Le moyeu Nuvinci Harmony constitue une suite cohérente au développement incessant d’un dispositif révolutionnaire pour vélo électrique équipé d’un moteur pédalier, qui a initialement vu le jour en 2007 chez Fallbrook Technologies.
L’entreprise américaine, basée à Cedar Park au Texas, a conçu un système des plus attrayants sur le principe d’une transmission à variation continue du développement.
Le moyeu Nuvinci incorporé dans la roue arrière d’un vélo, ou encore d’un vélo électrique avec moteur pédalier, simplifie grandement l’utilisation du vélo tout en facilitant son entretien.
Parfait pour rouler en ville, le moyeu Nuvinci s’avère un véritable enchantement car il évite d’avoir à changer de vitesse à tout bout de champ, et permet ainsi une meilleure concentration sur la conduite.
Le moyeu Nuvinci assure d’avoir toujours la bonne cadence, ce qui résulte en un effort régulier et profitable, qui contribue à l’accroissement de l’efficacité.
Une nouvelle classe de transmission à variation continue
La technologie de moyeu Nuvinci, en tant que nouvelle classe de transmission à variation continue (en anglais «continuously variable transmission » ou CVT), peut remplacer les engrenages avec sphères à variation continue dans la plupart des systèmes d’entraînement en rotation.
Les concepteurs de systèmes de plusieurs industries utilisent la technologie de moyeu Nuvinci pour créer de nouveaux systèmes qui permettent de mieux répondre à leurs besoins, sans toutefois être limité par les compromis découlant des contraintes d’engrenages.
Le groupe motopropulseur a débuté la conception de cette technologie de moyeu Nuvinci en 2007, en mettant au point la première transmission variable en continu disponible sur le marché des vélos.
En 2010, avec l’introduction du moyeu Nuvinci N360, des améliorations considérables ont été apportées à la version originale.
Par la suite, les fabricants de vélos se sont aperçu que le modèle N360 du moyeu Nuvinci, avec ou sans le système d’auto-décalage intelligent Nuvinci Harmony, étaient particulièrement bien adaptés aux vélos électriques.
C’est en 2015, avec l’introduction du moyeu Nuvinci N330, en combinaison avec le nouveau contrôle C3, que le moyeu Nuvinci est devenu plus abordable et a rendu possible une fonctionnalité optimale du moteur pédalier.
Ces modèles permettent une progression continue en douceur d’un rapport de vitesse à l’autre, sans occasionner de rapport brusque ou d’engagement de vitesse difficile. D’après ce qu’en indique Fallbrook Technologies, près d’un vélo électrique haut de gamme sur trois serait doté d’un changement de vitesses Nuvini Harmony N380.
En quoi consiste la technologie de moyeu Nuvinci ?
La plupart des vélos sont équipés d’un changement, qui sert à faire varier le rapport de pédalage. Cela peut faire en sorte que le pédalage devienne plus ou moins laborieux avec un contrôle installé sur le guidon du vélo.
La distance pouvant être parcourue grâce à chacun des coups de pédale varie en fonction des rapports de vitesse. Lorsque les pédales sont « difficiles » à bouger, chacune des rotations de pédale fait propulser le vélo sur plusieurs mètres (il peut s’agir par exemple de 9 mètres).
Au contraire, lorsque les pédales exigent moins d’effort pour les faire bouger, la rotation résulte en une moins grande distance parcourue (dans ce cas, il pourrait s’agir de seulement 1,8 mètre). Au départ et dans les pentes, le cycliste opte habituellement pour un rapport facile.
Alors que dans les parcours plats nécessitant une pleine vitesse, le cycliste va plutôt sélectionner un rapport plus dur.
Le moyeu Nuvinci de changement automatique sert à automatiser les choix de changements de rapport. Le juste rapport est sélectionné de façon automatique, qu’il s’agisse de rouler lentement ou plus vite.
