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

voir aussi:

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)
  • [pas dans tous les cas (exemple: Ezee e-drive] 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):

produit caractéristique de propulsion 1 [unité] caractéristique de propulsion 2 [unité] caractéristique de freinage 1 [unité] caractéristique de freinage 2 [unité] estimation du coût pour 1 Long André
BionX ... ... ... ... ...
eZee ... ... ... ... ...
Bafang ... ... ... ... ...
Puma: arrière, avant ... ... ... ... ...
BMC ... ... ... ... ...
Nine Continent ... ... ... ... ...
Green Mover ... ... ... ... ...
Crystalyte ... ... ... ... ...
i4wifi.eu (vendeur dont Marc a l'habitude, voir marques) ... ... ... ... ...
SRAM E-matic ... ... ... ... ...
GO SwissDrive ... ... ... ... ...
Maxon Drive (on peut toujours rêver, 2600 CHF HT le set, sans roue) ... ... ... ... ...

à séparer en 2 catégories

  • moyeux arrières
  • moyeux avant avec réducteur et roue-libre

à priori

catégories avantages inconvénients
moyeux arrières freinage (régénératif si on peut le dire) ...
moyeux avant avec réducteur et roue-libre
  • performance, a priori
  • permet d'utiliser une roue arrière normale récupérée, la roue avant étant de toute façon achetée neuve
  • sans fonction de freinage: acceptable si les freins sont assez performants, de toute façon les freins régénératifs ne sont pas très efficaces pour leur fonction "régénérative", leur principal attrait est la contribution au freinage
  • il se peut que la stabilité/maniabilité soit détériorée (notamment par une résistance à la rotation suivant comment), mais c'est typiquement un argument contre (venant de quelqu'un qui vend des vélos qui ont un autre système) qui peut être invalidé par la présence d'une roue libre (à examiner)

Systèmes ayant été utilisés avec les pédaliers Schlumpf/Haberstock, envisagés déjà sans assistance électrique:

Avantages selon Radkutsche du placement du moteur au moyeu de la roue avant plutôt qu'à celui de la roue arrière ou au pédalier:

  • toutes les roues sont motrices
  • moins de sollicitation de la transmission arrière, donc moins d'usure et moins de remplacement/réparations

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.

A consulter:

Contrôleurs de charge

Début d'une liste de fabricants/fournisseurs:

Ressources

Subventions

Liste suisse par newride.ch

Renens (Directive 2015), délai d'octroi pour achats: 3 mois après demande:

domaine montants conditions
vélos électriques 400 CHF
  • 1/pers. physique
  • 1/10 pers. morales (max 5)
  • achat vélo électrique neuf auprès d'un concessionnaire agréé vaudois
  • délai nouvelle demande: 5 ans
  • max 60/an
accessoires pour vélo
  • participation de 100 CHF/remorque
  • participation de 30 CHF/casque (EN 1078)
  • valeur achat > montant subvention
  • max 1000 CHF/an
  • délai nouvelle demande: 5 ans
batteries pour vélos électriques 100 CHF
  • 1x/3 ans
  • vélo acheté avec la subvention communale
  • max 10 batteries/an
véhicules à gaz et électriques (soyons fous) 750 CHF
  • véhicule de série neuf
  • 1/pers. morale
  • 1/pers. physique
  • délai nouvelle demande: 7 ans
  • max 10/an
mesures incitatives permettant le développement de la mobilité douce 100% des coûts, mais max 5000 CHF/dossier
  • limité à des actions situées sur le territoire communal (projets pilotés par l'Administration communale)
  • max 10'000 CHF/an


Lausanne: VAE 300 CHF, batterie 12% prix d'achat. Condition subvention VAE: Acheter le vélo neuf dans un magasin situé en Suisse (internet et vente entre particuliers exclus).

Vevey: 300 CHF pour vélo électrique à condition d'accéder à la liste des vendeurs agréés

Prilly: Vélo neuf à partir de CHF 800.-- et jusqu’à CHF 2’000.--: 20% sur le montant d’achat; Vélo neuf à partir de CHF 2’000.-, CHF 400.-- de subvention

Autres listes:

Résolu

Révision de la rigidification du tube inférieur

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:
B x H [mm] t [mm] I [mm4] F [mm2] m [kg] pour 1,8 m matériau typique disponibilité remarques
38 x 38 1,65 5.3e04 240 3,4 25CrMo4 acceptable (1.5") aux USA (et chez les importeurs), notamment Factory Steel et A.E.D. Motorsport Products, Ltd. seulement si on est prêt à sacrifier la rigidité au profit de la légèreté
40 x 40 1,5 5.7e04 231 3,2 E235 classique juste pour voir ce que ça donne sans bande de rigidification
44,5 x 44,5 1,65 8.7e04 283 4 25CrMo4 rare: Factory Steel autant passer directement à 51 x 51 mm
50 x 40 2 1.2e05 344 4,8 E235 classique un peu lourd
50 x 50 1,5 1.1e05 291 4,1 E235 rare en CH, courant en D intéressant
51 x 51 1,65 1.3e05 326 4,6 25CrMo4 rare: Factory Steel seul inconvénient (mineur): légèrement plus lourd,
55 x 55 1,5 1.5e05 321 4,5 E235 classique très intéressant
60 x 40 1,5 1.5e05 291 4,1 E235 rare en CH, courant en D intéressant
60 x 40 2 1.9e05 384 5,4 E235 courant un peu lourd mais bien pour la disponibilité

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:

profil matière M_adm [Nm] flèche [mm] pour P=2 kN (*) charge P_adm [kN] ponctuelle (**) remarques
40 x 40 x 1,5 mm

+ 20 x 3 mm

E235+N 576 6 1,5 version originale
40 x 40 x 1,5 mm E235+N 447 12 1,2 juste pour voir
50 x 40 x 2 mm E235+N 754 6 2 classique
50 x 50 x 1,5 mm E235+N 691 6 1,8 rare
51 x 51 x 1,65 mm 25CrMo4+QT 2380 5 6,3 cher
55 x 55 x 1,5 mm E235+N 856 4 2,3 classique
60 x 40 x 1,5 mm E235+N 785 4 2,1 rare
60 x 40 x 2 mm E235+N 994 4 2,7 classique

(*): 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

désignation DIN/EN no. de mat. VDI limite élastique Rp0,2 [MPa] remarques
E235 1.0308 +N: 235 tubes carrés et rectangulaires selon EN 10305-5 Tubes soudés calibrés avec section carrée et rectangulaire: le plus courant en Europe

Etats de livraison selon EN 10305-5:

symbole désignation description
+CR1 généralement non traité, mais apte à être recuit normalement non traité thermiquement mais adapté au recuit final (satisfera aux exigences +A/+N)
+A adouci par recuit les tubes sont recuits en atm. contrôlée après la passe de soudage et de calibrage
+N normalisé les tubes sont normalisés en atm. contrôlée, après la passe de soudage et de calibrage

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:

symbole état de livraison soudabilité
+C étiré blanc/dur restreinte
+A recuit doux bonne
+N normalisé bonne
+U non traité restreinte

groupe 1.72xx, Cr-Mo(-B) avec Mo < 0,35%

désignation DIN/EN no. de mat. VDI réf. limite élastique Rp0,2 [MPa] remarques
25CrMo4 1.7218 steelnumber

Deutsche Edelstahlwerke (diagramme de trempe p. 4 correspondant au diagramme de la fig. 1f de EN 10083-3)

infos MIL-HDBK-5-H (§2.3), download MIL-HDBK-5-J (complet, aller au §2.3)

Lucefin

+QT (trempé et revenu): 700

+A (recuit doux): 440

"AISI SAE 4130", "FE-PL1505"

utilisé pour les vélos, ainsi que dans l'aviation et les véhicules

exemples de tubes carrés et rectangulaires vendus en Amérique:

selon EN 10083-3 Aciers pour trempe et revenu - conditions techniques de livraison des aciers alliés, la trempe se fait entre 840°C (eau) et 900°C (huile) (période d'austénitisation au moins 30 minutes, essai Jominy à 850°C), le recuit entre 540 et 680 °C (période de recuit au moins 60 minutes)

états de livraisons (US, examiner): Hot Rolled, Normalized, Soft Annealed, Condition N, CDSR

Heat Treater's Guide: Practices and Procedures for Irons and Steels: pp. 309-313

groupe 1.77xx, Cr-Mo-V

désignation DIN/EN no. de mat. VDI réf. limite élastique Rp0,2 [MPa] remarques normes associées
15CrMoV6 1.7734 Aubert et Duval

infos Böhler

Thyssen France

Brütsch & Rüegger, pp. 41-42

550-1100 "15CDV6", "FE-PL1502"

utilisé dans l'aviation et les véhicules

nuances (examiner):

  • 1.7734.4
  • 1.7734.5
  • 1.7734.6

taille de grain selon EN 103-71 (généralement 5 ou plus fin)

LN 9369

DIN 29657

AIR 9160/C

Traitements thermiques

Si nécessaire (pas pour le moment), adresses:

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.

Ajout d'un amortisseur de direction

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:

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:

ressources:

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:

Moins prioritaire

cf. Modifications_peu_prioritaires_du_design_du_Long_André.

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