WO2018104633A1 - Bicyclette motorisée - Google Patents

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WO2018104633A1
WO2018104633A1 PCT/FR2017/053354 FR2017053354W WO2018104633A1 WO 2018104633 A1 WO2018104633 A1 WO 2018104633A1 FR 2017053354 W FR2017053354 W FR 2017053354W WO 2018104633 A1 WO2018104633 A1 WO 2018104633A1
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WO
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bicycle
frame
motor
wheel
hub
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PCT/FR2017/053354
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Inventor
Adam MERCIER
Lucas SUTEAU
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MS Systemes SAS
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Priority to EP21173604.6A priority patent/EP3889024B1/fr
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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
    • B62M6/60—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor power-driven at axle parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62K—CYCLES; CYCLE FRAMES; CYCLE STEERING DEVICES; RIDER-OPERATED TERMINAL CONTROLS SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES; CYCLE AXLE SUSPENSIONS; CYCLE SIDECARS, FORECARS, OR THE LIKE
    • B62K25/00—Axle suspensions
    • B62K25/04—Axle suspensions for mounting axles resiliently on cycle frame or fork
    • B62K25/28—Axle suspensions for mounting axles resiliently on cycle frame or fork with pivoted chain-stay
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62L—BRAKES SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES
    • B62L1/00—Brakes; Arrangements thereof
    • B62L1/005—Brakes; Arrangements thereof constructional features of brake elements, e.g. fastening of brake blocks in their holders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
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    • B62M6/70—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor power-driven at single endless flexible member, e.g. chain, between cycle crankshaft and wheel axle, the motor engaging the endless flexible member
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M9/00—Transmissions characterised by use of an endless chain, belt, or the like

Definitions

  • the technical field of the invention is a motorized bicycle, particularly intended for mountain biking.
  • Motorized bicycles have recently become relatively commonplace. They include a motor providing the rider with assistance, especially for climbing a climb. Generally, these bicycles comprise an electric motor arranged at the hub of a wheel. Such bicycles are generally intended for road use. The use of assistance may also be useful for off-road uses, on roads or steep terrain, on bicycles called mountain bikes, and usually designated by the acronym VTT.
  • the use of mountain biking on hilly and steep terrain has spread, with the rise of downhill mountain biking, consisting of downhill trails. Generally, cyclists go up the slopes using lifts. But the use of ski lifts limits downhill mountain biking to areas equipped with such lifts, in the opening hours of the latter.
  • downhill mountain bikes are robust and heavy machines, dedicated to downhill use. They are not suitable for climbing on steep and slow terrain.
  • US20040144584 discloses a suspended bicycle whose rear wheel can be driven by a chain connected to a motor.
  • the rear wheel comprises a transmission ring connected to the chain and fixed to the rear wheel, and secured to the latter.
  • the transmission ring is always rotated by the rear wheel.
  • the motor then comprises a clutch, ensuring a coupling or decoupling of a motor shaft with the transmission ring.
  • Such a clutch increases the complexity of mounting, as well as the cost and weight of the bicycle.
  • Document US6062329 discloses a motorized assistance bicycle, comprising a clutch disposed between a heat engine and the hub of a rear wheel.
  • the motorized drive of the wheel is performed by a transmission ring, the latter being disposed adjacent to a gear wheel adapted to be rotated by a chain connected to a pedal.
  • the presence of a clutch between the engine and the hub of the rear wheel considerably increases the weight of the bicycle and the complexity of mounting.
  • the inventors of the present invention have found that having the transmission ring and the gear wheel on the same side of the wheel is not optimal. This causes an imbalance of the bicycle as well as difficulties of assembly and maintenance. This also prevents the simultaneous use of several gears around the rear hub.
  • EP2349823 discloses a motorized assistance bicycle, in which the motor is disposed near the hub of the rear wheel, on which is mounted a transmission ring. The motor is connected to a speed reducer. The inventors of the present invention believe that such a configuration induces an imbalance of the masses towards the rear of the bicycle, and this is particularly detrimental in the case of a bicycle equipped with a rear suspension.
  • the inventors have designed a bicycle, and especially an all-terrain bicycle, or ATV, with electric assistance, overcoming the disadvantages mentioned above, by allowing cyclists climbing steep paths.
  • the bicycle is of simple design, electric assistance not increasing the weight unacceptably.
  • the switchover between a training configuration by the pedal and a motorized assistance configuration is particularly simple, not requiring the cyclist dismount.
  • An object of the invention is a bicycle comprising a front wheel and a rear wheel, the front and rear wheels being connected by a frame, the rear wheel comprising a rear hub, the rear hub being connected to a first drive mechanism, having at least one pinion mounted on a first freewheel, the pinion being adapted to be driven by a chain, the latter being able to be set in motion by a pedal,
  • the bicycle comprising:
  • the motor being configured to set in motion, in particular by means of a motor shaft, a flexible transmission element;
  • the rear hub being connected to a second drive mechanism, adapted to be driven by the flexible transmission element
  • the second drive mechanism comprises a transmission ring fixed to a second freewheel, the transmission ring being adapted to be rotated by the flexible transmission element;
  • the freewheel is inserted around the rear hub, so that the freewheel drives the rear hub when the flexible transmission element drives the transmission ring in rotation.
