Mécanique de traction avec liaison souple ou rigide

[Avenir-a-Tout-Crin]

Bonjour et merci pour vos réponses.

Maintenant qu'une étape technique est passée (avec des tests très concluant de l'amortisseur double sens), je suis heureux que la discussion reparte. J'espère qu'elle va permettre de trouver ou améliorer un dispositif de renvoi de forces qui sera aussi efficace que le système amortisseur bi-directionnel.

Bounoume : ce dont tu parle s'appelle "l'arc boutement"
A priori, le système mécanique de renvoi de force étant constitué de glissières métalliques solides avec des butées de guidage (toutes ne sont pas indiqués sur le croquis mais il y en a à chaque axe). Ce phénomène ne devrait pas trop apparaitre, d'autant plus que ce phénomène apparait surtout quand les glissières sont ouvertes (comme un tiroir qu'on ouvre), et si la position est ouverte c'est qu'il y a une forte traction (qui comprime l'amortisseur), laquelle traction vient justement réduire l'arc-boutement.

De plus, les virages très serrés se font à vitesse très lente, voire à l'arrêt (le cheval croise ses jambes pour se déplacer latéralement), donc dans ce cas, pas de traction donc le mécanisme est emboité sans possibilité de s'arc-bouter, comme un tiroir fermé sur lequel on agit latéralement sur les poignets et c'est toute la commode qui ripe !

Cependant, un cas de figure peut arriver : en mouvement ou en tournant à l'arrêt, une roue butte sur un obstacle (ex. trottoir). Dans ce cas il y aura effectivement un déséquilibre des force (voire une traction d'un côté et une pression de l'autre). Peut-être est-il possible de concevoir un système de blocage mécanique des glissières les forces sur les attaches droite et gauche sont très différentes ?... A voir...

Avant de faire faire le mécanisme par un ferronnier, je vais faire un prototype en bois et le tester et je ferai une vidéo. Il faudra surement revoir certaines pièces (forme, position, ...) mais je pense que globalement les 2 systèmes sont cohérents et fonctionnels et sans doute l'un aura des avantages sur l'autre selon les situations.
(Si certain ont des qualités de ferronnier expérimental, et le matériel ad-hoc, je peux envoyer des plans précis pour faire les pièces, après accord sur devis).

djodjo44 :
mécanisme 1 : "effort très importants dans les bouts pour pour un effort central plus faible"
Cela n'a pas d'importance car l'amortisseur central sera choisi en conséquence (compression ou traction souple ou dure).

mécanisme 2 : il y a une perte des efforts du fait des lumières à 45°".
Idem, la perte des efforts sera compensée par un amortisseur plus souple ou réglé en conséquence. Par ailleurs, je pense que l'angle et la longueur des lumières seront à adapter. J'ai dessiner un angle d'environ 45° pour donner une idée du mécanisme.
A priori, pour l'angle, je pense faire une pièce réglable pour changer d'angle de la lumière autour d'un axe, ce qui permettra d'optimiser et d'adapter le renvoi.

J'ai hâte de tester tout ça... Yapluka !
Plan proto 3-1.jpg
Plan proto 3-2.jpg
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[Bounoume]

bonsoir,
j'ai regardé les schémas; ils ne faut pas les réaliser en l'état. Quelques modifs sont nécessaires pour que mécaniquement ce soit solide et efficace.
de plus y a un problème de porte-à-faux qui ferait écarter les articulations brancard/voiture....

Normalement le plans devraient être faits par CAO/DAO, mais autant j'ai l'habitude de concevoir (avec ou sans plan papier) et de fabriquer toutes sortes de mécaniques en ferraille, autant je ne sais pas me servir de logiciels CAO . J'ai essayé de faire simplement avec mon logiciel de dessin, mais c'est pas brillant.....

Si (un) mécano passait par là, il pourrait très vite refaire les plans avec leur connaissances de la CAO.
Par défaut toutefois je vais essayer les prochains jours....;

Quant à ma propre idée, c'est d'utiliser une plaque d'acier flexible -de l'acier pour ressorts- faisant toute la largeur de la voiture. ça constiuerait l'équivalent d'un ressort à lames, comme sur les camions. Brancards attachés en bout, et fixations voiture plus internes. Avec des renforcements.....

