WO2007060336A2 - Motorisation pour pieton - Google Patents

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WO2007060336A2
WO2007060336A2 PCT/FR2006/002590 FR2006002590W WO2007060336A2 WO 2007060336 A2 WO2007060336 A2 WO 2007060336A2 FR 2006002590 W FR2006002590 W FR 2006002590W WO 2007060336 A2 WO2007060336 A2 WO 2007060336A2
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wedges
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Marc Simeray
Janick Simeray
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Marc Simeray
Janick Simeray
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    • B62K—CYCLES; CYCLE FRAMES; CYCLE STEERING DEVICES; RIDER-OPERATED TERMINAL CONTROLS SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES; CYCLE AXLE SUSPENSIONS; CYCLE SIDE-CARS, FORECARS, OR THE LIKE
    • B62K1/00—Unicycles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
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    • 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 SIDE-CARS, FORECARS, OR THE LIKE
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    • B62K11/007—Automatic balancing machines with single main ground engaging wheel or coaxial wheels supporting a rider
    • 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 SIDE-CARS, FORECARS, OR THE LIKE
    • B62K2204/00—Adaptations for driving cycles by electric motor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Definitions

  • the invention relates to the principle and the realization of a motorized and autonomous electric support to assist a city dweller in his daily movement.
  • the invention is a motorized electrical support that assists the city dweller in his pedestrian movement and remains compatible with all the constraints listed above.
  • the invention meets the following criteria:
  • the state of the art includes the ⁇ Segway, a support platform comprising two wheels, rechargeable batteries, an inertial central stabilization device, a handlebar secured to the platform.
  • This platform is not compact enough to move unhindered on the sidewalk, it is too slow to travel on the road, and finally its weight of about 30 kg prohibits access to public transport.
  • Patent DE 100 27 466 describes a unicycle on which the pedestrian climbs, on two pedals, is supported by the hands on a handle that transmits a longitudinal inclination to the frame of the unicycle.
  • An electronic device measures the longitudinal inclination of this unicycle by means of an electronic inclinometer and slaves the position of the wheel to keep it in line with the user's center of gravity, in order to prevent its fall, according to a pendulum effect reversed.
  • the machine advances as soon as the user inclines the handle forward.
  • the wheel has a square profile so that the user is stable laterally. As a result, the trajectory is guided along the longitudinal axis.
  • the means for rotating is not described, it is understood that it requires to take a brief support on the ground, in order to transmit a lateral torque.
  • turning the handle can not rotate, because the pedals and the handle are integral through the fork.
  • Patent DE 100 27 466 does not therefore meet the criteria of the invention insofar as it requires the user to maintain the handle, with at least one hand, on the other hand, it does not allow an agile and harmonious management insofar as only the longitudinal displacement is provided, finally the electronics of the control of the motor is controlled by an inclinometer, a solution different from that adopted by the invention.
  • the user 11 circulates by resting on two foot wedges 14 located under the axis of a motorized wheel 12, and whose axis is fixed on a fork 15 which also comprises two guide supports which clutch the calf and leg.
  • the combination of the foot wedges 14 and guide supports makes it possible to transmit to the leg the forces and the reaction torque of the wheel, acting as a lever.
  • the wheel is slaved by means of the signal delivered by an accelerometer, fixed to the fork 15 whose longitudinal measurement axis and perpendicular to the fork is indicated by 16. If the accelerometer measures a positive component towards the before, then this indicates the beginning of a fall to the front of the user and this acceleration serves as a reference to the control electronics of the wheel motor to advance and restore balance. The equilibrium is obtained for the zero measurement of the accelerometer.
  • the fork is linked to the user's frame of reference, the condition of equilibrium - relative longitudinal acceleration zero - is then always true, whatever the speed and the acceleration of training.
  • the servo electronics according to the invention is then elementary.
  • the electronic For an inclination of the leg of about 10 ° forward generating a relative acceleration of about 1, 7 m / s 2 in the user reference, the electronic triggers the full power of the motor, the one allowing the maximum speed.
  • the motor control is proportional linear for all the intermediate values, and also has a critical damping to avoid the risk of oscillation of the wheel under the user, because of the high power of the engine.
  • an inclination of 10 ° towards the rear triggers either a recoil of the wheel at full power, or a braking.
  • the braking is accompanied by a recovery of the energy, which is fed back into the battery.
