soit enclenché.The illustrates the steps of the method following a reverse instruction from the user. The control unit 800 controls beforehand the passage into neutral gear of the speed change device 100 in a step 803. The control unit controls the actuator 150 of the speed change device so that no free pinion 20 of the device gearshift is engaged.

Une fois le dispositif de changement de vitesse 100 est en rapport neutre, l’unité de pilotage 800 commande le moteur électrique 400 dans une étape 807 pour propulser l’engin de mobilité 900 en marche arrière. Le couple utile provient alors uniquement du moteur électrique 400. Même si l’utilisateurUpédale, le couple produit par le mouvement du pédalier 940 ne sera pas transmis à la roue. Le moteur électrique 400 tourne en sens inverse entrainant la roue en marche arrière. Dans un mode de réalisation, l’ensemble de transmission comporte un potentiomètre relié au capteur de commande de la marche arrière. L’utilisateurUpeut ainsi choisir la vitesse du moteur électrique 400 de façon continue jusqu’à une valeur maximum de vitesse en marche arrière. Dans une variante, selon la consigne de l’utilisateurUla vitesse du moteur en marche arrière peut prendre une ou plusieurs valeurs discrètes.Once the speed change device 100 is in neutral gear, the control unit 800 controls the electric motor 400 in a step 807 to propel the mobility device 900 in reverse. The useful torque then comes solely from the electric motor 400. Even if the user U is pedaling, the torque produced by the movement of the crankset 940 will not be transmitted to the wheel. The electric motor 400 rotates in the opposite direction driving the wheel in reverse. In one embodiment, the transmission assembly includes a potentiometer connected to the reverse gear control sensor. The user U can thus choose the speed of the electric motor 400 continuously up to a maximum reverse speed value. In a variant, depending on the user's instruction U , the speed of the motor in reverse may take one or more discrete values.

La [Figure 9] correspond à la lors de la mise en œuvre de la marche arrière. Le dispositif de changement de vitesse 100 en position neutre n’est pas relié au moteur électrique 400 et l’utilisateur ne fournit pas de couple utile.[Figure 9] corresponds to the when implementing the reverse gear. The gearshift device 100 in the neutral position is not connected to the electric motor 400 and the user does not supply any useful torque.

La illustre les étapes du procédé suite à une consigne freinage de l’utilisateur U. L’unité de pilotage 800 commande préalablement le passage en rapport neutre du dispositif de changement de vitesse 100 dans une étape 803. L’unité de pilotage commande l’actionneur 150 du dispositif de changement de vitesse pour qu’aucun pignon libre 20 du dispositif de changement de vitesse ne soit enclenché.The illustrates the steps of the method following a braking instruction from the user U. The control unit 800 controls beforehand the passage into neutral gear of the speed change device 100 in a step 803. The control unit controls the actuator 150 of the speed change device so that no idler gear 20 of the speed change device is engaged.

Une fois le dispositif de changement de vitesse 100 est en rapport neutre, l’unité de pilotage 800 commande le moteur électrique 400 dans une étape 805 de freinage moteur.Once the speed change device 100 is in neutral gear, the control unit 800 controls the electric motor 400 in a step 805 of engine braking.

Comme illustré à la , le dispositif de changement de vitesse 100 en position neutre n’est pas relié au moteur électrique 400 et le schéma du chemin de couple est inversé lors de l’étape 805 de freinage moteur. Le mouvement de la roue 950 fait tourner le moteur électrique 400 qui fonctionne comme générateur et peut charger la batterie 910 jusqu’à charge complète. Si la batterie 910 est totalement chargée ou lors d’une consigne prolongée de freinage, l’étape 805 de freinage moteur est suivie d’une étape 806 de freinage mécanique dans laquelle l’unité de pilotage commande le système de freinage 960.As shown in , the gearshift device 100 in the neutral position is not connected to the electric motor 400 and the diagram of the torque path is reversed during step 805 of engine braking. The movement of the wheel 950 turns the electric motor 400 which functions as a generator and can charge the battery 910 until fully charged. If the battery 910 is fully charged or during an extended braking instruction, the engine braking step 805 is followed by a mechanical braking step 806 in which the control unit controls the braking system 960.

Claims (12)

