Le vélo de Richard
Voici ma réflexion concernant l’assemblage d’un vélo et d’une remorque mono-roue, l’idée étant de préparer un long voyage en totale autonomie, sur le plan logistique et production électrique. Il s'agit de voyager plusieurs semaines ou mois et de parcourir plusieurs milliers de km. Les routes sont variées, du bitume à la piste en empruntant parfois les chemins.
J’ai donc émis un cahier des charges précis avant de concevoir la bête :
- Le poids : l’ennemi du cycliste, pour ma part l’assemblage équipé pour voyager en autonomie fait 63 kg. Idéalement, je ne devais pas dépasser les 60 kg.
- La fourche : à l’origine la fameuse Lefty Carbon, un monobras efficace pour une utilisation VTT mais beaucoup trop fragile et d’ailleurs, il est mécaniquement impossible de lui installer le moteur de roue. J’ai donc simplement récupéré la fourche FOX de mon VTTAE Giant Trance E+2, une fourche solide et conçue pour supporter les efforts mécaniques qu’impose le moteur, le freinage et le poids.
- La boîte de vitesses Rohloff : franchement, il me sera difficile de revenir à un système classique de dérailleur. Ce Rohloff est d’une précision incroyable, les 14 vitesses sont parfaitement étagées et progressives. La qualité à un prix mais vous connaissez désormais l’adage.
- Plateau et pignon : c’est un des points les plus délicats, j’ai d’abord équipé le vélo d’un plateau de 36 dents et d’un pignon de 16 dents. La cadence de pédalage était trop rapide, je ne pouvais pas suivre, pour quelques euros j’ai acheté des pignons Rohloff de 15, 14 et 13 dents, pour tester. En fait de test, je suis parti faire 2 500 km et 25 000 D+ en 36/13. Je ne dis pas que les côtes à plus de 15% étaient simples mais j’y suis arrivé. Un de ces jours, j’installerai un pignon de 14 pour voir.
- Les freins : progressifs et puissants. Un étrier Magura MT8 Pro à l’arrière, double pistons, levier de frein “1 doigt” et plaquettes de la même marque. Pour l’avant, pas de compromis, un étrier Magura MT7 Pro, quatre pistons, doubles plaquettes et levier de frein Magura MT5E avec interrupteur, pour désactiver le moteur lors du freinage. Plaquettes Magura, évidemment.
MT 8 Pro à l’avant MT7 à l’arrière
Les disques de freins : Autre sujet sensible ! Après avoir essayé (et m’être fait peur !) avec un disque Magura MDR-P E-Bike 6 Trous de 180 mm à l’avant, je suis rapidement passé sur un Magura MT eStop Optimizer de 220 mm. Rien à voir en termes de freinage : on s’arrête vite et en toute sécurité.
180 mm 220 mm un monde de différence !
Pour l’arrière, pas le choix, on est sur du spécifique Rohloff 4 trous. Pas grave, c’est un disque de 203 mm spécial Magura qui fait très bien son job.
Les plaquettes : Paire de plaquettes Magura MT 7.P Performance 2 pistons à arrière. Usure de 20 % après 2 500 km ! Plaquettes Magura MT 9.P Performance 4 Pistons à l’avant. Usure … 90 %, prévoir de la réserve !
Roues et pneus : Jantes Mavic 729 Disc 36 rayons en 26 pouces Rayons sapim e-strong (trois tailles différentes : roue AV vélo, roue AR vélo et roue remorque) Pneus Schwalbe Rigide Pick-Up Super Defense Fair Rubber 26" 2.35, spécial pour vélo e-cargo Michelin Chambre à air VTT C4 AIRCOMP Latex 26x1.9/2.20 Valve Presta
La selle : une Italia ST 7, elle n’a pas bougé, le gel ne s’est pas affaissé, par contre même si je l’ai choisie parmi 5 selles testées, ce n’est pas encore la selle qui me fera oublier mon derrière. Une selle Brooks ? ou l’ablation des ischions , j’hésite encore.
Le moteur : un “All Axle Hub Motor 7.5 rpm/V” de chez Grin Technologies, installé dans la roue AV. Je reviens dessus dans la partie électrique.
Quelques travaux ont été menés à bien par Fabrice, le chef d’atelier de Cycles Blain à Vienne, je lui réitère mes remerciements, c’est un pro & un vrai passionné.
La remorque La remorque : Une Aevon STD 100, en alu, elle est légère (7kg) et offre une capacité de chargement jusqu'à 145 litres.