  • FIG. 2 indicates the different situations of the invention
  • the invention moves the user, in balance on the two feet wedges.
  • the user is maintained in longitudinal balance by the effect of the servo electronics; he only has to manage lateral balance, exactly as he does after learning on a bike.
  • the rotation is triggered by an inclination of the body on the side where the user wants to turn and by a shoulder movement to reset the course, exactly as it is done on a bike which we release the handlebars.
  • the foot wedges are folded, the guide supports too, in this position the electronics is disconnected, the invention is in storage mode, as it is inserted in for example a backpack.
  • the folded guide supports can for example in this position serve as a handle.
  • the servo of the wheel is connected as soon as one of the two feet is in a foot hold, the right or the left indifferently.
  • the enslavement is disconnected as soon as both feet have left the feet.
  • FIG. 3 describes an exemplary non-exclusive embodiment of the invention:
  • the tire comprises a tire 301 in a rim 302.
  • the tire may also be an elastomer tread.
  • Rechargeable batteries 303 indifferent technology are placed in the wheel.
  • An switching power switching electronics 307 regulates the power of the motor 310.
  • the shim 304 is attached to the fork 305 and is connected to the support guide 315 via a rod 306.
  • the spring 316 recalls the foot wedge 304 and the guide 315 in the high position in the absence of the foot, thanks to the pivot 314.
  • each shim has a connector, the two connectors are connected in parallel to the supply circuit.
  • the wheel is connected to the fork 305 by means of ball bearings 308 and 313.
  • the motor 310 located in the axis of the wheel is associated with a gearbox 311 for example of the harmonic type, the detail of which is explained in FIG.
  • the gearbox can also be made from a more traditional gear chain, the latter driving the wheel on the rim 302.
  • the motor 310 is of the linear type or of the brushless type. In the latter case it is associated with a 307 type driver adapted to the brushless motor control.
  • the information delivered by the accelerometer and its solid-state treatment 312 of the fork 305 is transmitted by a connector 309 of the rotating type, or to a simple connector type audio jack.
  • FIG. 4 describes an exemplary embodiment of a simple and economical harmonic gearbox for a high speed brushless motor. It comprises at 42 a pinion integral with the motor shaft, for example 20 teeth.
  • It comprises 3 other pinions 42 of greater diameter for example 100 teeth each, all three distributed at 120 ° around the motor pinion.
  • FIG. 5 gives an exemplary embodiment of the motor control and servocontrol electronics.
  • It comprises an integrated accelerometer 51 of silicon type with suspended internal flyweight associated with a capacitor and a circuit for measuring the capacitance.
  • This sensor delivers a variable output voltage according to the acceleration, the zero acceleration corresponding to the mid-power voltage.
  • a triangular voltage generator 52 made for example from current and capacitor generator, associated with a comparator 55, composes a variable PWM signal for controlling the motors, respecting the proportionality and linearity of the output of 53.
  • the switch 54 cuts the circuit as soon as both feet have left the foot wedges.
  • the rotating connector 56 transmits commands and power.
  • the control bridge 57 with Mos transistor transmits to the motor 58 a power proportional to the signal processed by 53.
  • the energy is delivered by the batteries 59, but also, during braking, the energy is restored to the batteries 59 via the bridge of the diodes 57.
  • the accelerometer 51 figure 5 and 16 Figure 1 and 312 Figure 3 is: ADXL 103 of ⁇ analog device.
  • the brushless motor is for example Cyclon car 2000 of the company ⁇ Cyclon which delivers 1 kw to 40 000 revolutions.
  • the engine driver is Flash pro because 1 00 from the same company.
  • the gearbox is HDUC14 ⁇ Harmonie drive
  • the batteries are lithium ion polymer batteries from different suppliers.
  • the fork and the wheel are made of aluminum.
  • - is compact, transportable and light, for example in a backpack
  • - a volume less than 40 cm in diameter, 15 cm thick is rechargeable on a household power socket, by means of a charger adapted to the type of batteries, or by adding a fuel, for a fuel battery. - has about one hour of autonomy, or 14 km.
  • the ergonomics and control of the invention are intuitive and do not require the use of hands, by means of o two guide supports (13,315) which enclose the legs of the user and transmit the driving torques o an engine (310) which keeps the wheel in line with the center of gravity of the city by means of o electronic control (307) motor linearly controlled by a longitudinal accelerometer (16) secured to the fork - its start is intuitive and automatic means o two power switches of the said electronic activated by the weight of the feet on both said feet wedges.
