Brevet FR3117432A1 — publié le 20220617

L’invention concerne un système antivol pour engin de mobilité comportant un dispositif de changement de vitesse 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 n° i présentant un ratio de réduction particulier, entre un arbre d’entrée, agencé pour être relié à un pédalier de l’engin de mobilité, et un arbre de sortie du dispositif de changement de vitesse lorsque le rapport n°i est enclenché, un rapport neutre qui, lorsqu’il est enclenché ne permet pas à un mouvement du pédalier de propulser l’engin de mobilité, une unité de pilotage agencée pour piloter le dispositif de changement de vitesse. L’invention concerne également un procédé antivol pour engin de mobilité et un engin de mobilité associé. Figure à publier avec l’abrégé : Figure 8 Système antivol pour engin de mobilité et Procédé associé 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. L’invention concerne notamment les vélos de ville à assistance électriques aussi bien que les vélos de montagne ou de randonnée ainsi que les vélos cargo. Les modes de transports écologiques comme le vélo ont depuis longtemps la faveur de certains pays et continuent à se développer aussi bien pour des activités de loisir ou de sport que pour les besoins de la vie économique et du transport des biens et des personnes. Il existe un besoin pour améliorer les performances et la fiabilité de ces types d’engins de mobilité, faciliter leur fabrication et leur entretien, qu’ils soient à assistance électrique ou non. 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. 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. 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. Il existe un besoin pour faciliter la récupération d’énergie lors de l’utilisation de vélos à assistance électrique. 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. Il existe un besoin pour favoriser le passage de vitesse des boîtes de vitesse pour engins de mobilité à pédalier. Pour répondre au moins en partie à ces besoin, la présente demande, selon un premier aspect décrit 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. 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 ». Le procédé de pilotage permet ainsi le contrôle du dispositif de changement de vitesse d’un engin de mobilité, en particulier d’un vélo électrique. Le changement de rapport du dispositif de changement de vitesse s’effectue sans aucun à coup et ne nécessite pas une activation de la part de l’utilisateur. Plus précisément, le pilotage du moteur électrique d’assistance selon la présente demande facilite les passages de rapport de ce même dispositif de changement de vitesse. L’invention permet d’intégrer un moteur d’assistance électrique et un dispositif de changement de vitesse automatique et adaptatif dans le pédalier. Ainsi, grâce au procédé de pilotage décrit, c’est le vélo qui s’adapte au cycliste et non plus l’inverse. Avec ce procédé, le passage de vitesse est automatique et le procédé ajuste instantanément l’intensité d’assistance électrique dont le cycliste a besoin, en roulage aussi bien qu’au premier coup de pédale. En mode automatique, l’unité de pilotage détermine le niveau d'assistance et le rapport optimum. L’utilisateur garde la possibilité à tout instant de passer en mode manuel et notamment choisir un rapport particulier.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. 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 du procédé de pilotage, le moteur électrique tourne dans un sens opposé correspondant à un déplacement de l’engin de mobilité en marche arrière. 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. 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. De façon avantageuse, le procédé de pilotage présente, seul 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: 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. Ainsi cette étape de renforcement du couple du moteur électrique (aussi appelée étape « boost » venant du terme anglais) peut être déclenchée automatiquement selon un procédé selon l’invention. Ce déclenchement automatique se produit notamment lorsque l’unité de pilotage détermine que le changement de rapport à effectuer nécessite un apport d’assistance supplémentaire, un pique de puissance moteur pendant un temps paramétré afin de fournir une assistance supplémentaire au cycliste sans que celui-ci ne ressente d’à-coup. 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. Dans une variante de cette étape, sa mise en œuvre intervient suite à une consigne de l’utilisateur, par exemple via une commande au guidon, qui souhaite bénéficier d’un renforcement momentané du couple du moteur électrique par exemple pour faciliter un dépassement ou le franchissement d’une côte. Une telle consigne déclenche en particulier une étape de renforcement de la puissance pour une durée préprogrammée, par exemple 10s. Dans une variante le maintien continu d’une commande, par exemple bouton ou cliquet, au niveau de l’interface utilisateur détermine la durée effective de l’étape en restant inférieure à une durée maximum. 