Brevet FR2298873A1 — publié le 19760820

La présente invention concerne un commutateur électrique destiné à être utilisé sur un cycle assisté électriquement (en particulier, mais de façon limitative, sur une bicyclette), ainsi qu'un cycle assisté électriquement, comportant ce commutateur. De façon plus précise, l'invention a pour objet un commutateur électrique comprenant un bâti destiné a être fixé sur le guidon d'un cycle, un organe de commande de forme allongée monté sur ce bâti de façon à pouvoir tourner et disposé coaxialement à la partie du guidon sur laquelle ce bâti est monté, un contact électrique fixe porté par ce bâti du commutateur et un contact électrique mobile pouvant se rapprocher et s'éloigner du contact fixe sous l'effet de la rotation dudit organe de commande par rapport audit bats. De préférence, ce commutateur comprend des moyens élastiques servant a faire tourner cet organe de commande par rapport audit bâti dans un sens donné. De façon avantageuse, ce contact fixe et ce contact mobile sont séparés par un élément de commutation se présentant sous la forme d'un bloc en une matière élastomère élastique chargée de particules conductrices, le chargement en particules conductrices étant tel que, lorsque ce bloc est à l'état de repos, ces particules sont maintenues éloignées les unes des autres par la masse de matiere elastomère, le bloc étant alors non conducteur de 11 électricité, tandis que, lorsque ce bloc est à l'état comprimé, ces particules sont maintenues au contact les unes des autres et forment de la sorte des circuits conducteurs dans tout l'ensemble du bloc, ces circuits reliant électriquement le contact fixe au contact mobile. Le contact fixe et le contact mobile sont situés à une certaine distance l'un de l'autre autour de l'axe de rotation de l'organe de commande. Suivant une variante, le contact fixe et le contact mobile sont situés à une certaine distance l'un de l'autre dans le sens de l'axe de rotation de l'organe de commande et cet organe de commande comporte une came qui se déplace par rapport au contact mobile sous l'effet de la rotation de cet organe de commande, cette came ayant pour roule de transformer le mouvement de rotation de l'organe de commande en un déplacement du contact mobile par rapport au contact fixe, dans le sens de l'axe de rotation de cet organe de commande. L'invention a également pour objet un cycle assisté électriquement, comprenant un cadre, une roue montée sur ce cadre de façon à pouvoir tourner et destinée à venir au contact du sol, un organe tournant d'entraînement monté sur le cadre et destiné à être mis en rotation par le conducteur du cycle, un organe souple sans fin et non extensible reliant l'organe d'entraînement à la roue, grâce à quoi la rotation de l'organe d'entrainément fait avancer le cycle, un moteur électrique et une source d'énergie correspondante portés par le cadre, la sortie dudit moteur étant associée à ladite roue, ce qui permet à ce moteur de faire avancer le cycle, et un commutateur électrique tel que défini aux paragraphes précédents, ce commutateur étant monté sur le guidon du cadre du cycle et étant associé à la source d'énergie du moteur de manière telle que le fonctionnement de ce commutateur sous l'effet de la rotation dudit organe de commande règle l'alimentation en courant électrique du moteur. De façon avantageuse, la sortie du moteur électrique est associée à ladite roue au moyen de cet organe de commande et de cet organe sans fin. L'organe sans fin est avantageusement associe à la roue au moyen d'un mécanisme à engrenages de moyeu, du type suivant lequel l'organe d'entrée de ce mécanisme à engrenages ne doit pas être soumis à une force d'entraînement au cours du passage des vitesses, le cycle comprenant également un sélecteur de vitesses monté sur le guidon du cycle, ce sélecteur de vitesses comprenant des moyens électriques de commutation associés au moteur de manière que, pendant le fonctionnement du sélecteur, le fonctionnement du moteur ne puisse pas modifier le rapport d'engrenages de ce mécanisme à engrenages de moyeu. De façon avantageuse, le cycle comprend d'autres moyens de commutation fonctionnant sous l'effet de