  • the fact that the transmission ring can drive the rear hub through the second freewheel simplifies the transition between a conventional configuration, in which the rear wheel is driven by the crankset, and a power assisted configuration, according to which the rear wheel is driven by the engine. This avoids manual switching between these two configurations, as described in US2010 / 0212985. This also avoids the use of a clutch, as described in US2004 / 0144584.
  • the second freewheel In the absence of drive by the second drive mechanism, the second freewheel allows free rotation of the rear hub.
  • the flexible transmission element may in particular be a chain, called auxiliary chain, or a toothed belt.
  • the rear wheel has a circular rim and spokes, the latter extending between the rim and the hub.
  • the spokes extend between the first drive mechanism and the second drive mechanism.
  • the bicycle comprises a brake disc, mounted on the rear hub.
  • the second drive mechanism extends between the brake disc and the spokes of the rear wheel.
  • the rear hub is connected to the frame by a frame, said rear frame, movable relative to the frame and connected thereto by a damper, the motor being mounted on the frame while being stationary relative thereto .
  • the motor is preferably an electric motor, in which case the bicycle has a battery.
  • the battery is advantageously fixed on the frame, being stationary relative to the latter.
  • Figure 1 is a view of a bicycle according to the invention.
  • Figure 2A shows a general perspective view of the rear hub of the bicycle.
  • Figure 2B is a sectional view of the rear hub of the bicycle.
  • Figures 2C and 2D are perspective views of the rear hub of the bicycle showing the main elements of the second drive mechanism.
  • Figures 3A, 3B and 3C detail the mounting of a brake disc on the rear hub.
  • Figure 4 is a detail of the position of the motor on the frame of the bicycle.
  • FIG 1 shows an embodiment of the invention.
  • a bicycle 1 comprises a front wheel 2a and a rear wheel 2b, connected by a frame 3.
  • the rear wheel 2b is a driving wheel of the bicycle. It extends around a rear axle 11 and has a rear hub 12 coaxial with the rear axle 11.
  • the rear axle 11 and the rear hub 12 are shown in Figure 2A.
  • the frame 3 comprises a handlebar 4 controlling a pivoting of the front wheel 2a.
  • a saddle 5 allows a cyclist to sit, to operate a pedal 6.
  • the pedal 6 is integral with the frame 3. It allows to set in motion a chain 7, the latter rotating the rear wheel 2b by a first mechanism Training 10.
  • the first drive mechanism 10 is shown in Figures 2A and 2B. This is a classic mechanism, comprising:
  • a freewheel is known to those skilled in the art. It is mounted on the rear hub 12 and is adapted to drive the rear hub 12 in rotation when the free wheel is also rotated. When the drive of the freewheel stops, it allows the rear hub 12 to continue its rotation without driving the pinion 14 or the chain 7.
  • a freewheel generally comprises an outer ring and an inner ring, the outer ring and the inner ring being concentric and coaxial. The outer ring is adapted to cause rotation of the inner ring in a predetermined direction of rotation, while the inner ring is free to rotate, without driving the outer ring, in two opposite directions of rotation.
  • the chain 7 drives one of the pinions 14 of the cassette 13, which causes the first freewheel 15 to rotate and allows the rotation of the rear hub 12.
  • the first freewheel 15 allows a rotation of the rear hub 12 in the absence of drive by the pinion 14.
  • the first drive mechanism 10 is a mechanism implemented on most current bicycles, and allowing the rotation of the rear wheel 2b by operating the pedal 6.
  • the chain can be replaced by a belt, but it is preferable to use a chain when you have a cassette with different sprockets.
  • the frame 3 is connected to a motor 30, preferably an electric motor, the latter being fed to a battery 32.
  • the electric motor 30 comprises a motor shaft 36, for driving a transmission element 37.
  • the element transmission 37 is flexible: it can especially be a chain, called auxiliary chain, or a belt, for example a toothed belt.
  • the transmission element 37 rotates the rear hub 12 of the rear wheel by a second drive mechanism 20.
  • the second drive mechanism 20 is described below, with reference to FIGS. 2A to 2D. It comprises a transmission ring 24, in particular a ring gear, mounted on a second free wheel 25 by a freewheel support 23.
  • the freewheel support 23 is connected to the second freewheel 25 by a key 26, said upper key 26.
  • the upper key 26 is used to drive, in rotation, the second freewheel 25.
  • the second freewheel 25 is connected to the rear hub 12 by a key 27, said lower key.
