Adaptation du design du Long André

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complément: énumération des avantages et inconvénients de plusieurs types de décisions lors du choix d'un vélo de transport

= Prioritaire =

Freins
Variantes prévue: frein à disque avant seulement:


 * cf. 4 freins à disques avant
 * frein arrière V-brake (selon cadre original)
 * fourche 20" faite pour:
 * 1er exemple, permet d'éviter la soudure critique du bras court de direction, demande travail d'adaptation.

Variantes envisagée: frein à disque avant avec fourche récupérée

modification d'une fourche pas faite pour: voir Scheibenbremsaufnahme nachrüsten (allemand)

Variantes envisagée: freins à disques avant+arrière:


 * cadre de vélo récupéré fait pour freins à disques ou alors modifié pour
 * plus "harmonieux" (matériel d'un seul type pour la maintenance, etc.)

Variante à assistance électrique: frein moteur

cf. Assistance électrique.

Les différents moteurs ont des performances de freinage différentes, il vaut la peine de se pencher dessus (cf. notamment Projet Remorque Solaire pour Vélo de l'ADER/Daniel Lador).

Assistance électrique
cf. Normes_et_homologations_du_Long_André

Intéressant (démontré avec le Bullitt de Défi Vélo), surtout dans les régions au relief accidenté.

Avantages:


 * aide précieuse à la montée
 * aide appréciable sur les longues distances (créneau où le carénage serait plus judicieux)
 * frein additionnel (en plus régénératif) non-négligeable dans les grandes descentes

Inconvénients:


 * surcoût, notamment de conso électrique [serait intéressant à évaluer]
 * complexification du système (conséquences en maintenance, réparation, etc.)
 * poids
 * freinage quand les batteries sont à plat (situation très handicapante)
 * certains produits peuvent décevoir en autonomie et en dégradation
 * risque de développer une "mentalité d'assisté", impliquant notamment une négligence (quantitative et/ou qualitative) de l'entretien et de la maintenance, puisque les effets d'une telle négligence sont moins ressentis
 * danger augmenté
 * [à évaluer] conséquences juridiques (véhicule motorisé)

L'assistance électrique est presque plus intéressante sur un vélo de transport que sur un vélo normal, puisque son impact relatif sur les points cités précédemment peut être considéré moindre.

Choix des composants
Exemples de produits ("caractéristiques" à définir, mais le freinage est presque plus important que la propulsion):

Systèmes ayant été utilisés avec les pédaliers Schlumpf/Haberstock, envisagés déjà sans assistance électrique:
 * Radkutsche Rapid:
 * accu: Lithium-Ionen-Mangan mit 10, 15, 23, oder 46 Ah
 * Gobax: utilisent les produits GoSwissDrive
 * Comotrikes: "250W (or 500W for off-road use and road use where permitted) 5 phase hub motor; Li-Ion 36V 11.5Ah 414Wh (other capacities are available)"

Selon Daniel Lador:
 * éviter Golden Motor et si je l'ai bien compris, aussi éviter BionX
 * pour des utilisations comme celles de la Mise en Bière (Lausanne, chargement d'une centaine de kg), la puissance de beaucoup de systèmes n'est pas satisfaisante

Méthode adoptée par Daniel Lador:
 * fourniture séparée des moteurs et des cellules (batteries) ainsi que des contrôleurs de charge
 * batteries Li-Fe et non Li pour sécurité (combustion violente, explosion)
 * Bullitts: batteries logées dans un caisson sur mesure:
 * intégré à la surface de chargement (entre les deux barres principales)
 * fait de plaques de laminé stratifié "multiplex revêtu" ("maritime") dessus+dessous: 12 mm, latéral: 8 mm.

Contrôleurs de charge
Début d'une liste de fabricants/fournisseurs:
 * Adaptto (Moscou!)

