Construction d'un quadricycle utilitaire

Les plans et épures

L'épure de suspension, pour faire bref, il faut que l'axe qui passe au centre des articulations (axe jaune) recoupe l'axe de la roue (axe rouge) au niveau du sol. C'est ce qui permet que la direction soit peu sensible aux imperfections de la route et ne soit pas trop dure. Je sais pas si je suis très clair mais pour valider ça j'ai fait un gabarit en carton articulé et regardé la course de la roue pendant la compression.
il y a d'autres paramètres tels que le carrossage... mais bon pour rouler à 15kmh c'est pas la peine de se prendre trop la tête

Les plans numériques

Les plans sur un logiciel de dessin, ils ont évolué à mesure de l'avancement du projet en fonction des pièces que je trouvais et des difficultés de construction. J'ai refait quelques pièces (le pédalier non réglable au début) le siège et son réglage, les supports moteur en alu pour qu'ils permettent de régler la tension de la chaine avec plus d'amplitude.

les plans 3D

j'ai travaillé sur Sketchup qui est relativement intuitif à utiliser et permet une cotation précise

les plans 3D

le détail de la transmission finale

les plans 3D

le détail du train avant

les plans 3D

La direction

les plans 3D

le moyeu moteur

les plans 3D

le moyeu et la fixation du plateau sur les vis de fixation du disque de frein

les plans 3D

détail du pédalier réglable

les plans 3D

j'ai modélisé mon projet sous Sketchup à mesure de l'avancement et des évolutions

Les plans papiers

Rien ne vaut un bon plan papier à échelle 1 pour tracer et vérifier ses pièces (photo à venir)

Le choix des matériaux

Le choix de la matière du chassis a été vite vu, je ne sais pas souder l'aluminium. Donc acier
Tube de qualité ou tube serrurier. Il existe des tubes en acier particulier bien plus solides que le fer doux mais ils sont chers, difficiles à souder et je ne pouvais pas les acheter autour de chez moi.
Donc
-tube de 25mm en 1,5mm pour la partie haute du chassis,
-tube carré en 25mm et 2mm d'paisseur pour les bras de suspension
et une poutre basse centrale en 3x2cm (un peu surdimensionnée je l'avoue mais le timon du boitier de pédalier subit pas mal de contraintes).
Je n'ai pas de connaissances en matière de résistance des matériaux et préfère un peu surdimensionner.
Le début du chantier, construction du noyau central, et supports des bras de suspension

construction

le chassis en construction. Les articulations des bras sont montées sur des silent blocs. Ce sont des silent-blocs de Peugot 103 trouvés sur un site de vélomoteurs (il ne coutent pas cher, dans les 3 euros pièce) mais il en faut 12, d'ou ma recherche ailleurs que dans les sites de silent-blocs pour l'industrie.
je les ai choisis car ils s'emboitent parfaitement à l'intérieur du tube de Ø25 et ont un diamètre intérieur de 10mm, il m'a fallu rajouter des bagues car mes axes font 8mm, ils font 32 mm de longueur.
Pour souder les pattes au bon écartement, j'ai usiné des bagues provisoires de 34mm de long en alu qui me permettent de souder les pattes bien alignées et au bon écartement (les 2mm d'écart me permettent d'insérer des rondelles de réglage).

arbre de transmission

L'arbre de transmission devait être en tube de 25 et donc creux, mais les roulements en diamètre interne de Ø25mm ne s'emboitaient pas dessus pour 2/10° de mm, vu la longueur, je ne pouvais pas réusiner. J'au eu la chance d'avoir un axe de photocopieur en alu plein de 25mm pile sous la main. Ce sera un peu plus lourd mais plus rigide et plus facile à usiner.
Les roulement et palliers en acier (x4) sont faciles à trouver. Je vais faire de la pub mais le site 123roulement est bien pratique et pas très cher (12€ le pallier)

