Boite de vitesse et moteur pédalier, Nexus 8, Alfine 8 ou Nexus 5E?

Je vais installer un moteur pédalier de type Tongsheng TSDZ2 (à contrôle par capteur de couple) sur la prochaine version du Vélassi.
Je vais installer une boite de vitesse, tout comme sur la première version (qui a une Nexus 8 sur une roue de 26’’ - transmission 38x24).
Avec un moteur pédalier qui peut procurer en continu un couple deux ou trois fois plus important qu’en musculaire seul, c’est un peu comme si on étendait la gamme de développement par la multiplication de couple, ditto une Nexus 8 qui a 306% de  gamme totale devient – plus ou moins – aussi utilisable qu’une transmission avec une gamme de 600%.

J’ai l’habitude des boites de vitesses, qui représentent plus de 95% du kilométrage que j’ai parcouru dans ma vie, aussi, je décharge la boite au moment du passage de vitesse sans vraiment m’en rendre compte.
Mais lors de la période de confinement en utilisant le vélo sur home trainer, l’inertie des parties tournantes était beaucoup plus faible qu’un vélo lancé et je déchargeait moins et j’ai découvert que la boite (Nexus 8 ) ne passait pas correctement sous charge. Par ailleurs, je trouve que la Nexus 8 passe nettement moins bien que la Nexus 7 de mon vélo de ville (qui est un peu fatiguée) et fait régulièrement des craquements sauvages (l’indexation est OK).

La Nexus 8 est réputée solide mais pour résister à un moteur pédalier, il faut quand même limiter le couple du moteur. J’ai lu que le couple moteur devait être limité à 50N.m, mais comme le ratio plateau pignon n’était pas indiqué, c’est une information peu fiable. En principe, sur une roue de 700, le ratio maximum recommandé par Shimano est de 38/23, ce couple est-il associé à ce ratio?

Je vais monter une roue de 20’’, ce qui réduira le couple auquel est soumis la boite de vitesse (d’environ 25% par rapport a une roue de 700). Le Vélassi version 1 a une roue arrière en 26’’ par comparaison, cela réduira d’environ 20%.

Les Alfine 8 vitesses utilisent les mêmes engrenages et une partie du système de passage de vitesse que les Nexus 8, mais les roulements sont différents et Shimano indique que le passage de vitesses est plus facile sur l’Alfine. Cette plus grande facilité pourrait justifier le choix de l’Alfine au lieu de la Nexus, mais je ne sais pas réellement ce qu’il en est. Est-ce que quelqu’un sur le forum pourrait apporter des éléments de comparaison ou un témoignage?

Le moteur TSDZ2 étant un moteur à capteur de couple n’a pas d’option de détection du passage de vitesse comme en ont les moteurs Bafang qui sont des moteurs à capteur de rotation seul.

Par ailleurs, depuis 2019, Shimano produit une boite 5 vitesses spécialement conçue pour les vélos électriques avec un mécanisme beaucoup plus robuste et selon ce qu’il indiquent, un temps de passage de vitesse beaucoup plus réduit.  L’échelonnement total de la Nexus C7000-5 est de 243%, à comparer au 306% de la Nexus/Alfine 8. si on considère (comme vu ci-dessus) que ça donne une plage ‘équivalente’ de l’ordre de 520%, c’est suffisant pour mon usage.

Cette boite 5 est ‘étudiée pour’ les moteurs mais ce qui me gêne un peu, c’est son étagement:
1- 1,277 - 1,622 - 2,07 – 2,63, ce qui donne une progression de
28% - 27% - 28% - 27%, très régulier  mais assez espacé.

Par comparaison, l’étagement de la Nexus 8 est:
0,53 – 0,64 – 0,75 – 0,85 – 1 – 1,22 – 1,42 – 1,62, ce qui donne une progression de :
21% -  17% - 13% - 18% - 22% - 16% - 14%, pas franchement optimal
Comme beaucoup, l’espacement de 22% entre la 5 et la 6 me gêne un peu et j’ai beaucoup tendance a basculer de l’une à l’autre quand je suis dans ce domaine, ce qui me rend méfiant vis à vis des échelonnements de 27% de la Nexus 5.