  • the lower key 27 makes it possible to drive the rear hub 12 in rotation.
  • the free wheel allows a drive of the rear hub, being driven by the transmission ring 24 and in turn driving the rear hub 12.
  • the transmission element 37 is driven by the drive shaft 36.
  • the transmission element in turn drives the transmission ring 24, the latter driving the rear hub 12 in rotation, via:
  • the second freewheel 25 allows the rear hub 12 to continue its rotation freely.
  • the transmission ring 24 and the flexible transmission element 37 can then be stationary relative to the frame 3.
  • the bicycle can then operate in three configurations:
  • a pedaling configuration the drive of the rear drive wheel 2b is ensured by the pedal 6, via the chain 7, and the first drive mechanism 10, the latter comprising the pinions 14 and the first freewheel 15; in this case, the second freewheel 25 allows the rear hub 12 to rotate freely.
  • the transmission ring 24 remains stationary with respect to the bicycle, as does the flexible transmission element 37. Thus, no friction is possible. the transmission belt or the flexible transmission element.
  • Such a configuration corresponds to a situation on the flat or uphill light, possibly in some moderate descents.
  • an assist configuration the rear drive wheel 2b is driven by the motor 30, via the drive shaft 36, the transmission element 37, and the second drive mechanism 20, the latter comprising the transmission ring 24 and the second freewheel 25.
  • the first freewheel 15 can freely rotate the rear hub 12, the gears 14 being stationary relative to the bicycle.
  • the second freewheel 25 drives the rear hub 12, the drive being motorized.
  • the first freewheel 15 can also be driven by a pinion 14 when the user is pedaling, which has the effect of driving the hub 12, complementary to the motorized drive provided by the second freewheel 25.
  • Such a configuration corresponds to a use in climb, the motor then providing all or part of the drive of the rear wheel.
  • a freewheel configuration according to which the first freewheel 15 and the second freewheel 25 allow the rear hub 12 to rotate freely.
  • the rear hub 12 is driven neither by the first drive mechanism 10 nor by the second drive mechanism 20. Such use typically corresponds to downhill use.
  • the drive of the rear wheel 2b by the second drive mechanism 20 is effective, and provides a greater torque than that which would be obtained by arranging the motor 30 at the rear hub 12, as on the most current electric bicycles.
  • the diameter of the transmission ring is preferably greater than 10 cm, and typically between 15 cm and 30 cm. This makes it possible to obtain a high torque, allowing efficient propulsion of the bicycle 1 in steep climbs.
  • FIGS. 2C and 2D make it possible to distinguish the main components of the second drive mechanism 20, in particular the transmission ring 24, connected by a crown support 23 to the second free wheel 25.
  • the upper 26 and lower 27 keys transmit a rotational movement respectively of the transmission ring 24, mounted on its support 23, to the second free wheel 25, and the second free wheel 25 to the rear hub 12.
  • the presence of the second freewheel 25, between the transmission ring 24 and the hub 12 makes it possible to switch from a pedaling configuration (or freewheel configuration) to a configuration assistance by the engine, in a particularly simple manner, without the user having to dismount.
  • the switching between the two configurations is ensured by a simple activation of the motor 30, unlike the bicycle described in US2010 / 0212985.
  • the transmission ring 24 can remain stationary relative to the bicycle 1, as well as the transmission element 37.
  • a brake disk 28 is mounted on the rear wheel 2b, being attached to the hub 12.
  • the brake disk 28 is connected to the second free wheel 25 by a disk carrier 29, which the latter being attached to the rear hub 12 via the lower key 27.
  • the disk carrier 29 is visible in Figure 3A. It comprises lugs adapted to engage in openings formed at the base of the brake disc 28, as can be seen in Figure 3B.
  • a nut 29 ' holds the brake disk 28 against the disk carrier 29. See Figure 3C.
  • the nut 29 ' also holds the second freewheel 25 on the rear hub 12.
  • the rear wheel has a rim 12 ', and spokes 12r extending between the rear hub 12 and the rim 12'.
  • the second freewheel 25 extends between the brake disk 28 and the spokes 12r of the rear wheel.
  • the proximity between the second freewheel 25 and the rays 12r makes it possible not to deport the motor 30, thus the transmission element 37, with respect to the frame 3. It is indeed preferable for the transmission element 37 to extend as close as possible to the frame, parallel to the frame.
  • the rear wheel 2b is connected to the frame 3 by a rear frame 8, shown in Figure 4.
  • the rear frame 8 is movable relative to the frame 3. It is connected to the latter by a first arm 8.1 and a second arm 8.2.
  • the first arm 8.1 is connected to the frame 3 by a damper 9.1, forming a rear suspension.
  • the second arm 8.2 is connected to the frame 3 by a freely rotatable link 9.2.
  • the motor 30 is preferably mounted on the frame 3 by a rigid connection. It is the same for the battery 32 supplying the motor 30.