Les roues

comme dit plus tôt, les roues ont été un choix difficile mais finalement pas si mauvais. c'est un utilitaire ne l'oublions pas
ce sont des roues de pit-bike prévues pour un axe de 15mm
les roulements sont bons, c'est du solide, certes lourd (environ 5kg la roue toute montée; pneu, chambre, fond de jante). les pneus sont des pneus de mobylette hutchinson adaptés à la route, j'ai pas trouvé de taille plus petite. Pour les disques j'avais prévu plus gros à la base (210mm) ce sont des Ø190mm mais les étriers de frein n'étaient pas adaptés.
Gros avantage, les disques se fixent directement à l'avant et les plateaux de transmission moyennant un petit coup de lime se montent eux aussi directement sur la roue via 4 vis

le train avant

A ce stade, j'ai les roues, les silent-blocs, les amortisseurs, les plans: y a plus qu'à s'y mettre

J'ai commandé les rotules de direction (toujours 123roulements) 4 rotules M10 pour les rotules de bras de suspension et 4 rotules M8 pour la direction en filetage à droite (attention au sens de vissage des rotules)
Pour les amortisseurs, ne cherchez pas de l'hydraulique ou du pneumatique, c'est du ressort acier point final (16€ pièce sur amazon) il faut faire attention à la dureté du ressort (450lbs les plus souples que j'ai trouvé) point positif, ils sont protégés par des coulissants en plastique. Pour l'arrière, ils sont un peu durs, je passerais peut être à du pneumatique réglable suivant l'usage. Ce sont des 165mm donc une taille facile à trouver dans des gammes supérieures. La longueur est bien adaptée à mon projet

Train avant fusées de roues

La pièce pas la plus complexe à usiner mais la plus compliquée à souder
il n'y a rien de droit et pourtant il faut qu'elle soit précise:
-les extrémités sont percées et filetées pour recevoir les rotules,
-il y a les bras de direction
-les supports d'étriers de frein
et j'ai rajouté des supports soudés pour ajouter des garde-boue (pas encore soudés sur la photo).
La distance entre la portée de roue et les supports d'étriers est précise pour pouvoir aligner les étriers de frein sur les disques
les extrémités de la fusée hautes et basses on été tournées conique pour laisser de la liberté angulaire aux rotules

Amortisseurs

Les amortisseurs KS en 165mm 450lbs (dureté du ressort) 16€ pièce
pas d'hydraulique, seul un réglage en précontrainte du ressort
mais des protections en plastique souple assez bien faites
Livrés avec les vis de fixation
on voit la platine réglable de fixation basse de l'amortisseur, à l'usage pas indispensable

Silent-blocs

Les silent_blocs de peugeot 103 insérés dans le triangle supérieur et les fixations de bras
en tout, il y en a 12 (2 par bras de suspension; 4 bras à l'avant, 2 à l'arrière

Silent-blocs

Vu que sur la photo précédente on le voit pas trop, le silent bloc ressemble à ça.
Il s'insère parfaitement dans un tube de Ø25mm en 1,5mm à la presse (ou à l'étau dans mon cas)
il fait 32 mm de long
Il permet une articulation sans jeu, l'élasticité se fait par le caoutchouc coulé entre les deux partie tubulaires en acier
le diamètre intérieur est de 10mm, d'ou ajout d'un petit bout de tube alu pour être centré sur l'écrou de 8

Timon et boitier de pédalier réglable

Le boitier récupéré sur un vieux cadre
après essais il s'est avéré qu'il vallait mieux qu'il soit réglable
à l'intérieur du tube rectangulaire, il y a des entretoises en alu pour ne pas écraser le tube au serrage
le tube supérieur qui vient supporter le dérailleur avant et le display n'est pas encore soudé

Le moteur

Pour rester dans la catégorie vélo, il me fallait un moteur de 250w. J'en ai trouvé un d'occasion sur le bon coin qui était monté sur tricycle couché en roues de 20 pouces (soit à quelque chose près la taille de mes roues)
Il me fallait un moteur avec la fixation de frein à disque pour pouvoir faire repartir ma transmission. C'est un Senglar (?) estampillé Ozo.
je l'ai acheté 150€ avec le controleur et un petit display mais qui étaient un peu sous dimensionnés et que j'ai changés.

