Projet tuteuré – 2eme
année GMP
PEZZO Morgan, CURGY Antoine,
FOREST Luc, CERTAIN-BRESSON Martin
IUT YON 1 - UCBL
07/04/201...
Projet Handi-Kart 2013-2014
CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin
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Sommaire
 Préambule …………………...
Projet Handi-Kart 2013-2014
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 COMMANDES AU VOLANT ………………...
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Préambule
Quatre étudiants d...
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REMERCIEMENTS
Nous remercion...
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Pourquoi ce projet ?
L’idée ...
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Dès son arrivée en France et...
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Cahier des Charges Fonctionn...
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Calcul de la course de la l...
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Voici la description de la ...
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d. Réas
Le système de trans...
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e. Sangle en U et support d...
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VI. Eléments relatif au tra...
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VII. Notice d’utilisation
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2. Nomenclature des éléments
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Commandes au volant
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Préambule
Notre choix s’est...
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I. Détermination de la forc...
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Situons-nous dans les deux ...
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Or ces données sont connues...
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II. Le freinage assisté
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b. Solution retenue
La meil...
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c. Choix des vérins
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Choix du vérin électrique :...
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  1. 1. Projet tuteuré – 2eme année GMP PEZZO Morgan, CURGY Antoine, FOREST Luc, CERTAIN-BRESSON Martin IUT YON 1 - UCBL 07/04/2014 Conception d’un Karting pour Handicapés
  2. 2. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 2 Sommaire  Préambule ………………………………………………………………………….. Page -4-  Remercîments ………………………………………………………………… Page -5-  Pourquoi ce projet ? ………………………………………………………. Page -6-  Historique et présentation du Karting ………………………… Page -6-  Cahier des Charges Fonctionnel ………………………… Page -8-  VOLANT DEBRAYABLE ……………………………………………………… Page -11- I. Introduction II. Solution retenue III. Calculs mécaniques IV. Choix des matériaux et dimensionnement V. Conception du système VI. Assemblage final VII. Fabrication et pièces achetées  POTENCE DE LEVAGE ……………………………………………………… Page -34- I. Introduction II. Présentation des solutions III. Paramètres pris en compte dans l’étude IV. Dimensionnement V. Création de la maquette CAO VI. Eléments relatif au transport
  3. 3. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 3  COMMANDES AU VOLANT …………………………………………… Page -55- I. Détermination de la force de freinage II. Le freinage assisté III. Conception de freinage assisté IV. Conception du frein manuel  Conclusion du projet ……………………………………………………… Page -89-  Annexes …………………………………………………………………………. Page -91-
  4. 4. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 4 Préambule Quatre étudiants de deuxième année de DUT Génie Mécanique pour un projet : La conception d’un karting adapté aux personnes handicapées. Ce projet tuteuré, point d’orgue de notre formation, a été réalisé d’octobre à avril 2014 par messieurs Morgan PEZZO, Antoine CURGY, Luc FOREST et Martin CERTAIN-BRESSON. Il nous a permis d’exprimer notre sens des initiatives et notre créativité, ainsi que de travailler encore une fois en comité réduit, dans une démarche projet, incluant des problématiques de gestion, de conception, de dimensionnement et de fabrication. Pour mener à bien ce projet nous nous sommes servis des logiciels suivants : CATIA V56R, RDM6 pour dimensionner et modéliser ce dernier.
  5. 5. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 5 REMERCIEMENTS Nous remercions pour leur aide précieuse durant les six mois de réalisation :  M.CHARLEMAGNE, notre tuteur de projet pour le temps qu’il nous a consacré.  Monsieur CANOT, le magasinier, pour la découpe des matières premières nécessaire aux étapes de fabrication.  Monsieur LAGARDE, responsable du pôle projet, pour son aide durant les usinages effectués.  L’IUT Lyon 1, pour nous avoir fourni les matières premières nécessaires à la fabrication et pour l’achat des pièces.  Mme RONEL et M.COLIN, pour leurs conseils avisés en dimensionnement et mécanique.  Le site GrabCAD qui met à disposition un catalogue CAO complet et gratuit où nous avons pu récupérer une maquette 3D de notre Kart.  L’association sportive de Karting de Belleville pour les informations sur leur système de freinage pour personnes handicapées.
