Brevet FR3149287A1 — publié le 20241206

La présente invention concerne un engin de mobilité (1) comportant un ensemble de transmission (10) comportant un dispositif de changement de vitesse (20), un moteur électrique (2) avec stator et rotor pour fournir une partie de la puissance pour la propulsion de l’engin (1), et un réducteur (80) disposé entre le dispositif de changement de vitesse (20) et le moteur électrique (2), l’ensemble de transmission étant disposé dans un boîtier (30), l’engin comportant un système de réduction du bruit. Figure à publier avec l’abrégé : 3 Dispositif de réduction du bruit pour engin de mobilité La présente invention concerne le domaine des engins de mobilité, et plus particulièrement un engin de mobilité utilisant au moins une propulsion électrique par un moteur électrique, et comportant un dispositif de changement de vitesses, tel que par exemple un vélo à assistance électrique. Lors du fonctionnement de ce type d’engin de mobilité, une force motrice est transmise aux roues par l'intermédiaire d’un système de manivelle tournant autour d'un axe de pédalier qui entraîne la roue arrière généralement par une chaîne. Ce fonctionnement est assisté par un moteur électrique, et un dispositif de changement de vitesse automatique disposé sur le train avant de l’engin de mobilité. Pour équilibrer la vitesse du moteur et la vitesse de rotation du pédalier, un réducteur à plusieurs étages, par exemple 3 étages, est mis en place entre l'arbre du rotor du moteur électrique et le dispositif de changement de vitesses. L’ensemble moteur et dispositif de changement de vitesse étant disposé dans un boitier en magnésium. Un inconvénient de cette configuration provient du fait que dans certaines circonstances, le réducteur peut produire des bruits de cliquetis. Un bruit de sirènement (également appelé whining noise selon la terminologie anglaise) peut également se produire. De plus, le fait que l’ensemble moteur-réducteur et dispositif de changement de vitesses soit disposé dans un boitier en magnésium, facilement déformable, accentue les bruits. La présente invention a donc pour objet de pallier un ou plusieurs des inconvénients des engins de l’art antérieur en proposant un dispositif de réduction du bruit. Pour cela la présente invention propose un engin de mobilité comportant un ensemble de transmission comportant un dispositif de changement de vitesse, un moteur électrique avec stator et rotor pour fournir une partie de la puissance pour la propulsion de l’engin, et un réducteur disposé entre le dispositif de changement de vitesse et le moteur électrique, l’ensemble de transmission étant disposé dans un boitier, l’engin comportant un système de réduction du bruit. Selon un mode de réalisation de l‘invention, le système de réduction du bruit est un boitier en acier. Selon un mode de réalisation de l‘invention, le système de réduction du bruit est un réducteur dont la géométrie des dents est modifiée afin d'augmenter le rapport de conduite. Selon un mode de réalisation de l‘invention, le rapport de conduite est égal à 4,8. Selon un mode de réalisation de l‘invention, le système de réduction du bruit est un moyen de court-circuit actif du stator du moteur électrique. Selon un mode de réalisation de l‘invention, l’engin est un vélo à assistance électrique. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris et apparaîtront plus clairement à la lecture de la description faite, ci-après, en se référant aux figures annexées, données à titre d'exemple et dans lesquelles: la est une vue d’ensemble d’un engin de mobilité selon l’invention, la est une vue en élévation du boitier comportant l’ensemble de transmission de l’engin de mobilité de la 2a) selon une première face, 2b) selon une deuxième face, la figure est vue en élévation de l’ensemble de transmission 3a) selon une première face, 3b) selon une deuxième face. la est une représentation du modèle utilisé pour le fonctionnement de l’engin selon l’invention. La illustre un engin de mobilité 1 selon un des aspects de l’invention. L’engin 1 est ici un vélo à assistance électrique comportant un moteur électrique 2. Le moteur électrique 2 est agencé pour assurer une partie de la propulsion de l’engin. Le vélo comporte au moins deux roues 3, 3 ‘auxquelles est fournie une force