transmission primaire

Le pédalier est un pédalier standard de VTT sur lequel j'ai enlevé le grand plateau remplacé par une flasque Hope, sur cet engin je voulais une transmission primaire directe sans galets de renvoi. Les galets sont juste là pour guider la chaine latéralement sur le brin supérieur et inférieur et éviter qu'elle vienne frotter le chassis. ils sont en polypropylène (comme les planches à découper de cuisine) et viennent d'un carrier qui s'en sert pour déplacer les blocs de pierre. Le galet supérieur est monté sur roulements et possède un pignon de cassette serré entre deux flasques.

transmission primaire

Pour l'arrière, la cassette présente sur le moteur à l'achat était une 9 vitesses et j'ai récupéré un dérailleur issu de mon VTT de descente (un vieux Kona coiler de 2006).
Les platines de fixation sur le chassis et de réglage du moteur sont en alu usiné pour être réglable, la patte droite inclus la patte de dérailleur

transmission primaire, galets de guidage

Les galets de guidage en polypropylène vus de dessus. Ils permettent à la chaine de passer dans le cadre sans frotter d'ou un réglage latéral important pour ne pas dévier la ligne de chaine.

Transmission intermédiare

Comme il n'était pas possible de repartir vers les deux roues arrières directement depuis le moyeu moteur, il a fallu rajouter une transmission intermédiaire, La chaine se tend à partir des platines de support moteur. La chaine est très courte
Surement une perte de rendement, mais j'ai pas trouvé de solution plus simple

la transmission finale

C'est le gros morceau d'usinage. Toujours à partir de rouleaux d'imprimantes ou de photocopieur, je ne sais plus (j'avais ça dans mon stock de matériaux) j'ai usiné les supports de plateaux (3 en tout)
1 central qui reçoit un plateau et le disque de frein
1 à chaque extrémité avec support de plateau.
Pour les tenir fermement et éviter la rotation sur l'axe il y a une clavette en acier, fraisée dans l'axe et rainurée dans le support de plateau.
La vue 3D car une fois fini, on ne voit plus la clavette
la pièce violette sur la photo est la flasque qui permet de fixer un plateau sur des attaches de disque de frein. Cette pièce se vend et coute dans les 40€ mais pour ma part il m'en fallait 4 et je les ai usinées dans de la tole d'alu épaisse (5mm). Fixation sur les 6 trous coté moyeu et 4 cheminées vissées coté plateau

Transmission finale

vue de détail de la fixation centrale du disque de frein et plateau avec la vis M8 de serrage

Transmission finale

La clavette ne suffisant pas, le support a été fendu dans sa longueur et fraisé et percé pour pouvoir recevoir une vis de serrage M8. Les fixations des étoiles servant de support aux plateaux se font par des vis et perçages identiques aux disques de frein (6 trous)
Il y a de la latitude de réglage des supports sur la longueur de l'axe (quelques mm) pour ajuster la ligne de chaine finale et le disque de frein.
Comme je n'ai pas de table de soudage ma construction n'est pas parfaitement symétrique, donc tout est prévu pour être réglable sur quelques mm notamment pour la fixation des palliers de roulement qui doivent être parfaitement alignés sur l'axe.

La direction

la direction ne présente pas de difficultés, par rapport au Vélove Armadillo, je n'ai qu'une seule colonne de direction centrale, du coup mes biellettes ne s'articulent pas parfaitement au point de pivot des suspensions. Là aussi pour rouler à moins de 20km/h cela suffit.
J'ai mis en application le triangle de Ackermann, les bras de direction sont alignées sur le centre de l'axe des roues arrières

Colonne de direction

Elle est récupérée sur un vélo de route ancien donc en 1 pouce, j'avais une vieille potence très courte du même diamètre. la biellette de commande centrale se fixe par dessous avec une vis M6 traversante et une vis de rattrapage du jeu devant.
Comme il n'ya pas la place d'emboiter l'ensemble par dessous, le tube s'emboite par le dessus et la biellette de direction s'emboite par le bas, elle supporte donc la cuvette de direction basse.

