Brevet FR3054521A1 — publié le 20180202

CYCLE ÉQUIPÉ D'UN MODULE D'ASSISTANCE ÉLECTRIQUE, ET MODULE D'ASSISTANCE ÉLECTRIQUE POUR UN TEL CYCLE DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION [0001] L'invention se rapporte à un cycle équipé d'un module d'assistance électrique motorisé, de préférence démontable, et à un module d'assistance électrique motorisé pour un tel cycle. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE [0002] Il a été proposé dans le document FR3013311 d'équiper d'un kit de motorisation une bicyclette préexistante comportant un pédalier à double plateau. Le kit de motorisation comporte un moteur débrayable et un alternateur tournant autour d'un axe commun perpendiculaire au pédalier, un renvoi d'angle entre l'arbre de l'alternateur et un petit pignon qui entraîne le petit plateau du pédalier par l'intermédiaire d'une chaîne auxiliaire. Dans une position embrayée, le moteur entraîne l'arbre de l'alternateur et, par l'intermédiaire du renvoi d'angle, du petit pignon et de la chaîne auxiliaire, le petit plateau du pédalier, dont le grand plateau entraîne la chaîne principale du cycle transmettant le couple d'assistance à la roue arrière du cycle. La transmission constituée par le renvoi d'angle et par la chaîne auxiliaire est peu performante en termes de rapport de transmission et de frottements. En particulier, le rapport de transmission entre le moteur et le pédalier est relativement faible, ce qui impose un moteur à fort couple et faible vitesse. [0003] Dans le document W015044695 a été proposé un module de motorisation de bicyclette, qui peut le cas échéant être monté soit sur une bicyclette spécifique conçue dès l'origine pour une assistance électrique, soit en kit sur une bicyclette standard préexistante ayant un pédalier à double plateau. Le module de motorisation comporte un moteur électrique dont l'arbre moteur tourne autour d'un premier axe de révolution parallèle à l'axe de pédalier, un organe de sortie tournant autour d'un deuxième axe de révolution parallèle au premier axe de révolution et distant du premier axe de révolution et de l'axe de pédalier, et un mécanisme réducteur de vitesse entre l'arbre moteur et l'organe de sortie. L'organe de sortie est un pignon qui entraîne une chaîne auxiliaire engrenant avec le petit plateau du pédalier, dont le 3054521 2 grand plateau entraîne la chaîne principale. Du fait de la chaîne auxiliaire, le montage en kit reste assez complexe. Dans le cas d'un montage en usine d'origine, il est également envisagé de remplacer le dernier étage de réduction, constitué précédemment du pignon, de la chaîne auxiliaire et du petit plateau du pédalier, par 5 un engrenage spécifique droit ou hélicoïdal, ou des poulies synchrones entraînées reliées par une chaîne synchrone. Mais ces alternatives sont inenvisageables pour un kit à monter sur une bicyclette standard. EXPOSÉ DE L'INVENTION [0004] L'invention vise à remédier aux inconvénients de l'état de la technique et à 10 proposer une architecture de cycle à assistance électrique qui permette un montage simple du module d'assistance, et soit le cas échéant compatible avec un usage en kit sur une bicyclette standard. [0005] Pour ce faire est proposé, selon un premier aspect de l'invention, un cycle comportant au moins une chaîne de pas donné, un pédalier tournant autour d'un axe 15 de pédalier, le pédalier comportant au moins deux plateaux de pédalier pourvus de dents au pas de la chaîne et aptes à engrener avec la chaîne, un module d'assistance électrique comportant un moteur électrique comportant un arbre moteur tournant autour d'un premier axe de révolution parallèle à l'axe de pédalier, un organe de sortie tournant autour d'un deuxième axe de révolution parallèle au premier axe de 20 révolution et distant du premier axe de révolution et de l'axe de pédalier, et un mécanisme réducteur de vitesse entre l'arbre moteur et l'organe de sortie. L'organe de sortie engrène avec les dents d'un premier des plateaux de pédalier et la chaîne engrène avec les dents d'un deuxième des plateaux de pédalier. L'engrènement direct entre l'organe de sortie du module d'assistance électrique facilite le montage et 25 augmente la fiabilité de la liaison cinématique. [0006] En pratique, le pédalier comporte plusieurs plateaux de diamètres croissant d'un petit plateau à un grand plateau. L'organe de sortie peut engrener notamment avec le grand plateau ou avec le petit plateau, voire l'un des plateaux intermédiaires. La chaîne peut quant à elle engrener avec l'un quelconque des autres 30 plateaux. L'engrènement de l'organe de sortie avec le petit ou le grand plateau offre l'avantage supplémentaire, dans le cas d'un pédalier à plus de deux plateaux, de 3054521 3 permettre au cycliste d'utiliser le dérailleur pour changer de plateau entre les plateaux non occupés par l'organe de sortie. [0007] De préférence, le premier axe de révolution est plus éloigné de l'axe du pédalier que le deuxième axe de révolution. 