L'attache est sur la tige de selle, je peux faire demi-tour sans poser pied à terre. La principale adaptation concerne le bras oscillant qui, à l’origine, accueille une roue de 16 pouces. Comme mon cahier des charges m’impose trois roues de 26 pouces, je rallonge les bras de fourche en alu de quelques cm.
Comment ? : étape 1, j’enlève la roue de 16” et les accessoires pour couper à la disqueuse les deux bras de fourche
étape 2, j’insère les bras de fourche découpés dans la rallonge, un tube alu de section carrée de 40mm x 40mm, 40 cm de long.
étape 3, je positionne la roue, je la centre. Je perce et rivette les rallonges
étape 4, je décape et fais ;-) souder. La soudure aluminium est un art, il faut juste trouver l’artiste !
étape 5, pour plus de solidité (et un peu pour le look), je recouvre de tissus carbone et de résine.
La roue : Jante 26” Mavic 729 et 36 rayons Rayons sapim e-strong Pneu Schwalbe Rigide Pick-Up Super Defense Fair Rubber 26" 2.35, spécial pour vélo e-cargo Chambre à air Michelin VTT C4 AIRCOMP Latex 26x1.9/2.20 Valve Presta, apparemment le 2.20 max convient aussi aux pneus en 2.35 … les mystères de la chambre à air !
La structure pour supporter les panneaux solaires : Initialement j’ai imaginé et dessiné (sous Solidworks version étudiant … ben quoi !) ceci :
3 panneaux de 115 wc et 925 x 665 mm chacun sur un axe pivotant, le tout sur une structure fixée au châssis de la remorque. J’avais lu que le fait d’orienter les panneaux en fonction de la position du soleil me permettait d’optimiser la production des 345wc. C’est bien entendu le cas mais je m’étais aussi mis en tête de piloter l’inclinaison avec 2 photorécepteurs et 1 servomoteur. L’idée du servo moteur en tête d’axe n’était pas bonne. D’autres ont tenté le coup, rien que le servo pèse 1kg ! De plus, certains m’ont rassuré sur la production suffisante de ma configuration en restant “à plat”, je ne perdrait que 15% de production. J’ai donc fixé les panneaux à l’horizontal et … ils n’avaient pas tort ! J’ai, au cours du périple et en roulant, réussi à produire près de 300w à un instant t(*).
- L'instant t, employé à la place d' “instant i” qui semble a priori plus logique, vient du fait, selon le Dictionnaire historique de la langue française (Robert), que le terme “instant” est employé en physique, et sert de synonyme à “temps t”. “T” est abréviation pour “temps”. L’instant n’est pas une durée, c’est un point précis du temps.
C’était la minute culture G.
Donc, la plupart du temps la production se situe entre 160 et 260 w, avec un temps ensoleillé bien entendu. Il me faut donc rouler +/- 5 heures par jour avec ensoleillement pour garder à niveau mes deux batteries de 48v 14a soit 672 chacune soit 1344 watt au total. Sans compter les temps de pause, on apprend très vite à positionner ses panneaux de manière idéale !
Revenons à la structure et l’adaptation au châssis de la remorque. En premier lieu, je conçois 3 cadres en tube de carbone. Chaque panneau est donc fixé à son propre cadre. Chaque cadre étant assemblé à son voisin. L’avantage est que lors du démontage, l’encombrement des panneaux se réduit considérablement et, une astuce (une de plus, cadeau !), les dimensions du cadre sont légèrement supérieures au panneau. Ce qui, en cas de chocs, de frottements ou de chutes (testé pour vous, à l’arrêt et à deux reprises, le contributeur ne rechignant pas face à l’effort !) évite d’abîmer les panneaux ceci au risque d’amputer la production de précieux watts.
Les cadres : Je me suis procuré des tubes en carbone de section carrée 20x20mm ext & 16x16mm int chez www.carbonetube.net. Les sections sont donc coupées à une longueur supérieure aux dimensions du panneau soit à 930mm & 670mm et à 45°. Pour l’assemblage, j’insère et je colle à l’époxy bi-composant en seringue les équerres imprimées en PLA sur mon imprimante 3D, une Creality Ender 3 Pro.
Chaque panneau est ensuite riveté et collé avec un joint en silicone noir au cadre, j’utilise le Silirub AQ de chez Soudal.
Pour renforcer les cadres, chaque angle est complété par une pièce imprimée en PLA, recouverte de tissus carbone + résine (voir la technique dans le chapitre ad hoc) et d’un morceau de tube, le tout collé à l’époxy.
Les trois panneaux assemblés ont une dimension totale de 930 mm en largeur et 2010 mm en longueur.