  • its steering in the lateral direction is agile by means of: a wheel (302) whose narrow tread (301) is of substantially round profile.
  • the invention is easily transportable by means of a bag and or a handle and a storage compacted by means of two feet wedges (304) and two retractable support guides (315) connected by a rod (306).
  • FIG. 6 This embodiment of FIG. 6 comprises, like the preceding one, retractable pedals 61, a tread 62, a housing 63 and a guide clamp 64.
  • FIG. 7 details this embodiment, in 701, 702 and 703 respectively the pedals, the tread and the casing, in 705 magnets secured to a slot 712, a bearing roller 706, bearing on said slot 712, a winding 707 which, in combination with 705, produces a torque motor, powered by electronics not shown, and batteries 708.
  • Two other rollers 709 and 711 guide the hollow wheel, and there is a handle 710.
  • Figure 8 shows the retracted pedal 81, the roller 86 and its hub mounted on ball bearings.
  • the weight of the user is directly carried by the pedals, transmitted to the hubs 87 and the groove 712 and the tread 702.
  • the other two rollers 709 and 711 only guide the wheel without undergoing effort.
  • the motricity is ensured by a linear motor, 707, without friction of transmission, and with the possibility to be able to recover the kinetic energy in the batteries.
  • the control electronics of this engine is summarized in FIG.
  • the accelerometer sensor 91 delivers a signal proportional to the acceleration.
  • the action of the motor aims to keep this measured acceleration constant and zero, by means of a drifting filter 92, which introduces a damping compensation, a reference 94, amplifier 93 and a reaction 95, an H 98 bridge which supplies the motor 99 and finally a feedback reaction 96 with a frequency response greater than 100 Hz.
  • the output of the amplifier is in permanent commutation at a frequency greater than 100 Hz, by the combined action of the reaction and the slower counter-reaction.
  • the motor is controlled according to a linear function of the acceleration and its derivative, from a variable PWM signal.

Abstract

Véhicule léger portable et autonome destiné au transport citadin combiné avec l'usage du transport en commun. Constitué d'une roue (12) motorisée sur lequel l'utilisateur maintient par la vitesse son équilibre latéral, l'équilibre longitudinal est assuré par un automatisme piloté par un accéléromètre (16). Les cales pieds (14) et les appuis guides (13) qui enserrent la jambe sont rétractables. Le pilotage ne nécessite pas l'usage des mains. L'ensemble tient dans un sac, par exemple un sac à dos, et pèse moins de 4 kilos.

Description

Motorisation pour piéton.
L'invention concerne le principe et la réalisation d'un support électrique motorisé et autonome pour assister un citadin dans son déplacement quotidien.
Les déplacements urbains combinent des trajets de tous types : - piétonniers sur
- trottoir
- escaliers mécaniques,
- tapis roulants et en ascenseur
- architectures urbaines : - plans inclinés,
- escaliers, passerelles, zones piétonnières puis, passager de transport en commun :
- en train, - en métro
- en bus
- en tramway
- en bateau mouche ...
L'usager du transport en commun doit composer avec une multiplicité de contraintes :
- Il a les mains prises par des objets à transporter, mallette, cartables, courses ....
- Le transport en commun est exigu et encombré - Le trottoir est fréquenté
- Les escaliers sont étroits, inclinés.
- La voie publique est régie par des règles strictes.
Arrivé à destination il doit composer avec des contraintes sociales, au travail ou à l'école, il peut difficilement changer ses chaussures, ses vêtements. Aussi il doit pouvoir utiliser le support dans sa tenue traditionnelle
Aussi, il est impossible de voyager dans le métro ou le train quotidiennement avec une bicyclette, il est difficile de descendre l'escalier avec des patins à roulettes, la planche à roulette électrique est interdite sur la voie publique, comme la trottinette, et même un engin comme le ©Segway, conçu pour le déplacement urbain de proximité, s'avère encombrant sur le trottoir, et intransportable dans le métro et le bus.
L'invention est un support électrique motorisé qui assiste le citadin dans son déplacement piétonnier et qui reste compatible avec toutes les contraintes listées ci-dessus.