la force dentrainement appliquée par le conducteur du cycle sur ledit organe d'entraî- nement, ces moyens de commutation étant associés au moteur de manière à empêcher ce dernier de fonctionner si le conducteur du cycle n'exerce pas la force d'entraînement sur ledit organe d' entraînement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés et donnant, à titre explicatif mais nullement limitatif, une forme de réalisation de l'invention. Sur ces dessins, la figure 1 représente, de façon schématique, une bicyclette assistée électriquement la figure 2 représente, de façon schématique, une partie du guidon de la bicyclette la figure 3 est une coupe faite suivant la ligne 3-3 de la figure 2 la figure 4 est une vue schématique analogue à la figure 2 et représentant une variante ; et la figure 5 est une coupe faite suivant la ligne 5-5 de la figure 4. La bicyclette représentée comprend un cadre 11 réalisé à partir d'un tube métallique de façon connue. Sur ce cadre Il sont montées, de façon à pouvoir tourner, une première et une seconde roues 12 et 13, destinées à venir au contact du sol, la roue 12 étant dirigée à l'aide du guidon 14 du cadre 11, tandis que la roue 13 est une roue motrice. Sur le cadre tourne également un pédalier comprenant une roue dentée 15 à chaîne à laquelle sont reliees des pédales 16 ce qui permet de faire tourner cette roue 15 par le conducteur du cycle. Une chaîne souple sans fin et non extensible 17 relie la roue dentée 15 à un pignon denté 18 porté par la roue 13. Cette disposition est classique, en ce qui concerne le fait que la rotation de la roue à chaîne 15 est transmise à la roue 13 au moyen de la chaine 17 et du pignon 18, pour faire avancer le cycle. Au cadre 11 est fixé un moteur électrique 19 comportant un organe de sortie tournant, associé à la roue à chaîne 15 de toute façon appropriée, de sorte que, lorsqu'il est mis en marche, le moteur 19 entraîne la roue 13 par l'intermédiaire de la roue à chaîne 15, de la chaîne 17 et du pignon 18. Un support fixé au cadre 11 porte une batterie d'accumulateurs 21 et, lorsque l'on ferme un circuit électrique entre cette batterie 21 et le moteur 19, ce dernier est alimenté en courant électrique et son organe de sortie se met à tourner. Un jeu de contacts de relais est monté en série avec le moteur 19, le fonctionnement de ce relais étant commandé par un commutateur 22 commandé à la main et monté sur le guidon 14 de la bicyclette.On comprend aisément que, lorsque le commutateur 22 est ouvert, le relais ne peut pas être alimenté en courant et, par suite, le moteur 19 ne peut pas tourner. Les figures 2 et 3 représentent une première forme de réalisation du commutateur 22, et les figures 4 et 5 en représentent une variante. Si l'on se reporte d'abord aux figures 2 et 3, on voit que le commutateur comprend un corps, ou bâti, cylindrique 23 fixé au guidon du cycle, à l'une de ses extrémités. Un organe de commande 24, cylindrique et de forme allongée, est porté par le corps 23 de manière à tourner par rapport à ce dernier ; l'axe de cet organe de commande est confondu avec l'axe de la partie du guidon 14 qui porte le commutateur. L'organe de commande 24 est la partie du guidon 14 qui est normalement saisie par le conducteur de la bicyclette. Près du corps oubâti 23, l'organe de commande 24 présente une partie dilatée 25, qui entoure, avec un certain jeu, la partie du corps 23 qui en est voisine. Du corps 23 partent, en direction de l'extérieur, une première et une seconde pattes 26 et 27 diamétralement opposées, tandis que, de la partie 25 de l'organe de commande 24, partent, en direction de l'intérieur, une troisième et une quatrième pattes 28 et 29 diamétralement opposées.Entre les pattes 27 et 29 est intercalé un ensemble de commutation comprenant un contact électrique fixe 31 qui s'applique contre la patte 27, un contact électrique mobile 32 qui s'applique contre la patte 29 et un élément de commutation 33 intercalé entre les contacts 31 et 32. L'élément de commutation 33 se présente sous la forme d'un bloc en caoutchouc chargé de particules conductrices. Le chargement en particules conductrices du bloc en caoutchouc est tel que, lorsque ce bloc est à