  6. 6. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 6 Pourquoi ce projet ? L’idée de la conception d’un karting pour handicapés nous est naturellement venue à l’esprit. Tous concernés par la passion de la mécanique, nous nous sommes aperçus que la pratique du karting de loisir comme de compétition était réservée quasi-uniquement aux personnes valides, et que par conséquent il était impossible pour une personne ayant perdu l’usage de ses jambes, à moins d’investir une somme colossale d’argent, de pratiquer ce sport. C’est pourquoi après concertation entre nous, que le sujet est devenu évident. De plus, c’est un projet de taille humaine, qui correspond parfaitement à ce qui peut être mis en œuvre à l’IUT. Les objectifs principaux de ce projet sont clairs : nous souhaitons, en partant d’un châssis de karting classique, réaliser les systèmes permettant d’installer facilement la personne handicapée dans le karting, les commandes au volant adaptées à la personne handicapée ainsi que le système de maintien de cette dernière. Historique et présentation du Karting Source Wikipédia : Le karting est une discipline de sport automobile, qui se pratique sur des circuits de 700 à 1 500 mètres environ et d'une largeur de 8 mètres en moyenne pouvant accueillir jusqu'à une quarantaine de karts simultanément lors d'une course. Les karts (appelés aussi « go-karts » en Belgique et au Québec) sont de petites voitures monoplaces à quatre roues, équipées d’un moteur de petite cylindrée (en général des deux temps de 100 ou 125 cm³) pouvant développer jusqu'à plus de 40 chevaux, pour un poids inférieur à 175 kg avec le pilote, ce qui en fait des engins de course très performants. Le tout premier engin de karting a été construit en 19563 par Art Ingels en Californie avec un moteur de récupération (d'une tondeuse à gazon) à 2-temps de la West Bend Company, une compagnie établie à West Bend, Wisconsin (1911-2003). Le karting se développe rapidement en Amérique du Nord avec des fabricants tels Go Kart Manufacturing Co. (1958) et McCulloch pour les moteurs (1959). McCulloch était un fabricant de tronçonneuses à chaînes et de moteurs hors-bord. Son premier moteur pour karting, le MC-10, n'était autre qu'un moteur de tronçonneuse adapté. En octobre 1959 se tenait à Paris le Salon Nautique à côté duquel le Salon de l'Automobile était présenté au Grand Palais. Le représentant de McCulloch International (un américain du nom de Burton Reinfrank)4 eut l'idée de présenter un châssis Go Kart Manufacturing équipé du moteur McCulloch sur leur stand du Salon Nautique, au milieu de moteurs hors-bord. Cette présentation remporta un vif succès et fit l'objet de reportages dans la presse automobile française. C'est ainsi que le karting fit son entrée en France et en Europe.
  7. 7. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 7 Dès son arrivée en France et pendant les années 1960, le karting connaît un engouement rapide et croissant. Les années 1970voient une évolution technique importante des moteurs et des châssis (surtout grâce aux fabricants italiens) et de futurs grands champions commencent à émerger du karting, tels Alain Prost, Riccardo Patrese, Nelson Piquet ou Ayrton Senna. Depuis, la pratique du karting s'est structurée et est devenue un passage presque obligatoire pour qui veut devenir pilote automobile ; à l'exception du pilote russe Vitaly Petrov, la totalité des pilotes engagés aujourd'hui en F1 est passée par le karting. Problème aujourd’hui, le karting n’est pas un sport très démocratisé chez les personnes handicapées et peu de systèmes efficaces existent pour leur permettre la pratique de ce sport.
  8. 8. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 8 Cahier des Charges Fonctionnel Diagramme bête à cornes Diagramme pieuvre Système Handi-Kart Energie Milieu extérieur Normes Transport Poids Conditions climatiques Maintenance Mouvements du Kart Utilisateur FC1 FC2 FC3 FC4 FC5 FC6 FC7 FC8 FC9FP1 Personne handicapée Karting Handi-Kart Permettre à une personne handicapée de conduire un karting en toute sécurité Sur quoi agit-il ?A qui rend-il service ? Système Dans quel but ?