Fallbrook Technologies n’est pas le seul fabriquant de changements automatiques. Des versions simples, comportant 2 rapports seulement, aux versions plus sophistiquées, comme le 11 vitesses (fabriqué par Shimano Alfine), viennent concurrencer et diversifier le marché. Toutefois le moyeu Nuvinci n’est pas juste automatique : sa portée s’avère beaucoup plus étendue avec la variation continue.
Les vélos ont comporté jusqu’à présent un certain nombre de rapports prédéterminés. Il s’agissait de 2 rapports, 11, 14 ou plus.
Lorsque le cycliste effectue un changement de rapport, que ce soit manuellement ou automatiquement, il peut y avoir une différence plus ou moins grande d’un rapport à l’autre. D’habitude, il n’est pas difficile de remarquer la différence entre les changements.
Toutefois, la technologie de moyeu Nuvinci ne comporte pas de rapports prédéfinis. La modification du rapport de pédalage s’effectue de manière très progressive. Par ailleurs, ce système requiert un nombre de pièces, comparativement à une boîte de vitesses, ce qui lui confère une plus grande fiabilité.
En fait, cette technologie permet de réaliser beaucoup de choses. En plus de la gestion de l’énergie, elle favorise des performances plus élevées, assure des contrôles plus efficaces et fournit des solutions plus durables.
Le détenteur du produit peut personnaliser ses systèmes en les ajustant à ses besoins spécifiques, plutôt que d’avoir à limiter ses choix sur des systèmes basés sur des contraintes.
Avec des vitesses accessoires n’étant plus dictées par la vitesse au sol du véhicule, les concepteurs peuvent changer tout le paradigme du moteur, en réalisant des économies d’espace, des économies d’énergie, et en plus, permettre des améliorations notables des performances pour l’ensemble du système.
Avec la possibilité de variation de la vitesse ou du rapport par le biais d’une transmission à variation continue telle que la technologie moyeu de Nuvinci Harmony, les concepteurs de ce système ne sont plus contraints par les limites des capacités actuelles de la plupart des produits.
Le flux de processus variables, plutôt que le contrôle mécanique du moteur, fournit une nouvelle voie pour résoudre des problématiques dans les systèmes industriels.
D’où provient cette initiative de développement ?
L’entreprise Fallbrook Technologies a pris l’initiative de développer cette technologie après avoir remarqué des retours du côté des fabricants de vélo électrique.
Les cyclistes ont indiqué qu’ils perdaient trop d’autonomie en vélo électrique, étant donné qu’ils étaient portés à oublier trop fréquemment de changer les vitesses au moment du redémarrage après un arrête ou encore dans les pentes montantes et descendantes.
Le moyeu Nuvinci Harmony permet de maintenir la cadence appropriée, peu importe la vitesse. Par ailleurs, la juste cadence a une incidence positive sur la consommation énergétique : elle permet de réduire la consommation énergétique et ainsi rouler plus loin avec la même charge.
Nuvinci Harmony a pour effet de maintenir la cadence de pédalage correspondant à une plage d’effort optimale.
Un trop grand effort dégagé pour pédaler (par exemple face au vent dans les accélérations, ou dans les côtes), fatiguera plus rapidement les muscles du cycliste, ou encore aura pour effet de surconsommer l’énergie emmagasinée dans la batterie du vélo électrique. Dans ces deux cas, le rendement sera amoindri.
Le segment de marché visé par le moyeu Nuvinci de Fallbrook Technologies ne concerne pas les cyclistes sportifs, mais il est plutôt clairement développé pour les cyclistes urbains.
Étant donné qu’un cycliste sportif pédale à une fréquence de 85 à 120 tours par minute, le Nuvinci Harmony n’est pas du tout conçu pour ce marché, puisqu’il ne permet pas une programmation au-delà de 80 tours par minute.
Toutefois, le moyeu Nuvinci convient parfaitement au marché des cyclistes urbains, qui pédalent environ entre 30 et 60 tours par minute.