Ainsi l'invention respecte les critères suivants :
Le piéton supporté
- a l'encombrement d'un piéton normal - circule sur le trottoir à une vitesse de piéton, jusqu'à environ 7 km/h
- circule sur la chaussée à une vitesse inférieure à 20 km/h
- a l'agilité d'un piéton normal ou d'un patineur - circule sans effort
- dispose de ses deux mains
- porte ses vêtements et chaussures habituelles Le support
- est compact, transportable et léger, par exemple dans un sac à dos
- d'un poids inférieur à 4 kilogrammes
- d'un volume inférieur à 40 cm de diamètre, 15 cm d'épaisseur
- il est rechargeable sur une prise de courant domestique, ou par un autre moyen équivalent
- Il présente environ une heure d'autonomie, ou 14 km. L'état de l'art comporte le ©Segway, une plateforme support comportant deux roues, des batteries rechargeables, un dispositif de stabilisation centrale inertielle, un guidon solidaire de la plateforme. Cette plateforme n'est pas suffisamment compacte pour circuler sans gène sur le trottoir, elle est trop lente pour circuler sur la chaussée, et enfin son poids, de l'ordre de 30 kg lui interdit l'accès aux transports en communs.
Le brevet DE 100 27 466 décrit un monocycle sur lequel le piéton grimpe, sur deux pédales, prend appui les mains sur un manche qui transmet une inclinaison longitudinale au cadre du monocycle.
Une électronique mesure l'inclinaison longitudinale de ce monocycle au moyen d'un inclinomètre électronique et asservit la position de la roue pour la maintenir à l'aplomb du centre de gravité de l'utilisateur, afin de prévenir sa chute, selon un effet pendulaire inversé.
L'engin avance dés que l'utilisateur incline le manche vers l'avant.
La roue présente un profil carré pour que l'utilisateur soit stable latéralement. De ce fait la trajectoire est guidée dans l'axe longitudinal.
Le moyen pour tourner n'est pas décrit, on comprend qu'il impose de prendre un appui bref sur le sol, afin de transmettre un couple latéral. Bien entendu, le fait de tourner le manche ne peut assurer la rotation, car les pédales et le manche son solidaires à travers la fourche.
Le brevet DE 100 27 466 ne répond donc pas au critères de l'invention dans la mesure ou il impose que l'utilisateur maintienne le manche, avec au moins une main, d'autre part, il ne permet pas un pilotage agile et harmonieux dans la mesure ou seul le déplacement longitudinal est prévu, enfin l'électronique de la commande du moteur est asservie par un inclinomètre, solution différente de celle adopté par l'invention.
Selon l'invention décrite figure 1 l'utilisateur 11 circule en prenant appui sur deux cales pieds 14 situés sous l'axe d'une roue 12 motorisée, et dont l'axe est fixé sur une fourche 15 qui comporte aussi deux appuis guides qui enserrent le mollet et la jambe.
La combinaison des cales pieds 14 et des appuis guides permet de transmettre à la jambe les efforts et le couple moteur de réaction de la roue, agissant comme un levier.
Selon l'invention, la roue est asservie au moyen du signal délivré par un accéléromètre, fixé à la fourche 15 dont l'axe de mesure longitudinal et perpendiculaire à la fourche est indiqué par 16. Si l'accéléromètre mesure une composante positive vers l'avant, alors cela indique l'amorce d'une chute vers l'avant de l'utilisateur et cette accélération sert de consigne à l'électronique de commande du moteur de la roue pour avancer et rétablir l'équilibre. L'équilibre est obtenu pour la mesure nulle de l'accéléromètre.
Les conditions de cet équilibre sont mieux comprises dans le référentiel de l'utilisateur, puisque dans ce référentiel l'effet de la vitesse et de l'accélération d'entraînement sont supprimés.
La fourche est liée au référentiel de l'utilisateur, la condition de l'équilibre - accélération longitudinale relative nulle - est alors toujours vraie, quelque soit la vitesse et l'accélération d'entraînement.
L'électronique d'asservissement selon l'invention est alors élémentaire.
Pour une inclinaison de la jambe d'environ 10 ° vers l'avant générant une accélération relative d'environ 1 ,7 m/s2 dans le référentiel de l'utilisateur, l'électronique déclenche la pleine puissance du moteur, celle permettant la vitesse maximum.