  9. 9. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 9 FP1 : Adapter un système permettant à une personne ayant perdu l’usage de ses jambes de prendre le contrôle du karting grâce à des commandes manuelles FC1 : Permettre l’installation facile de la personne handicapée avec l’aide d’une personne valide FC2 : Assurer la sécurité de l’utilisateur FC3 : Résister aux chocs que peut subir un kart sur un circuit, s’adapter à un circuit goudronné FC4 : Fonctionner avec un moteur thermique et une batterie électrique FC5 : Respecter la législation FC6 : Résister à la corrosion, aux projections d’eau et aux conditions de température d’un circuit FC7 : Permettre une maintenance facilitée avec l’utilisation de composants simple FC8 : Etre transportable facilement dans un véhicule utilitaire de Type Renault Trafic FC9 : Ne pas induire un surpoids trop important sur le karting Cahier des charges – Tableau Fonction/Critères/Niveaux Fonction Caractéristiques Critères Niveaux Flexibilité FP1 : Système de commandes manuelles Adaptation à une personne handicapée  Avoir des commandes manuelles Conserver les mêmes performances F 5𝑘𝑚/ℎ− + (accélérateur) F 5%− + (frein) Fc1 : Installation facile et assistée par une personne tierce Facilité d’installation  Installation simplifié Autonomie de la personne F0 Fc2 : Sécurité de l’utilisateur Protection  Respecter les normes de sécurité Conformité totale F0 Fc3 : Résister aux chocs Cailloux Autres kartings  Résister aux chocs Choc à 50km/h F0 Fc4 : S’adapter à la source d’énergie Source d’alimentation  batterie existante  carburant existant Batterie 12V 9Ah Essence SP 95 F0 F0 Fc5 : Respecter la législation Normes mécaniques Normes électriques  Conformité aux normes  Conformité aux normes Conformité totale Conformité totale F0 F0 Fc6 : Résister à la corrosion Pluie Chaleur Froid  Résister aux climats extérieurs Etanchéité Matériaux non corrosifs F0 F0
  10. 10. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 10 Fc7 : Permettre une maintenance aisée et simple Maintenance  Faciliter la maintenance Mettre en évidence les principales sources de maintenance F0 Fc8 : Transport facile Maniabilité  Encombrement  Masse Conserver le volume existant F0 Fc9 : Contrainte de poids Poids du kart  Masse Conserver une masse proche de celle existante 30 𝑘𝑔− + Analyse de l’existant A ce jour peu de Karting adaptés aux handicapés existent. La plupart des modifications effectuées le sont par des passionnés et concernent essentiellement l’installation de commandes au volant. Après recherches nous avons trouvé deux modèles réalisés : L’AS Karting de Belleville (Vendée) a conçu un système de palettes au volant, utilisable pour accélérer et freiner, mais sans assistance au freinage. La force exercée par le conducteur sur le frein est donc moidre, et selon les dires de cette association, cela ne freine pas assez. Une autre modification, conçue par ABC Racing, utilise le même système. N’ayant pu les contacter, nous ne savons donc pas vraiment comment leur mécanisme marche (si le freinage est assisté par exemple). L’exemple de ces deux mécanismes existants dont l’efficacité réelle n’est pas connue nous a poussé à créer notre propre système de commandes au volant et à élargir le thème de notre projet non seulement à cette partie mais aussi à la phase d’installation et d’évacuation du pilote. Palette au Volant