Système très simple, mais pour définir les caractéristiques de la lame (en fonction des forces et du débattement) faut des calculs de mécanique que je ne sais pas faire. Heureusement il y a des amis qui savent... n'est-ce pas Jaunin ou Amatry par exemple...
Mais il se fait tard. A demain// ou à ce soir, plutôt!

[djodjo44]

Bonsoir,

Un ressort emmagasine du travail et le restitue d'une manière instantanée s'il n'y a plus d'effort. Par exemple pour franchir un obstacle le ressort va emmagasiner tant qu'il ne sera pas franchi, mais ensuite, le ressort va restituer instantanément.
Si l'on veut "linéariser" l'effort de traction, il faut que le travail restitué le soit progressivement.
A ma connaissance, il n'y a que les systèmes hydrauliques qui "savent faire" d'une manière simple.

[Bounoume]

C'est sûr....
de toutes manières l'intérêt de système amortisseur est limité.... de même que le débattement admissible entre effort zéro et effort maximum doit être petit, de l'ordre de 10 cm avant et 10 cm arrière.

Tu parles de système hydraulique. ne s'agirait-il-pas plutôt d'hydro-pneumatique, puisqu'il faut un organe élastique pour accumuler/restituer le fluide suivant la pression: un réservoir à pression de gaz? En très primitif, je penserais à des vérins à gaz, l'amortissement venant bêtement des frottements (°/- visqueux) des joints du piston et d'étanchéité?
ps. vérins double effet, remplis de gaz sous qques bars, et les 2 sorties obturées


Trouvant les systèmes articulés compliqués, je pensais depuis quelques jours à une simple lame de ressort avec
-traction appliquée aux 2 extrémités
-liaison avec la charrette par 2 pivots situés symétriquement entre les extrémités, et distants de chaque points de traction de 1/4 à 1/12 eme de la longueur totale entre extrémités(avec renforcements au niveau des pivots car lame sous maxi contraintes)

ou mieux, idée qui vient juste de m'arriver:
barre de torsion arrimée à la charrette par son milieu, et traction sur des manetons aux extrémités.avec bien sûr palier associé à chaque extrémité
Bien plus simple que les montages articulés, et même que la lame de ressort plat avec ses pivots et renforts.
Qu'en penses-tu?
cordialement

[Avenir-a-Tout-Crin]

djodjo44

"Un ressort emmagasine du travail et le restitue d'une manière instantanée s'il n'y a plus d'effort."

Oui... et non ! car, comme tu le dis : "... restitue d'une manière instantanée s'il n'y a plus d'effort.

En l'occurrence, quand il y a un mouvement avec traction, ou compression (freinage, arrêt), les forces ne disparaissent pas instantanément, ne seraient-ce que les forces de frottement de la charge avec le sol et l'inertie de la charge qui fournie une force opposée.

Regarde bien la vidéo du système amortisseur double sens fixé sur le crochet d'attelage du tracteur :

- avec une accélération forte, le ressort de traction s'étire fortement, le tracteur avance puis la remorque suit progressivement car le tracteur continue à tracter, et la remorque présente une inertie qui s'oppose au ressort, lequel ne retrouve pas sa position de repos immédiatement.

- idem au freinage ou à l'arrêt : l'inertie de la remorque en mouvement, qui se rapproche du tracteur, vient empêcher le retour brutal du ressort : remorque et tracteur se rapprochent au freinage mais le ressort passe de traction à compression et vient s'opposer à se rapprochement.

De toute façon le problème est secondaire car utiliser un simple ressort ou un amortisseur n'est pas le problème central, d'autant plus qu'on trouve aujourd'hui une multitude de petits amortisseurs performants, réglables et facile à fixer (ex. vtt, petite remorque, etc) : 2 petits boulons à dévisser (les axes) et on pourra remplacer le ressort par un amortisseur quelconque (et quel que soit le fluide amortisseur, huile, gaz...).
Ce sont les tests qui détermineront si un simple ressort suffit pour l'utilisation prévue, ou si un amortisseur apporte encore plus d'avantages. Donc à tester...

Bounoume :
Ta solution de lames de ressorts avec jauges de contrainte, voire barre de torsion, est intéressante mais difficile à mettre en oeuvre si on a pas un outillage spécial. Je suis allé à la casse récupérer plusieurs sortes de lames d'amortisseur et j'avoue que j'ai du mal à les "tordre" pour les utiliser dans mes bricolages.
Une entreprise avec des moyens peux plus facilement et efficacement mettre en oeuvre cette solution qui certes doit présenter des avantages.

