Velomobile
Projet de développement d'un vélomobile opensource fabricable dans un fablab
Cette page retrace les deux semaines de travail réalisées durant le summerlab à Nates en Juillet 2012, organisé par PiNG à l'école d'architecture de Nantes.
Le but initial était de réaliser un prototype en deux semaines. Finalement, nous en sommes restés à tester différentes solutions pour des problèmes particuliers...
...à suivre...
cahier des charges
Le but est de concevoir un vélomobile constructible dans un fablab et/ou montable sans trop d'outils.
utilitaire
- utilitaire : au quotidien en remplacement d'une voiture
- qu'on peut charger facilement dans un coffre fermé : bagages, enfants
- la fonctionnalité d'un triporteur
- peut transporter un vélo pliant (pour accompagner un adulte)
- accessibilité facile
- cabriolet et/ou modulaire
- réglage en fonction de la taille du pilote (par le siège)
- frein de parking
- solution antivol (accrochage)
visuel
- esthétique sérieuse (fo pas rigoler quand on le voit)
- visibilité passive
- visibilité active (avant arrière)
dynamique
- la vitesse d'un vélomobile
- assistance électrique (45km/h)
- peut éventuellement rouler sans assistance (voir petit plateau de dépannage)
- rayon de braquage court
entretien
- entretien facile (mécanique accessible)
- réparation facile (changement de parties de carrosserie faciles)
- maximum de pièces standards / ou trouvables dans des circuits grand public
fabrication
- accessible à l'amateur
- constructible avec des CNC mais éventuellement faisable avec des outils standards
- simple de conception
- maximum de matériaux sains et écologiques
- modifiable / personnalisable
- utilisant au maximum des matériaux écologiques (faible coût en matière grise) : principalement le bois
- vive le nombre d'or
caractéristiques techniques
- voie = 80 cm
- empattement = 80X1,618 = 129,44 cm
- garde au sol = 12/15 cm
solutions techniques
Logiciels de CAO utilisés
En essayant d'utiliser uniquement des logiciels libres :
Freeship
freeship permet de réaliser du développement de surface : décrire une forme 3d qui sera réalisée avec des planches cintrées
Openscad
logiciel de CAO paramétrique
Décrire les pièces sous forme de code
Freecad
libre / gratuit /linux-windows-mac
logiciel de CAO (equivalent de solidworks,etc...), nombreuses possibilités mais encore en développement.
Plusieurs tutorials disponibles
Le sujet de ces tuto ? comment dessiner un cadre de vélo et des roues :-) quel meilleur sujet aurait-t'on pu trouver ?
Extension FreeCAD pour concevoir des coques de bateau Tutorial
Freeship est intégré à la dernière version de FreeCAD
Emmanuel Laurent a commencé un script python permetant de créer des cadres paramétriques de vélo couché...à suivre...
inkscape
Inkscape, site web du logiciel
libre / gratuit / linux-windows-mac
logiciel de dessin vectoriel (comparable à Illustrator, Freehand, CorelDraw), intéressant ici pour des dessins et plans en 2D.
Modélisation & Calculs
Fournitures
Panneaux bois
- [Bois de Guyenne] Web site for Plywood : from 0,4mm to 30mm
pistes explorées
Des pistes ouvertes par tibaut : un doc à consulter
Le prototype de Titus
Titus Van den Brink est venu avec son prototype en contre-plaqué cintré.
Il nous explique les avantages et inconvénients de certaines solutions techniques
La machine pèse 23Kg tout compris....et manque un peu de rigidité
Maquette en carton échelle 1
Nous commençons car copier le Leiba avec du carton, pour se rendre compte de la technique de fabrication
On découvrira plus tard que l'on peut construire un vélo entier en carton
Carrosserie gonflable
Dans l'idée d'un véhicule convertible et modulaire, on a évoqué l'idée de réaliser une carrosserie gonflable, qui se gonfle automatiquement avec le vent apparent, et reste gonflée grace à des soupapes à velcro.
suspension
On a évoqué l'usage de silentblocs en torsion pour servir à la fois d'articulation et de ressort
dans ce catalogue on trouve des silentblocs adaptés.
ScannerKinect & pilote
Pour vérifier l'encombrement du pilote dans le cockpit, nous avons testé un scan à base de Kinect
transmission reglable
Il s'agit d'une transmission réglable facilement, sans changer la taille de la chaîne.
Le moyeux intermédiaire, au sol, accueillera la chaîne allant à la roue arrière.
On peut mettre sur l'équipage un changement de vitesse.
Le problème est que le pédalier est un peu haut (38cm du sol). Il faut réduire la taille de la jambe de reglage.
Ce dispositif semble intéressant, mais l'ajout de poids, et surtout des faiblesses de rigidité constituent des inconvénients gênants.
Le siège réglable (comme la version ébauchée du vélomobile de Titus) pourrait rester la solution la plus simple.
chassis plat
L'idée est de concevoir un chassis-plaque qui contienne un maximum de composants du train roulant. L'élément de base est le sandwich feuille contreplaqué (1,5mm voire 1mm) - polystyrene extrude - feuille contreplaqué car c'est un assemblage de matériaux qui s'avère très robuste tout en étant léger. On travaille aussi à limiter au maximum la quantité de métal pour les pièces techniques et à concevoir un maximum d'éléments en sandwich cp-polystyrene-cp. Cela s'obtient notamment en utilisant cette combinaison de matériaux pour les triangles de suspension avant et arrière. Le châssis vu de dessus a la forme d'une goutte d'eau. Des renforts faits en sandwich également sont montés perpendiculairement au fond pour rigidifier et consolider l'ensemble chassis. Ils montent en section fine jusqu'au-dessus de la tête du cycliste ce qui constitue à la fois un arceau de protection et un support pour un siège en tension qui ne nécessite pas de cadre de tension supplémentaire. Ce sont des anneaux élastiques de siège de 2cv qui sont prévus comme éléments élastiques en traction pour les suspensions, par souci de poids et de prix et parce qu'on peut en monter plusieurs de front pour durcir la suspension. A propose de 2cv, ce véhicule a également inspiré le système de suspension avant. Ce qui est prévu pour le carénage c'est un assemblage de longues pièces de coroplast. En effet, au vu de la solidité attendue du chassis il ne serait pas nécessaire d'exiger du carénage une solidité mécanique particulière. L'essentiel du travail de dessin du chassis est fait sur Inkscape, logiciel libre de dessin vectoriel.
