Triporteur, un peu de modélisation 3D

La réalisation d’un objet complexe, comme un triporteur -ou plus précisément  d’un module de conversion réversible de vélo en triporteur- ne s’improvise pas. Les contraintes à considérer sont nombreuses : géométrie d’Ackermann, angles de chasse, adaptabilité à différentes dimensions et différents modèles de vélo, poids, solidité, manœuvrabilité, entre autres. J’avais déjà commencé une première ébauche de prototype, mais sans tout dimensionner au préalable. Quelques erreurs s’ensuivent. L’optimisme encourage mais n’est pas fidèle conseiller.
Pour ne pas se tromper, autant faire un plan correct dès le départ.

Quel logiciel de modélisation 3D ?

J’utilise FreeCAD pour cela. Logiciel OpenSource, développé par une communauté dynamique, il ‘na pas l’ergonomie et la facilité d’usage que certains prêtent au logiciel propriétaire Fusion360 notamment, mais a un potentiel sur le long terme, sous condition de lui donner sa chance, de ne pas aller vers le plus facile. Pour que la communauté d’usager de FreeCAD laisse sa raison d’être aux développeur. L’appel à la vertu en général ne suffit pas. Il serait salutaire d’ailleurs en politique que la conscience de l’incapacité des vœux pieux à se réaliser seuls   se diffuse, mais passons. FreeCAD fonctionne sous Linux, Fusion360 non, ce qui pour moi reste décisif. De plus, un MOOC bien ficelé m’a récemment facilité l’apprentissage de certaines fonctionnalités fondamentales de FreeCAD.

Un modèle modulaire, des parties et plans multiples

Pour s’adapter à différents modèle de vélos, et faire différentes modèle de vélocargo, il est indispensable de se donnerune capacité à redimensinner et modifier certaines parties du module. Mon parti pris est de faire plusieurs pièces distinctes, qui s’agencent les unes avec les autres, et peuvent être modifiées, customisées, peintes, réparées,  sans changer tout le reste. On peut ainsi passer d’un biporteur à un triporteur, changer la forme et la taille de la caisse, peut être même rajouter une bascule à suspension au train avant. Je pense notamment en-mancher certaines de ces pièces les unes dans les autres, avec plus ou moins de profondeur pour s’adapter aux dimensions requises. Une tige filetée assure un réglage fin de cette profondeur, et un boulon de serrage supprime le jeu du télescopage.

On peut ainsi considérer plusieurs parties bien définies :

 

vue tube arrière

1) Le tube arrière : (à partir d’un profilé carré) il vient se boulonner à la platine servant

habituellement d’attache béquille, et s’en-manche dans le tube central.Il faudrait le courber si un moteur au pédalier est à contourner. Un écrou soudé au tube permettrait de stabiliser et régler finement la profondeur du téléscopage

 

 

 

tube central

2) Le tube central :  celui-dans lequel s’encastre et plonge

un tube de direction récupéré aligné au tube de direction du vélo. Le tube de direction récupéré est connecté à la fourche. Il a deux fonctions : d’une part il tourne avec elle et transmet la direction aux roues par des biellettes situées sous le tube. D’autre part il même temps qu’il constitue un deuxième point d’ancrage, d’attache entre le module et le vélo, en plus de la platine porte béquille.

 

 

tube central vue 2

L’alignement des deux tubes de direction est difficile mais crucial : sans lui le guidon ne tourne plus, ou cas extrême, la direction se rompt. Deux paramètres sont modifiables pour assurer cet alignement : la profondeur de téléscopage des tubes arrière et central, et l’angle d’encastrement du tube de direction dans le tube central.

 

La potence dans le tube de direction est soudée à une platine dans laquelle deux fentes permettent de faire coulisser le système de fixation de la fourche : un axe de 9 mm passe dans la fourche et dans un tube rond soudé à un profilé U, tordu vers l’intérieur. Ce profile est troué en deux points correspondant à l’écart entre les fentes pré-citées. La fourche peut ainsi se fixer à la potence quelle que soit le pas de chasse de la fourche*

 

 

chasse-vc3a9lo

* Le pas de chasse : ce petit espacement indiqué sur l’image(merci au Youtuber de Science étonnante pour cette image)

 

 

Pour permettre un bon réglage de l’angle de chasse, il faut élargir un peu un premier trou réalisé à la scie cloche, vers l’avant et l’arrière. Un angle de chasse fait généralement 12 à 15 degrés. Faire d’abord deux petits points de soudure permettra un assemblage encore malléable, c’est à dire de modifier un peu l’angle. L’angle est bon une fois que les tubes central et arrière (ce dernier étant préalablement boulonné à la platine porte-béquille) n’oscillent plus quand on tourne le guidon.

 

Le tube avant : (à partir d’un profilé carré). Celui sur lequel on va faire reposer la caisse. Il s’encastre dans le tube central lui aussi. Son autre extrémité peut être traversé par un autre tube de direction pour réaliser un biporteur, ou attaché à un système de train avant pour un triporteur.

La caisse : bois et armature métal par exemple, forme encore à concevoir, mais le champs de possible est vaste et limité par la seule imagination.

Train avant : outre la possibilité évoqué d’un biporteur, on peut préférer un triporteur. Deux roues avant donc. Les contraintes de géométries concernant les biellettes et pattes de biellettes sont plus complexes que pour un biporteur. Heureusement, certains ont préparé le terrain, depuis la préhistoire des internets déjà, avec des documents tableurs de dimensionnement, permettant de tester l’écart entre un ensemble d’hypothèse et l’idéal que représente la géométrie d’Ackermann, aussi appelé l’épure de Jantaud : la concourrance des axes de chacune des trois roues.
On pourrait aussi envisager un train avant plus élaboré, stabilisant le véhicule par un système de bascule et de suspension On pourrait ainsi se pencher un peu dans les virage, tel une bicyclette, ou rester droit malgré l’exposition des roues avant à un terrain accidenté ou une topographie asymétrique. A étudier éventuellement. La tâche est néanmoins complexe et longue, et le train avant gagnerait un poids conséquent.

La suite viendra dans  des articles à venir, patience.

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