Une Gyroroue, une wheel, un gyropode, une roue gyroscopique auto équilibrée, bref une roue.


Du PREMIER SYSTÈME ÉLECTRIQUE AUTO-STABILISÉ AU MONDE au SEGWAY

Le système d’auto-équilibrage (appelé à tort « effet gyroscopique ») existant déjà, il n’est donc pas brevetable. Néanmoins, Dean Kamen, un brillant inventeur qui connait bien ce système datant de 1987, s’intéresse désormais aux fauteuils roulants. Il souhaite que ces derniers puissent monter les marches. Pour cela, il imagine un système à triple essieu, auto stabilisé sur chaque essieu. S’apercevant que c’est un échec commercial, il le simplifie et brevète le gyropode à 2 roues avec guidon, dont Segway achètera la licence qui expirera en 2019. Ce concept sera reproduit par trois industriels asiatiques et ne touchera jamais le grand public. 

SOLOWHEEL CLASSIC / S300

Shane Chen invente et commercialise le Solowheel, le premier véhicule monoroue sans selle et auto équilibré avec :
. repose pieds abaissés et repliables (offrant une excellente stabilité)
. appuis latéraux pour monter/descendre, guider l’appareil, et sans emprisonner les jambes par sécurité
. roue de 16’’ (format idéal pour la ville comme les vélos pliants)
. Soloware (logiciel à conduite douce offrant une sensation de flottement comme le ski)
Cette invention connait un tel succès qu’elle est reproduite par plusieurs centaines d’industriels asiatiques. 
Shane Chen interviewé ici.

SOLOWHEEL XTREME

Solowheel invente et protoype le Solowheel Xtreme, le premier monoroue électrique à avec garde boue ouvert :
. système antichocs avant/arrière
. forme amincie avec l’absence de coque avant/arrière
. roue 18’’ offrant un amorti supplémentaire
. espace creusé pour placer confortablement la jambe et la malléole
. appuis latéraux très confortables
. premier monoroue orienté ressemblant à un vrai véhicule avec un avant et un arrière

Depuis peu, différentes marques rivalisent d'ingéniosités pour perfectionner ou non le procédé.

Air wheel, Ninebot, Gotway, king song, IPS pour ne citer qu'elles.

Fonctionnement des roue électriques et des engins auto-stabilisés 

Principe du pendule inversé

Gyroroue, gyroscope, gyropode, gyrostabilisation, ne vous cherchez pas à décortiquer ces termes par leur racines étymologiques, car ils rendent complexes la compréhension d’un principe pourtant extrêmement simple et banal.

En effet, nous avons tous joué étant petits avec le manche du balai (le mobile) que l’on tient verticalement au creux de la main, paume vers le haut (le support). Lorsque le balai vacille d’un coté, il suffit de déplacer sa main dans la direction où la tige tombe, afin de le garder en parfait équilibre. Plus la tige est lourde, plus l’exercice est compliqué et requiert force et vitesse.

On appelle cela le phénomène du pendule inversé, qui doit son nom au fait que le balancement se fait en haut, là où le pendule simple se balance en bas de sa tige.

La roue électrique reprend ce principe enfantin. Le mobile c’est vous, la support, c’est la roue. Vous vous laissez tomber en avant, et la roue vous rattrape en permanence pour vous éviter la chute. C’est ce rattrapage permanent qui crée le déplacement. Mais alors comment détecter l’inclinaison du corps qui chute vers l’avant ? L’inclinaison est détectée comme le fait un niveau à bulle pour fixer une étagère. En chutant en avant, vous contraignez les reposes pieds à s’incliner, ils ne sont alors plus horizontaux. La roue électrique utilise un simple capteur d’inclinaison électronique, appelé « gyro sensor » qui utilise un micro gyroscope (moins d’un millimètre) pour calculer l’inclinaison, le même capteur électronique que nous avons tous dans la poche, car il équipe 100% des Smartphones de la planète.

Un deuxième capteur équipe la monoroue électrique, uniquement pour la sécurité de vos doigts. En effet, en cas de chute latérale, le capteur latéral détecte que la roue est sur son flanc, et stoppe donc le moteur qui, sans ce dispositif, tournerait sans cesse.