D'ailleurs, quand tu as évoqué cette idée dans un de tes commentaires, j'ai appris peu de temps après qu'une entreprise de fabrication de matériels agricoles avait fait un matériel tracté avec... amortisseurs à lames équipés de jauges de contrainte pour actionner une motorisation auxiliaire sur une remorque de transport de fruits et légumes ! Peut-être que des techniciens ou ingénieurs ont lu ton idée et l'ont testée ?... Ha, quand les grands esprits se rencontrent...

Bref, tout cela pour dire que, à l'échelle du bricoleur dominical et désargenté que je suis, l'utilisation d'un petit amortisseur standard (et réglable), inséré dans un dispositif ad hoc, me parait une solution efficace, rapide et économique. Reste à concevoir le système fonctionnel pouvant accueillir l'amortisseur en question.

Pour la barre de torsion, mon avis rejoint celui sur le ressort à lame : sur le principe cela semble répondre aux contraintes posées, mais pas facile à mettre en oeuvre et les réglages sont difficiles voire impossibles. Sans parler du poids car une barre de torsion qui résiste à plus d'une tonne de force (si on attelle à plusieurs chevaux ou lors d'un coup de collier brutal) doit peser son poids.

Il me semble aussi que quel que soit le principe amortisseur, si les 2 points sur lesquels s'exercent les forces sont distants (≈ largeur des brancards), on ne règle pas le décalage des forces aux extrémités qui peuvent être inverses dans un tournant (traction/pression). A la limite, le blocage naturel du dispositif quand ces forces sont très différentes (arc-boutement) est même plutôt bénéfique !

Pour terminer, Bounoume, je ne vois pas pourquoi tu dis : "Quelques modifs sont nécessaires pour que mécaniquement ce soit solide et efficace". C'est plus la solidité des éléments utilisés (qualité du métal, épaisseur,...) qui feront la solidité.

De même , je ne comprends pas cette affirmation : "y a un problème de porte-à-faux qui ferait écarter les articulations brancard/voiture....". Les mécanismes que j'ai imaginés ne me semblent pas provoquer d'écartement...

(Si des spécialistes de la modélisation et de la CAO nous lisent...)

[djodjo44]

Bonsoir,

Les barres de torsion ont été très utilisées en automobile, sur les trains arrières, en particulier sur les 4L, simca 1100.

Ce n'est pas très lourd, bien que tout soit relatif.

L'avantage d'une barre de torsion est que suivant la longueur du bras de levier et l'angle de torsion initial, il est relativement facile de régler l'énergie emmagasinée.

Pour ce qui est des jauges de contraintes, c'est certes plus compliqué pour un particulier que pour un professionnel, mais la technique est employée depuis longtemps et très utilisée dans les écoles. En cherchant bien sur internet, il doit être possible de trouver des schémas.

[Avenir-a-Tout-Crin]

Bonsoir,

Les barres de torsion ont été très utilisées en automobile, sur les trains arrières, en particulier sur les 4L, simca 1100.

Ce n'est pas très lourd, bien que tout soit relatif.

L'avantage d'une barre de torsion est que suivant la longueur du bras de levier et l'angle de torsion initial, il est relativement facile de régler l'énergie emmagasinée.

Pour ce qui est des jauges de contraintes, c'est certes plus compliqué pour un particulier que pour un professionnel, mais la technique est employée depuis longtemps et très utilisée dans les écoles. En cherchant bien sur internet, il doit être possible de trouver des schémas.

Même si dans ses caractéristiques la barre de torsion répond globalement aux contraintes posées (notez quand même que cette technologie est aujourd'hui abandonnée pour les amortisseurs auto), à mon avis cette solution est trop difficile à modifier pour l'application que je cherche à concevoir. De plus, il y a peu de matériels dispo, donc chers (il n'y a plus bcp de 4L et simca dans les casses auto !), difficiles à modifier car prévu pour un usage très spécifique. S'il fallait en faire fabriquer une, le prix serait prohibitif...