l'état détendu et n'est soumis à aucune tension, la masse de caoutchouc maintient les particules conductrices séparées les unes des autres, le bloc constituant alors un élément isolant. Mais, le chargement en particules conductrices de ce bloc est tel que, lorsque le bloc est soumis à une compression, ces particules viennent au contact les unes des autres, formant ainsi des circuits conducteurs de l'électricité dans tout l'ensemble du bloc, qui devient ainsi conducteur.On comprend ainsi que, lorsque l'organe de commande 24 tourne par rapport au corps 23 pour entraîner la patte 29 en direction de la patte 27, le contact 32 se déplace vers le contact 31 et l'élément 33 est comprimé et devient ainsi conducteur. Les contacts 31 et 32 sont branchés sur des fils électriques qui partent du corps 23 et, lorsque l'organe de commande 24 tourne de façon à comprimer l'élément 33, un circuit électrique se ferme entre les fils électriques. Entre la patte 28 et la patte 26 est intercalé un ressort de compression 34 qui, lui aussi, est comprimé sous l'effet d'une rotation de l'organe de commande 24 dans le sens qui permet de comprimer l'élément 33. De la sorte, lorsqu'on libère l'organe de commande 24, l'action combinée de l'élasticité de l'élément 33 et de l'élasticité du ressort 34 fait tourner l'organe de commande 24 en le-ramenant à une position à laquelle l'élément 33 n'est pas conducteur de l'électricité. Le commutateur 23 est donc un commutateur normalement ouvert. Dans la variante représentée sur les figures 4 et 5, il est prévu également un corps 23 non conducteur de l'électricité, fixé au guidon 14. Le corps 23, dans cette nouvelle forme de réalisation, se présente comme un bouchon introduit dans l'extrémité du tube qui constitue le guidon 14. Ici encore, l'organe de commande du commutateur 24 est cylindrique et son axe est confondu avec celui des extrémités du guidon 14 ot ce guidon est normalement saisi par le conducteur du cycle. L'organe de commande 24 entoure le corps 23 et il est monté sur ce dernier de toute façon appropriée, pour tourner par rapport à ce corps 23 et par rapport au guidon 14. L'extrémité de l'organe de commande 24 la plus extérieure, dans le sens longitudinal, est bouchée par une paroi terminale 30 qui en est solidaire, cette paroi 30 constituant une came 30a sur sa face intérieure.Entre cette came 30a et une face du corps 23 qui se trouve en regard, est intercalé un ensemble de commutation 42, analogue à l'ensemble de commutation 22 décrit plus haut. Ici encore, l'ensemble de commutation 42 comprend un contact fixe porté par le corps 23, un contact mobile à une certaine distance de ce contact fixe et un élément de commutation 33 identique à celui qui a été décrit plus haut, et intercalé entre le contact fixe et le contact mobile.Ce contact fixe et ce contact mobile sont situés à une certaine distance l'un de l'autre suivant le sens de l'axe de rotation de organe de commande 24, et le contact mobile a une forme qui lui permet de coopérer avec la came 30a de manière telle que, sous l'effet de la rotation de l'organe de commande 24 d'une position de repos à une position active, la came 30a fait dévier le contact mobile en direction du contact fixe, ce qui comprime l'élément 33 et ferme un circuit électrique entre le contact fixe et le contact mobile. Dans le commutateur de la figure 5 est logé un dispositif à ressort de compression, analogue à celui qui a été décrit à propos de la figure 3 ; ce ressort a pour rôle de faire revenir l'organe de commande 24 à sa position de repos, position à laquelle l'élément 33 n'est pas conducteur de l'électricité.Le commutateur est donc, ici encore, un commutateur normalement ouvert. La figure 2 représente une forme simplifiée du circuit de la bicyclette ; il ressort, de façon évidente, de cette figure que la fermeture du commutateur 22 a pour effet d'exciter l'enroulement d'un relais dont les contacts sont normalement ouverts et se ferment quand on excite le relais pour fermer le circuit entre le moteur 19 et la batterie d'accumulateurs 21. En pratique, il est probable que l'on monte d'autres commutateurs en série avec le commutateur 22, de sorte que tous ces commutateurs