5 [0008] Suivant un mode de réalisation, le cycle comporte en outre un cadre, comportant un tube de selle, un tube diagonal, et un tube de boîtier de pédalier disposé à une extrémité inférieure du tube de selle et du tube diagonal. Le pédalier comporte un roulement de pédalier reçu dans le tube de boîtier de pédalier. Le module d'assistance électrique est de préférence fixé au tube diagonal. De préférence, 10 le module d'assistance électrique est fixé sous le tube diagonal dans une position d'utilisation du cycle. [0009] Suivant un mode de réalisation, l'organe de sortie comporte des portions d'engrènement, équiréparties à distance les unes des autres au pas de la chaîne autour du deuxième axe de révolution, chacune des portions d'engrènement ayant 15 une face d'engrènement convexe faisant saillie radialement vers l'extérieur avec, dans un plan perpendiculaire au deuxième axe de révolution, un rayon de courbure dont la longueur varie de moins de 20% sur un secteur angulaire d'au moins 120°, et un centre de courbure situé à une distance du deuxième axe de révolution supérieure au rayon de courbure. Le rayon de courbure des faces d'engrènement peut être 20 constant. De préférence, le rayon de courbure est constant sur un secteur angulaire d'au moins 120°. La face d'engrènement convexe de chacune des portions d'entraînement coïncide de préférence avec un secteur cylindrique ou un cylindre, d'axe parallèle au deuxième axe de révolution. [0010] Suivant un mode de réalisation, l'organe de sortie comporte un flasque 25 disposé perpendiculairement au deuxième axe de révolution, portant des barreaux s'étendant parallèlement au deuxième axe de révolution, équirépartis autour du deuxième axe de révolution à une périphérie circulaire du flasque, chacun des barreaux formant ou portant une des portions d'engrènement. L'organe de sortie constitue alors une cage d'écureuil, ouverte si le plateau est unique, ou fermée s'il 3054521 4 comporte un deuxième plateau parallèle au premier plateau, les barreaux s'étendant d'un plateau à l'autre. [0011] Suivant un mode de réalisation, le pas de la chaîne est de 12,6, 12,7 ou 12,8 MM. 5 [0012] Suivant un mode de réalisation, le module d'assistance électrique comporte un boîtier de logement du moteur et du réducteur, pourvu de moyens de fixation à un cadre du cycle. De préférence, les moyens de fixation comportent au moins un organe de support fixé sur le cadre du cycle et au moins un organe de verrouillage amovible solidaire du boîtier, apte à verrouiller le boîtier dans au moins 10 une position par rapport à l'organe de support, et de préférence à verrouiller le boîtier dans une pluralité de position par rapport à l'organe de support. L'organe de support définit de préférence une pluralité de positions de verrouillage de l'organe de verrouillage, situées sur une même trajectoire rectiligne ou circulaire parallèle à un plan perpendiculaire au premier axe de révolution. Le cas échéant, l'organe de 15 verrouillage comporte un dispositif d'ajustement de la position du boîtier par rapport à l'organe de support parallèle au premier axe de révolution. [0013] Suivant un mode de réalisation, que le mécanisme réducteur de vitesse présente un rapport entre la vitesse de révolution de l'arbre moteur et la vitesse de révolution de l'organe de sortie qui, en valeur absolue, est supérieur à 10, de 20 préférence supérieur à 20, de préférence supérieur à 30. Le mécanisme réducteur de vitesse peut notamment comporter un ou plusieurs des éléments suivants: - un engrenage à onde de déformation; - un engrenage à excentrique oscillant. [0014] Suivant un autre aspect de l'invention, celle-ci a trait à un module 25 d'assistance électrique pour un cycle tel que décrit précédemment. BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES [0015] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent : 3054521 5 la figure 1, une vue isométrique d'une bicyclette à assistance électrique, montrant notamment l'implantation d'un module d'assistance électrique depuis un côté droit de la bicyclette; - la figure 2, une vue isométrique du côté gauche de la bicyclette à 5 assistance électrique de la figure 1; - la figure 3, une vue isométrique de la bicyclette de la figure 1, le module d'assistance électrique étant présenté sans couvercle; la figure 