Pilotage pendulaire inversé

Le pilotage théorique est le suivant : lorsque votre centre de gravité est à l’aplomb du centre de la roue, vous êtes à l’arrêt ou à vitesse constante. Lorsque votre centre de gravité s’avance, la roue accélère, c’est à dire que sa vitesse ne cesse de croitre. Inversement, lorsque votre centre de gravité se situe à l’arrière de l’aplomb du centre de la roue, vous freinez, c’est à dire que votre vitesse ne cesse de décroître. Plus votre centre de gravité est éloigné de l’aplomb du centre de la roue, plus l’accélération ou le décélération sont fortes. En décalant votre poids à droite ou à gauche, vous amorcez les virages.

Un exemple ici  Pendule inversé

Points à vérifier lors de l’achat d’une roue électrique

Disponibilité des pièces détachées

C’est toujours un pari sur l’avenir, mais la disponibilité des pièces détachées d’un véhicule électrique dépend d’une part du fabricant qui doit continuer à les produire durant plusieurs années, et d’autre part du distributeur qui doit également les avoir en stock régulièrement. Globalement, si un produit est peu représenté, c’est à dire peu acheté, les revendeurs vont se lasser de le proposer, les distributeurs également, et l’usine va cesser de le produire, et donc de produire les pièces détachées. Il faut donc acheter un produit bien représenté, c’est à dire pour lequel il existe plusieurs distributeurs, revendeurs, utilisateurs.

Bouton d’allumage

Cela peut sembler un détail, mais un bouton poussoir (je pousse il revient à sa position tout seul) est bien plus sûr qu’un bouton à deux positions on-off (vous poussez il s’enclenche, vous poussez à nouveau il se dés-enclenche). Pourquoi ? Car d’une part, un bouton mécanique on-off peut tomber en panne, c’est à dire qu’il allume votre roue en position ON ou OFF. A ce moment là, si vous commencez à rouler en position OFF pensant être sur ON, il peut se couper brutalement et vous chutez. D’autre part, le bouton est souvent enfoncé lorsque l’appareil est allumé. Il suffit qu’il pleuviote pour que votre bouton reçoive de l’eau stagnante dans son creux, et qui va créer des faux contacts avec la corrosion. Par conséquent, il faut toujours choisir une roue avec un bouton poussoir.

Temporisation du bouton d’allumage

L’allumage peut être instantané, mais vérifiez que l’extinction de la roue requiert un appui de quelques dizaine de millisecondes pour s’éteindre. En effet, un court appui peut parfaitement arriver par mégarde, avec un objet qui tombe sur le bouton de la roue. Si votre monoroue s’éteint lorsque vous roulez, vous chutez immédiatement.

Fiabilité, étanchéité

Les points critiques sont principalement les réactions de votre roue dans les cas critiques :

  • forte chaleur
  • grand froid
  • pluie tapante, sol mouillé
  • important kilométrage totalisé

Seul un véhicule commercialisé depuis plus 6 mois, n’ayant pas ou peu de retours négatifs, vous rassurera sur sa fiabilité, et son aptitude à résister à toutes les conditions d’utilisation.

Parmi les risques de panne sur une roue électrique (hormis le bouton on-off), on peut citer notamment :

  • connecteurs électriques fragiles qui se cassent
  • carte mère, BMS : soudures de mauvaise qualité qui se défont
  • carte mère, BMS : compartiment non étanche
  • carte mère : transistors mal refroidis qui surchauffent et grillent
  • bloc moteur : aimants de qualité moyenne qui se démagnétisent
  • bloc moteur : aimants qui se décollent avec la chaleur du moteur

Puissance du moteur en Watt

La puissance du moteur conditionne la capacité de votre roue à vous rattraper lorsque vous chutez vers l’avant, c’est à dire lorsque vous accélérez. C’est également elle qui conditionne la capacité du moteur à freiner la roue pour vous rattrapez en décélération. Pour adulte de 90kg, il faudra au moins 800W en nominal, et pour un adulte ou un enfant de 60kg, 500W en nominal pourront suffire, avec une conduite douce. La puissance à pic correspond en général au double de la puissance nominale.

Autonomie (capacité de la batterie en Watt-heure)

La roue électrique est très peu énergivore, la trottinette électrique un peu plus. Globalement un engin de micro-mobilité électrique consomme 10Wh par km à 20°C sur sol plat et lisse sans vent, à vitesse constante, avec un utilisateur de 75kg et un pneu gonflé à la pression conseillée (pneu ferme). On parle bien de Watts-heure et non de Watts tout courts. La quantité d’énergie contenue dans votre batterie s’exprime en Wh. Certains vous parleront d’Ah pour Ampères-heure. Il suffit de multiplier les Ah par les Volts V (la tension de batterie) pour obtenir les Wh. Les capacités répandues à ce jour sont les suivantes : 160Wh, 200Wh, 260Wh, 340Wh, 520Wh, 680Wh, 850Wh. Attention cependant, la puissance délivrée chute lorsque la batterie se vide. Sur la roue électrique, c’est donc la stabilisation qui devient moins forte ou moins réactive. C’est pour cette raison que nous conseillons d’accélérer tout en douceur une fois passé en dessous des 50% de charge de votre batterie.