J’écarte donc l’idée des panneaux pivotants sur un axe mais je garde l’axe et les supports. En guise d’axe, même fournisseur, www.carbonetube.net où je trouve un tube carbone de 28 mm ext x 25mm int x 3000mm longueur. Sa solidité après utilisation est très satisfaisante.
Pour assembler les panneaux et le tube, je crée 4 supports toujours sur le même principe :
• conception sur Solidworks • préparation à l’impression sur Simplify3D • impression en deux parties pour le coup, les dimensions excèdent celles de mon plateau d’impression, ce n’est pas très grave, je colle les pièces et je recouvre de tissus carbone. •
Pour que cet assemblage soit solidaire de ma remorque je vais tâtonner, faut bien l’avouer. J’imagine et je construis d’abord ceci :
C'est-à-dire, trois supports (1) dans lesquels passe le tube en carbone. Ces supports sont connectés avec des tubes (2) de section carré* à deux autres pièces (3) qui sont fixées sur deux platines en aluminium. Une platine fixée sur le timon de la remorque, l’autre à l’arrière du panier.
* les mêmes que pour la structure des panneaux.
Là je me dis : “Parfait, je peux faire mes premiers essais …” en guise d'essai, j’ai poussé mon attelage jusqu’au portail et j’ai … fais demi-tour.
Conclusion, évidente pour certains lecteurs qui auront la délicatesse d’éviter les messages du style “je le savais !”, la roue de 26 pouces plus la structure au-dessus de la remorque fait que le centre de gravité est trop haut. Le maintien à l’équilibre de l’assemblage devenait trop difficile voire dangereux, j’ai donc décidé de … rabaisser le centre de gravité ! et là j’entend les “c’est évident”.
Dans ces cas-là, il faut prendre pas mal de recul pour éviter les coups de blues saupoudrés de désespoir. Faire et refaire n’est-ce pas là que l’on acquiert un peu d’expérience ? J’ai acquis BEAUCOUP d’expérience sur ce projet ! Profitez-en.
Voilà ça va mieux, on peut continuer.
Je reste malgré tout sur ma roue de 26 pouces pour le moment, outre l’avantage d’avoir trois roues identiques, mes panneaux sont plus à l’horizontal qu’avec une roue de 20 pouces. Ca doit jouer sur la production solaire et il sera encore temps de passer en 20 pouces le cas échéant.
Je me remets donc à plancher sur la structure pour l’abaisser au maximum. Je recrée les pièces et je parviens à descendre les panneaux de plus de 10 cm.
Voici, ci-dessous, la remorque en situation réelle, le centre de gravité est, pour ma part, encore haut. L’assemblage se comporte de manière totalement différente d’un vélo classique. La montée en danseuse est impossible et dès que l’on lâche une main le guidonnage se fait de plus en plus violent au risque de tomber (sans doute, je n’ai pas essayé sur ce coup-là). Je décide de partir comme ça.
Impression de pièces avec imprimante 3D, recouvertes de tissus carbone & résine : Un aparté sur le sujet qui mérite d’être partagé. Les avantages que je vois sont les suivants :
• personnalisation et fabrication de pièces (parfois complexes) sur mesure • faible coût • solide et léger • correction et reproduction aisée • look grave
Bien entendu il y a aussi des désavantages :
• prise en main du logiciel de CAO (Solidworks en l'occurrence, pas le plus simple mais le plus complet) • réglages et paramétrages de l’imprimante • temps d’impression • travail de finition, ponçage
Mais le bilan est plutôt favorable et les pièces sont à mon goût, c’est important !
Création, impression, la recette est simple :
1. imaginer et faire un croquis de la pièce 2. la concevoir en CAO après prises de mesures très précises. 3. idéalement l’assembler dans le logiciel de CAO avec les autres pièces créées 4. si à ce stade-ci, il n’y a pas d’erreurs d’assemblage, on peut dire que ça sent bon
un exemple : un assemblage (SW) pour “Support d’axe” composé de 6 pièces. Dans le répertoire on retrouve un dossier avec des fichiers .STL correspondants, tout bien rangés comme il faut. Conseil : utiliser une nomenclature qui vous permet d’identifier facilement les pièces. Idéalement reproduire cette nomenclature sur la pièce lors de son impression.
5. la pièce est ensuite enregistrée sous le fameux format .STL qui sera lu par … 6. un slicer, j’utilise Simplify3D, c’est un logiciel qui permet de : • « découper » un modèle 3D selon le nombre de couches définies par la hauteur de couche (résolution d’impression sur l’axe Z) • transformer un modèle 3D maillé (.STL/.OBJ) en fichier machine (ordres donnés à l’imprimante 3D via les commandes G-Code) • définir les paramètres d’impression 3D (températures de chauffe, vitesses, accélérations, taux de remplissage, etc…) • communiquer directement avec l’imprimante 3D
A ce stade-ci je me doute avoir perdu quelques lecteurs mais je vous assure, tenez bon, vous ne le regretterez pas ! Et puis Tonton Richard est là : riclebrun@gmail.com !