La commande du moteur est linéaire proportionnelle pour toutes les valeurs intermédiaires, et bénéficie aussi d'un amortissement critique pour éviter le risque d'une oscillation de la roue sous l'utilisateur, du fait de la forte puissance de la motorisation.
Selon une variante non exclusive l'invention, une inclinaison de 10 ° vers l'arrière déclenche soit un recul de la roue à pleine puissance, soit un freinage.
Selon cette variante de l'invention, le freinage s'accompagne d'une récupération de l'énergie, qui est réinjectée dans la batterie.
Ce principe de fonctionnement sera détaillé dans la suite de la description.
La figure 2 indique les différentes situations de l'invention,
En 21 l'invention déplace l'utilisateur, en équilibre sur les deux cales pieds.
L'utilisateur est maintenu en équilibre longitudinal par l'effet de l'électronique d'asservissement ; il ne lui reste à gérer que l'équilibre latéral, exactement comme il le fait après apprentissage sur un vélo.
La rotation est déclenchée par une inclinaison du corps du coté ou l'utilisateur veut tourner et par un mouvement d'épaule pour recaler le cap, exactement comme cela est réalisé sur un vélo dont on lâche le guidon.
En 22, les cales pieds sont rabattus, les appuis guides aussi, dans cette position l'électronique est déconnectée, l'invention est en mode rangement, telle qu'elle est insérée dans par exemple un sac à dos. Les appuis guides rabattus peuvent par exemple dans cette position servir de poignée.
En 23, l'utilisateur vient de ralentir et de freiner, en s'étant incliné vers l'arrière, ou est sur le point de démarrer.
Dans cette position; un pied est engagé sur le cale pied, la roue maintient la fourche verticale. Pour redémarrer il suffit d'incliner la jambe du cale pied vers l'avant et de lancer l'autre jambe pour ensuite la placer sur l'autre cale pied, en le rabattant, et trouver l'équilibre grâce à la vitesse initiale.
Selon l'invention, l'asservissement de la roue est connecté dés qu'un des deux pieds est dans un cale pied, le droit ou le gauche indifféremment.
L'asservissement est déconnecté dés que les deux pieds ont quitté les cales pieds.
La figure 3 décrit un exemple de réalisation non exclusif de l'invention :
Elle comporte un pneu 301 dans une jante 302. Le pneu peut aussi être une bande de roulement en élastomère.
Des batteries rechargeables 303, de technologie indifférente sont placées dans la roue. Par exemple nickel cadmium, nickel métal hydrure, lithium ion, lithium ion polymère ou enfin pile à combustible, à éthanol ou méthanol par exemple.
Une électronique 307 de commutation de puissance à découpage régule la puissance du moteur 310.
Le cale pied 304 est fixé à la fourche 305 et est reliée au guide appui 315 par l'intermédiaire d'une tringle 306. Le ressort 316 rappelle le cale pied 304 et Ie guide 315 en position haute en l'absence du pied, grâce au pivot 314.
Dès que le cale pied se rabat un connecteur non représenté s'ouvre, il rompt alimentation l'électronique de commande du moteur. Chaque cale dispose d'un connecteur, les deux connecteurs sont reliés en parallèle au circuit d'alimentation.
La roue est reliée à la fourche 305 au moyen de roulements à bille 308 et 313.
Le moteur 310 situé dans l'axe de la roue est associé à un réducteur 311 par exemple du type harmonique, dont le détail est expliqué figure 4.
Selon l'invention , le réducteur peut aussi être réalisé à partir d'une chaîne de roue dentée, plus traditionnelle, la dernière entraînant la roue sur la jante 302.
Selon l'invention, le moteur 310 est d u type linéaire ou bien du type brushless (sans balai). Dans ce dernier cas il est associé à un pilote 307 de type adapté à la commande de moteur brushless.
Selon l'invention , l'information délivrée par l'accéléromètre et son traitement 312 solidai re de la fourche 305 est transmise par un connecteur 309 du type tournant, ou bien à un simple connecteur de type prise jack audio.
A travers ce connecteur transitent l'alimentation du capteur, le signal PWM de commande du moteur et par exemple la masse, ou bien un second sig nal si la masse est transmise par le bâti.
La figure 4 décrit un exemple de réalisation de d 'un réducteur harmoniq ue simple et économiq ue pour un moteur brushless de forte vitesse de rotation . II comporte en 42 un pignon solidaire de l'arbre du moteur, par exemple de 20 dents.