motrice, par l’intermédiaire de deux pédales ou équivalent tournant autour d'un axe de pédalier d’axe Xp qui entraîne la roue arrière par exemple par une chaîne, ou tout autre moyen de transmission lors de son utilisation. L’engin 1 comporte également une unité de pilotage 4 ainsi que plusieurs capteurs 5, 5’, 5’’, situés par exemple au niveau du pédalier, sur le cadre du vélo ou au niveau d’une roue 3, 3’. L’engin 1 ici représenté comporte également un dispositif de stockage d’énergie sous forme d’une batterie 6, un système d’éclairage 7, un pédalier 8 d’axe Xp, un système de localisation et/ou navigation 90 ainsi qu’un système interface homme-machine 91 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 91 est en particulier relié au système de localisation 90 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. Les roues 3, 3’ sont munies d’un système de freinage 31, comportant notamment des freins à disque 32. L’engin 1 comporte un ensemble de transmission 10 comportant un dispositif de changement de vitesse 20, le moteur électrique 2 pour fournir une partie de la puissance pour la propulsion de l’engin 1, et un réducteur 80. Le réducteur 80 est disposé entre le dispositif de changement de vitesse 20 et le moteur électrique 2 et plus particulièrement entre l'arbre du rotor du moteur électrique et le dispositif de changement de vitesses illustré .. Selon un mode de réalisation de l’invention, l’ensemble de transmission 10 est au moins en partie logé dans un boîtier 30 ou carter fermé par un couvercle 316 (illustré ) ici positionné au niveau du pédalier 8 dont l’axe Xp est confondu avec l’axe de sortie X v du dispositif de changement de vitesse 20. Selon un mode de réalisation de l’invention, le dispositif de changement de vitesse 20 comporte au moins 2 rapports, et par exemple 7 rapports entre un premier rapport dit rapport n°1 et un rapport supérieur dit rapport n°7. Le fonctionnement d’un tel engin est décrit par exemple dans la demande FR3116802. Selon un mode de réalisation de l’invention, le réducteur 80 a au moins 3 étages. Selon un mode de réalisation de l’invention, le réducteur 80 a 3 étages. Le moteur électrique 81 comporte de façon classique un rotor et un stator. Dans le cadre de l’invention, le modèle utilisé pour le fonctionnement de l’engin est celui illustré sur la . Le modèle est alimenté par 2 entrées de couple : l'une fournie via les pédales et l'autre par le moteur électrique via le réducteur (P1/P2, P3/P4 et P5/G) vers la boîte de vitesses (G1 à G7). Les données d'inertie, de ratio et de jeu libre sont fournies en tant qu'entrées du modèle. Dans l’exemple de simulation, le moteur fournit progressivement un couple de 7Nm, sur son propre axe, et la force fournie via les pédales est de 125Nm. La boîte de vitesses est sur le rapport 1 et la simulation démarre à l'arrêt (0 km/h). Au tout début de la montée en vitesse, l'oscillation de la force transmise à travers P1/P2 est d'environ 200N et 700N pour P3/P4. Pour P5/F1, l'oscillation de force atteint 2000N accompagnée d'une perte de contact engrenage pendant 0.1s. Une variation paramétrique du jeu libre P5/F1 a été faite entre 0,1 mm et 0,02 mm. Plus le jeu libre est élevé, plus la durée de perte de contact est élevée. La simulation met en évidence que le plus bruyant est le P5/F1. Dans le système, l'inertie la plus élevée est au niveau du rotor de la machine électrique. L'inertie est amplifiée par le carré du rapport du réducteur. Lorsque cette inertie est accélérée par un choc, la vibration met beaucoup de temps à s'atténuer en raison de la forte réaction. En effet pour un jeu libre donné sa capacité à créer des vibrations est étroitement liée au jeu libre effectif mais aussi à l'inertie associée. Ainsi un jeu libre donné peut fournir du bruit ou non selon l'inertie en cause. Pour une conception donnée, il est très difficile de modifier l'inertie du rotor, dans le cadre de l’invention, c’est donc le stator qui est mis en court-circuit actif. Le rotor est alors arrêté de façon à l'empêcher d'envoyer des oscillations au jeu libre P5/F1. En mettant en œuvre cette solution, le bruit est éliminé. Une deuxième source de bruit, du type bruit de sirènement (également appelé whining noise selon la terminologie anglaise), provient dans un train d'engrenages, de la position du