7. Imprimer la pièce. Attention : la tolérance lors de l’impression peut varier de quelques dixièmes de mm, j’utilise principalement du SUNLU PLA+ Filament Noir 1,75. S’il s’agit d’une pièce de “haute précision”, il faut imprimer une pièce test pour mesurer ses cotes finies et corriger les cotes en CAO. La patience de l’imprimeur 3D est la mère de toutes les vertus. Notez que le taux de remplissage diffère en fonction de l’utilité de la pièce, on peut dire que ce taux est souvent déterminé au …pif. Une pièce pleine n’est pas nécessairement plus solide mais certainement plus lourde.
8. au bout de quelques minutes la pièce prend forme, c’est un moment hypnotisant ! Soyez rassuré, c’est normal. 9. quand la pièce est terminée, la laisser refroidir à son aise avant de la retirer de la platine.
Pour recouvrir les pièces de tissus carbone j’ai imaginé la méthode suivante :
Les tissus viennent de chez easycomposites. Les conseils et tutos sont précieux (en anglais), les produits sont de bonne qualité. Je n’ai pas non plus comparé le top 10 des fournisseurs de produits carbone sur le marché hein ! Les frais de livraison sont élevés, j’aime pas ça.
Pour les tissus j’utilise deux types, du 650gr et du 200gr en fonction de ce que la pièce va devoir supporter comme effort, pour les résines on a d’abord la résine d’imprégnation ensuite la résine de finition. Je prévois les pots, ciseaux, bâtonnets, pinceaux et patience.
1. J’étale le tissu carbone sur un plan de travail
2. Sur une feuille composée de deux feuilles de papier qui elles-même prennent en sandwich une couche de colle double face, je dessine le gabarit des faces de la pièce qui vont être recouvertes d’un morceau de tissu. J’espère que je me suis fait comprendre sur ce coup-ci !
(Les papiers que j’utilise : ADESIA AT E121/100 PA & B 32 Film adhésif double face)
3. J’enlève le papier du dessous et je colle la feuille sur le tissu carbone. 4. Je découpe le tissu carbone en gardant une marge de 10 mm
5. Je décolle la feuille du dessus
et “enrobe”, face après face, la pièce avec le tissu.
6. Le tissu carbone est ensuite copieusement imbibé de résine avec durcisseur.
Avant d’attaquer les côtés qui n’ont pas été couverts, j'enduis de résine ce que je viens d’emballer, je laisse sécher, j’enlève les excédents de tissus désormais rigides qui dépassent des bords. Quand la pièce est propre je fais la même manip avec les faces à couvrir. Couvrir de tissus, imbiber, laisser durcir, poncer les bords. Pour la résine de finition, je conseille de la faire en deux parties, histoire de pouvoir faire sécher la pièce en la déposant sur un support. Et après séchage, enduire l’autre partie.
7. Pour la finition, ponçage, re-ponçage et re re-ponçage + une résine de finition et voilà le travail !
La configuration électrique
Il y a des littéraires, des rêveurs créatifs, des matheux, des bricoleurs, des pro et il y a moi. Je regarde une prise électrique et je prends une décharge, c’est comme ça, ni les médecins, ni les psy ne comprennent, “Faut faire avec, Monsieur Lebrun”.
J’ai donc réfléchi à une méthode efficace, à ma portée intellectuelle et financière. J’ai regardé qui, en France pas trop loin de chez moi, avait quelques références et réalisations qui me semblaient efficaces & séduisantes. J’ai également cette capacité à faire confiance assez rapidement pour autant que le courant passe (petit jeu de mot que les érudits auront déjà repéré).
J’ai également vérifié que l’ensemble des composants du fournisseur pouvaient aisément communiquer entre eux.
C’est vers Déclic Eco et notamment son dirigeant Guillaume Devot que je me suis adressé.
Les éléments de la configuration sur lesquels nous nous sommes mis d’accord sont :
• un moteur “All Axle Hub Motor 7.5 rpm/V” de chez Grin Technologies, installé dans la roue AV
plus léger que ses concurrents, il chauffe moins aussi, je l’ai constaté, notamment grâce au Statorade, un fluide de refroidissement de moteur à suspension magnétique à faible viscosité. Il a, de plus, une excellente régénération de courant, il semblerait qu’il produise en descente 40% de ce qu’il a consommé en montée (à distance équivalente). Les rayons de roues supérieures à 26” cassent plus facilement, attention sur ce point. De plus, un moteur sur une roue de 20” par exemple, souffre moins que sur des tailles supérieures. Il aura tendance à plus chauffer et donc à se mettre en sécurité, c’est-à-dire, à diminuer sa puissance.