  • the invention can be applied to bicycles, in particular off-road bikes, by allowing a particularly easy transition between a pedaling configuration and an assistance configuration, in particular when climbing.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Automatic Cycles, And Cycles In General (AREA)

Abstract

L'invention est une bicyclette comportant une roue avant et une roue arrière, les roues avant et arrière étant reliées par un cadre, la roue arrière comportant un moyeu arrière, le moyeu arrière étant relié à un premier mécanisme d'entraînement, comportant au moins un pignon monté sur une première roue libre, le pignon étant apte à être entraîné par une chaîne, cette dernière étant apte à être mise en mouvement par un pédalier. La bicyclette comporte également un deuxième mécanisme d'entraînement motorisé, apte à entraîner la roue arrière de manière indépendante grâce à l'utilisation d'une seconde roue libre.

Description

Bicyclette motorisée Description
DOMAINE TECHNIQUE
Le domaine technique de l'invention est une bicyclette motorisée, notamment destinée à la pratique du vélo tout terrain.
ART ANTERIEUR
Les bicyclettes motorisées sont récemment devenues relativement courantes. Elles comportent un moteur fournissant au cycliste une assistance, en particulier pour gravir une montée. Généralement, ces bicyclettes comportent un moteur électrique disposé au niveau du moyeu d'une roue. De telles bicyclettes sont généralement destinées à un usage sur route. Le recours à une assistance peut également s'avérer utile pour des utilisations hors route, sur des chemins ou des terrains escarpés, sur des bicyclettes appelées vélos tout terrain, en anglais "Moutain Bike", et usuellement désignées par l'acronyme VTT. L'usage du VTT sur des terrains accidentés et pentus s'est répandu, avec l'essor du VTT dit de descente, consistant à dévaler des pistes aménagées. Généralement, les cyclistes remontent les pistes à l'aide de remontées mécaniques. Mais le recours aux remontées mécaniques limite la pratique du VTT de descente aux domaines équipés de telles remontées, dans les heures d'ouverture de ces dernières. Par ailleurs, les VTT de descente sont des engins robustes et lourds, dédiés à une utilisation en descente. Ils ne sont pas appropriés à une montée sur des terrains pentus et peu roulants.
Les documents US2010/0212985 ou WO2009000011 décrivent une bicyclette dont la roue arrière peut être entraînée par une chaîne reliée à un moteur. La roue arrière comporte une couronne de transmission reliée à la chaîne. Le moyeu de la roue arrière peut être entraîné par des disques de fixation pinçant les rayons de la roue. La couronne de transmission peut être solidarisée ou désolidarisée des disques de fixations par une goupille ou une vis. Cela permet de passer dans une configuration classique d'entraînement de la roue par un pédalier à une configuration d'assistance, selon laquelle la roue arrière est entraînée par le moteur. Mais le passage d'une configuration à une autre suppose une opération manuelle fastidieuse, consistant à désolidariser les rayons de la roue à la couronne de transmission. Cela exclut un passage entre les deux configurations sans descendre de la bicyclette. Un tel fonctionnement n'est pas admissible par un cycliste. Le document US20040144584 décrit une bicyclette suspendue dont la roue arrière peut être entraînée par une chaîne reliée à un moteur. La roue arrière comporte une couronne de transmission reliée à la chaîne et fixée à la roue arrière, et solidaire de cette dernière. Ainsi, la couronne de transmission est toujours entraînée en rotation par la roue arrière. Le moteur comporte alors un embrayage, assurant un couplage ou un découplage d'un arbre moteur avec la couronne de transmission. Un tel embrayage augmente la complexité du montage, ainsi que le coût et le poids de la bicyclette.
Le document US6062329 décrit une bicyclette à assistance motorisée, comportant un embrayage disposé entre un moteur thermique et le moyeu d'une roue arrière. L'entraînement motorisé de la roue est effectué par une couronne de transmission, cette dernière étant disposée de façon adjacente d'une roue dentée apte à être entraînée en rotation par une chaîne reliée à un pédalier. La présence d'un embrayage entre le moteur thermique et le moyeu de la roue arrière alourdit considérablement le poids de la bicyclette et la complexité du montage. De plus, les inventeurs de la présente invention ont constaté que le fait de disposer la couronne de transmission et la roue dentée d'un même côté de la roue n'est pas optimal. Cela entraîne un déséquilibre de la bicyclette ainsi que des difficultés de montage et de maintenance. Cela empêche également l'utilisation simultanée de plusieurs pignons autour du moyeu arrière. De plus, cette conception déséquilibrée induit un encombrement trop important d'un même côté de la roue. Afin de compenser cet encombrement, les rayons, s'étendant entre le moyeu et la jante de la roue arrière, doivent alors présenter une inclinaison proche de la verticale, ce qui nuit à la rigidité de la roue arrière.
On peut tirer les mêmes conclusions de la bicyclette décrite dans le document W09311992.