II comporte 3 autres pignons 42 de diamètre supérieur par exemple de 100 dents chacun, tous trois répartis à 120 ° autour du pignon moteur.
Il comporte enfin deux couronnes extérieures accolées 43 et 44, l'une 43 de 240 dents l'autre 44 de 243 dents par exemple.
Alors.
Le tour complet d'un pignon 42 décale une couronne 43 de 3 dents par rapport à 44, soit 3/240 tours. Il faut 12 tours de 41 pour que 42 fasse un tour complet, donc le rapport de réduction est de 3 / (240 * 12) soit 960 !
Ceci décrit un exemple de réalisation d'un réducteur de fort rapport tel que rendu nécessaire par l'usage de moteurs pas à pas de forte puissance à très haute vitesse.
La figure 5 donne un exemple de réalisation de l'électronique de commande et d'asservissement du moteur.
Elle com porte un accéléromètre 51 intégré de type silicium à masselotte interne suspendue associé à un condensateur et à un circuit de mesure de la capacité. Ce capteur délivre une tension de sortie variable en fonction de l'accélération, l'accélération nulle correspondant à la tension de mi-alimentation.
Elle comporte un filtre actif amplificateur 53 dont le gain statique est régit par le rapport des deux résistances et la fréquence d'amortissement par le rapport entre la capacité du condensateur et la résistance de contre-réaction. Enfin ; un générateur de tension triangulaire 52, réalisé par exemple à partir de générateur de courants et de condensateur, associé à un comparateur 55, compose un signal PWM variable pour la commande des moteurs, en respectant la proportionnalité et la linéarité de la sortie de 53.
Dans le schéma, il est indiqué deux commandes PWM, l'une correspond à une commande du moteur vers l'avant; l'autre vers l'arrière.
L'interrupteur 54 coupe le circuit dés que les deux pieds ont quitté les cales pieds.
Le connecteur tournant 56 transmets les commandes et l'alimentation.
Le pont de commande 57 à transistor Mos selon l'état de l'art transmet au moteur 58 une puissance proportionnelle au signal traité par 53.
Selon l'invention l'énergie est délivrée par les batteries 59, mais aussi, lors d'un freinage, l'énergie est restituée aux batteries 59 par l'intermédiaire du pont de des diodes de 57.
Selon un exemple de réalisation de l'invention, différent composant permettent d'obtenir le résultat
- l'accéléromètre 51 figure 5 et 16 figure 1 et 312 figure 3 est : ADXL 103 de ©analog device.
- Le moteur brushless est par exemple Cyclon car 2000 de la société ©Cyclon qui délivre 1 kw à 40 000 tours.
- Le pilote du moteur est Flash pro car 1 00 de la même société. - Le réducteur est HDUC14 de la société ©Harmonie drive
Les batteries sont des batteries lithium ion polymère de différents fournisseurs.
- La fourche et la roue sont réalisées en aluminium.
Selon ce mode de réalisation ; il est vérifié que
Le piéton supporté par l'invention
- présente l'encombrement d'un piéton normal
- circule sur le trottoir à une vitesse de piéton, jusqu'à environ 7 km/h
- circule sur la chaussée à une vitesse inférieure à 20 km/h
- a l'agilité d'un piéton normal ou d'un patineur
- circule sans effort
- dispose de ses deux mains
- porte ses vêtements et chaussures habituelles L'invention
- est compacte, transportable et légère, par exemple dans un sac à dos
- d'un poids inférieur à 4 kilogrammes
- d'un volume inférieur à 40 cm de diamètre, 15 cm d'épaisseur est rechargeable sur une prise de courant domestique, au moyen d'un chargeur adapté au type de batteries, ou grâce à l'ajout d'un combustible, pour une batterie à combustible. - présente environ une heure d'autonomie, ou 14 km.
L'ergonomie et le pilotage de l'invention sont intuitifs et ne nécessite pas l'usage des mains, au moyen de o deux appuis guides (13,315) qui enserrent les jambes de l'utilisateur et transmettent les couples moteurs o une motorisation (310) qui maintien la roue à l'aplomb du centre de gravité du citadin au moyen o une électronique (307) de pilotage du moteur commandée linéairement par un accéléromètre longitudinal (16) solidaire de la fourche - sa mise en route est intuitive et automatique aux moyens de o deux commutateurs d'alimentation de la dite électronique activés par le poids des pieds sur les deux dits cales pieds. - son pilotage en direction latéral est agile au moyen de : o une roue (302) dont la bande de roulement étroite (301 ) est de profil sensiblement rond.