• un Baserunner_Z9 désormais en version 5 (la V4 m’ayant lâché) • un Cycle analyst V3 • 2 batteries Li-Mn 48 v 14 Ah chacune
Concernant les batteries, la chaleur n’est pas un réel problème, faut pas non plus les mettre en plein soleil, ça c’est pour les panneaux ! Par contre elles ne raffolent pas des chocs. Je leur ai confectionné un lit douillet que je glisse délicatement dans un sac étanche, lui-même sanglé à la remorque.
?
• 3 panneaux Sunpower de 115 wc chacun • 3 régulateurs solaire MPPT 48V/36V eco (dont un en réserve)
Vous n’en verrez que deux sur les photos. En effet, 1 MPPT est capable de gérer 2 panneaux. Le panneau situé à l’avant a son MPPT, les deux autres (milieu et AR) ont le leur. En effet si je fais de l’ombre au 1er panneau, la production s’en ressent fortement mais je ne perd qu’? de production au maximum.
Guillaume fabrique le réseau électrique sur mesure, il faut juste envoyer les photos et lesdites mesures. Quant au montage, il est relativement simple, il n’y a pas vraiment moyen de commettre d’erreurs, les cosses et câbles sont identifiés et/ou équipés de détrompeurs.
Truc et astuce : les connecteurs peuvent se déconnecter assez facilement, il existe des petites pièces spécifiques qui empêchent la déconnexion. J’utilise aussi des Rilsan pour les connexions qui ne sont jamais ou très rarement sollicitées. Ci-dessous les deux solutions.
Pour le câblage, assurez-vous d’avoir suffisamment de colliers de serrage style Rilsan de bonne qualité. Quand tout ceci est bien en place, vous téléchargez l’application (paragraphe software) sur votre PC, vous connectez le PC au Baserunner avec le câble USB, ceci vous permettra de paramétrer votre configuration, par téléphone pour ma part, avec Guillaume.
En complément de ces produits, j’ai installé :
• un convertisseur de tension CC 48 V 12 V qui permet d’alimenter en 12V les deux phares AR • un convertisseur DC régulateur de tension 12V à 5V pour avoir 2 prises USB supplémentaires
Outillage spécifique :
• une riveteuse pour inserts qui m’a été très utile notamment pour fixer certaines pièces à la remorque.
exemple : installation des MPPT et des convertisseurs de tension sur un cadre fixé à la remorque.
Accessoires :
• un super phare AV, puissant et à double fonction puisqu’il peut-être utilisé comme accu • un feu arrière, bien • une sonnette-qui-fait-un-vrai-ring-ring, très bien, elle fait toujours bien ring ring • des rubans réfléchissant auto-adhésif. Les coller ça va, les décoller c’est la misère, ça part en morceaux. • un cadenas, léger et costaud puisque classé 6 sur une échelle allant jusqu’à 10. Après c’est juste pour dissuader pendant que je fais mes emplettes. • un feu arrière avec alarme intégrée, pas mal quand je dors au premier étage et que je vois mon vélo dans la cour du rdc. • un support de téléphone magnétique. Bon produit, solide. • une pompe spécifique pour les amortisseurs (vélo et remorque) • des adaptateurs pour valve de vélo Presta vers Schrader
Equipement spécifique pour l’homme :
• un casque bluetooth à conduction osseuse, pour ceux qui souffrent de sifflements avec des oreillettes classiques, c’est l’alternative idéale. De plus, on entend les sons ambiants ! • une double couche de gel pour préserver mon séant • un casque Kask Lifestyle avec visière, utile surtout en descente !
Couchage :
• une tente de randonnée ultra-légère, d’un rapport qualité/prix tout à fait correct • un sac de couchage léger et compact en duvet d'oie • un sac à viande qui date des années 80 • un matelas Thermarest que mon neveu Thomas m’a prêté
Le tout rangé dans une sacoche de guidon Topeak Frontloader, si si ça rentre !
Bagagerie :
• deux sacs étanches Jack Wolfskin taille M pour la remorque • un petit sac à dos • une sacoche de cadre • un camelback 2l.
ATTENTION : Ce qui va suivre risque de heurter la sensibilité de certaines personnes, notamment celles qui emportent 5 paires de chaussures pour un WE de 2 jours … je n’en dirai pas plus.