  11. 11. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 11 VOLANT DEBRAYABLE I. Introduction Le but de cette partie est de solutionner le problème de l’installation de la personne handicapée dans le karting. Le volant, dans sa position initiale dite position de conduite, peut gêner le conducteur au moment de l’installation, de par sa position orientée vers le siège, étant donné que le pilote n’ayant pas l’usage de ses jambes et qu’il est alors peu évident pour lui de s’installer correctement. Le but de cette partie est donc de concevoir un système permettant de pivoter la direction afin de libérer de l’espace pour le conducteur. Nous allons nous intéresser tout d’abord à la solution retenue, puis au dimensionnement et à la conception de cette dernière tout en incluant le modèle CAO pour finir sur la partie fabrication. II. Solution retenue Après plusieurs tentatives de conception infructueuses que vous pourrez visualiser en annexes, nous sommes arrivés à un modèle final de notre solution qui se présente comme suit : En effet, le système conçu possède plusieurs particularités. Dans un premier lieu, une liaison pivot a été installée sur l’arbre de direction, pour permettre de transmettre le couple imposé par le conducteur ainsi que de relever le volant, nous évitant de modifier la partie aval du système de direction, à savoir les rotules et axes de direction. Par la suite, la présence d’une liaison glissière au centre est justifiée par la nécessité du levage de ladite direction. Le maintien du système de glissière est assuré par le système de bridage. La glissière permet, dès la désactivation de la bride, d’amener la direction jusqu’en position haute et de la maintenir en place durant le temps d’installation de la personne handicapée. La liaison de la glissière avec le bâti et la bride se fait respectivement par une liaison pivot et une liaison rotule (non représentée ici par soucis de clarté), cette dernière permettant un léger désaxage Volant (haut) Corps liaison glissière Axe liaison glissière Bâti Volant (bas) Position de conduite Position d’installation Prévoir un degré de liberté supplémentaire
  12. 12. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 12 du système et surtout d’éviter de déformer l’axe de la liaison glissière comme il est visible sur le schéma n°2. La bride, elle, est composée d’une pièce centrale, assurant simultanément le guidage en rotation de l’arbre de direction et le positionnement de la liaison rotule dont nous venons de parler. III. Calcul des forces s’exerçant sur le système de d’ouverture du volant : Tout d’abord, nous avons dû poser certaines hypothèses. Après mûre réflexion, recherche sur différents sites professionnels et par discussions avec des professionnels du dimensionnement, nous nous sommes aperçus que la situation la plus critique pour notre système serait de supporter un poids important appliqué par le pilote (poids perpendiculaire au sol, supposé plat) sur le volant, lors de la phase d’installation ou de conduite. Notre hypothèse de départ est