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. - étape d’enclenchement d’un rapport sélectionné du dispositif de changement de vitesse, en particulier précédé d’une étape de sélection dudit rapport. 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. étape de calcul du rapport optimal du dispositif de changement de vitesse 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’utilisateur. Ce dernier peut par exemple décider d’activer un mode d’assistance ‘piéton’ lorsque qu’il décide de pousser le vélo. Cette fonction est notamment utile en cas de transport de charge. 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. 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. 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. étape de gestion de batterie faible. Par exemple, lorsqu’on arrive en fin de capacité de la batterie, l’unité de pilotage supportant le procédé selon l’invention bascule sur le second rapport du dispositif de changement de vitesse. Dans un mode de réalisation avantageux, le procédé selon l’invention est adaptatif. Selon ce mode de réalisation particulier, le procédé selon l’invention collecte les besoins de l’utilisateur, non seulement sous forme de consigne de l’utilisateur mais également par une analyse du style de conduite et des contraintes liées au parcours. Le changement des rapports du dispositif de changement de vitesse s’effectue sans aucun à coup. L’utilisateur peut notamment choisir un mode totalement automatique de pilotage du système de changement de vitesse, ne nécessitant aucune activation ultérieure de sa part. Selon un autre de ses aspects l’invention porte sur un procédé antivol 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 présentant en outre un rapport neutre qui, lorsqu’il est enclenché ne permet pas à un mouvement du pédalier de propulser l’engin de mobilité et comportant un actionneur de changement de vitesse agencé pour engager un rapport sélectionné parmi le rapport neutre et les différents rapports entre le rapport n° 1 et le rapport supérieur. Selon encore un autre de ses aspects, l’invention porte aussi sur une unité 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, l’unité de pilotage étant agencée pour piloter au moins un du moteur électrique et du dispositif de changement de vitesse. De façon préférentielle l’unité de pilotage est agencée pour piloter le moteur électrique et le dispositif de changement de vitesse. L’unité de pilotage est agencée pour recevoir une consigne d’un utilisateur de l’engin de mobilité. La consigne est notamment une consigne de marche arrière. Elle peut être progressive en vitesse. Dans un autre exemple, la consigne est une consigne de freinage régénératif. Selon encore d’autres exemples de mise en œuvre la consigne est une consigne d’activation du mode d’assistance ‘piéton’ ou encore de verrouillage, respectivement déverrouillage pour activer, respectivement désactiver la fonction antivol. Dans des modes de réalisation particuliers l’unité de pilotage est agencée pour piloter au moins un d’un : système de freinage système d’éclairage système de localisation 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. 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. 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. L’unité de pilotage peut comporter ou être reliée à au moins un capteur sélectionné parmi un capteur de vitesse instantanée de l’engin de mobilité, un accéléromètre, un capteur de pente, un capteur de cadence de pédalage, un capteur de couple du cycliste, un capteur de mesure de l’assiette de l’engin de mobilité. Dans la présente demande les expressions « cadence de pédalage », « fréquence de pédalage » et « vitesse de pédalage » sont employées de façon équivalente. 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. L’unité de pilotage est notamment agencée pour mettre en œuvre un procédé tel que décrit précédemment. 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. Selon un de ses aspects, l’invention porte sur un système antivol pour engin de mobilité comportant un dispositif de changement de vitesse présentant une pluralité de k rapports entre un premier rapport dit rapport n° 1 et un rapport supérieur, chacun des rapports présentant un ratio de réduction particulier, entre un arbre d’entrée, agencé pour être relié à un pédalier de l’engin de mobilité, et un arbre de sortie du dispositif de changement de vitesse lorsque le rapport correspondant est enclenché, un rapport neutre qui, lorsqu’il est enclenché ne permet pas à un mouvement du pédalier de propulser l’engin de mobilité , une unité de pilotage agencée pour piloter le dispositif de changement de vitesse. Le système antivol selon l’invention peut comporter ou être relié à une commande, par exemple un bouton ou un ensemble de touches de l’interface utilisateur. Selon encore un autre de ses aspects, la demande porte aussi sur un engin de mobilité comportant une unité de pilotage telle que décrite précédemment. 