Biellettes direction

Les biellettes de direction avec les rotules réglables

La soudure du chassis complet

La aussi pas de table de soudure et mon atelier est petit, donc l'alignement des tubes est difficile, surtout avec les déformations liées à la soudure. C'est pas une formule 1 et ma tolérance n'est pas au 10ème de mm
Quelques photos de l'avancement du chantier, l'engin est dans le salon au grand désespoir de mon épouse qui heureusement est assez tolérante et habituée des pièces mécaniques diverses dans la maison

Pour l'ordre chronologique des photos, je n'ai pas toujours pris de photos en cours de construction (c'est pour ça que parfois il est peint et parfois brut)

Chassis suite

Les bras de suspension arrière, On voit la ficelle qui a permis d'avoir l'axe des roues arrières et le centre de l'axe pour l'alignement des bras de direction (triangle de Hackermann)
Comme pour l'avant, il y a un réglage sur la partie basse de l'amortisseur qui permet de faite varier la dureté et le débattement, à l'usage un seul réglage suffit

Chassis suite

la partie arrière, il y a des tubes un peu dans tous les sens car il fallait de la rigidité sur le support des bras arrières mais il y a aussi l'ancrage haut des amortisseurs. Deux pièces fortement sollicitées. Il doit y avoir moyen de faire plus simple mais j'ai pas trouvé.
la traverse qui sert de support aux bras présente un décrochage au centre qui laisse la place au disque de frein et plateau intermédiaire

Mise en peinture

J'ai opté sur les conseils d'amis carrossiers pour de la peinture auto, c'est plus cher mais la qualilté par rapport aux peintures classiques est incomparable et la durée dans le temps bien meilleure
donc j'a passé une primaire antirouille qui fait apprêt puis une couche de finition en laque monocouche brillante. En une couche le rendu, l'opacité et la brillance sont top
merci Joachim pour la peinture et les conseils et merci Quentin pour le pistolet
Ici la couche de primaire finie, ça fait pas mal de pièces

Couche de finition

la couche de finition avant remontage

La batterie et le contrôleur

La batterie et le contrôleur sont placés dans une petite boite à munition de l'armée. C'est la taille parfaite pour la batterie et le contrôleur vient se placer dessus avec de la mousse dense pour protéger le tout.
La boite est solide, se fixe facilement et peut être fermée à clef

Le siège

Plusieurs essais ont été nécessaires pour arriver à cette forme et à l'inclinaison
C'est un bout de contreplaqué de 15mm recouvert de mousse d'un tapis de yoga assez épais
un bout de skaï tendu à chaud (décapeur thermique) pour bien le mettre en forme et agraphes

Siège suite

La fixation du siège est faite par des colliers en alu (fixations de guidon de moto réusinées pour arriver à 25mm)
le siège s'appuie à l'avant sur des cales réglables qui permettent au siège d'être libre de coulisser pour le réglage éventuel. Le haut de la cale est un U en alu (bout de montant d'échelle) qui vient enserrer un bout de polypropylène

Dossier

Le dossier sert aussi à tenir l'arceau, il est en bache tendue par de la cordelette, il y a un pli dans la bache et une petite tige d'alu pour répartir la traction
Le montant en acier est récupéré sur un fauteuil de bureau dont le dossier était en maille aérée noire, je voulais le récupérer mais il n'était pas assez solide, quant on pédalait la poussée sur le dossier déformait cette sorte de maille. Du coup c'est de la bache de chaise longue
sur la photo on voit la caisse à munitions qui protège la batterie

La finition

Il est presque fini, il y a eu plein de nouvelles questions et problèmes
-Faire passer les cables et gaines de façon optimale
-rallonger les cables électriques du display et de la commande du display qui ne sont pas à coté l'un de l'autre (donc ouverture, dessouder les minuscules fils et ressouder)
-fixer les eclairages
-faire des pare-chocs
-faire un arceau pour une éventuelle bache de protection de la cargaison
-peindre le tout (quelle peinture, quel apprêt...)
petit à petit tout a été résolu. j'ai fais des essais avant la mise en peinture pour validation des choix (il m'a fallu modifier la transmission finale et rajouter des flasques de guidage sur les galets de tension)
Il m'a fallu rajouter une vis de rattrapage du jeu sur la colonne de direction, peaufiner les lignes de chaine...
je zappe ces étapes et vous mets le photos de l'engin fini
il roule plutôt bien, seuls les virages très serrés sont un peu durs (pas de différentiel) mais pas trop génants
Reste à le mettre à l'apreuve du temps