Les bicyclettes décrites dans les documents précédents ont des conceptions difficilement adaptées à une utilisation dans un contexte sportif. Le document EP2349823 décrit une bicyclette à assistance motorisée, dans laquelle le moteur est disposé à proximité du moyeu de la roue arrière, sur lequel est montée une couronne de transmission. Le moteur est relié à un réducteur de vitesse. Les inventeurs de la présente invention estiment qu'une telle configuration induit un déséquilibre des masses vers l'arrière de la bicyclette, et cela est particulièrement préjudiciable dans le cas d'une bicyclette équipée d'une suspension arrière.
Les inventeurs ont conçu une bicyclette, et notamment une bicyclette tout terrain, ou VTT, à assistance électrique, surmontant les inconvénients mentionnés ci-dessus, en permettant aux cyclistes de grimper des chemins escarpés. La bicyclette est de conception simple, l'assistance électrique n'augmentant pas le poids de façon rédhibitoire. Par ailleurs, le basculement entre une configuration d'entraînement par le pédalier et une configuration d'assistance motorisée est particulièrement simple, ne nécessitant pas que le cycliste mette pied à terre.
EXPOSE DE L'INVENTION
Un objet de l'invention est une bicyclette comportant une roue avant et une roue arrière, les roues avant et arrière étant reliées par un cadre, la roue arrière comportant un moyeu arrière, le moyeu arrière étant relié à un premier mécanisme d'entraînement, comportant au moins un pignon monté sur une première roue libre, le pignon étant apte à être entraîné par une chaîne, cette dernière étant apte à être mise en mouvement par un pédalier,
la bicyclette comportant :
un moteur, monté sur le cadre ;
le moteur étant configuré pour mettre en mouvement, notamment au moyen d'un arbre moteur, un élément souple de transmission ;
le moyeu arrière étant relié à un deuxième mécanisme d'entraînement, apte à être entraîné par l'élément souple de transmission ;
de telle sorte que la roue arrière est apte à être entraînée :
par le premier mécanisme d'entraînement, lorsque la chaîne est mise en mouvement par le pédalier ;
ou par le deuxième mécanisme d'entraînement, lorsque l'élément souple de transmission est actionné par le moteur ;
la bicyclette étant caractérisée en ce que :
le deuxième mécanisme d'entraînement comporte une couronne de transmission fixée à une deuxième roue libre, la couronne de transmission étant apte à être entraînée en rotation par l'élément souple de transmission ;
la roue libre est insérée autour du moyeu arrière, de telle sorte que la roue libre entraîne le moyeu arrière lorsque l'élément souple de transmission entraîne la couronne de transmission en rotation. Le fait que la couronne de transmission puisse entraîner le moyeu arrière par l'intermédiaire de la deuxième roue libre simplifie le passage entre une configuration classique, selon laquelle la roue arrière est entraînée par le pédalier, et une configuration d'assistance motorisée, selon laquelle la roue arrière est entraînée par le moteur. Cela évite une commutation manuelle entre ces deux configurations, telle que décrite dans US2010/0212985. Cela évite également le recours à un embrayage, tel que décrit dans US2004/0144584.
On dispose ainsi d'un deuxième mécanisme d'entraînement, motorisé, particulièrement simple à assembler, à monter et à mettre en œuvre. Les principaux constituants sont des éléments disponibles dans le commerce, à des prix abordables.
En l'absence d'entraînement par le deuxième mécanisme d'entraînement, la deuxième roue libre laisse tourner librement le moyeu arrière.
L'élément souple de transmission peut notamment être une chaîne, dite chaîne auxiliaire, ou une courroie crantée.
La roue arrière comporte une jante circulaire ainsi que des rayons, ces derniers s'étendant entre la jante et le moyeu. De préférence, les rayons s'étendent entre le premier mécanisme d'entraînement et le deuxième mécanisme d'entraînement.
Selon un mode de réalisation, la bicyclette comporte un disque de frein, monté sur le moyeu arrière. De préférence, le deuxième mécanisme d'entraînement s'étend entre le disque de frein et les rayons de la roue arrière.
Selon un mode de réalisation, le moyeu arrière est relié au cadre par un châssis, dit châssis arrière, mobile par rapport au cadre et relié à ce dernier par un amortisseur, le moteur étant monté sur le cadre en étant immobile par rapport à ce dernier. Le moteur est de préférence un moteur électrique, auquel cas la bicyclette comporte une batterie. La batterie est avantageusement fixée sur le cadre, en étant immobile par rapport à ce dernier.
D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et représentés sur les figures listées ci-dessous.
FIGURES
La figure 1 est une vue d'une bicyclette selon l'invention.
