Brevet FR2824043A1 — publié le 20021031

o La présente invention concerne un dispositif pour l'entrâînement sans châne d'une roue de bicyclette. Elle s'applique plus particulièrement, mais non exclusivement, à la transformation de l'énergie mécanique fournie lors du pédalage en énergie électrique, au stockage de cette énergie électrique et à son utilisation pour faire tourner au moins l'une des roues d'une bicyclette ne possédant pas de châîne de transmission. Les préoccupations écologiques actuelles et le souci d'utiliser un moyen de transport silencieux et "propre", c'est-à-dire non polluant, ont concourus à l'augmentation de l'utilisation de la bicyclette. Par ailleurs, depuis déjà plus o d'une dizaine d'annces, la pratique du vélo tout terrain suscite un engouement sans cesse croissant; ceci étant dû principalement au plaisir de découvrir de beaux paysages, des lieux diffcilement accessibles ou simplement la nature. Néanmoins, certaines personnes ne souhaitent pas utiliser de bicyclettes pour se déplacer ou se promener car ce moyen de transport exige des efforts pouvant s'avérer pénibles, en particulier lors de la montée de certaines côtes. Des solutions ont été proposées afn d'éliminer ou de diminuer les efforts à fournir dans la pratique de la bicyclette. Classiquement, des systèmes de changement de vitesse de plus en plus élaborés ont été proposés, notamment en multipliant le nombre de plateaux au niveau du pédalier ou de la roue arrière, mals ces systèmes sont souvent fragile s et ne réduisent pas suffi s amment le s efforts à fournir. Par ailleurs, on connâît déjà des systèmes de bicyclettes aidés par un moteur à combustion. Dans ce cas, le moteur utilise l'énergie fournie par la combustion d'un carburant quelconque, généralement pour faire tourner la roue arrière. Ce système, assez peu différent d'un vélomoteur ou d'une mobylette, nécessite l'utilisation d'un carburant qui, en plus de constituer un coût non négligeable, dégage le plus souvent des polluants après combustion. En outre, les susdits systèmes utilisent classiquement une châîne de transmission, à l'identique des bicyclettes ordinaires. Or, la châîne est entrâînée à différents ryffimes saccadés relativement violents ainsi qu'à une vitesse importante de sorte que la cha^me se fragilise puis se brise, ou déraille continuellement. Ainsi, certains systèmes existants s'affranchissent des contraintes de production d'énergie mécanique mais restent très fragiles dans leur conception et leur utilisation. L'invention a donc plus particulièrement pour but d'éviter ces inconvénients. Elle propose à cet effet un dispositif pour l'entrâînement sans châîne d'une roue de bicyclette, caractérisé en ce qu'il comprend: - au moins un générateur de courant relié à un pédalier par l'intermédiaire d'un plateau denté; ledit pédalier fournissant de l'énergie mécanique qui est transformée en énergie électrique par ledit générateur, - au moins un moteur électrique utilisant l'énergie électrique fournie par le générateur pour faire tourner une des roues de la bicyclette, - au moins une batterie pour stocker l'énergie électrique, - au moins un moteur électrique pour faire tourner le pédalier, - un premier dispositif de commande permettant au choix d'utiliser l'énergie so électrique pour alimenter le moteur ou pour la stocker dans la batterie, - un second dispositif de commande permettant de déclencher l'utilisation de l'énergie électrique stockée dans la batterie pour alimenter le moteur électrique auquel elle est reliée, notamment pour l'assistance au démarrage. s Le générateur de courant comprend un alternateur ainsi qu'un redresseur, par exemple à diodes, transformant le courant alternatif généré par l'alternateur en un courant continu. Avantageusement, le premier moteur est une commutatrice, fonctionnant o comme un moteur électrique et un générateur de courant, qui produit du courant alternatif. Bien entendu, cette commutatrice consomme plus de courant qu'elle n'en produit dans le cas o une charge importante, c'està-dire un couple résistant important, est