4, une vue isométrique de la bicyclette de la figure 1 sous un autre angle permettant de visualiser la liaison entre le module 10 d'assistance électrique et un pédalier de la bicyclette; - la figure 5, une vue schématique du module d'assistance électrique de la bicyclette de la figure 1; - la figure 6, un détail d'une variante de réalisation d'un organe de sortie du module d'assistance électrique de la bicyclette de la figure 1; 15 la figure 7, une vue isométrique d'un autre mode de réalisation d'un organe de sortie du module d'assistance électrique de la bicyclette de la figure 1; la figure 8, une vue isométrique d'un autre mode de réalisation d'un organe de sortie du module d'assistance électrique de la bicyclette de la 20 figure 1. [0016] Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l'ensemble des figures. DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE MODES DE RÉALISATION [0017] Comme illustré sur les figures 1 à 4, le cadre 10 d'une bicyclette 11 du 25 commerce comporte un tube de selle 12, un tube diagonal 14, et un tube de boîtier de pédalier 16 disposé à une extrémité inférieure du tube de selle 12 et du tube diagonal 14. Dans le tube de boîtier de pédalier 16 est logé un roulement de pédalier (non 3054521 6 illustré) qui assure le guidage en rotation d'un pédalier 18 autour d'un axe de révolution, dit axe de pédalier 100. Le pédalier 18 est à trois plateaux, à savoir un grand plateau 20, un plateau intermédiaire 22 et un petit plateau 24, qui sont pourvus de dents 26 qui leur permettent d'engrener avec une chaîne 28 de pas 5 standard, par exemple le pas de 12,7 mm, illustrée sur les figures 2 et 4. Sur la figure 2, la chaîne 28 engrène avec le plateau intermédiaire 22. [0018] La bicyclette de la figure 1 a été équipée d'un module d'assistance électrique 30, fixé au tube diagonal 14 de façon à se trouver sous le tube diagonal 14 dans une position d'utilisation de la bicyclette. Le module d'assistance électrique 30, 10 illustré sur la figure 5, comporte un moteur électrique 32 dont l'arbre moteur 34 tourne autour d'un premier axe de révolution 110 parallèle à l'axe de pédalier 100, situé à distance de l'axe de pédalier 100. Le moteur 32 entraîne un mécanisme réducteur de vitesse 36, qui lui-même entraîne, par l'intermédiaire d'une roue libre 38, un organe de sortie 40 du module d'assistance électrique 30. L'organe de sortie 15 40 tourne autour d'un deuxième axe de révolution 120 parallèle au premier axe de révolution 110 et distant du premier axe de révolution 110 et de l'axe de pédalier 100, le premier axe de révolution 110 étant plus éloigné de l'axe du pédalier 100 que le deuxième axe de révolution 120. Le moteur 32 et le réducteur 36 sont logés dans un boîtier 42 partiellement fermé par un couvercle 43 et fixé au cadre 10 par des 20 moyens de fixation démontables 44 comportant un organe de support constitué par une glissière 44A fixée au tube diagonal 14 et un organe de verrouillage constitué par un coulisseau autobloquant 44B solidaire du boîtier 42. [0019] Le mécanisme réducteur de vitesse 36, qui n'a pas été représenté en détail ici, peut être de tout type adapté, et peut notamment comporter un engrenage à onde 25 de déformation, un engrenage à excentrique oscillant et/ou un ou plusieurs trains d'engrenages, de manière à présenter un rapport entre la vitesse de révolution de l'arbre moteur 34 et la vitesse de révolution de l'organe de sortie 40 qui, en valeur absolue, est supérieur à 10, de préférence supérieur à 20, de préférence supérieur à 30. 30 [0020] L'organe de sortie 40 comporte un flasque 46 disposé perpendiculairement au deuxième axe de révolution 120, portant des barreaux 3054521 7 cylindriques 48 s'étendant parallèlement au deuxième axe de révolution 120, équirépartis autour du deuxième axe de révolution 120 à une périphérie circulaire du flasque 46, et au pas de la chaîne, de façon à engrener avec les dents 26 du petit plateau 24 du pédalier . 