La figure 2A représente une vue générale, en perspective du moyeu arrière de la bicyclette. La figure 2B est une vue en coupe du moyeu arrière de la bicyclette. Les figures 2C et 2D sont des vues en perspectives du moyeu arrière de la bicyclette montrant les principaux éléments du deuxième mécanisme d'entraînement. Les figures 3A, 3B et 3C détaillent le montage d'un disque de frein sur le moyeu arrière.
La figure 4 est un détail de la position du moteur sur le cadre de la bicyclette.
EXPOSE DE MODES DE REALISATION PARTICULIERS
La figure 1 représente un mode de réalisation de l'invention. Une bicyclette 1 comporte une roue avant 2a et une roue arrière 2b, reliées par un cadre 3. La roue arrière 2b est une roue motrice de la bicyclette. Elle s'étend autour d'un axe arrière 11 et comporte un moyeu arrière 12 coaxial de l'axe arrière 11. L'axe arrière 11 et le moyeu arrière 12 sont représentés sur la figure 2A. Le cadre 3 comporte un guidon 4 commandant un pivotement de la roue avant 2a. Une selle 5 permet à un cycliste de s'asseoir, pour actionner un pédalier 6. Le pédalier 6 est solidaire du cadre 3. Il permet de mettre en mouvement une chaîne 7, cette dernière entraînant en rotation la roue arrière 2b par un premier mécanisme d'entraînement 10.
Le premier mécanisme d'entraînement 10 est représenté sur les figures 2A et 2B. Il s'agit d'un mécanisme classique, comportant :
une cassette 13, comportant une pluralité de pignons concentriques 14 ;
- une première roue libre 15, sur laquelle est montée la cassette 13.
Le terme roue libre est connu de l'homme du métier. Elle est montée sur le moyeu arrière 12 et est apte à entraîner le moyeu arrière 12 en rotation lorsque la roue libre est également entraînée en rotation. Lorsque l'entraînement de la roue libre cesse, elle permet au moyeu arrière 12 de poursuivre sa rotation sans entraîner le pignon 14 ni la chaîne 7. Une roue libre comporte généralement une bague extérieure et une bague intérieure, la bague extérieure et la bague intérieure étant concentriques et coaxiales. La bague extérieure est apte à entraîner une rotation de la bague intérieure dans un sens de rotation prédéterminé, tandis que la bague intérieure est libre de tourner, sans entraîner la bague extérieure, dans deux sens de rotation opposés. La chaîne 7 entraîne un des pignons 14 de la cassette 13, ce qui entraîne la première roue libre 15 en rotation et permet la rotation du moyeu arrière 12. La première roue libre 15 autorise une rotation du moyeu arrière 12 en l'absence d'entraînement par le pignon 14.
Le premier mécanisme d'entraînement 10 est un mécanisme mis en œuvre sur la plupart des vélos actuels, et permettant la rotation de la roue arrière 2b en actionnant le pédalier 6. La chaîne peut être remplacée par une courroie, mais il est préférable d'utiliser une chaîne lorsqu'on dispose d'une cassette présentant différents pignons. Le cadre 3 est relié à un moteur 30, de préférence un moteur électrique, ce dernier étant alimenté à une batterie 32. Le moteur électrique 30 comporte un arbre moteur 36, permettant l'entraînement d'un élément de transmission 37. L'élément de transmission 37 est souple : il peut notamment s'agir d'une chaîne, dite chaîne auxiliaire, ou d'une courroie, par exemple une courroie crantée. L'élément de transmission 37 entraîne en rotation le moyeu arrière 12 de la roue arrière par un deuxième mécanisme d'entraînement 20.
Le deuxième mécanisme d'entraînement 20 est décrit ci-dessous, en lien avec les figures 2A à 2D. Il comporte une couronne de transmission 24, notamment une couronne dentée, montée sur une deuxième roue libre 25 par un support de roue libre 23. Le support de roue libre 23 est relié à la deuxième roue libre 25 par une clavette 26, dite clavette supérieure 26. La clavette supérieure 26 permet d'entraîner, en rotation, la deuxième roue libre 25. La deuxième roue libre 25 est reliée au moyeu arrière 12 par une clavette 27, dite clavette inférieure. La clavette inférieure 27 permet d'entraîner le moyeu arrière 12 en rotation. Ainsi, la roue libre permet un entraînement du moyeu arrière, en étant entraînée par la couronne de transmission 24 et en entraînant à son tour le moyeu arrière 12. Ainsi, lorsque le moteur 30 est actionné, l'élément de transmission 37 est entraîné par l'arbre moteur 36. L'élément de transmission entraîne à son tour la couronne de transmission 24, cette dernière entraînant le moyeu arrière 12 en rotation, par l'intermédiaire :
de la clavette supérieure 26 ;
- de la deuxième roue libre 25 ;
et de la clavette inférieure 27.