appliqué au moteur, par exemple lors d'une montée. De la même manière, la commutatrice délivrera plus de courant qu'elle n'en consomme dans le cas o une charge faible, voire nulle, est appliquée au moteur. Par ailleurs, le circuit électrique constitué selon l'invention comprendra également un bo^itier électronique de redressement du courant alternatif o engendré par le susdit générateur. Ainsi, le courant circulant dans le circuit électrique sera toujours du courant continu, utilisable par tous les organes électriques du circuit. La bicyclette selon l'invention pourra comprendre un moteur électrique fixé :5 sur la roue avant pour la faire tourner, grâce à l'énergie électrique provenant du générateur, de la commutatrice et/ou de la batterie, de sorte que la bicyclette possède deux roues motrices. La transmission au générateur de l'énergie mécanique produite par la rotation o du pédalier est as surée par l' entrâînement d'un plateau denté sur lequel engrène un pignon d'entrâînement d'un générateur électrique. Sensiblement de la même manière, les moteurs électriques font tourner les roues de la bicyclette par l'intermédiaire d'un dispositif de transmission faisant intervenir un pignon conique, solidaire de l'arbre d'entrâînement du moteur, engrenant sur une couronne dentée, également conique montée sur la roue arrière coaxialement à celle-ci. Les bornes positives des organes du circuit électrique de la bicyclette selon l'invention sont reliées entre elles grâce à un réseau filaire, constitué par des o fils conducteurs recouverts d'une gaine isolante, passant au moins en partie à l'intérieur des tubes formant le cadre de la bicyclette. Avantageusement, les bornes négatives sont quant à elles reliées au cadre de la bicyclette qui joue ainsi le rôle de masse pour ledit réscau. Selon une possibilité offerte par l'invention, les freins de la bicyclette seront des freins à récupération d'énergie qui, au lieu de dissiper l'énergie de freinage par effet Joule, transforment cette énergie mécanique en énergie électrique utilisable par le circuit électrique de la bicyclette: cette énergie électrique étant stockée dans la batterie. Un mode d'exécution de l'invention sera décrit ci-après, à titre d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 est une représentation schématique d'une bicyclette selon l'invention, La figure 2 est un schéma bloc explicatif du circuit électrique du dispositif selon l'invention. s La figure 1 représente une bicyclette sans chaîne 1 selon l'invention. Cette bicyclette 1 comprend un cadre 2 de structure classique sur lequel sont montées deux roues 3 et 4, un guidon 5, une selle 6 et un pédalier 7. Toutefois, contrairement aux bicyclettes classiques, le pédalier 7 n'entrâine pas la roue arrière 3 par l'intermédiaire d'un dispositif de transmission mécanique tel que par exemple une châîne: il entrâîne un plateau denté 8 sur lequel engrène un pignon d'entrainement 9 d'un générateur électrique 10 de sorte que l'effort de pédalage exercé par le cycliste est transformé en énergie électrique. o Le générateur de courant 10 comprend un alternateur ainsi qu'un redresseur à diodes transformant le courant alternatif généré par l'alternateur en un courant continu. La roue arrière de la bicyclette est entrâînce en rotation grâce à un moteur s électrique 11, par l'intermédiaire d'un dispositif de transmission faisant intervenir un pignon conique 12, solidaire de l'arbre d'entrâînement du moteur 11, engrenant sur une couronne dentée 13, également conique montée sur la roue arrière 3 coaxialement à celle-ci. o Dans cet exemple, la couronne dentée 13 est reliée au moyeu de la roue par l'intermédiaire d'un mécanisme de roue libre 14. Le susdit moteur 11 est une commutatrice, fonctionnant comme un moteur électrique 15 et un générateur de courant 16, qui produit du courant alternatif. s Bien entendu, cette commutatrice consomme plus de courant qu'elle n'en produit dans le cas o une charge imp ortante, c'e st- à- dire un couple ré sistant important, est appliquée au moteur, par exemple lors d'une montée. De la