5 [0021] Ainsi, lorsque le moteur électrique 32 est alimenté, il entraîne l'organe de sortie 40 qui lui-même applique au pédalier 18 un couple d'assistance qui vient s'ajouter le cas échéant au couple appliqué par le cycliste sur les pédales 50 et permet d'entraîner la chaîne 28 et la bicyclette. [0022] Les barreaux 48 peuvent être directement au contact des dents 26 du 10 petit plateau 24 du pédalier 18. Alternativement, et comme illustré sur la figure 6, on peut prévoir que chaque barreau 48 soit pourvu d'une bague 52 rapportée, par exemple en laiton, montée avec un léger jeu lui assurant une liberté de rotation autour de l'axe 130 du barreau. [0023] On peut également prévoir un deuxième flasque 54 parallèle au premier 15 flasque 46 pour rigidifier l'organe de sortie 40, comme illustré sur la figure 7. [0024] Enfin, on peut prévoir un organe de sortie 40 constituant une roue dentée 56 comportant des dents 58 conformées de manière à pouvoir engrener avec l'un des plateaux 20, 22, 24 du pédalier 18, comme illustré sur la figure 8. [0025] Dans toutes les configurations illustrées sur les figures, l'organe de sortie 20 comporte des portions d'engrènement, constituées soit par les dents 58, soit par les barreaux 48, soit par les bagues 52, ces portions d'engrènement étant équiréparties à distance les unes des autres au pas de la chaîne 28 autour du deuxième axe de révolution 120, chacune des portions d'engrènement 48, 52, 58 ayant une face d'engrènement 60 convexe faisant saillie radialement vers l'extérieur par rapport à 25 au deuxième axe de révolution 120 avec, dans un plan perpendiculaire au deuxième axe de révolution, un rayon de courbure constant et un centre de courbure situé à une distance du deuxième axe de révolution supérieure au rayon de courbure. Plus spécifiquement, les faces d'engrènement des dents 58 coïncident avec des portions de cylindre sur un secteur angulaire d'au moins 120° mesuré au centre de courbure, 3054521 8 alors que les faces d'engrènement des barreaux 48 et des bagues 52 sont entièrement cylindriques. [0026] Le montage du module d'assistance électrique 30 peut être effectué de façon très simple sur la bicyclette non encore équipée: après avoir fixé la glissière 5 44A sur le tube diagonal 14, on fait coulisser le coulisseau 44B jusqu'à obtenir un positionnement de l'organe de sortie 40 qui assure l'engrènement avec le petit plateau 24 du pédalier 18, puis on laisse le coulisseau 44B se bloquer dans la glissière 44A. Ce mode de fixation permet de monter et démonter à loisir le module d'assistance électrique 30 et d'envisager par exemple un démontage systématique 10 chaque fois que l'utilisateur laisse sa bicyclette dans un lieu public. Il permet également de découpler le module d'assistance électrique en fixant ce dernier dans la partie haute de la glissière 44A. Ces moyens de fixation 44 permettent en outre de faire varier continument le positionnement du boîtier par rapport à la glissière le long d'une trajectoire rectiligne parallèle au tube diagonal 14 et perpendiculaire au 15 premier axe de révolution 110, de manière à ajuster le positionnement jusqu'à obtenir un engrènement optimal. [0027] Naturellement, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits. Le positionnement et le mode de fixation du module d'assistance électrique 30 peuvent varier. La commande du moteur électrique 32 peut être de tout type 20 approprié, pilotée par exemple par des mesures de couple et/ou de vitesse ou de tension de chaîne. [0028] Les moyens de fixation 44 peuvent être équipés de moyens d'ajustement de la position du boîtier 42 parallèlement au premier axe de révolution 110, qui peuvent notamment être intégrés à l'organe de verrouillage 44B. On peut également 25 prévoir que le coulissement entre la glissière 44A et du coulisseau 44B, soit utilisé pour un positionnement grossier du boîtier 42, parallèlement à l'axe de la glissière 44A, un réglage plus fin dans l'axe de la glissière ou plus généralement dans un plan perpendiculaire au premier axe de révolution 110 étant réalisé par des moyens d'ajustement intégrés au coulisseau 44B. 3054521 9 [0029] En lieu et place de la glissière 44A et du coulisseau 44B, on peut prévoir un dispositif pivotant permettant un positionnement du boîtier sur une trajectoire circulaire dans un plan perpendiculaire au premier axe de révolution 110. [0030] Le module d'assistance est utilisable sur tout type de cycle, ayant au moins 5 2 plateaux. REVENDICATIONS1. Cycle comportant au moins une chaîne (28) de pas donné, un pédalier (18) tournant autour d'un axe de pédalier (100), le pédalier (18) comportant au moins deux plateaux de pédalier (20, 22, 24) pourvus de dents (26) au pas de la chaîne (28) et aptes à engrener avec la chaîne (28), un module d'assistance électrique (30) comportant un moteur électrique (32) comportant un arbre moteur (34) tournant autour d'un premier axe de révolution (110) parallèle à l'axe de pédalier (100), un organe de sortie (40) tournant autour d'un deuxième axe de révolution (120) parallèle au premier axe de révolution (110) et distant du premier axe de révolution (110) et de l'axe de pédalier (100), et un mécanisme réducteur de vitesse (36) entre l'arbre moteur (34) et l'organe de sortie (40), caractérisé en ce que l'organe de sortie (40) engrène avec les dents (26) d'un premier des plateaux de pédalier (20, 22, 24) et la chaîne (28) engrène avec les dents (26) d'un deuxième des plateaux de pédalier (20, 22, 24). 