La transmission de la Toyota Prius est désormais intégré dans un moteur de vélo électrique sans chaîne

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L'Orbit Drive de Driven comprend, dans un même ensemble, un moteur électrique et une boîte de vitesses avec des engrenages coniques et un système planétaire. En outre, il ajoute une barre d'entraînement qui élimine complètement la chaîne classique.

CeramicSpeed s’est fait connaître dans le monde du cyclisme en 2018 avec une technologie révolutionnaire de transmission de vélo qui se passe de la chaîne. Les premiers vrais prototypes, une version à dérailleur et une version à une vitesse pouvant rouler avec une charge limitée, ont été présentés en septembre 2019 lors du salon Eurobike sur un Specialized Venge spécialement modifié. Après avoir interrompu sa progression en raison de la pandémie de coronavirus, Driven Technologies a annoncé sa séparation d’avec CeramisSpeed pour devenir propriétaire de Driven, un système de transmission sans chaîne pour les vélos.

Lors du salon Eurobike de Francfort, Driven a présenté la même technologie avec un moteur central qui la rend encore plus innovante : sa transmission Orbit Drive. Le système Drive est désormais complété par un moteur électrique avec des engrenages planétaires et une boîte de vitesses automatique pour compléter une chaîne cinématique totalement révolutionnaire.

Le prototype de travail pèse 4,6 kg, y compris tous les engrenages, l’électronique et la transmission de puissance à la roue arrière. Cette dernière peut être configurée de différentes manières pour envoyer un couple allant jusqu’à 90 Nm.

Transmission de la tige du moteur à la roue arrière.
La transmission de la Toyota Prius est désormais intégré dans un moteur de vélo électrique sans chaîne

La conception s’inspire des systèmes que l’on trouve dans les voitures hybrides fiables telles que la Toyota Prius hybride. Pour obtenir un système efficace et fonctionnel, des engrenages planétaires sont utilisés pour coupler l’entrée du moteur à combustion avec l’entrée d’un moteur électrique afin de fournir de la puissance au véhicule.

Driven a repris ce concept et l’a modifié. Au lieu d’utiliser des engrenages planétaires plats, l’Orbit Drive s’appuie sur un mécanisme rotatif en forme de sphère qui forme un “différentiel à biseau” à vitesse variable. Alors que dans le système de Toyota, il s’agit de planétaires et d’engrenages solaires plats, dans le système de Driven, tout s’emboîte pour être mis en œuvre dans le moyeu du pédalier, ce qui permet d’obtenir un facteur de rapport de 1:1. En d’autres termes, il n’est pas nécessaire de rétrograder le moteur, “nous pouvons donc réduire la taille du moteur et cela fonctionne mieux qu’un système planétaire plat”.

Si la conception n’est pas nouvelle, son application à la technologie des vélos électriques l’est : “Cette architecture, désormais utilisée dans le segment des vélos électriques, offre un haut niveau d’efficacité (et donc plus de kilomètres d’assistance) et une expérience de conduite plus agréable qui nécessite peu d’entretien”, explique l’entreprise.

En plus d’une efficacité accrue, Orbit Drive comprend également une fonction de freinage régénératif qui permet de récupérer une partie de l’énergie consommée et de la réinjecter dans la batterie.

Ryan Norris of Driven explains the Orbit Drive Gearbox eBike Motor Concept

Avantages des entraînements par engrenages planétaires

Ryan Norris, responsable de l’ingénierie chez Driven, explique le mécanisme de manière accessible, à l’aide d’un modèle imprimé en 3D du concept, bien que le prototype réel soit un peu plus avancé dans son développement que ne le laisse supposer cette maquette. Le système est nettement plus économe en énergie (jusqu’à 85 %) que tous les moteurs qui équipent actuellement les vélos électriques sur le marché.

La transmission de la Toyota Prius est désormais intégré dans un moteur de vélo électrique sans chaîne
Le moteur est encapsulé dans le boîtier de pédalier et la transmission passe par les bases, de sorte que l’ensemble est hermétiquement fermé.

Cette conception présente des avantages indéniables par rapport aux systèmes habituels qui s’appuient sur un motoréducteur normal et une transmission actionnée par un dérailleur séparé. Tout d’abord, Driven permet des intervalles d’entretien de 16 000 kilomètres (10 000 miles) qui, en outre, ne nécessitent qu’une seule vidange de l’huile de transmission.

Selon Driven, son système offre également une expérience de conduite plus douce. Le mode automatique offre un changement de vitesse continu avec des vitesses qui s’ajustent automatiquement, l’assistance du moteur complétant l’action du cycliste sur les pédales. En outre, un mode manuel a été ajouté, qui permet de changer de vitesse de la même manière que sur les vélos conventionnels.

Contrairement à la plupart des moteurs actuellement sur le marché, le moteur de Driven n’intègre pas de capteur de couple pour informer le système de la force exercée par le cycliste afin de répondre à ses besoins. Driven a développé un autre brevet pour réaliser la même fonction.

Le PDG Brian Baker explique que l’entreprise “a développé un algorithme basé sur la quantité de couple que vous exercez sur le système et, par conséquent, sur la quantité de couple que le moteur exerce. À partir de là, il peut calculer la vitesse de sortie sans même avoir besoin de capteurs”. L’électronique du moteur détecte l’enfoncement de la pédale en 40 ms environ, mais il affirme qu’il réduira ce délai à 20 ms, ce qui correspond à la vitesse d’un capteur de couple normal. Cet algorithme permet de réduire le coût du moteur, car les capteurs de couple sont des éléments assez coûteux. Comme pour les engrenages, cette idée est basée sur une conception mécanique existante, mais jusqu’à présent, personne ne l’a appliquée à l’industrie du vélo électrique”.

La transmission de la Toyota Prius est désormais intégré dans un moteur de vélo électrique sans chaîne
Modèle du système d’entraînement Driven Orbit Drive.

Supports et configurations

Driven prévoit de proposer trois variantes de l’Orbit Drive qui pourront être mises en œuvre par les fabricants de vélos électriques en fonction de la gamme.

Direct Drive : utilise un arbre pour transférer la puissance de l’Orbit Drive à la roue arrière. Il s’agit de l’option la plus efficace de la marque et elle est entièrement fermée.

Entraînement par chaîne : le moteur à engrenages planétaires et un entraînement par chaîne conventionnel. Dans ce cas, le système est partiellement fermé.

Transmission par courroie : identique à la précédente, elle remplace la chaîne à maillons par une courroie qui nécessite moins d’entretien, est moins bruyante et a une durée de vie plus longue.

Feuille de route et prix

Le prix de l’Orbit Drive dépend de la configuration choisie. En moyenne, il permet d’économiser environ 800 dollars (733 euros) par rapport aux moteurs classiques dans sa version la plus simple.

Pascal Dalibard
Pascal Dalibardhttp://appel-aura-ecologie.fr
Pascal est un passionné de technologie qui s'intéresse de près aux dernières innovations dans le domaine de la téléphonie mobile et des gadgets. Il est convaincu que la technologie peut changer le monde de manière positive, mais il est également soucieux de l'impact environnemental de ces produits.

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