Ressources

 * http://www.pedelecforum.de/forum/index.php
 * http://www.pedelecforum.de/wiki/doku.php
 * http://www.velomobilforum.de/wiki/doku.php?id=velomobil:elektro
 * http://werkstatt-lastenrad.de/index.php?title=Datei:MarcWright00.jpg (demander à Christophe Vaillant ("Admin") qui est ce Mark Wright et si c'est bel et bien un Long André équipé d'un moteur avant mais sans batteries qu'on voit là)

= Résolu =

Remarque préalable
La version actuelle prévoit un tube rectangulaire 60 x 40 x 2 mm, certes épais par rapport au 1,5 (indisponible en CH, facilement disponible en D) mais les 1,3 kg supplémentaires (sur peut-être une 30/40-aine de kg du véhicule complet) ne sont pas assez décourageants par rapport à la facilité de procuration et à un certain gain en rigidité/solidité (25-30%). à terme, la modification envisageable consisterait à directement remplacer les tubes rectangulaires par des tubes ronds, permettant (disponibilité) notamment l'utilisation de matériaux "supérieurs".

Introduction

 * Méthode originale: cf. Anschweißen des Verstärkungsband et Bandstahl zur Aussteiffung.
 * Discussion:
 * André: also bei meinem Rahmen hatte ich unten einen senkrechten Flachstahl drangesetzt...ist statisch nicht so sinnvoll( danke RadCam). Besser an den entsprechenden Stellen Bleche flach auf beiden Seiten, also gegenüberliegend, anschweißen. Wird bei LKW Fahrgestellen auch so gemacht.
 * dsc0080: Flachstahl seitlich anschweißen ist ein super Idee, das mache ich vielleicht. Das Thema mit Verstärkung senkrecht vs. vertikal hatte ich schon gelesen, ich hätte jetzt glaube ich einfach ein relativ breites U-profil genommen und flach unten draufgeschweisst. Mal sehen.
 * Clemens ("RadCam"): Nicht seitlich, sondern das Flacheisen oben und unten auflegen. Dein Unterrohr ist technisch gesehen ein reiner Biegebalken. Deshalb muß dein Interesse sein, möglichst viel Querschnitt oben und unten in möglichst großem Abstand vom Profilschwerpunkt anzuordnen. Die Schweißnähte dann seitlich legen und auf Quernähte an den Enden der Flacheisen verzichten. So wär's jetzt richtig. Richtiger wäre es jedoch gewesen, das Profil gleich hochkant zu stellen.
 * '''Conclusion: remplacer le profil creux carré 40 x 40 x 1,5 mm par un rectangulaire/carré b x h x e mm pour le tube inférieur, avec h > 40 et e = env. 1,5.

Evaluation du comportement en flexion
Evaluer comportement en flexion avec divers cas de chargement pour 100-150 kg (cas de dimensionnement de la Mise en Bière) ou plus.

Rigidité en flexion


 * rigidité proportionnelle à E*I*l^-3 avec le module d'élasticité E [MPa], le moment d'inertie de la section de la pièce I [mm4] et la longueur entre appuis l [mm]
 * E = env. 210 GPa pour tous les aciers, variations faibles sont négligées
 * il n'est pas prévu de changer la longueur l = env. 1500 mm
 * dans le cadre des modifications envisagées, seule la géométrie de la section a donc une influence sur la rigidité, à travers le moments d'inertie I [mm4] = (B*H^3-(B-2t)*(H-2t)^3)/12:
 * version originale, avec un centre de gravité 10,5 mm plus bas que le centre du profil carré: I = env. [(40^4 - 37^4)/12 + 10,5^2*(40^2 - 37^2)] + [3*20^3/12 + 19,5^2*3*20] = [5.7e4 + 2.5e4] + [2e3 + 2.3e4] = 1.1e5 mm4
 * la masse linéique mu [kg/m] est proportionnelle à l'aire de section F [mm2]: version originale: F = env. 40^2 - 37^2 + 20*3 = 291 mm2
 * la masse d'un élément long de L = 1800 mm (quantité prévue de ce profil) est m [kg] = 10^-9*rho [kg/m3]*L [mm]*F [mm2] = 0,014*F [mm2], avec rho = 7800 kg/m3
 * profils carrés et rectangulaires simples, cf. tableau suivant:

Charge admissible


 * la contrainte admissible sigma_adm = Rp0,2/S_F avec Rp0,2 la limite élastique du matériau et S_F le facteur de sécurité. prenons S_F = 1,5 pour le moment. Rp0,2 = env. 235 MPa pour la matière E235+N et env. 700 MPa pour la matière 25CrMo4+QT. ainsi:
 * sigma_adm,E235+N = 157 MPa
 * sigma_adm,25CrMo4+QT = 467 MPa
 * en flexion simple, la contrainte maximale sigma_max [MPa=N/mm2] = y_max [mm]*M_max [N*mm]/I [mm4], avec y la distance à la fibre neutre (y_max sa valeur à la position la plus éloignée), M_max le moment de flexion maximal et I le moment d'inertie de la section. donc M_max [Nm] = sigma_max [MPa]*I [mm4]/(1000*y_max [mm]). y_max = H/2 dans le cas d'un profil rectangulaire et le moment de flexion maximal admissible est M_adm [Nm] = sigma_adm [MPa]*I [mm4]/(500*H [mm]).
 * deux cas de chargement "poutre sur deux appuis" sont évalués:
 * charge ponctuelle (verticale vers le bas) au milieu de la pièce (sur l'axe de déplacement du véhicule) P [N]. M_max [Nm] = P_max [N]*l [m]/4 donc la charge admissible P_adm [N] = 4*M_adm [Nm]/l [m]
 * charge répartie (verticale vers le bas) p [N/m], d'équivalent ponctuel P_eq [N] = p*l. M_max = p_max*l^2/8 = P_eq,max*l/8 donc la charge admissible P_eq,adm [N] = 8*M_adm [Nm]/l [m] = 2*P_adm

le tableau suivant donne des évaluations de charges admissibles:

(*): flèche [mm] = P [N]*(l [mm])^3/(48*E [N*mm^-2]*I [mm4])

(**): charge admissible P_adm ponctuelle au milieu de la "poutre sur deux appuis" de longueur l = 1,5 m.

Exemple suivant les mêmes préceptes
http://www.cargobikeforum.de/forum/index.php?threads/neuer-versuch-long-john-selbstbau.884/

Matériaux
Voir quels sont les choix disponibles d'aciers, leurs coûts, performances...

cf. Acier_pour_la_première_commande

groupe 1.03xx, aciers avec C < 0,12% ou Rm < 400 MPa
Etats de livraison selon EN 10305-5:

Etats de livraison selon selon Tableau 18 de EN 10027-1:


 * +C: écroui à froid
 * +CR: laminé à froid
 * +N: normalisé ou laminage normalisant
 * +U: non traité

Soudabilité selon extrait de normes VSM:

Traitements thermiques
Si nécessaire (pas pour le moment), adresses:


 * Brocard à La Sarraz, peut enfourner jusqu'à 1 m de longueur...
 * Laubscher à Täuffelen BE
 * Gerster à Egerkingen SO
 * Studer à Courroux JU
 * Reinhard à Niederwangen BE
 * Schmid à Dulliken SO

Modifications de la direction
cf. Modifications de la direction (page du wiki Werkstatt Lastenrad).

Tubes de direction
version originale 33,7 x 2 mm

prévu:


 * 32 x 1,2 mm à l'arrière (tube long)
 * 38 x 2 mm à l'avant (tube court, fourche 1-1/8")

plus d'infos sur demande.

Prolongation du tube de fourche
En taille 1", le diamètre ext. idéal est 22 mm (22,2 mm moins des poussières). La version originale préconise 21,3 x 2 mm. Il est prévu d'utiliser du 22 x 1 mm (ou éventuellement 22 x 1,5 mm). Option retenue (produits Debrunner):


 * Tubes de précision en acier clair, + CR1, soudé et laminé selon cotes, Léger cordon de soudure à l'intérieur, En longueurs d'usine d'env. 6 m, EN  10305-3, E235. produit no. 196.100.610 10004829: 22 x 1 mm, 4.80 CHF/m

Autres options: disponibles sur demande

Bras court de direction
"soudure 08+16" (fourche+bras court de direction) réputée critique, idée retenue pour améliorer la sécurité en ce point, si c'est considéré nécessaire: acheter des fourches pour longjohn (fourches Bullitt).