Mais un vélo motorisé est différent d’un vélo musculaire, en particulier j’ai noté que tous les utilisateurs de VAE que je croise ont des cadences assez faibles, ce qui pourrait rendre une variation de cadence moins problématique. Est-ce que quelqu’un a l’expérience de cette Nexus 5 (qui est récente mais on ne sait jamais?)

Le plateau standard d’un TSDZ2 fait 44 dents, sur une Alfine/Nexus 8 je pensais monter un pignon de 18 dents avec la roue de 20’’ (ce qui fait un développement maxi d’environ 6,50m avec un pneu 406/55, soit une cadence de 64rpm à une vitesse de 25 kph et un développement mini de 2,13m, ce qui reste utilisable en musculaire hors forte pente – actuellement mini 1,72m).  Un 17 dents épargnerait un peu plus la boite avec un développement mini de 2,24 m.

Je compte rester dans les limites légales de vitesse et plafonner l’intensité pour épargner la boite, donc réellement dans les 250/300W, soit beaucoup moins que les moteurs Bosch ou Autres qui suivant la jolie expression de Hannes Neupert (directeur de ExtraEnergy) font de l’interprétation créative de la législation (et fournissent réellement 700 à 800W dans certaines phases).

Certains vont peut-être me faire remarquer que l’Alfine accepte des disques alors que la version ‘Standard’ de la Nexus 8 ne l’accepte pas, mais je persiste dans ma structure bois pour laquelle il m’apparait déraisonnable d’installer un frein à disque du fait de la concentration d’efforts, donc ce point n’est pas décisif (mais je m’interroge toujours sur l’opportunité d’un Magura HS-11 à l’arrière à cause de l’exposition du tube hydraulique lors du pliage du châssis arrière).

D’autres vont peut-être aussi souligner que les boites Alfine sont livrées avec des commandes à levier en standard mais je préfère les poignées tournantes donc c’est plus un handicap pour moi qu’un avantage (mais on peut monter une poignée tournante sur l’Alfine, il faut juste se repayer une deuxième commande, a ajouter au surcoût de l’Alfine).

Une autre point important est que si je peux trouver des roues pré-montées en 20" avec la Nexus 8, pour l’Alfine 8 ou la Nexus 5E, il faut que je monte la roue moi-même, donc il me faut une motivation suffisante (je n’ai jamais fait ça...).

Prix:
Nexus Inter-8: 139 Euros avec tous les accessoires, 149 Euros pour une roue de 20" montée (chez Taylor-wheels)
Alfine 8: 189 Euros chez Taylor-wheels, tous accessoires inclus (commande, câble, écrous, rondelle)
Nexus Inter-5 (C7000-5S): 151 Euros chez Bike24 + environ 25 euros d’accessoires

[edit]: En anglais, une page intéressante sur les moteurs pédaliers et les boites:
https://www.electricbike.com/mid-drive-kit-igh/

Juste une remarque : Shimano commercialise sont Alfine 8 en version Di2 pour être couplé à ses moteurs Steps, ce moyeu devrait donc bien convenir pour une utilisation VAE.

L'Alfine 11 a aussi été récemment adapté (nouvelle version du moyeux avec nouveau numéro de modèle) pour être utilisé avec les moteur Steps aussi en version Di2 avec comme pour l'Alfine 8 un asservissement du moteur au passage des vitesses (courte interruption de poussée du moteur au moment du passage des vitesses).