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. 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. Exemples de situations particulières Dans les exemples décrits le moteur électrique est un moteur électrique 48V sans balai. L’invention n’est pas limitée à ce choix de moteur. Avec un couple de 133 Nm (Newton.mètre), le moteur utilisé dans les exemples suivants peut multiplier par exemple par huit, voire par neuf l’effort du cycliste. Exemple 1 : Démarrage en côte - Mode de réalisation capteur de pente 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. 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. 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. Exemple 2 : Détection et anticipation de pente par un système de localisation et/ou navigation lors d’un roulage 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. 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. 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 . 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. Exemple 3 : Transport de charge sur sortie de parking (pente 14%). Dans cet exemple, l’engin de mobilité est un vélo cargo avec une charge de 150 kg. Le moteur électrique utilisé dans l’invention permet d’offrir sur une période limitée un surcroit de puissance pour faciliter les manœuvres de l’engin de mobilité dans des situations extrêmes. Les pentes de parking constituent à cause de leur pente importante des environnements urbains particulièrement difficiles. L’invention facilite l’utilisation du vélo cargo, aussi bien en marche avant qu’en marche arrière. En montée, le procédé de pilotage fournit de façon automatique une puissance supplémentaire permettant ainsi au cycliste de grimper sans effort une côte à 14%. En descente, le procédé active en particulier la fonction freinage régénératif afin de recharger la batterie. Brève description des 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 : La est une vue d’un engin de mobilité selon un des aspects de l’invention, la illustre l’ensemble de transmission de l’engin de mobilité de la , la illustre en coupe le chemin de couple pour un mode de réalisation particulier, la est une vue schématique d’une mise en œuvre d’un procédé de pilotage pour engin de mobilité, La illustre un boitier logeant un dispositif de changement de vitesse selon l’invention, Les à illustrent sous forme de schémas bloc différentes étapes un procédé de pilotage pour engin de mobilité,, et Les à sont des vues schématiques d’exemples de mise en œuvre d’un procédé de pilotage pour engin de mobilité,, Système antivol pour engin de mobilité (900) comportant 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 n° i présentant un ratio de réduction particulier (Ri), entre un arbre d’entrée (200p), agencé pour être relié à un pédalier (940) de l’engin de mobilité, et un arbre de sortie (230) du dispositif de changement de vitesse lorsque le rapport n°i est enclenché, un rapport neutre qui, lorsqu’il est enclenché ne permet pas à un mouvement du pédalier (940) de propulser l’engin de mobilité (900), une unité de pilotage (800) agencée pour piloter le dispositif de changement de vitesse (100). Système antivol selon la revendication précédente comportant un actionneur de changement de vitesse (150) agencé pour engager un rapport sélectionné parmi le rapport neutre et les différents rapports entre le rapport n° 1 et le rapport supérieur. Système antivol selon la revendication 1 ou 2, l’unité de pilotage 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) . Système antivol selon l’une des revendications précédentes comportant ou étant relié à une commande. Procédé antivol pour engin de mobilité (900), ledit engin comportant un moteur électrique (400) 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 (R 1 , R i ,R k ), ledit dispositif de changement de vitesse présentant en outre un rapport neutre qui, lorsqu’il est enclenché ne permet pas à un mouvement du pédalier (940) de propulser l’engin de mobilité (900) et comportant un actionneur de changement de vitesse (150) agencé pour engager un rapport sélectionné parmi le rapport neutre et les différents rapports entre le rapport n° 1 et le rapport supérieur, le procédé comportant une étape selon laquelle l’unité de pilotage (800) commande préalablement le passage en rapport neutre du dispositif de changement de vitesse (100). Procédé antivol selon la revendication précédente, étant activé suite à une consigne de verrouillage. Procédé antivol selon l’une des deux revendications précédentes, comportant, une fois que le dispositif de changement de vitesse est en rapport neutre une étape de blocage d’au moins une des roues de l’engin. Procédé antivol selon la revendication précédente, l’étape de blocage d’au moins une roue de l’engin étant une étape de blocage de la roue avant ou de la roue arrière. Engin de mobilité (900), notamment engin de mobilité à assistance électrique, comportant un système antivol selon l’une quelconque des revendications 1 à 4.