En l'absence d'entraînement par la couronne de transmission, la deuxième roue libre 25 permet au moyeu arrière 12 de poursuivre sa rotation librement. La couronne de transmission 24 et l'élément souple de transmission 37 peuvent alors être immobiles par rapport au cadre 3. La bicyclette peut alors fonctionner selon trois configurations:
une configuration de pédalage : l'entraînement de la roue motrice arrière 2b est assuré par le pédalier 6, par l'intermédiaire de la chaîne 7, et du premier mécanisme d'entraînement 10, ce dernier comportant les pignons 14 et la première roue libre 15 ; dans ce cas, la deuxième roue libre 25 laisse tourner librement le moyeu arrière 12. La couronne de transmission 24 reste immobile par rapport à la bicyclette, de même que l'élément souple de transmission 37. Ainsi, on ne subit pas un éventuel frottement de la courroie de transmission ou de l'élément souple de transmission. Une telle configuration correspond à une situation sur le plat ou en montée légère, éventuellement dans certaines descentes modérées. une configuration d'assistance : la roue motrice arrière 2b est entraînée par le moteur 30, par l'intermédiaire de l'arbre moteur 36, de l'élément de transmission 37, et du deuxième mécanisme d'entraînement 20, ce dernier comportant la couronne de transmission 24 et la deuxième roue libre 25. Dans ce cas, la première roue libre 15 peut laisser tourner librement le moyeu arrière 12, les pignons 14 étant immobiles par rapport à la bicyclette. La deuxième roue libre 25 entraîne le moyeu arrière 12, l'entraînement étant motorisé. La première roue libre 15 peut également être entraînée par un pignon 14 lorsque l'utilisateur pédale, ce qui a pour effet un entraînement du moyeu 12, complémentaire de l'entraînement motorisé fourni par la deuxième roue libre 25. Une telle configuration correspond à une utilisation en montée, le moteur 30 fournissant alors tout ou partie de l'entraînement de la roue arrière. une configuration de roue libre, selon laquelle la première roue libre 15 et la deuxième roue libre 25 laissent le moyeu arrière 12 tourner librement. Le moyeu arrière 12 n'est entraîné ni par le premier mécanisme d'entraînement 10, ni par le deuxième mécanisme d'entraînement 20. Une telle utilisation correspond typiquement à une utilisation en descente.
L'entraînement de la roue arrière 2b par le deuxième mécanisme d'entraînement 20 est efficace, et permet d'obtenir un couple plus important que celui que l'on obtiendrait en disposant le moteur 30 au niveau du moyeu arrière 12, comme sur la plupart des bicyclettes électriques actuelles. Le diamètre de la couronne de transmission est de préférence supérieur à 10 cm, et typiquement compris entre 15 cm et 30 cm. Cela permet d'obtenir un couple important, permettant une propulsion efficace de la bicyclette 1 dans des montées raides. Les figures 2C et 2D permettent de distinguer les principaux composants du deuxième mécanisme d'entraînement 20, en particulier la couronne de transmission 24, reliée par un support de couronne 23 à la deuxième roue libre 25. Les clavettes supérieure 26 et inférieure 27 transmettent un mouvement de rotation respectivement de la couronne de transmission 24, montée sur son support 23, à la deuxième roue libre 25, et de la deuxième roue libre 25 au moyeu arrière 12.
La présence de la deuxième roue libre 25, entre la couronne de transmission 24 et le moyeu 12 permet de passer d'une configuration de pédalage (ou de roue libre) à une configuration d'assistance par le moteur, de façon particulièrement simple, sans que l'utilisateur n'ait mettre pied à terre. La commutation entre les deux configurations est assurée par une simple activation du moteur 30, contrairement à la bicyclette décrite dans US2010/0212985. En l'absence d'assistance motorisée, la couronne de transmission 24 peut demeurer immobile par rapport à la bicyclette 1, de même que l'élément de transmission 37.
Comme représenté sur les figures 3A à 3C, un disque de frein 28 est monté sur la roue arrière 2b, en étant fixé au moyeu 12. Le disque de frein 28 est relié à la deuxième roue libre 25 par un support de disque 29, ce dernier étant fixé au moyeu arrière 12 par l'intermédiaire de la clavette inférieure 27. Le support de disque 29 est visible sur la figure 3A. Il comporte des ergots aptes à s'engager dans des ouvertures ménagées à la base du disque de frein 28, comme on peut le voir sur la figure 3B. Un écrou 29' maintient le disque de frein 28 contre le support de disque 29. Cf. figure 3C. L'écrou 29' maintient également la deuxième roue libre 25 sur le moyeu arrière 12.
La roue arrière comporte une jante 12', ainsi que des rayons 12r en s'étendant entre le moyeu arrière 12 et la jante 12'. La deuxième roue libre 25 s'étend entre le disque de frein 28 et les rayons 12r de la roue arrière. La proximité entre la deuxième roue libre 25 et les rayons 12r permet de ne pas déporter le moteur 30, ainsi l'élément de transmission 37, par rapport au cadre 3. Il est en effet préférable que l'élément de transmission 37 s'étende le plus proche possible du cadre, parallèlement à ce dernier.