= Priorité moyenne =

Pare-boues
50 CHF chez Obst&Gemüse

Béquille double
exemple de fabrication maison: Ladeflächenständer

sinon devrait facilement se trouver dans le commerce. exemples: déterminer si ça implique des travaux et lesquels.
 * Bullit CroMo Kickstand ( €98.00 ), Obst&Gemüse 110 CHF
 * Bullit Aluminium Kickstand ( €78.00 ), Obst&Gemüse 90 CHF
 * voir aussi http://werkstatt-lastenrad.de/index.php?title=Long_Andr%C3%A9

Ajout d'un amortisseur de direction

 * Comme d'autres longjohns rencontrés (en particulier le Bullitt, dont l'amortisseur est d'ailleurs réglable)
 * Réduit le "guidonnage" (tremblement), améliore le confort de conduite
 * Chercher composant (commencer à chercher parmi les pièces de moto, semblerait-il), "Lenkungsdämpfer":
 * shop.larryvsharry.com: 115 EUR, Obst&Gemüse 129 CHF
 * Maagtechnic: ressorts à gaz (e-shop actuellement HS (18.6.2015)), http://stabilus.cadclick.com/index.asp?la=100
 * Angst-Pfister: ressorts à gaz
 * HPC

Transmission optimale
idée:
 * pédalier Mountain Drive de Schlumpf/Haberstock, env. 700 CHF/pièce, permet de changer à l'arrêt, vitesse de rotation en petit rapport: 1/2,5 = 0,4 fois la vitesse en entraînement direct (entraînement direct = grand rapport)
 * arrière: cassette & dérailleur originaux ou roue avec moyeux-moteur électrique

suggestions de points de départ:
 * chaîne:
 * choix Fuchs Movesa en Shimano 9 vitesses
 * kettentest

Points d'attache
Lors de la fabrication du prototype ou alors avant, réfléchir aux possibilités d'ajouter des points d'attache (avant la peinture).

Exemples sur des vélos standard:
 * points d'attache à la fourche pour porte-bagages avant
 * points d'attache pour porte-gourdes

idées:
 * http://www.cargobikeforum.de/forum/index.php?threads/bullitt-im-selbstbau.845/page-3

Autres réflexions sur la surface de chargement
transport d'enfants

cf. notamment Normes_et_homologations_du_Long_André

rigidité en torsion

cf. http://www.cargobikeforum.de/forum/index.php?threads/rahmenversteifung-statikfrage.729/#post-6523

dimensions

https://en.wikipedia.org/wiki/Euro_container

la surface de chargement est déjà prévue pour accepter 2 x caisses (= 2 x 400 mm) + 60 mm, donc a priori le sujet est clos.

Remplacement des tubes carrés/rectangulaires par des tubes ronds
Résoud un problème de disponibilité, en particulier quand on recherche des dimensions optimales (p. ex. fine paroi) et des matières plus intéressantes que du E235 (p. ex. 25CrMo4, 15CDV6).

Implique l'acquisition d'un outil dont le nom anglais est tube notcher.

exemples de longjohns autoconstruits sans tubes rectangulaires:
 * http://www.instructables.com/id/2-Wheeled-Cargo-Bike-from-old-mountain-bike-frame/?ALLSTEPS
 * http://www.instructables.com/id/build-a-2-wheel-cargo-bike/?ALLSTEPS
 * http://www.primateframes.com.au/2013/02/bens-big-cargo-bike/, photos d'un autre modèle du même créateur:, , ,.

= Moins prioritaire =

cf. Modifications_peu_prioritaires_du_design_du_Long_André.