même manière, la commutatrice délivrera plus de courant qu'elle n'en consomme dans le cas o une charge faible, voire nulle, est appliquée au moteur 11. La bicyclette 1 comprend également une batterie 17, fixée par exemple au tube sensiblement vertical du cadre 2 sur lequel est fixée la selle 6, cette batterie 17 permettant de stocker l'énergie électrique produite par l'alternateur du générateur 9. La batterie 17 est reliée à un indicateur de charge 18 fxé à proximité du guidon 5 afin d'être bien visible par le cycliste. Un moteur d'assistance 19, également fixé sur le tube sensiblement vertical du cadre 2 agit, grâce à l'énergie électrique fournie par le générateur 9, la cornrnutatrice 11 et/ou la batterie 17, sur une petite roue dentée 20 en prise o avec le plateau 8 pour le faire tourner et assurer ainsi une assistance au pédalage. Avantageusement, la liaison entre la petite roue dentée 20 et le plateau denté 8 est de type à roue libre. L'ensemble des organes du circuit électrique de la bicyclette 1 fonctionne en t5 courant continu. C'est pourquoi la bicyclette 1 comprend également un boîtier électronique de redressement de courant 21, par exemple à semi-conducteur, permettant de changer le courant alternatif engendré par le générateur de courant 16 de la commutatrice en un courant continu susceptible d'être utilisé par tous les organes électriques du circu*. La bicyclette 1 comporte deux dispositifs de commande 22 et 23. Un premier dispositif de commande 22 permet au choix d'utiliser l'énergie électrique pour alirnenter le moteur d'assistance 19 ou pour la stocker dans la batterie 17, un second dispositif de commande 23 permettant de déclencher l'utilisation de :5 l'énergie électrique stockée dans la batterie 17 pour alimenter le moteur d'assistance 19 auquel elle est reliée, notamment pour l'assistance au démarrage. Les bornes positives des organes du circuit électrique de la bicyclette 1 selon so l'invention sont reliées entre elles grâce à un réseau filaire 24, constitué par des fls conducteurs recouverts d'une gaine isolante, passant au moins en partie à l'intérieur des tubes formant le cadre 2 de la bicyclette 1. Les bornes négatives sont quant à elles reliées au cadre 2 de la bicyclette 1 qui joue ainsi le r81e de masse pour ledit réscau 24. Au démarrage et pour lancer la bicyclette 1, l'utilisateur a le choix entre pédaler normalement ou faire appel à l'énergie électrique contenue dans la batterie 17, grâce au second dispositif de commande 23, pour faire tourner le o pédalier grâce au moteur d'assistance 19 et ainsi la roue arrière 3. Une fois que la bicyclette 1 est lancée, l'utilisateur pédale et fournit de l'énergie mécanique au générateur afin qu'il produise de l'énergie électrique. L'utilisateur a ensuite le choix, grâce au dispositif de commande 22, de fournir cette énergie électrique directement au moteur 11 ou de décider qu'une partie de cette énergie soit fournie à la batterie 17 aDm d'étre stockée. Le premier dispositif de commande 22, permettant de décider de la charge, ou non, de la batterie 17, pourra étre un dispositif de charge automatique de la o batterie stoppant automatiquement la charge de la batterie 17 lorsque celle-ci est complètement chargée. A tout moment, lors par exemple d'une montée de côte difficile, l'utilisateur pourra décider d'utiliser le second moteur d'assistance 19, par l'intermédiaire :5 du second dispositif de commande 23: ce moteur 19 permettant que l'utilisateur arréte de pédaler ou qu'il soit aidé dans l'effort à fournir. Par ailleurs, le s freins de la bicyclette 1 p ourront étre de s freins à récup ération d'énergie qui, au lieu de dissiper l'énergie de freinage par effet Joule, o transforment cette énergie mécanique en énergie électrique utilisable par le circuit électrique de la bicyclette 1: cette énergie électrique étant stockée dans la batterie 17. La bicyclette pourra en outre comprendre un autre moteur, non représenté sur les figures, permettant d'entrâîner en rotation, à l'identique des moteurs 11 et 19, la roue avant 4 de sorte que la bicyclette 