Et je réitère une nouvelle fois ma remarque : il existe un très large choix d'amortisseurs et de ressorts, de toutes tailles, performants, économiques, réglables et facile à adapter, et dont la finalité correspond exactement à l'utilisation cherchée : AMORTIR ! Pourquoi chercher autre chose de plus difficile à trouver, plus cher et plus compliqué à adapter ?

Quant aux jauges de contraintes :

Vous oubliez qu'il y a 2 problèmes à résoudre :

1) d'abord amortir les à-coups de traction et de compression (qui peuvent être violents)

2) et ensuite, simplifier et améliorer le pilotage de la motorisation auxiliaire.

Pour le 1) les jauges n'apportent rien et le capteur de force actuellement utilisé parait tout aussi adapté, même si, là où il est placé, il ne mesure que la traction.

Et pour le 2), elles sont intéressantes au regard du prix, mais l'électronique qui en découle est une autre paire de manches tant au niveau du prix que du traitement des nombreuses informations collectées. J'imagine aussi que la sensibilité des jauges, simplement posées sur un matériel pour mesurer sa déformation vont générer des artefacts et des marges d'erreurs qui seront difficiles à gérer. (Sans parler de leur fragilité sur un véhicule destiné à un milieu extérieur).

Il faut aussi imaginer les configurations possibles : le cheval tire une calèche vide en descente ou sur du plat (350 kg à vide pour une 6 places), et tirera la même calèche chargée, en montée, dont la masse avoisine la tonne !
La plage de force me semble trop large pour ce matériel de mesure.

Enfin, un dernier point qui me parait important (et qui ne va pas plaire aux électroniciens qui suivent cette discussion), j'essaye de m'émanciper du tout électronique pour des fonctions mécaniques basiques et sujettes à des contraintes "agressives" (l'électronique reste fragile), et qui doivent pouvoir être réglées rapidement, en quelques minutes et en plein air, par un utilisateur lambda non électronicien qui n'a pas forcément un pc et le câblage sous la main pour modifier les paramètres du système ! (c'est malheureusement le cas avec le système actuel de ma calèche hybride capteur de force -> automate programmable -> contrôleurs, le tout paramétrable par pc avec des logiciels spécifiques).

C'est un peu ce que je reproche à l'élève ingénieur et aux profs qui ont imaginé le système : avoir oublié qu'il s'agit d'un simple véhicule tracté par un cheval, et qui n'est donc pas prévu pour s'envoler sur Mars à la vitesse de la lumière !... Mais bon, fallait qu'il y ait matière à occuper un futur ingénieur, et l'électronique permettaient de respecter les délais de réalisation ; mais au détriment du coût, de la simplicité et de fiabilité !

Finalement, en l'espèce, vouloir tout gérer par électronique, c'est un peu comme si vous vouliez remplacer les amortisseurs et suspensions d'une voiture par un système tout électronique !

A vrai dire, sur un tel projet atypique, il faut partir d'un cahier des charges bien réfléchi qui tient compte de toutes les contraintes : matérielles, humaines, financières, environnementales, etc.

[Bounoume]

Même si dans ses caractéristiques la barre de torsion répond globalement aux contraintes posées (notez quand même que cette technologie est aujourd'hui abandonnée pour les amortisseurs auto), à mon avis cette solution est trop difficile à modifier pour l'application que je cherche à concevoir. De plus, il y a peu de matériels dispo, donc chers (il n'y a plus bcp de 4L et simca dans les casses auto !), difficiles à modifier car prévu pour un usage très spécifique. S'il fallait en faire fabriquer une, le prix serait prohibitif...

bonsoir à toi,
ne confonds pas ressort et amortisseur: la barre de torsion est UN ressort, très simple. Elle n'a aucun effet amortisseur.

En cherchant sur le net, il semble qu'on en trouve encore pas mal.

Il est même possible d'en fabriquer à partir d'une basse d'acier ad hoc .. quoique l'accouplement avec la biellette (que j'avais appelé maneton) soit délicat .....

A partir de la force de traction maximum (dirais-je 1000 kg en tout, soit 500 kg par extrémité) , de la longueur du maneton (au pif, pour être compatible avec les dimensions d'une petite voiture 20 cm, et de l'avancée (effet ressort) souhaitée (je dirais 5 cm, pas plus) c'est facile de calculer -approximativement- le couple exercé,l'angle de rotation, et donc l'élasticité souhaitée.
Après,connaissant la longueur de chaque barre*, nos mécaniciens -qui connaissent les caractéristiques des aciers- donneront le diamètre que doit présenter la barre

*longueur: un peu inférieure à la moitié d la largeur entre les 2 brancards.