doivent être fermés pour que le moteur 19 puisse être alimenté en courant. I1 peut, par exemple, être avantageux que la bicyclette comporte un mécanisme à engrenages de moyeu logé dans la roue 13, ce mécanisme ayant comme élément d'entrée, le pignon 18.Dans un mécanisme à engrenages de moyeu du type exigeant que son élément d'entrée ne soit soumis à aucune force d'entrainement pendant que l'on passe les vitesses, il est bon que le moteur 19 ne soit pas alimenté en courant électrique pendant les passages de vitesses. I1 est bien certain que le conducteur de la bicyclette peut satisfaire à cette condition en libérant le commutateur 22 au cours du déplacement du levier du sélecteur de vitesses, fixé au guidon de la bicyclette, mais cela exige, de la part du conducteur, qu'il effectue simultanément deux opérations distinctes, tout en conservant la maîtrise de son engin. Pour cette raison, un moyen de commutation électrique est installé dans le sélecteur de vitesses fixé au guidon 14 et il fonctionne automatiquement, quand le sélecteur se déplace pour effectuer les passages de vitesses, de manière à ouvrir le circuit électrique du moteur 19 pendant toute la durée de l'opération de passage de vitesse. Le moyen de commutation est avantageusement commandé par le dispositif à déclic du sélecteur de vitesses qui maintient le levier mobile du sélecteur de vitesses à l'une quelconque d'une série de positions données par rapport au corps du sélecteur de vitesses. C'est ainsi, par exemple, que le moyen de commutation du sélecteur de vitesses peut être conçu pour ouvrir le circuit électrique du relais quel que soit le stade de fonctionnement du commutateur 22, pendant toute la durée du passage de vitesse. De la sorte, lorsque le levier du sélecteur de vitesses occupe l'une de ses positions données, le moyen de commutation correspondant n'empêche pas le moteur d'être alimenté en courant électrique. Au contraire, le circuit du moteur est ouvert par le moyen de commutation pendant le passage du levier du sélecteur de vitesses de l'une à l'autre de ses positions données. En outre, le circuit électrique de la bicyclette peut comporter d'autres moyens de commutation servant à empêcher le moteur 19 d'être alimenté en courant, si le conducteur du cycle n' exerce pas une force sur les pédales pour faire avancer le cycle par lui-même. Ces autres moyens de commutation peuvent revêtir un grand nombre de formes et, dans chaque cas, ils garantissent que le cycle ne peut pas avancer uniquement sous l'action du moteur. Par exemple, les moyens de commutation peuvent être commandés sous l'effet de la reprise d'un faible jeu entre les pédales et la roue à chaîne ; suivant une variante, ces organes de commutation pourraient être commandés par la tension de la volée supérieure de la chaîne. On notera que cette tension de la chaîne est produite par le moteur aussi bien que par le conducteur. Toutefois, on constate en pratique que le moteur ne suffit pas pour maintenir une tension suffisante pour actionner le commutateur et l'on constate également, en cours d'utilisation du cycle, que si le conducteur cesse d'exercer une force sur les pédales, très peu de temps après le commutateur provoque l'arrêt du moteur. Bien entendu, le conducteur doit ultérieurement exercer une force sur les pédales pour commander le commutateur afin de permettre au moteur de tourner de nouveau. Afin que le cycle puisse avancer uniquement grâce à l'effort du conducteur, les moyens d'accouplement entre le moteur et la roue arrière comprennent un mécanisme à roue libre permettant à cette roue arrière de tourner plus vite que l'organe de sortie du moteur. De la sorte, dans les cas ou le moteur n'est pas alimenté en courant, le cycle peut avancer sans que le conducteur ait à surmonter la résistance à la rotation du moteur. REVENDICATIONS 1. Commutateur électrique, destiné à être utilisé sur un cycle assisté électriquement, ce commutateur étant caractérisé en ce qu'il comprend un bâti destiné à être fixé sur le guidon d'un cycle, un organe de commande de forme allongée monté sur ce bâti de façon à pouvoir tourner et disposé coaxialement à la partie du guidon sur laquelle ce bâti est monté, un contact électrique fixe porté par ce bâti du commutateur et un contact électrique mobile pouvant se rapprocher et s'éloigner du contact fixe sous l'effet de la rotation dudit organe de commande par rapport audit bâti. 2. Commutateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens élastiques servant à faire tourner ledit organe de commande par rapport audit bâti, dans un sens donné. 