Velomobile


Velomobile OpensSource fabricable dans un fablab

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CC-by-sa-3.0

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Ingrédients

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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.

Fichier:Summercamp velomobile.pdf

Le but initial était de réaliser un prototype en deux semaines. Finalement, nous en sommes restés à tester différentes solutions pour des problèmes particuliers...

Sommaire

La suite

Suite à cette rencontre, nous avons décidé de partager nos projets ici

CompletementCintre un velomobile tout cintré...en cours

Luc: ChassisPlaque un chassis en plaques sandwich cp-extrude sur lequel on pose un carénage en plastique alveolaire. Les plans sont à-peu-près terminés, hormis quelques précisions


toutes les souspages velomobile :


  
Mécanisme direction à base de plat alu brut 5mmMécanisme direction à base de plat alu brut 5mm
Presse de pliagePresse de pliage
TractionAvantTractionAvant
Train avant avec roues 20" standardTrain avant avec roues 20" standard
VelomobileVelomobile
Velomobile chassis plaqueVelomobile chassis plaque
Velomobile/Spezi2013Velomobile/Spezi2013
VelomobileToutempsBoisVelomobileToutempsBois
VoituretteAPedalesVoituretteAPedales

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

Documentation en français

Emmanuel Laurent a développé un script génératif en python, pour créer un vélo couché paramétrique

Openscad

Openscad

logiciel de CAO paramétrique

Décrire les pièces sous forme de code

Freecad

site web et aide

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 ?

D'autres tutorials

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.

Fournitures

Panneaux bois

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 une copie de leiba en carton deux sandwich latéraux

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.

maquettes en carton

Nous avons réalisé quelques maquettes en imaginant un châssis en sandwich

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 3D à base de Kinect Le scan brut

transmission reglable

Il s'agit d'une transmission réglable facilement, sans changer la taille de la chaîne.

Principe de construction Implantation dans le chassis

Le moyeux intermédiaire, au sol, accueillera la chaîne allant à la roue arrière.

On peut mettre sur l'équipage un changement de vitesse.


premier essai ...en situation


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

vue chassis + carénage

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

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 decoupe de 2 plaques de test
  • assemblage avec une ficelle assemblage avec une ficelle
  • assemblage / vue de derrière DSC02275.JPG
  • un peu de colle à bois dans la fente DSC02279.JPG
  • serrage de la ficelle DSC02281.JPG
  • après séchage DSC02284.JPG
  • après séchage autre face DSC02285.JPG

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

cintrage d'un tube aluminium 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

decoupe contreplaque au cutter 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

phare de vélo en DIY

references

velos et velomobiles

VoituretteAPedales

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)

le workshop 2003 avec Sjaak Bloomberg & Paddy Milsford : construire des vélos couchés en contreplaqué

construire son velomobile en 1941

le wiki de l'association de la propulsion humaine (un projet abandonné de vélomobile opensource y traine...)

hellbentcycles : 2 PDF sur le conception de trikes

Hypertrike : open source velomobile with a fibre reinforced plastic shell

meufl velomobile ultraléger et amphibie...

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

VECA Vehicule expérimental de création artistique] un atelier/salle de spectacle/camping car

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

windbelt generator : une éolienne atypique