Dans les conditions décrites ci-dessus, une batterie de 200Wh offrira généralement 20km d’autonomie, tandis qu’une batterie de 850Wh offrira 85km d’autonomie. Une batterie plus capacitive peut sembler idéale, mais soyez cependant attentifs au points suivants :

  • lorsque la batterie faiblit, il faut la remplacer par une batterie identique. Le Wh coute généralement 1,00 à 1,50€. Donc 200Wh peuvent couter 260€ à remplacer, tandis que 680Wh peuvent coûter 700€.
  • une batterie plus capacitive est plus longue à recharger
  • une batterie plus capacitive augmente le poids du véhicule
  • une grande ville européenne comme Paris fait 10km de diamètre, il faudra donc analyser vos trajets quotidiens

Puissance, couple et vitesse

La puissance, qui s’exprime en Watt, est liée au couple, et à la vitesse (qui est proportionnelle à la vitesse de rotation). Puissance = couple x vitesse de rotation. Pour une puissance donnée de 500W nominal par exemple, votre roue sera :

  • soit très coupleuse, c’est à dire avoir une grande force pour démarrer avec un adulte de 100kg en monté de 20%. Dans ce cas, sa vitesse de pointe sera réduite par exemple à 16km/h.
  • soit très rapide, c’est à dire atteindre 30km/h sans difficulté. Dans ce cas, elle devra embarquer un passager très léger pour garder de la puissance au freinage et en monté.

En revanche, une puissance de 800W nominal, votre roue pourra gagner en couple ou en vitesse ou sur les deux critères.

Indicateur de batterie

L’indicateur de batterie est primordial, notamment sur les roues électriques. En effet, une batterie avec moins de 50% d’autonomie rend la roue moins puissante donc plus dangereuse, il convient donc d’y faire très attention. Par ailleurs, seules les trottinettes électriques et les roues électriques équipées de poignées télescopiques peuvent être roulées sans être portées, il convient donc de faire attention à la panne pour les roues électriques sans manches télescopiques.

Les indicateurs à LED offrent une indication de base, ils offrent généralement entre 3 et 6 niveaux d’indication. Ce peut être également une seule LED qui passe du vert au rouge en passant par le jaune et l’orange. Il est rare que l’extinction des LED soit linéairement proportionnelle à la distance parcourue, souvent les LED de fin de décharge disparaissent plus vite que les premières LED.

Certaines roues électriques ont un bon niveau de précision, grâce à une couronne de LED qui encercle la roue. L’application Bluetooth fournie par certain fabricants offre quelques degrés de précision supplémentaires.

Assurez que l’indicateur de charge est visible en baissant la tête lorsque vous roulez. Parfois certains constructeurs positionnent l’indicateur devant, derrière ou sur les côtés de la roue électrique, ce qui ne facilite pas la lecture en roulant.

Vitesse maximale

La vitesse maximale oscille entre 12km/h et 50km/h. A noter que tout véhicule pouvant excéder 24km/h est strictemenet interdit dans l’espace public, sauf véhicules réceptionnés (scooters, voitures, etc.). Pour des trajets intra urbains de 2 à 6km par trajet, une limite réelle comprise entre 20km/h de 24km/h est suffisante.

Mais comment se manifeste la limite de vitesse ? La plupart des modèles utilisent conjointement ou exclusivement l’une ou l’autre des deux avertissements que sont :

  • Le cabrage arrière, appelé « tilt back » : c’est un élément technique que Segway avait breveté en 1999, qui renverse progressivement le gyropode ou la roue électrique vers l’arrière lorsque la vitesse maxi est atteinte, pour vous inciter à ralentir.
  • Les « beeps », qui fonctionnent par série : 1 beep, 2 beeps, ou 3 beeps d’affilé. Le fabricant les configure par défaut, avec des vitesses de seuil propres à chaque modèle : par exemple, 1 beep à 20km/h, 2 beeps à 24km/h, 3 beeps à 27kmh. Si vous accélérez encore après avoir entendu 3 beeps de suite, vous risquez très certainement de chuter en avant.