2. Cycle selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier axe de révolution (110) est plus éloigné de l'axe du pédalier (100) que le deuxième axe de révolution (120). 3. Cycle selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant en outre un cadre (10), comportant un tube de selle (12), un tube diagonal (14), et un tube de boîtier de pédalier (16) disposé à une extrémité inférieure du tube de selle (12) et du tube diagonal (14), le pédalier (18) comportant un roulement de pédalier reçu dans le tube de boîtier de pédalier (16), caractérisé en ce que le module d'assistance électrique (30) est fixé au tube diagonal (14). 4. Cycle selon la revendication 3, caractérisé en ce que le module d'assistance électrique (30) est fixé sous le tube diagonal (14) dans une position d'utilisation du cycle. 3054521 11 5. Cycle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe de sortie (40) comporte des portions d'engrènement (48, 52, 58) équiréparties à distance les unes des autres au pas de la chaîne (28) autour du deuxième axe de révolution (120), chacune des portions d'engrènement (48, 52, 58) ayant une face d'engrènement (60) convexe faisant saillie radialement vers l'extérieur avec, dans un plan perpendiculaire au deuxième axe de révolution (120), un rayon de courbure dont la longueur varie de moins de 20% sur un secteur angulaire d'au moins 120°, et un centre de courbure situé à une distance du deuxième axe de révolution supérieure au rayon de courbure. Cycle selon la revendication 5, caractérisé en ce que le rayon de courbure est constant sur un secteur angulaire d'au moins 120°. Cycle selon l'une quelconque des revendications 5 à 6, caractérisé en ce que la face d'engrènement (60) convexe de chacune des portions d'entraînement (48, 52, 58) coïncide avec un secteur cylindrique ou un cylindre, d'axe (130) parallèle au deuxième axe de révolution (120). Cycle selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que l'organe de sortie (40) comporte un flasque (46) disposé perpendiculairement au deuxième axe de révolution (120), portant des barreaux (48) s'étendant parallèlement au deuxième axe de révolution (120), équirépartis autour du deuxième axe de révolution (120) à une périphérie circulaire du flasque (46), chacun des barreaux (48) formant ou portant une des portions d'engrènement (48, 52). Cycle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce le pas de la chaîne (28) est de 12,6, 12,7 ou 12,8 mm. Cycle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le module d'assistance électrique (30) comporte un boîtier (42) de 5 106. 7. 15 8. 20 25 9. 30 10. 3054521 12 logement du moteur et du réducteur, pourvu de moyens de fixation (44) à un cadre (10) du cycle. 11. Cycle selon la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens de fixation 5 (44) comportent au moins un organe de support (44A) fixé sur le cadre (10) du cycle (11) et au moins un organe de verrouillage amovible (44B) solidaire du boîtier, apte à verrouiller le boîtier dans au moins une position par rapport à l'organe de support (44A), et de préférence à verrouiller le boîtier (42) dans une pluralité de position par rapport à l'organe de support (44A). 10 12. Cycle selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'organe de support (44A) définit une pluralité de positions de verrouillage de l'organe de verrouillage (44B) situées sur une même trajectoire rectiligne ou circulaire parallèle à un plan perpendiculaire au premier axe de révolution (110). 15 13. Cycle selon la revendication 11 ou la revendication 12, caractérisé en ce que l'organe de verrouillage (44B) comporte un dispositif d'ajustement de la position du boîtier par rapport à l'organe de support parallèle au premier axe de révolution (110). 20 14. Cycle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mécanisme réducteur de vitesse (36) présente un rapport entre la vitesse de révolution de l'arbre moteur (34) et la vitesse de révolution de l'organe de sortie (40) qui, en valeur absolue, est supérieur à 10, de préférence supérieur à 25 20, de préférence supérieur à 30. 15. Cycle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mécanisme réducteur de vitesse (36) comporte un engrenage à onde de déformation. 30 3054521 13 16. Cycle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mécanisme réducteur de vitesse (36) comporte un engrenage à excentrique oscillant. 5 17. Module d'assistance électrique (30) pour un cycle selon l'une quelconque des revendications précédentes.