Calculs de géométrie de direction
Réaliser une direction de vélomobile avec une géométrie correcte n'est pas évident; en effet :
- l'angle de pivot permet à l'axe de direction d'entrer en intersection avec la roue au niveau du contact de celle ci au sol (dépend de la position du pivot et du diamètre de la roue)
- l'angle de chasse fait pencher un peut le pivot vers l'arrière du véhicule, pour inciter le vélomobile à rouler droit quand on ne topuche pas au guidon (un peu comme une roue de caddy)
- La compensation ackerman fait en sorte que la roue intérieure au virage braque plus que celle extérieure. (dépend de la voie, de l'empatement, de la position des pivots de direction, et du système de direction)
Il serait utile de concevoir un canevas dans freecad qui permette de déterminer ces différents angles, en fonction des caractéristiques du véhicule.
Documentation
- http://www.ihpva.org/Projects/PracticalInnovations/weld.html#Trike%20Steering%20Geometry
- http://www.velomobile.de/GB/Technique/Steering/steering.html
- Peter Eland : des données et des tableurs pour calculer les géometries de la direction. Ca s'approche de ce qu'il faudrait mais en 3D ca serait mieux !
techniques de fabrication
sandwich
La technique du sandwich consiste à enfermer un matériaux peu solide mais imcompressible entre deux peaux de matériaux très solide. Le résultat donne un objet très solide et léger.
Concrètement, deux feuilles de 1,5mm de contre-plaqué collées sur du polystyrène extrudé sont solides et légères, et peuvent servir de structure.
un cours à ce sujet pose les bases.
Pour l'âme, utiliser du carton plutot que du polystyrene pourrait être plus écologique.
http://www.lhexagone.com/assets/images/Nid_abeilles_papier_carton.jpg
voire, on pourrait même construire toute la machine en carton :
http://www.erb.co.il/uploads/files/Cardboard%20Bicycles%203.jpg
Assembler du bois cintré n'est évident du premier coup. Il faut utiliser des techniques spécifiques
technique emboité
Avec une découpe laser, il est possible de créer des mi-bois pour faciliter l'assemblage
http://makezineblog.files.wordpress.com/2012/04/cnc-panel-joinery-grab-bag.png
Cette technique permettrai de faciliter l'assemblage
Technique cousu-collé
La technique du cousu/collé est très ancienne dans la construction navale (principalement pour les kayaks et embarquations légères) Elle peut s'appliquer à différents matériaux, mais est surtout employée avec du contreplaqué.
La couture peut se faire avec
- du fil - du fil de fer - des agraphes
un exemple ici avec du fil de fer (pour un kayak)
Modification de la technique cousu-collé (utilisé pour faire des canoé-kayak en ctp) par Emmanuel
- decoupe de 2 plaques avec des percages
- assemblage avec une ficelle
- assemblage / vue de derrière
- un peu de colle à bois dans la fente
- serrage de la ficelle
- après séchage
- après séchage autre face
C'est la colle qui tient l'assemblage, la ficelle ne sert plus à rien on peut laisser la ficelle en place (c'est joli!)
A vous d'essayer ca avec du CTP plus fin et en donnant de la courbure. A Technistub, je n'ai que du 3mm d'épaisseur, ca ne se courbe pas bien...
Alu cintré
Des segments de tube aluminium peuvent contribuer à rigidifier des pièces en contreplaqué fin. Un moyen de cintrer ces tubes sans faire appel à un outillage spécialisé est de constituer un gabarit de la forme que l'on veut donner au tube buis de plaquer ce tube contre le gabarit et de le maintenir en position avec des câles vissées.
Decoupe du CP
Le contreplaqué fin (ici, 1,5mm) se découpe plus facilement et proprement au cutter qu'à la scie, du moins pour les coupes droites. La découpe en courbe est plus laborieuse.
éclairage
references
velos et velomobiles
Le Blog de Titus, qui a fabriqué un velomobile en cp cintré
cycle en transistion l'entreprise de Thibaut Salloignon
tricycles couchés en cp/sandwich (cédric)
construire son velomobile en 1941
le wiki de l'association de la propulsion humaine (un projet abandonné de vélomobile opensource y traine...)
expériences économiques/artisanales
velovergne fabriquant de carrosseries en auvergne
Aliaciklo constructeurs de vélos couchés dans le sud ouest
expériences/techniques atypiques
Un vélo imprimé d'une pièces en plastique
Un vélo avec des plaques de cartons alvéolaires
en velomobile: utilisation quotidienne
connexes & techniques de conception
Reflexion sur l'energétique des véhicules routiers (11,5 Mo) (inter.action.free.fr est un bon site à explorer)
le design libre par Christophe André
Blog de Aerodyne (Mathieu Barreau) Bcp d'intérêt pour aéronautique, aérodynamique, constructeur amateur d'avion, fabrication d'une soufflerie, banc de traction,etc... S'intéresse au vélomobile : à construit un alleweder et un GOone. sur le blog, chercher les posts consacré au VM
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