1 fonctionne comme une bicyclette à deux roues motrices. Ce moteur, agissant sur la roue avant 4 de la même manière que pour la roue arrière précédemment décrite, pourra également être alimenté par l'énergie électrique provenant du générateur 9, de o la commutatrice 11 et/ou de la batterie 17. Bien entendu, la bicyclette 1 pourra comprendre beaucoup d'autres appareils électriques, notamment une ou plusieurs lampes; l'énergie électrique nécessaire à leurs fonctionnements étant également fournie par l'un des éléments fournissant de l'énergie électrique. Revendications: 1. Dispositif pour l'entrâînement sans châîne d'une roue (3) de bicyclette (1), s caractérisé en ce qu'il comprend: - au moins un générateur de courant (9) relié à un pédalier (7) par l'intermédiaire d'un plateau denté (8); ledit pédalier (7) fournissant de l'énergie mécanique qui est transformée en énergie électrique par ledit générateur (9), o - au moins un moteur électrique (11) utilisant l'énergie électrique fournie par le générateur (9) pour faire tourner une des roues (3) de la bicyclette (1), - au moins une batterie (17) pour stocker l'énergie électrique, - au moins un moteur électrique (19) pour faire tourner le pédalier (7), - un premier dispositif de commande (22) permettant au choix d'utiliser t5 l'énergie électrique pour alimenter le moteur (19) ou pour la stocker dans la batterie (17), - un second dispositif de commande (23) permettant de déclencher l'utilisation de l'énergie électrique stockée dans la batterie (17) pour alimenter le moteur électrique (19) auquel elle est reliée, notamment pour o l'assistance au démarrage. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le générateur de courant (9) comprend un alternateur ainsi qu'un redresseur de courant, par exemple à diodes, transformant le courant alternatif généré par l'alternateur en un courant continu. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur (11) est une commutatrice, fonctionnant comme un moteur électrique (15) et un générateur de courant (16), qui produit du courant alternatif. 4. Dispositif selon l'un des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un autre moteur agit sur la roue avant (4) pour la faire tourner, de sorte que la bicyclette (1) fonctionne avec deux roues (3) et (4) motrices. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la transmission de l'énergie mécanique, au générateur (9), produite par la rotation du pédalier (7) est assurée par l'intermédiaire d'un plateau denté (8) sur lequel engrène un pignon d'entranement (9) du o générateur électrique (10). 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur d'assistance (19) entrane le pédalier (7) en rotation grâce à une roue dentée (20) en prise avec le plateau (8) pour le faire tourner. 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bicyclette (1) comporte des freins à récupération d'énergie qui, au lieu de dissiper l'énergie de freinage par effet Joule, o transforment cette énergie mécanique en énergie électrique utilisable par le circuit électrique de la bicyclette (1). 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit électrique comprend un redresseur de courant (21) permettant de transformer un courant alternatif en courant continu, en particulier le courant alternatif produit par le générateur de courant (16). 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moteurs (11) entranent les roues (3) ou (4) en so rotation grâce à un dispositif de transmission faisant intervenir un pignon conique (12), solidaire de l'arbre d'entranement du moteur (11), engrenant sur 11 2824043 une couronne dentée (13), également conique montée sur la roue (3) ou (4) coaxialement à celle-ci. 10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, s caractérisé en ce que les bornes positives des organes du circuit électrique de la bicyclette (1) sont reliées entre elles grâce à un réseau filaire, constitué par des fils conducteurs, tandis que les bornes négatives sont quant à elles relices au cadre (2) de la bicyclette (1) qui joue ainsi le rôle de masse pour ledit réseau. ,