3. Commutateur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le contact fixe et le contact mobile sont séparés par un élément de commutation se présentant sous la forme d'un bloc en une matière élastomère élastique chargée de particules conductrices, le chargement en particules conductrices étant tel que, lorsque ce bloc est à l'état de repos, ces particules sont maintenues éloignées les unes des autres par la masse de matière élastomère, le bloc étant alors non conducteur de l'électricité, tandis que, lorsque ce bloc est à l'état comprimé, ces particules sont maintenues au contact les unes des autres et forment de la sorte des circuits conducteurs dans tout l'ensemble du bloc, ces circuits reliant électriquement le contact fixe au contact mobile. 4. Commutateur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le contact fixe et le contact mobile sont situés à une certaine distance l'un de l'autre, autour de l'axe de rotation de l'organe de commande. 5. Commutateur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le contact fixe et le contact mobile sont situés à une certaine distance l'un de l'autre dans le sens de l'axe de rotation de l'organe de commande et cet organe de commande comporte une came qui se déplace par rapport au contact mobile sous l'effet de la rotation de cet organe de commande, cette came ayant pour rôle de transformer le mouvement de rotation de l'organe de commande en un déplacement du contact mobile par rapport au contact fixe, dans le sens de l'axe de rotation de cet organe de commande 6.Cycle assisté électriquement, caractérisé en ce qu'il comprend un cadre, une roue montée sur ce cadre de façon à pouvoir tourner et destinée à venir au contact du sol, un organe tournant d'entralnement monté sur le cadre et destiné à être mis en rotation par le conducteur du cycle, un organe souple sans fin et non extensible reliant l'organe d'entrainement à la roue, grâce à quoi la rotation de l'organe d'entralnement fait avancer le cycle, un moteur électrique et une source d'énergie correspondante portés par le cadre, la sortie dudit moteur étant associée à ladite roue, ce qui permet à ce moteur de faire avancer le cycle, et un commutateur électrique selon l'une des revendications 1 à 5, ce commutateur étant monté sur le guidon du cadre du cycle et étant associe à la source d'énergie et au moteur de manière telle que le fonctionnement du commutateur sous l'effet de la rotation dudit organe de commande ait pour effet de régler l'alimentation du moteur en courant électrique. 7. Cycle selon la revendication 6, caractérisé en ce que la sortie du moteur électrique est branchée sur ladite roue au moyen dudit organe d'entraînement et dudit organe sans fin. 8. Cycle selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que l'organe sans fin est associé à la roue au moyen d'un mécanisme à engrenages de moyeu, du type suivant lequel l'organe d'entrée de ce mécanisme à engrenages ne doit pas être soumis à une force d'entraînement au cours du passage des vitesses, le cycle comprenant également un sélecteur de vitesses monté sur le guidon du cycle, ce sélecteur de vitesses comprenant des moyens électriques de commutation associés au moteur de manière que, pendant le fonctionnement du sélecteur, le fonctionnement du moteur ne puisse pas modifier le rapport d'engrenages de ce mécanisme à engrenages de moyeu. 9. Cycle selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend d'autres moyens de commutation fonctionnant sous l'effet de la force d'entraînement appliquée par le conducteur du cycle sur ledit organe d'entraînement, ces moyens de commutation étant associés au moteur de manière à empêcher ce dernier de fonctionner si le conducteur du cycle n'exerce pas la force d'entraînement sur ledit organe d'entraînement.