La roue arrière 2b est reliée au cadre 3 par un châssis arrière 8, représenté sur la figure 4. Le châssis arrière 8 est mobile par rapport au cadre 3. Il est relié à ce dernier par un premier bras 8.1 et un deuxième bras 8.2. Le premier bras 8.1 est relié au cadre 3 par un amortisseur 9.1, formant une suspension arrière. Le deuxième bras 8.2 est relié au cadre 3 par une liaison libre en rotation 9.2. Ainsi, la roue arrière est dite suspendue, du fait de l'amortisseur 9.1 s'étendant entre le châssis arrière 8 au cadre 3, par lequel le châssis 8 arrière est mobile par rapport au cadre 3. Le moteur 30 est de préférence monté sur le cadre 3 par une liaison rigide. Il en est de même de la batterie 32 alimentant le moteur 30. Les inventeurs ont jugé que cette solution était préférable à celle, pourtant suggérée dans US2004/014584, consistant à disposer le moteur dans la partie suspendue. Les inventeurs ont en effet considéré qu'il était préférable de limiter la masse de la partie suspendue. L'invention pourra s'appliquer à des bicyclettes, en particulier des vélos tout terrain, en permettant une transition particulièrement aisée entre une configuration de pédalage et une configuration d'assistance, en particulier en montée.

Claims

REVENDICATIONS
1. Bicyclette (1) comportant une roue avant (2a) et une roue arrière (2b), les roues avant et arrière étant reliées par un cadre (3), la roue arrière comportant des rayons (12r) et étant montée sur un moyeu arrière (12), le moyeu arrière étant relié à un premier mécanisme d'entraînement (10), comportant au moins un pignon (14) monté sur une première roue libre (15), le pignon étant apte à être entraîné par une chaîne (7), cette dernière étant apte à être mise en mouvement par un pédalier (6),
la bicyclette comportant:
un moteur (30), monté sur le cadre (3) ;
le moteur étant configuré pour mettre en mouvement, au moyen d'un arbre moteur (36), un élément souple de transmission (37);
le moyeu arrière (12) étant relié à un deuxième mécanisme d'entraînement (20), apte à être entraîné par l'élément souple de transmission (37) ;
de telle sorte que la roue arrière (2b) est apte à être entraînée :
par le premier mécanisme d'entraînement (10), lorsque la chaîne (7) est mise en mouvement par le pédalier ;
ou par le deuxième mécanisme d'entraînement (20), lorsque l'élément souple de transmission (37) est actionné par le moteur (30);
la bicyclette étant telle que le deuxième mécanisme d'entraînement (20) comporte une couronne de transmission (24) solidaire d'une deuxième roue libre (25), la couronne de transmission étant apte à être entraînée en rotation par l'élément souple de transmission (37);
- la deuxième roue libre (25) est insérée autour du moyeu arrière (12), de telle sorte que la roue libre (25) est apte à entraîner le moyeu arrière (12) lorsque l'élément souple de transmission (37) entraîne la couronne de transmission (24) en rotation ;
la bicyclette étant caractérisée en ce qu'elle comporte un disque de frein (28), monté sur le moyeu arrière (12), le deuxième mécanisme d'entraînement (20) s'étendant entre les rayons (12r) et le disque de frein (28).
2. Bicyclette selon la revendication 1, dans laquelle l'élément souple de transmission (37) est une chaîne, dite chaîne auxiliaire, ou une courroie crantée.
3. Bicyclette selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les rayons (12r) s'étendent entre le premier mécanisme d'entraînement (10) et le deuxième mécanisme d'entraînement (20).
4. Bicyclette selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le moyeu arrière (12) est relié au cadre par un châssis (8), dit châssis arrière, mobile par rapport au cadre
(3) et relié à ce dernier par un amortisseur (9.1), le moteur (30) étant monté sur le cadre (3) en étant immobile par rapport au cadre.
5. Bicyclette selon la revendication 4, dans laquelle le moteur est un moteur électrique, la bicyclette comportant une batterie (32) montée sur le cadre, la batterie étant immobile par rapport au cadre (3).
6. Bicyclette selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la couronne de transmission (24) a un diamètre supérieur à 10 cm.
7. Bicyclette selon la revendication 6, dans laquelle la couronne de transmission (24) a un diamètre compris entre 15 cm et 30 cm, de manière à permettre une propulsion efficace de la bicyclette dans les montées raides.
8. Bicyclette selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le disque de frein (28) est relié à la deuxième roue libre (25) par un support de disque (29), un écrou (29') maintenant le disque de frein (28) contre le support de disque (29), l'écrou maintenant également la deuxième roue libre (25) sur le moyeu arrière (12).
9. Bicyclette selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l'élément souple de transmission (37) est apte à être entraîné en rotation autour de l'arbre moteur (36).
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