donc une force de 300N soit un poids d’environ 30Kg exercée selon l’axe du volant. De plus, lors de violentes phases de pilotage, nous estimons le pilote comme n’étant pas capable de produire un moment de plus de 60Nm selon l’axe du volant, ce qui constituera notre limite pour les calculs à suivre. Avec l’aide d’un tableur Excel et de schémas nous avons déterminé les efforts s’exerçants sur notre système aux différents points critiques de celui-ci. Pour résoudre ce système, nous avons donc tout d’abord isolé le volant et résolu le problème en statique considérant le karting à l’arrêt. A l’aide du principe fondamental de la statique, nous avons pu trouver les différentes forces s’exerçant sur la barre du volant. Cela nous a permis de trouver des efforts sur d’autre pièces du système et donc de les isoler à leur tour puis de trouver de nouvelles données pour d’autres pièces et donc de redescendre en cascade jusqu’au volant. Voici les grandes lignes de notre méthode : -Isoler la barre du volant : -La somme des forces extérieures est nulle (Principe fondamental de la statique) -La somme des moments exercés par les forces extérieures est nulle (Principe fondamental de la statique) -On en déduit les forces qui s’exercent sur cette barre au point de contact avec les autres pièces -On recommence pour toutes les pièces
  13. 13. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 13 Calculs des forces appliquées sur le volant : Principe fondamental de la statique : Nous isolons en premier lieu la barre principale du volant : 𝐶𝐴⃗⃗⃗⃗⃗ ⩘ 𝐹𝐴 ⃗⃗⃗⃗ + 𝐶𝐵⃗⃗⃗⃗⃗ ⩘ 𝐹𝐵 ⃗⃗⃗⃗ + 𝐶𝐶⃗⃗⃗⃗⃗ ⩘ 𝐹𝐶 ⃗⃗⃗⃗⏟ 0 = 0 𝐶𝐴𝑋 ⩘ 𝐹𝐴𝑌 𝑌⃗ + 𝐶𝐵𝑋 ⩘ 𝐹𝐵𝑌 𝑌⃗ = 0 𝐶𝐴 𝑋 X 𝐹𝐴𝑌 𝑍 + 𝐶𝐵 𝑋 X 𝐹𝐵𝑌 𝑍 = 0 Soit : 𝐹𝐵𝑌= −𝐶𝐴 𝑋 X 𝐹 𝐴𝑌 𝐶𝐵 𝑋 ∑(𝐹𝑒𝑥𝑡/𝑠 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ) = 0 ∑ 𝑀𝐴(𝐹𝑒𝑥𝑡/𝑠)⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ = 0 𝑋 𝑌⃗ D’après le principe fondamental de la statique : 𝐹𝐴 ⃗⃗⃗⃗ +𝐹𝐵 ⃗⃗⃗⃗ + 𝐹𝐶 ⃗⃗⃗⃗ = 0 𝑀 𝐶(𝐹𝐴 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ) + 𝑀 𝐶(𝐹𝐵 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ) + 𝑀 𝐶(𝐹𝐶 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ) = 0 Donc nous avons les expressions des forces littérales suivantes : 𝐹𝐴 𝑋 + 𝐹𝐵 𝑋 + 𝐹𝐶 𝑋 = 0 𝐹𝐴 𝑌⃗ + 𝐹𝐵 𝑌⃗ + 𝐹𝐶 𝑌⃗ = 0 𝐶𝐴⃗⃗⃗⃗⃗ ⩘ 𝐹𝐴 ⃗⃗⃗⃗ + 𝐶𝐵⃗⃗⃗⃗⃗ ⩘ 𝐹𝐵 ⃗⃗⃗⃗ + 𝐶𝐶⃗⃗⃗⃗⃗ ⩘ 𝐹𝐶 ⃗⃗⃗⃗ = 0 Nous remarquons tout de suite qu’aucun de ces moments sera porté par l’axe 𝑋 d’où notre initiative de ne pas mettre dans cette formule, afin de l’alléger, le moment porté par l’axe 𝑋 en A. Le moment porté par 𝑋 au point A sera donc l’opposer du moment en C porté par l’axe 𝑋 car la liaison pivot est d’axe 𝑋 et de centre B ce qui signifie qu’elle laisse libre la rotation selon cet axe. Volant Liaison pivot Liaison Rotule A C B
  14. 14. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 14 Nous pouvons donc en déduire la valeur de la force portée par 𝑌⃗ au point C : 𝐹𝐶𝑌 = −𝐹𝐴𝑌 + −𝐹𝐵𝑌 𝐹𝐶𝑌= +𝐶𝐴 𝑋 X 𝐹 𝐴𝑌 𝐶𝐵 𝑋 + −𝐹𝐴𝑌 𝐹𝐶𝑌= 𝐹𝐴𝑌 ( 𝐶𝐴 𝑋 𝐶𝐵 𝑋 − 1) Etant donné le jeu que nous avons dans la liaison pivot, nous pouvons supposer et cela est ce qu’il se passé dans la réalité que c’est le joint de cardant qui absorbe les forces selon 𝑌⃗ et donc nous avons : 𝐹𝐶𝑋 = −𝐹𝐴𝑋 Nous isolons maintenant la partie inférieure du volant, celle qui se trouve sous le joint de cardan : Nous remarquons tout de suite que aucun de ces moments sera porté par l’axe 𝑋 d’où notre initiative de ne pas mettre dans cette formule, afin de l’alléger le plus possible, le moment porté par l’axe 𝑋 en C. Le moment porté par 𝑋 au point C sera donc l’opposer du moment en D porté par l’axe 𝑋 car la liaison pivot est d’axe 𝑋 et de centre E ce qui signifie qu’elle laisse libre la rotation selon cet axe. 