L'engin terminé

Son petit nom c'est WIP (pour work in progress)
Mon but n'est pas d'en construire d'autres, c'est pour le plaisir de la construction amateur et bien évidemment m'en servir le plus souvent possible.
Après tests, je pense pouvoir arriver à 80/90km d'autonomie sur terrain peu accidenté (majoritairement en mode d'assistance 1 et 2 sur route plate)
J'ai la batterie 36V 17,5AH 630WH PVC SANYO de chez Ozo, le controleur et le display LCD du même fournisseur
le poids approximatif est de 60kg (je l'ai pas encore pesé)
Je répondrais avec plaisir aux questions, je m'en suis pas mal posé moi même avant d'en arriver là.

détail

la vue un peu plus détaillée

ce qu'il reste à faire

Faire des garde boues en résine et prévoir un petit pare-brise amovible et bâche transparente pour les cotés pour les jours de pluie
merci pour tous ceux qui m'ont aidé dans ce projet (Joachim pour la peinture, mon voisin pour une partie des tubes, Quentin pour le pistolet à peinture, Alain pour le fil électrique, Cyclurba et toutes les pages de constructeurs amateur que j'ai consulté avec curiosité et intérêt ...)

J'oubliais le prix
partie électrique (je me suis fourni chez Ozo, ils ont été réactifs et ont répondu à mes questions car je n'y connaissais rien en partie électrique);
-batterie 680€
-Contrôleur 22A Sensorless avec boitier au guidon 140€
-rallonge cable moteur 13€
-le moteur 150€ d'occasion
-cable électrique pour rallonge de la commande de display et controleur 0€ merci Alain
-les éclairages av et arr commandés depuis le display 65€

Les roues
4 roues de pit-bike en 17 avec axes, pneus, fonds de jante 4x60€ environ (j'ai plus le prix exact en tête) achetées sur un site français de mini motos (miniMX)
les pneus sont des hutchinson (la Bécanerie)

les rotules de supension et direction 50€ environ (123roulements)
les silentblocs (x12) 36€ (la Bécanerie)
la visserie récup (mais sinon 15€)
les palliers et roulements de l'axe de transmission 48€ (123roulements)

les tubes en 25mm (2x6m) et carré en 25 mm (6m) chez un grossiste (FIC) 40€
le tube rectangulaire récup merci à mon voisin

La peinture:
en sous couche ce n'est pas de l'apprêt mais une primaire carrosserie antirouille
1l de peinture antirouille, 1l de diluant durcisseur, 5l de diluant de nettoyage 110€
la peinture de finition 0€ merci Joachim, il m'a fallu environ 1,5l soit 100€ si achat (peinture+durcisseur)
pour le pistolet merci Quentin

l'arceau, c'est une vieille chaise longue recoupée et soudée 0€

la bache du dossier: récup
l'armature du dossier, c'est une vieille chaise de bureau à jeter récup
le siège: CTP récup), mousse de tapis de yoga 6€ chez Noz, skaï récup
les fixations sur le chassis sont récupérées de tés de guidon de moto et réusinées en 25mm
les renforts du siège des vieux batons de ski en alu

la caisse de munitions récup (entre 10 et 20€ si achat)

les barres en alu de la plateforme 3x8€

le frein à disque VTT arr magura récup mais sinon 80€
le frein avant acheté sur un site de mini quads 69€ mais on peut le trouver moins cher

pédalier, dérailleurs récup mais 60€ environ
4 chaines 60€ avec les attaches rapides
les plateaux de 30 et 32 dents (4 en tout) 40€
le guidon et potence récup
les extension de guidon fabrication maison

toutes les pièces en alu récup

Il me revient globalement à 1750€ dont plus de 1000€ rien que pour la partie électrique, pour info le vélove Armadillo qui est l'équivalent (en mieux) coûte dans les 8000€

pour tous ceux qui seraient éventuellement intéressés par les plans je peux fournir le fichier sketchup à l'échelle