L’expérience utilisateur de conduite en jungle urbaine
Le Nuvinci Harmony confère une expérience utilisateur des plus passionnantes. Avec un guidon propre et dégagé dépourvu de toute commande de changement de rapport de vitesse, le détenteur du produit Nuvinci Harmony n’a qu’à sélectionner sa cadence préférée sur la commande.
Par exemple, il pourrait s’agir d’une fréquence optimale d’une cadence de 70-75 tours par minute. Ensuite, le cycliste n’a qu’à pédaler et se concentrer sur la conduite de son vélo. Le moteur, équipé du Nuvinci Harmony de changement à variation continue, se charge du reste du travail.
Avec les premiers coups de pédale de départ, grâce au travail effectué par le Nuvinci Harmony, le rapport demeure toujours léger. Au fur et à mesure que la vitesse du vélo augmente, le rapport fluctue progressivement pour devenir plus dur au pédalage.
Le système s’adapte à une vitesse croissante. Le cycliste utilisateur ressent une accélération très lisse et agréable, jusqu’à ce qu’il atteigne la limite de vitesse légale de 25 km / h. Pour les arrêts aux feux de circulation, le rapport agit en souplesse, et s’avère aussitôt prêt pour que son utilisateur puisse redémarrer le pédalage.
Pour ce qui est des montées de côtes, la même souplesse s’opère par un rapport plus léger, permettant au cycliste utilisateur de maintenir la même cadence de pédalage. Au cours de toutes les opérations de changement, le système Nuvinci Harmony demeure extrêmement silencieux, favorisant ainsi une expérience utilisateur agréable.
C’est pourquoi l’expérience utilisateur en milieu urbain du système Nuvinci Harmony se vit comme une véritable libération !
Les fonctions apportées par le moyeu Nuvinci s’avèrent des plus utiles et pratiques. Par ailleurs, le moyeu Nuvinci a été testé dans les conditions d’utilisation urbaine des plus extrêmes, notamment dans les rue de Rome, et s’est comporté avec souplesse autant dans les montées et descentes que pour les arrêts brusques aux feux de circulation.
Le Nuvinci Harmony permet de franchir les obstacles de la jungle urbaine en favorisant la concentration sur la conduite, étant donné que l’utilisateur n’a pas besoin de changer constamment de rapport.
Au niveau turbo, l’accélération rapide et lisse du Nuvinci Harmony permet au moteur pédalier de passer de 0 à 25 km/h en seulement 5 secondes.
Quelques détails concernant le fonctionnement
Le principe du moyeu Nuvinci est le suivant : un disque transfère son mouvement à un autre disque par friction, en tournant sur des sphères effectuant des axes commandés par une poignée tournante.
Le Nuvinci Harmony modifie l’orientation de ces axes faisant en sorte que la vitesse relative des deux disques se modifie.
Nuvinci Harmony implique une transmission basée sur un ensemble de billes mobiles en rotation et inclinaison. Ces billes sont positionnées entre deux disques qui marquent l’entrée et la sortie de la transmission. La variation du rapport de réduction est causée par l’inclinaison du point de contact entre les billes et les disques.
C’est ainsi que le Nuvinci Harmony permet d’offrir une variation du rapport de réduction de 360 % continue, progressive et souple. L’entraxe du Nuvinci Harmony mesure 135 mm et est disponible en 32 ou encore 36 trous. Le moyeu Nuvinci est compatible avec tous les freinages possibles, peu importe les disques ou jantes. Le moyeu Nuvinci supporte un pignon qui comporte entre 16 et 22 dents.
Le système du Nuvinci Harmony exige que le pédalier comporte une denture d’un minimum de 1.8 fois celle du pignon sans limitation supérieure, afin de limiter les contraintes de couple du boîtier.
Il pourrait s’agir par exemple de 18/33 ou de 16/29. Le moyeu Nuvinci pèse à peine 250 grammes, ce qui consiste en un poids de quantité négligeable pour un vélo urbain équipé d’un moteur pédalier.