Procédé de pilotage pour engin de mobilité (900),
ledit engin comportant un moteur électrique (300) agencé pour assurer tout ou partie de la propulsion dudit engin et un dispositif de changement de vitesse (100) présentant une pluralité de k rapports entre un premier rapport dit rapport n° 1 et un rapport supérieur dit rapport n° k, chacun des k rapports présentant un ratio (R1, Ri,Rk), ledit dispositif de changement de vitesse comportant un actionneur de changement de vitesse (150) agencé pour engager un rapport sélectionné présentant un ratio (Rsel) , ledit procédé permettant de piloter au moins un du moteur électrique (300) et du dispositif de changement de vitesse (100).Steering method for mobility device (900),
said machine comprising an electric motor (300) arranged to provide all or part of the propulsion of said machine and a gear change device (100) having a plurality of k gears between a first gear called gear n° 1 and a higher gear called gear n° k, each of the k gears having a ratio (R 1 , R i ,R k ), said gear change device comprising a gear change actuator (150) arranged to engage a selected gear having a ratio (R salt ), said method making it possible to drive at least one of the electric motor (300) and of the speed change device (100). Procédé selon la revendication 1, le moteur électrique (300) étant relié à au moins un pignon de sortie (30, Fi) du dispositif de changement de vitesse (100).Method according to claim 1, the electric motor (300) being connected to at least one output pinion (30, F i ) of the speed change device (100). Procédé selon la revendication 1 ou 2 comportant au moins une étape de renforcement (820) du couple du moteur électrique (440) notamment en réponse à un signal correspondant à une demande de changement de rapport.Method according to claim 1 or 2 comprising at least one step of reinforcing (820) the torque of the electric motor (440) in particular in response to a signal corresponding to a request for a gear change. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes comportant au moins une étape parmi les étapes suivantes :
  • étape (802) d’enclenchement d’un rapport sélectionné (Gsel) du dispositif de changement de vitesse (100), en particulier précédé d’une étape (802) de sélection dudit rapport
  • étape (804) de calcul du rapport optimal (Gopt) du dispositif de changement de vitesse (100)
  • étape (803) d’enclenchement d’un rapport neutre
  • étape (805) de freinage régénératif
  • étape (807) de commande du moteur électrique dans un sens correspondant à un déplacement de l’engin de mobilité en marche arrière
  • étape (809) de blocage d’au moins une roue.
Method according to any one of the preceding claims comprising at least one step from the following steps:
  • step (802) of engaging a selected gear (G sel ) of the gear change device (100), in particular preceded by a step (802) of selecting said gear
  • step (804) of calculating the optimal ratio (G opt ) of the speed change device (100)
  • step (803) for engaging a neutral gear
  • regenerative braking step (805)
  • step (807) of controlling the electric motor in a direction corresponding to a movement of the mobility device in reverse
  • step (809) of locking at least one wheel.
Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, ledit procédé étant adaptatif.A method according to any preceding claim, said method being adaptive. Unité de pilotage (800) pour engin de mobilité (900),
ledit engin comportant un moteur électrique (300) agencé pour assurer au moins une partie de la propulsion dudit engin et un dispositif de changement de vitesse (100) présentant une pluralité de k rapports entre un premier rapport dit rapport n° 1 et un rapport supérieur dit rapport n° k,
l’unité de pilotage étant agencée pour piloter au moins un du moteur électrique (300) et du dispositif de changement de vitesse (100).Control unit (800) for mobility device (900),
said machine comprising an electric motor (300) arranged to ensure at least part of the propulsion of said machine and a gear change device (100) having a plurality of k gears between a first gear called gear n° 1 and a higher gear said report n° k,
the drive unit being arranged to drive at least one of the electric motor (300) and the speed change device (100). Unité de pilotage selon la revendication précédente, agencée pour mettre en œuvre un procédé selon une quelconques des revendications 1 à 5.Control unit according to the preceding claim, arranged to implement a method according to any one of Claims 1 to 5. Unité de pilotage selon la revendication 6 ou 7, étant agencée pour piloter en outre au moins un d’un système de freinage (960), un système d’éclairage (920), système de localisation et/ou navigation (980), un système interface homme-machine (990). Control unit according to Claim 6 or 7, being arranged to additionally control at least one of a braking system (960), a lighting system (920), a positioning and/or navigation system (980), a man-machine interface system (990) . Unité de pilotage selon l’une des revendications 6 à 8 comportant ou reliée à au moins un dispositif de détermination de la position du pédalier. Control unit according to one of Claims 6 to 8 comprising or connected to at least one device for determining the position of the pedal assembly . Unité de pilotage selon l’une des revendications 6 à 9 comportant ou reliée à au moins un capteur (80) sélectionné parmi un capteur de vitesse instantanée, un accéléromètre, un capteur de pente, un capteur de cadence de pédalage, un capteur de couple du cycliste.Control unit according to one of Claims 6 to 9 comprising or connected to at least one sensor (80) selected from among an instantaneous speed sensor, an accelerometer, a slope sensor, a pedaling cadence sensor, a torque sensor of the cyclist. Engin de mobilité (900), notamment engin de mobilité autonome ou engin de mobilité à assistance électrique, comportant une unité de pilotage selon l’une quelconque des revendications 6 à 10.Mobility device (900), in particular autonomous mobility device or electrically assisted mobility device, comprising a control unit according to any one of Claims 6 to 10. Engin de mobilité selon la revendication précédente, le moteur électrique (300) étant relié à un pignon de sortie (30, Fi) du dispositif de changement de vitesse (100).Mobility device according to the preceding claim, the electric motor (300) being connected to an output pinion (30, Fi) of the speed change device (100).
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