Je sais que l'Alfine 8 est montée sur de très nombreux vélos électriques et le vélo (moteur Bosch) que j'avais essayé était d'ailleurs équipé comme ça et ça poussait déjà pas mal, mais avec l'augmentation de couple sur les motorisations récentes, le couple moteur est en général 'plafonné' pour épargner les boites. Un montage avec Di2 permet facilement une décharge au moment du passage.
Mais l'électronique du TongSheng est moins sophistiquée et on ne peut pas avoir un contrôle de couple aussi fin ni de détection de passage de vitesse. En pratique sur ce moteur, on plafonne l'intensité, ce qui limite la puissance. Comme il n'y a pas de courbe de couple publiée, on est un peu dans le noir pour évaluer le couple à différents régimes moteur.
Les Nexus/Alfine 8 sont des boites de vitesse fiables mais l'étagement n'est pas idéal. Je pense que sur un VAE, cet étagement irrégulier est beaucoup moins sensible et j'avais noté que la motorisation Bosch prenait en compte la vitesse sur laquelle on était et compensait le couple en conséquence dans les montées. Mais sur le Tongsheng, on n'a pas ça...

Sur les Shimano Alfine 8 et Alfine 11 Di2 (et aussi Bosch avec E-Rohloff) cela fonctionne dans l'autre sens : pas de détection de changement de vitesse dans l'électronique du moteur mis information de changement de vitesse envoyée par le système Di2 au moteur Steps, raison pour laquelle cela ne fonctionne qu'avec les Alfine Di2 et pas avec les Alfine à changement de vitesse mécanique.

Pas de problème de détection de changement de vitesse ou de mesure de couple ni de problème de temps de réaction puisque c'est la demande de changement de vitesse qui démarre le processus et informe le moteur qu'il va y avoir changement de vitesse.

Les systèmes les plus sophistiqués ont aussi un mode automatique ou le changement de vitesse se fait automatiquement lorsque l'électronique du moteur le juge nécessaire.

Ce n'est pas idiot car beaucoup de cyclistes en VAE ne sont pas des cyclistes expérimenté, n'ont pas (ou plus) l'habitude de rouler en vélo et ne savent pas (plus bien) gérer les vitesses de leur vélo avec pour conséquence que le moteur travaille souvent dans une plage de fonctionnement sub-optimale ce qui engendre entre autre une plus grande consommation et une perte d'autonomie.

@PRZ, ne néglige pas trop le concept de cadence de pédalage.
Dans mon cas personnel, je n'avais pas pensé à ça et suis un peu déçu du Bafang BBS01 de mon Strada. Mais c'est trop tard pour en changer
Sa cadence maximale de pédalage n'est pas très élevée avec une batterie pleine. Aux alentours des 75 - 80 tours / min. Le problème est qu'elle descend avec la charge de la batterie pour plafonner probablement vers 60 - 65 quand la batterie est presque vide.
Pour certains qui pédalent lenteur et souvent sur le plat, ça n'est pas un problème.
Pour moi qui dans les côtes ai tendance à mouliner vers 75 - 80 tours/min, ça m'oblige à mettre une plus grosse vitesse et forcer à 65 tpm pour avoir de l'assistance. Pas bon pour mes vieux genoux.
(Une modification du paramétrage du moteur pourrait améliorer légèrement la situation mais j'attends le câble USB - Bafang depuis 8 semaines ...  Pour le moment je recharge à 50 ou 60% et c'est raisonnable alors, tout en me laissant encore 120 km d'autonomie)

Donc tout ça pour te dire que pédaler avec une certaine fréquence, mouliner, tout en gardant de l'assistance, est une chose importante.
Je ne connais pas la cadence max du TS.

Ce n'est pas un élément que je néglige, d'autant que j'utilise des manivelles courtes (152 mm) et que si j'arrive à les approvisionner (ce n'est pas évident), j'aimerai passer à 145 ou 148mm.
Ma cadence moyenne en musculaire est de 70 rpm avec les 152mm mais si j'appuie moins, je tournerais moins vite.
Le TSDZ2 en version standard cesse toute assistance au delà de 80 rpm, ce qui fait que la cadence maximum utilisable est de l'ordre de 70. Par contre il semble que ce soit compensé et que ça ne dépende pas de la tension de la batterie. Comme beaucoup trouvent cette cadence limitée, le contrôleur OpenSource permet une cadence supérieure mais au moins au départ, je compte me contenter du contrôleur de base.