Soit on trouve l'oiseau dans une casse, soit on achète 3 ou 4 barres de diamètre compatible (si possible avec les emmanchements aux extrémités) et on se demm..... pour obtenir le bonne longueur, et solidement fretter l'extrémité sectionnée et la relier à l'essieu avant de la voiture.
qques idées: http://www.usinages.com/divers/barre...ere-t8107.html
Même si la tenue du système n'est pas parfaite, ce n'est qu'un prototype!
ci-joint un horrible dessin: barre de torsion fabriquable à partir d'un barreau en acier rond, formé à chaud, avec paliers et frettage artisanaux...;

[Bounoume]

djodjo44


Bounoume :
Ta solution de lames de ressorts avec jauges de contrainte, voire barre de torsion, est intéressante mais difficile à mettre en oeuvre si on a pas un outillage spécial. Je suis allé à la casse récupérer plusieurs sortes de lames d'amortisseur et j'avoue que j'ai du mal à les "tordre" pour les utiliser dans mes bricolages.
Une entreprise avec des moyens peux plus facilement et efficacement mettre en oeuvre cette solution qui certes doit présenter des
Pour terminer, Bounoume, je ne vois pas pourquoi tu dis : "Quelques modifs sont nécessaires pour que mécaniquement ce soit solide et efficace". C'est plus la solidité des éléments utilisés (qualité du métal, épaisseur,...) qui feront la solidité.

De même , je ne comprends pas cette affirmation : "y a un problème de porte-à-faux qui ferait écarter les articulations brancard/voiture....". Les mécanismes que j'ai imaginés ne me semblent pas provoquer d'écartement...

(Si des spécialistes de la modélisation et de la CAO nous lisent...)

pour répondre à tes remarques:
c'est normal que tu aies de grosses difficultés à travailler des lames de ressort: c'est de l'acier au carbone trempé: il a été chauffé au rouge (vers 800 ° C) puis trempé (à l'huile, en principe) ce qui l' a fortement durci. Tant que tu ne l'auras pas 'recuit' tu auras beaucoup de mal à le percer, encore plus à le tarauder, et il ne se laissera pas plier à froid.

A la vue du schéma avec articulations, ce qui m'inquiète, c'est les simples boulons dans le coulisseau. Boulons ordinaires dans trous ordinaires, il y aura du jeu et ça va s'user ou/et se desserrer. Les boulons devraient être bloqués dans la pièce pleine (par filetage, ou/et entrée à force dans le trou, ou soudure dessous...).
Pour le croquis du système de renvoi, les branches grises exercent chacune une poussée F dirigée vers l'extérieur, sur des branches prolongeant les brancards ou l'essieu, forces qui vont tendre à les écarter fortement: ça risque de se tordre ou de casser au raccordement avec la branche transversale.
Encore un de mes horribles dessins pour essayer de montrer

ps je prends une bonne résolution: pour faire moins moche.... je vais d'apprendre à me servir d'un logiciel de CAO:


à bientôt,
cordialement

[djodjo44]

Bonjour,

Pour les barres de torsion, pour un même effort max, plus elles sont longues et meilleure est la précision du réglage et plus elles admettent de débattement.

Pour les organes de mesure de traction, ils existent actuellement du matériel relativement peut encombrant et pas trop "délicat". J'ai utilisé des dynamomètres de précision 3 pour mille. Avec un de 100t, un homme corpulent faisait varier un digit d'affichage.

[Avenir-a-Tout-Crin]

Ce dimanche 8 mars, je présente la calèche hybride lors d'un salon qui se déroulera au Haras d'Uzès dans le Gard avec discours et débat (question/réponse).
Le programme est Là :

Ce sera peut-être l'occasion de trouver un partenaire professionnel intéressé qui pourra aider à faire évoluer le concept de la traction animale assistée et améliorer mon prototype actuel de calèche hybride ?...

Je vais ressortir mon fer à cheval, croiser les doigts, toucher du bois, prendre ma patte de lapin et frotter mon grigri !