𝑋 𝑌⃗ C E D D’après le principe fondamental de la statique : 𝐹𝐷 ⃗⃗⃗⃗ +𝐹𝐸 ⃗⃗⃗⃗ + 𝐹𝐶 ⃗⃗⃗⃗ = 0 𝑀 𝐸(𝐹𝐶 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ) + 𝑀 𝐸(𝐹𝐷 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ) + 𝑀 𝐸(𝐹𝐸 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ) = 0 Donc nous avons les expressions des forces littérales suivantes : 𝐹𝐶 𝑋 + 𝐹𝐷 𝑋 + 𝐹𝐸 𝑋 = 0 𝐹𝐶 𝑌⃗ + 𝐹𝐷 𝑌⃗ + 𝐹𝐷 𝑌⃗ = 0 𝐸𝐶⃗⃗⃗⃗⃗ ⩘ 𝐹𝐶 ⃗⃗⃗⃗ + 𝐸𝐷⃗⃗⃗⃗⃗ ⩘ 𝐹𝐷 ⃗⃗⃗⃗ + 𝐸𝐸⃗⃗⃗⃗⃗ ⩘ 𝐹𝐸 ⃗⃗⃗⃗ = 0 Volant Liaison pivot Liaison Rotule + Arbre de direction
  15. 15. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 15 𝐸𝐶⃗⃗⃗⃗⃗ ⩘ 𝐹𝐶 ⃗⃗⃗⃗ + 𝐸𝐷⃗⃗⃗⃗⃗ ⩘ 𝐹𝐷 ⃗⃗⃗⃗ + 𝐸𝐸⃗⃗⃗⃗⃗ ⩘ 𝐹𝐸 ⃗⃗⃗⃗⏟ 0 = 0 𝐸𝐶𝑋 ⩘ 𝐹𝐶𝑌 𝑌⃗ + 𝐸𝐷𝑋 ⩘ 𝐹𝐷𝑌 𝑌⃗ = 0 𝐸𝐶 𝑋 X 𝐹𝐶𝑌 𝑍 + 𝐸𝐷 𝑋 X 𝐹𝐷𝑌 𝑍 = 0 Soit : 𝐹𝐷𝑌= −𝐸𝐶 𝑋 X 𝐹 𝐶𝑌 𝐸𝐷 𝑋 Nous pouvons donc en déduire la valeur de la force porté par 𝑌⃗ au point C : 𝐹𝐸𝑌 = −𝐹𝐷𝑌 + −𝐹𝐶𝑌 𝐹𝐸𝑌= +𝐸𝐶 𝑋 X 𝐹 𝐶𝑌 𝐸𝐷 𝑋 + −𝐹𝐶𝑌 𝐹𝐶𝑌= 𝐹𝐶𝑌 ( 𝐸𝐶 𝑋 𝐸𝐷 𝑋 − 1) Etant donné la liaison en D est une liaison encastrement avec la pièce de fixation des barres de direction, nous pouvons dire et cela est ce qu’il se passé dans la réalité que c’est la liaison pivot en E qui absorbe les forces selon 𝑋 et donc nous avons : 𝐹𝐶𝑋 = −𝐹𝐸𝑋
  16. 16. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 16 Nous isolons maintenant le carré de maintien qui permet de maintenir le volant en position initial : Nous prenons en compte l’effort appliqué pour le relevage de volant au point I. Soit un effort porté par l’axe 𝑌⃗⃗⃗ . 𝐺𝐵⃗⃗⃗⃗⃗ ⩘ 𝐹𝐵 ⃗⃗⃗⃗ + 𝐺𝐹⃗⃗⃗⃗⃗ ⩘ 𝐹𝐹 ⃗⃗⃗⃗ + 𝐺𝐺⃗⃗⃗⃗⃗ ⩘ 𝐹𝐺 ⃗⃗⃗⃗⏟ 0 = 0 ( 𝐺𝐵 𝑌 𝑋 𝐹𝐵𝑍 − 𝐺𝐵 𝑍 𝑋 𝐹𝐵𝑌 ) 𝑋 − ( 𝐺𝐹𝑍 𝑋 𝐹𝐹𝑌) 𝑋 = 0 Or 𝐹𝐵𝑍 = 0 donc : 𝐹𝐹𝑌 = −𝐺𝐵 𝑍 𝑋 𝐹 𝐵𝑌 𝐺𝐹 𝑍 Nous pouvons donc en déduire la force en G porté par 𝑌⃗ : 𝐹𝐺 𝑌⃗ = − 𝐹𝐵 𝑌⃗ − 𝐹𝐹 𝑌⃗ 𝐹𝐺𝑌 = +𝐺𝐵 𝑍 𝑋 𝐹𝐵𝑌 𝐺𝐹𝑍 − 𝐹𝐵𝑌 Dans notre position, il n’y a pas de force qui s’exerce selon l’axe 𝑍 en B et les forces en F et G vont être déterminés à la prochaine étape. 𝑌⃗ 𝐺 D’après le principe fondamental de la statique : 𝐹𝐵 ⃗⃗⃗⃗ +𝐹𝐹 ⃗⃗⃗⃗ + 𝐹𝐺 ⃗⃗⃗⃗ = 0 𝑀 𝐺(𝐹𝐵 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ) + 𝑀 𝐺(𝐹𝐹 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ) + 𝑀 𝐺(𝐹𝐺 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ) = 0 Donc nous avons les expressions des forces littérales suivantes : 𝐹𝐵 𝑌⃗ + 𝐹𝐹 𝑌⃗ + 𝐹𝐺 𝑌⃗ = 0 𝐺𝐵⃗⃗⃗⃗⃗ ⩘ 𝐹𝐵 ⃗⃗⃗⃗ + 𝐺𝐹⃗⃗⃗⃗⃗ ⩘ 𝐹𝐹 ⃗⃗⃗⃗ + 𝐺𝐺⃗⃗⃗⃗⃗ ⩘ 𝐹𝐺 ⃗⃗⃗⃗ = 0 𝑍 𝐹 𝐵 𝐼 Volant Liaison pivot et guidage des barres Barre de maintien droit Barre de maintien gauche