Je ne me souviens plus trop d'avoir remarqué la fin de l'assistance au delà de 80 tr/mn

Avec le nouveau controleur, je vais essayer

Il y a la solution de passer en 48 V pour augmenter cette cadence

L'allégement du pédalage est immédiatement accompagnée de la quasi coupure du moteur ; je n'ai aucun pb de changement de vitesse

Le couple qui compte pour la boite c'est la somme moteur + musculaire. Il est donc directement proportionnel à la vitesse (en régime permanent). Sur le nouveau contrôleur, enfin soft, on peut fixer une pente pour limiter la pr0gression du couple lors des démarages

Bonjour,

Sur les moteurs BBS le réglage par défaut fait que au fur et à mesure que la cadence de pédalage augmente, l'assistance diminue (alors que d'après ces caractéristiques c'est vers 80tr/min qu'il a plus de couple).
Il faut le cable qui va bien pour changer ce paramétrage.

Christian

J'ai jeté un œil sur la documentation des dernières révisions des Nexus 8, les C6000.
Ils semblent que toutes ces nouvelles boites, qu'elles soient a commande Di2 ou à commande manuelle ont vu leur système de changement modifié pour mieux passer en charge et supporter sans problèmes les motorisation électriques et surtout avoir un passage beaucoup plus rapide.
Par exemple, la doc d'une SG-C6001-8V (commande manuelle, frein V-brake) est ici:
https://bike.shimano.com/fr-FR/product/component/nexus-c6000-int8/SG-C6001-8V.html
Ils parlent aussi d'une amélioration de rendement, s'ils ont remplacé les paliers par des roulements, la différence entre les Nexus et Alfine va devenir vraiment minime.
Comme les roues revendues par Taylor wheels sont désormais équipées avec ces nouvelles boites, je crois que je ne vais plus hésiter très longtemps...
Par exemple en 20", freinage à clarifier?:
https://bike.shimano.com/fr-FR/product/component/nexus-c6000-int8/SG-C6001-8V.html

Mon TSDZ avec logiciel OSF et batterie de 36 V arrête assez brutalement l'assistance à 95 tr/mn, ce que j'ai atteint pour les besoins de l'essais car c'est loin de mon régime de croisière !

Sur le logiciel open source, Casainho a ouvert un fil spécifique sur la cadence et pourquoi elle est limitée, le problème est apparemment un peu compliqué:
https://endless-sphere.com/forums/viewtopic.php?f=30&t=93818&start=4700#p1537124

Pour le logiciel 'standard', j'ai lu a certains endroits que le maxi pratique était de 80 rpm a d'autre de 90 rpm. Vu ce qui est dit sur le fil cité, a 90rpm, on a un couple nul, donc 80rpm comme valeur pratique parait plausible.
Dans mon cas, ma cadence moyenne est de 70/72 rpm avec des pointes à 85 avec des manivelles de 152.
Si je passe a des manivelles de 140 (c'est mon intention actuelle et ça correspond à ma 'géométrie' personnelle) ça devrait passer la cadence moyenne à 76/78rpm, vraiment très près de la limite. Par contre, j'ai vraiment l'impression que tous les utilisateurs de VAE ont une cadence assez réduite donc c'est peut-être jouable. Dans un premier temps, je souhaite conserver le firmware 'stock'.

Et sur  le sujet de ce fil, la boite, j'ai commandé une roue de 20" avec une boite Nexus SG-C6000-8R chez Taylor wheels. Ils m'ont écrit qu'ils avaient beaucoup de travail mais ma commande a été préparée très rapidement. Par contre, pour avoir une réponse sensée aux questions techniques, il faut passer son tour (j'ai posé les questions en anglais et c'était des questions ultra-basiques).