point de contact entre le pignon menant et le pignon mené qui oscille autour de sa position théorique à une fréquence égale à la vitesse de rotation multipliée par le nombre de dents. Cette oscillation est caractérisée par ce que l'on appelle « l'erreur de transmission ». L'erreur de transmission est causée par des défauts géométriques et des déformations et produit du but. Malgré son faible niveau, ce bruit peut être gênant pour l’utilisateur par sa tonalité. L'énergie acoustique la plus élevée est concentrée sur les ordres 24, 48 et 72 qui sont liés au premier étage du réducteur P1/P2 (24 est le nombre de dents de P1). Le deuxième étage (P3/P4) est également un contributeur significatif à travers les ordres 7.6, 15.2 et 22.8. Le dernier étage (P5/F1) ne contribue pas au bruit tout comme la boîte de vitesses. Dans le cadre de l’invention, afin de réduire ce bruit, une première solution consiste à modifier le rapport de conduite c’est-à-dire le nombre de dents simultanément en contact du réducteur. Dans le cadre de l’invention la géométrie des dents du réducteur 80 est modifiée afin de conserver le même rapport de levier (2,48) et d'augmenter le rapport de conduite (4,28). Cette nouvelle géométrie a été simulée. Les résultats sont visibles tableau 2. Vitesse moteur (rpm) 1682-2532 2532-3364 3364-4205 4205-5046 Vitesse engin (km/h) 10-15 15-20 20-25 25-30 REF(dB ref 1mm/s) -77,5 -77 -73,1 -75,5 Augmentation du rapport de conduite – ordre 29 (dB ref 1mm/s) -89,5 (-12dB) -92,6 (-15dB) -90,1 (-17dB) -86,5 (-11dB) Tableau 2 : Nouveaux avantages de la macro-géométrie La nouvelle géométrie et en particulier l'augmentation du rapport de conduite conduit à une diminution du bruit compris entre 11 dB et 15,6 dB . Dans le cadre de l’invention une deuxième solution pour lutter contre le bruit de sirènement est de rigidifier le boîtier 30, ce qui empêche sa déformation et évite la transmission de vibrations qui sont source de bruit. Le tableau 3 donne le gain en passant d'un boîtier 30 magnésium à un boîtier 30 acier en terme de vibration. Vitesse moteur (rpm) 1682-2532 2532-3364 3364-4205 4205-5046 Vitesse engin (km/h) 10-15 15-20 20-25 25-30 Initial (dB ref 1mm/s) -77,5 -77 -73,1 -75,5 Boitier 207GPa (dB ref 1mm/s) -89,5 (-11,5dB) -81,6 (-4,6dB) -81,5 (-8,4dB) -76,4 (-3,9dB) Tableau 3 : Influence du matériau du boîtier sur les vibrations cutanées Le boîtier en acier offre une réduction des vibrations entre 3,9 dB et 11,5 dB. Cela montre qu'un boîtier plus rigide offre un avantage significatif. Un boîtier rigide réduit la déformation sous charge et réduit ainsi l'erreur de transmission. Selon un mode de réalisation de l’invention, la rigidification du boitier en magnésium est réalisée avec des roulements rigidifiés. Le bruit est ainsi diminué de au moins 10 dB. La portée de la présente invention ne se limite pas aux détails donnés ci-dessus et permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans s'éloigner du domaine d'application de l'invention. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration, et peuvent être modifiés sans toutefois sortir de la portée définie par les revendications. Engin de mobilité (1) comportant un ensemble de transmission (10) comportant un dispositif de changement de vitesse (20), un moteur électrique (2) avec stator et rotor pour fournir une partie de la puissance pour la propulsion de l’engin (1), et un réducteur (80) disposé entre le dispositif de changement de vitesse (20) et le moteur électrique (2), l’ensemble de transmission étant disposé dans un boîtier (30), caractérisé en ce qu’il comporte un système de réduction du bruit. Engin de mobilité selon la revendication 1, dans lequel le système de réduction du bruit est un boîtier (30) en acier. Engin de mobilité selon la revendication 1, dans lequel le système de réduction du bruit est un réducteur (80) dont la géométrie des dents est modifiée afin d'augmenter le rapport de conduite à 4,8. Engin de mobilité selon la revendication 3, dans lequel le rapport de conduite est égale à 4,8. Engin de mobilité selon la revendication 1, dans lequel le système de réduction du bruit est un moyen de court-circuit actif du stator du moteur (2) électrique. Engin de mobilité (1) selon une des revendications précédentes, l’engin (1) étant un vélo à assistance électrique.