Eclairage avant / arrière

L’éclairage intégré offre l’avantage d’être simple à utiliser. Vous n’avez pas à recharger votre lumière avec des batteries externes, car l’éclairage utilise la batterie centrale de la roue électrique, ou de la trottinette électrique.

Largeur de la roue

Plus votre roue emmagasine de l’énergie, plus elle contient de cellules de batterie. Ceci se remarque visuellement sur son embonpoint. Ainsi de nombreux modèles 680Wh sont très larges (20cm) alors que des modèles 200Wh peuvent être fins (15cm). Plus la roue est large, moins elle est confortable en appui latéral. C’est à dire que lorsque vous démarrez sur un pied, vous devez durcir d’autant plus la jambe, et ressentez un appui fort contre votre tibia. Inversement plus la roue est fine, moins vous ressentez de pression contre votre jambe en montant dessus.

Vérifiez également le placement de l’os intérieur de la malléole. Souvent hélas, il touche l’appui latéral et les frottements réguliers peuvent provoquer une douleur et des ampoules. A noter que cet os se positionne d’une manière différente, selon que vous utilisez des chaussures à semelles fines, ou des chaussures de ville.

Il faut cependant relativiser, si l'usage semble douloureux lors des premiers tours de roue, vous la trouverez agréable et y serez habitué après un mois d’utilisation quotidienne.

Largeur, longueur, inclinaison, et accroche des repose-pieds

Vous pouvez facilement vérifier l’inclinaison de la roue en virage. Il suffit d’allumer la machine, et d’abaisser les cales pieds. en penchant la roue d’un côté, vous verrez s’il elle touche à faible inclinaison, ou si inversement elle peut bien se coucher en virage sans toucher. D’une manière générale, les roues épaisses, avec des repose-pieds larges (qui dépassent de votre pied lorsqu’il est placé dessus) s’inclinent peu en virage, et frottent au sol. Certains Wheelers s’amusent de cela, et en profitent pour opérer des demi-tours quasi sur place en les articulant autour de leur pied avec le cale-pied au sol.

La longueur compte également. Les repose pieds trop courts pourront fatiguer davantage les grandes pointures, qui auront le milieu du pied en appui, mais les doigts et le talon dans le vide. Rappelons que ce sont les extrémités (talons et pointes) des pieds qui contrôlent l’accélération/freinage de votre roue.

A noter que les pédales ne s’ouvrent jamais complètement à l’horizontale. En observant votre roue de l’arrière ou de l’avant, vous verrez que les repose-pieds décrivent une forme de V très légère, comme des ailes d’avion. En effet, les roues électriques sont quasiment toutes proposées avec des repose-pieds en légère pente descendante vers la roue. Ceci permet d’une part, lorsque vous démarrez, de bien ancrer votre pied d’appui, en l’empêchant de fuir vers l’extérieur ; et d’autre part, de coucher d’avantage la roue en virages sans que les repose-pieds ne touchent le sol. Trop d’inclinaison usera prématurément votre semelle sur son coté extérieur. Toujours choisir pour les cale-pieds une pente légère mais pas trop accentuée, et surtout éviter une pente descendante vers l’extérieur, qui est anomalie de conception.

Enfin, regardez attentivement le revêtement du repose pied. S’il possède de nombreuses stries, latérales et longitudinales, cela accrochera d’autant mieux. Les pads en caoutchouc accrochent tant que le pied n’est pas mouillé.

Confort de l’appui latéral

Lorsque vous démarrez, votre jambe est en appui sur haut de la roue. Il s’agit souvent d’un pad en mousse très fine. Privilégiez les mousses épaisses, avec un pad doux et arrondi.

Gonflage, accès à la valve

Votre pneu perd en pression de manière périodique, généralement tous les 1 à 3 mois. Assurez vous que l’accès à la valve de gonflage se fait directement par le bas de la roue, avec un minimum de démontage. A noter que la plupart des fabricants proposent une extension pour raccorder votre gonfleur.

Épaisseur du pneu

La règle est très simple : plus la bande de roulement de votre pneu est épaisse, moins elle sera sujette au risque de crevaisons.

Garde boue

Méfiez vous des garde boues trop échancrés à l’arrière, car la roue peut projeter l’eau sur vos jambes, même après la pluie, tant que le sol est mouillé.

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