  17. 17. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 17 Force s’exerçant sur l’une des deux barres de maintien car par symétrie, les forces seront identiques sur l’autre. 𝐻𝐹⃗⃗⃗⃗⃗ ⩘ 𝐹𝐹 ⃗⃗⃗⃗ + 𝐻𝐻⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ⩘ 𝐹 𝐻 ⃗⃗⃗⃗⏟ 0 = 0 ( 𝐻𝐹𝑌 𝑋 𝐹𝐹𝑍 − 𝐻𝐹𝑍 𝑋 𝐹𝐹𝑌 ) 𝑍 = 0 𝐹𝐹𝑍 = 𝐻𝐹𝑍 𝑋 𝐹𝐹𝑌 𝐻𝐹𝑌 Nous pouvons donc en déduire la force en H porté par 𝑌⃗ et 𝑍 : 𝐹𝐹𝑌 = − 𝐹 𝐻𝑌 𝐹𝐹𝑍 = − 𝐹 𝐻𝑍 A l’aide d’un tableur Excel, nous allons rentrer les valeurs d’entrées que nous souhaitons car notre système pourra évoluer dans le temps et donc nous pourrons obtenir les nouvelles valeurs qui nous intéressent. 𝑌⃗ 𝑍𝐹 𝐻 D’après le principe fondamental de la statique : 𝐹𝐹 ⃗⃗⃗⃗ +𝐹𝐺 ⃗⃗⃗⃗ = 0 𝑀 𝐻(𝐹𝐹 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ) + 𝑀 𝐻(𝐹 𝐻 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ) = 0 Donc nous avons les expressions des forces littérales suivantes : 𝐹𝐹 𝑍 + 𝐹 𝐻 𝑍 = 0 𝐹𝐹 𝑌⃗ + 𝐹 𝐻 𝑌⃗ = 0 𝐻𝐹⃗⃗⃗⃗⃗ ⩘ 𝐹𝐹 ⃗⃗⃗⃗ + 𝐻𝐻⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ⩘ 𝐹 𝐻 ⃗⃗⃗⃗ = 0 Barre de maintien Liaison pivot Guidage des barres
  18. 18. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 18 TABLEAU RECAPITULATIF Valeurs en mm Valeurs en N
  19. 19. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 19 IV. Choix des matériaux et dimensionnement Pour satisfaire aux fonctions contraintes n°6 et n°9 de notre cahier des charges, à savoir respectivement la résistance au milieu environnant ainsi que la limitation du poids du système, nous devons ici opter pour des matériaux inoxydables (ne se désintégrant pas sous l’effet de l’oxyde), permettant à notre système de résister aux agressions de la pluie ou de la boue, légers pour réduire le poids embarqué du karting et enfin un matériau de grande série pour limiter le poids embarqué sur le karting Les matériaux plastiques n’étant pas adaptés ou très peu utilisés dans le monde de la mécanique et plus particulièrement du sport automobile, les composites engendrant un surcoût considérable vis-à-vis de notre système, de même pour les céramiques réputées des plus fragiles, la solution la plus viable était le choix des matériaux métalliques. Dans cette famille, nous avons donc choisi l’Aluminium, résistant à la corrosion (la fine couche d’alumine lui servant d’oxyde le protège des agressions extérieures) et léger (2700kg/m3 ) face à l’acier inoxydable (7850kg/m3 ), qui sera lui utilisé pour les pièces achetées dans le commerce comme le joint de Cardan ou encore la rotule axiale, à défaut de la disponibilité de ces pièces en aluminium. De plus, on peut remarquer que l’usinabilité de l’Aluminium est bien plus aisée, du fait de son Module d’Young bien plus faible que celui de l’acier (70 GPa contre 200 GPa) et donc plus rapide, ce qui peut représenter un gain de temps considérable pour nous lors de la fabrication Pour les étapes de dimensionnement présentées dans les pages ci-dessous, le diamètre des barres choisies est arbitraire. Pour assurer de la cohérence dans la conception de notre mécanisme, nous avons pris des barres de diamètre 20mm, ce qui est habituellement employé sur des engins de type et de taille d’un karting. Le but est donc de vérifier, compte tenu de la limite élastique du matériau qu’est l’Aluminium, que ces barres résistent bien aux hypothèses formulées.