Pour le moteur TSDZ2, J'ai posé des questions techniques  a Enerprof (Allemagne), sur le BMS, la charge et l'éclairage et j'attends les réponses. Je ne suis pas  sûr de les avoir. En plus, il y a du délai pour la fabrication des batteries (environ 1 mois). Ça me fait un peu grincer des dents de passer commande à un fournisseur qui ne répond pas en phase devis mais malgré tout, je préfère commander à un fournisseur allemand qu'un chinois et c'est le seul a proposer les variantes '250W' en 48V, bien que la valeur de 250W soit plus une valeur déclarative qu'autre chose.

Oui, je crois qu'il n'y a strictement aucune différence entre un 250 et un 350 W
Par contre quand ils annoncent 750 W ??? Je ne crois pas que ce moteur supporte ce régime sans chauffer exagérément

Si j'envisageais d'en acheter un maintenant, je profiterais de la promotion de l'américain qui m'a envoyé le controleur "softwarisé", malgré le surcout du transport. Pour moi le changement de soft a été un progrès énorme qans lequel j'aurais regretté mon choix

https://www.electrifybike.com/store/p151/TSDZ2-OSF-Upgrade-Motor.html#/

(499 € au lieu de 645)

Pour la cadence, je crois qu'il y a un piège avec l'assistance électrique : on peut facilement mouliner et du coup on oublie peut-être de respirer, en tous les cas le cœur monte beaucoup plus que sur un grand braquet.
Je me souviens qu'à l'époque des suspicions sur Cancelara et ses changements de vélos, d'aucuns avaient dit que même avec une assistance, il fallait une sacrée condition pour mouliner comme il le faisait

Tu as changé le contrôleur au lieu de le flasher toi-même ? Quel écran as-tu choisi ? Dommage qu'aucun fournisseur européen ne propose ce service, je pense que ça se vendrait.

Pour la cadence, ce que j'avais lu, c'est que quand la cadence augmente, le rythme cardiaque diminue. Ça m'avait beaucoup surpris, mais c'est peut-être du a un effet de pompage des pieds/jambes.
Et que la cadence augmente avec un VAE, je ne le crois pas du tout. J'ai pris le coup d’œil et je repère les VAE dans le rétro ou en face parce qu'ils ont une cadence faible.... Je vois vraiment de plus en plus de VAE et ce qui me surprend, c'est que leurs conducteurs sont de plus en plus jeunes. Après, il y beaucoup d'endroits pas très plats dans le coin, le seul moyen d'éviter les dénivelées, c'est de rester le long de la Seine, à la fin, c'est lassant. Les VAE que je croise sont de meilleure qualité qu'avant, il y de plus en plus de moteurs pédaliers. Clairement, le monde du vélo est en train de changer.

Oui, j'ai acheté à ecocycle l'ensemble controleur écran (KTLCD3) parce que je ne me voyais pas flasher le soft et pour augmenter les chances d'avoir un ensemble compatible. Bon, pour profiter du transport, j'ai quand même commandé un cable spécial pour charger une nouvelle version … Faut souder des trucs, ça m'étonnerait que je m'en serve

J'ai dit qu'on pouvait mouliner facilement avec l'assistance, pas qu'on le faisait !
Au contraire effectivement et pour une raison principale : avec le pilotage de l'assistance par un capteur de couple, on est plus sûr de bénéficier de l'assistance en appuyant bien sur les pédales
Pour le régime cardiaque j'ai toujours lu que les hautes cadences l'accéléraient mais qu'il fonctionnait mieux, sans contrainte. C'est pour ça qu'on limitait les développements pour les jeunes coureurs ; je ne sais pas si c'est encore le cas

La tendance chez les coureurs est a des coureurs hyper légers (au point d'en être en sous poids lorsqu'on calcule leur indice de masse corporelle) qui pédalent avec des cadences très élevées.

Oui, on s'éloigne de plus en plus du sujet mais c'est rigolo :
Les médicaments actuels permettent de diminuer le poids et d'améliorer les capacités cardio vasculaire, plus que la force (les tendons limitent) …