L'invention est facilement transportable au moyen d'un sac et ou d'une poignée et d'un rangement rendu compact au moyen de deux cales pieds (304) et deux guides appuis (315) rétractables reliés par une tringle (306).
Un autre mode de réalisation de l'invention est décrit ci après. Il a pour objet de résoudre les problèmes posés par la précédente mise en œuvre, la résistance des pivots à la charge et aux chocs, et les problèmes d'inertie intrinsèque de la roue, qui pénalise sa réactivité pour l'asservissement d'équilibre.
Cette réalisation figure 6 comporte comme la précédente des pédales rétractables 61 , une bande de roulement 62, un carter 63 et une pince guide 64. La figure 7 détaille cette réalisation, en 701 , 702 et 703 respectivement les pédales, la bande de roulement et le carter, en 705 des aimants solidaires d'une gente 712, un galet de roulement 706, en appui sur la dite gente 712, un bobinage 707 qui réalise an combinaison avec 705 un moteur couple, alimenté par une électronique non représentée, et des batteries 708. Deux autres galets 709 et 711 guident la roue creuse, et on retrouve une poignée 710.
La figure 8 montre la pédale rétractée 81 , le galet 86 et son moyeux monté sur roulement à billes.
Par cette réalisation, le poids de l'utilisateur est directement porté par les pédales, transmis au moyeux 87 et à la gente 712 et à la bande de roulement 702.
Cette transmission directe des efforts sans portée ni torsion autorise des matériaux légers. La bande de roulement n'est pas déformée par l'effort porté.
Les deux autre galets 709 et 711 ne font que guider la roue sans subir d'effort.
La motricité est assurée par un moteur linéaire, 707, sans frottement de transmission, et avec la possibilité de pouvoir récupérer l'énergie cinétique dans les batteries. L'électronique de commande de ce moteur est résumée figure 8.
Elle comporte comme mise en œuvre originale une méthode commutation PWM aléatoire, fondée sur un comportement de comparateur de l'ampli linéaire, en haute fréquence uniquement.
Le capteur 91 accélérométrique, délivre un signal proportionnel à l'accélération. L'action du moteur vise à maintenir constante et nulle cette accélération mesurée, au moyen d'un filtre dérivateur, 92, qui introduit une compensation d'amortissement, d'une référence 94, d'amplificateur 93 et d'une réaction 95, d'un pont en H 98 qui alimente le moteur 99 et enfin d'une contre réaction 96 à réjeçtion des fréquences supérieures à 100 Hz.
Selon ce principe, la sortie de l'amplificateur et est en commutation permanente à une fréquence supérieure à 100 Hz, par l'action combinée de la réaction et de la contre réaction plus lente.
Par ce biais, le moteur est commandé selon une fonction linéaire de l'accélération et de sa dérivée, à partir d'un signal PWM variable.

Claims

Revendications
1 ) Support mobile électrique autonome destiné à transporter un citadin comportant : une roue unique (12), un moteur électrique (310), une batterie (303), une fourche (15), deux cales pieds (14), caractérisé en ce que
- son ergonomie et son pilotage sont intuitifs et ne nécessite pas l'usage des mains, au moyen de o deux appuis guides (13,315) qui enserrent les jambes de l'utilisateur et transmettent les couples moteurs o une motorisation (310) qui maintien la roue à l'aplomb du centre de gravité du citadin au moyen o une électronique (307) de pilotage du moteur commandée linéairement par un accéléromètre longitudinal (16) solidaire de la fourche - sa mise en route est intuitive et automatique aux moyens de o deux commutateurs d'alimentation de la dite électronique activés par le poids des pieds sur les deux dits cales pieds. - son pilotage en direction latéral est agile au moyen de : o une roue (302) dont la bande de roulement étroite (301 ) est de profil sensiblement rond.
2) Support selon la revendication caractérisé en ce qu'il est facilement transportable au moyen d'un sac et ou d'une poignée et d'un rangement rendu compact au moyen de deux cales pieds (304) et deux guides appuis (315) rétractables reliés par une tringle (306).
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