  20. 20. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 20 Dimensionnements des barres de volant et de maintien : Vérification de la barre supérieure du volant : Calcul de la résistance en compression : 𝜎 𝑋𝑋 = 𝐹 𝑆 𝜎 𝑋𝑋 = 212 𝑋 4 𝜋 𝑋 202 𝜎 𝑋𝑋 = 0.67 𝑀𝑃𝑎 Calcul de la résistance en torsion : 𝜏 𝑋( 𝑟) = 𝑀 𝑋 𝐼 𝐺 𝑋 𝑟 𝜏 𝑋( 𝑟) = 60 𝑋 103 𝜋 𝑋 204 32 𝑋 10 𝜏 𝑋( 𝑟) = 38.2 𝑀𝑃𝑎 Calcule de la flexion : 𝜎 𝑋𝑋 = 𝑀 𝑌 𝐼 𝐺𝑌 𝑋 𝑍 𝑃 + 𝑀 𝑍 𝐼 𝐺𝑍 𝑋 𝑌 𝑃 Sur AB : 𝜎 𝑌𝑍 = 40 𝑋 103 𝜋 𝑋 204 64 𝑋 10 𝜎 𝑌𝑍 = 51 𝑀𝑃𝑎 Sur BC : 𝜎 𝑌𝑍 = 40 𝑋 103 𝜋 𝑋 204 64 𝑋 10 𝜎 𝑌𝑍 = 51 𝑀𝑃𝑎 𝑋 𝑌⃗ Volant Liaison pivot Liaison Rotule A B 𝐶
  21. 21. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 21 Vérification de la barre inférieure du volant : Calcul de la résistance en compression : 𝜎 𝑋𝑋 = 𝐹 𝑆 𝜎 𝑋𝑋 = 212 𝑋 4 𝜋 𝑋 222 𝜎 𝑋𝑋 = 0.57 𝑀𝑃𝑎 Calcul de la résistance en torsion : 𝜏 𝑋( 𝑟) = 𝑀 𝑋 𝐼 𝐺 𝑋 𝑟 𝜏 𝑋( 𝑟) = 60 𝑋 103 𝜋 𝑋 204 32 𝑋 10 𝜏 𝑋( 𝑟) = 38.2 𝑀𝑃𝑎 Calcule des contraintes en flexion : Sur CD : 𝜎 𝑌𝑍 = 55 𝑋 103 𝜋 𝑋 204 64 𝑋 10 𝜎 𝑌𝑍 = 70 𝑀𝑃𝑎 Sur ED : 𝜎 𝑌𝑍 = 55 𝑋 103 𝜋 𝑋 204 64 𝑋 10 𝜎 𝑌𝑍 = 70 𝑀𝑃𝑎 E 𝑌⃗ Volant Liaison pivot Liaison Rotule + Arbre de direction D C 𝑋
  22. 22. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 22 Dimensionnement des barres de maintien : Sur FJ : Calcul de la résistance en compression : 𝜎 𝑌𝑌 = 𝐹 𝑆 𝜎 𝑌𝑌 = 361 𝑋 4 𝜋 𝑋 202 𝜎 𝑌𝑌 = 1.15 𝑀𝑃𝑎 Sur HJ : Calcul de la résistance en compression : 𝜎 𝑍𝑍 = 𝐹 𝑆 𝜎 𝑍𝑍 = 319 𝑋 4 𝜋 𝑋 202 𝜎 𝑍𝑍 = 1.02 𝑀𝑃𝑎 Calcul de flexion Sur FJ : 𝜎 𝑍𝑋 = 54 𝑋 103 𝜋 𝑋 204 64 𝑋 10 𝜎 𝑍𝑋 = 68.75 𝑀𝑃𝑎 Sur FJ : 𝜎 𝑋𝑌 = 54 𝑋 103 𝜋 𝑋 204 64 𝑋 10 𝜎 𝑋𝑌 = 68.75 𝑀𝑃𝑎 Vis-à-vis du matériau choisi (aluminium), nous sommes dans des plages de valeurs assez élevées mais correctes par rapport à la limite élastique de ce matériau (240 MPa, ce qui valide notre conception et notre dimensionnement). F H 𝑌⃗ 𝑍 Barre de maintien Liaison pivot Guidage des barres J
  23. 23. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 23 Calcul de la course de la liaison glissière : Le système pouvant être décomposé en figures géométriques simples, on a donc : La conception CAO de notre système nous impose une valeur de 320mm maximum entre l’axe de la liaison pivot et l’extrémité de l’arbre de direction (longueur AD). L’angle α est fixé à 45° pour une utilisation optimale de notre système. On a : 𝐿 = 320 ∗ cos 𝛼 = 320 ∗ cos 45 = 226.3 𝑚𝑚 On peut donc en déduire 𝐿1 grâce au théorème de Pythagore appliqué dans le triangle ABD : 𝐿1 = √320² − 𝐿2 = √320² − 226.3² = 226.2 𝑚𝑚 La conception particulière nous imposant des valeurs de 250mm de longueur entre le point A et la liaison pivot et 120 mm en hauteur, cela nous permet de calculer la longueur 𝐿2 : 𝐿2 = √70² + 120² = 138.9 𝑚𝑚 De plus : 𝐿3 = 𝐿1 − 𝐿2 = 226.2 − 138.9 = 87.3 𝑚𝑚 et 𝐿4 = 120 + 𝐿3 = 207.3 𝑚𝑚 D’où après application de Pythagore dans ABC : 𝐿 + ∆𝐿 = √ 𝐿4² + 250² = √207.3² + 250² = 324.8 𝑚𝑚 D’où ∆𝐿 𝑚𝑖𝑛𝑖 = 𝐿 + ∆𝐿 − 𝐿 = 324.8 − 226.2 = 98.6 𝑚𝑚 E : Liaison pivot α 𝐿 + 𝛥𝐿 𝐿 250 mm320 mm 70 mm 120 mm 𝐿1 A 𝐿2 B C A B D 𝐿3 AB : Liaison glissière E
  24. 24. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 24 V. CONCEPTION DU SYSTEME Pièce de maintien La conception d’une pièce centrale dans notre système, permettant le maintien de ce dernier, s’est avérée primordiale. Ce composant centralise quasiment toutes les pièces conçues. Tout d’abord, elle accueille la liaison pivot de l’axe de direction. Par la suite, elle représente le logement des barres de maintien présentées par la suite, nécessaire au fonctionnement sans jeu du système. De plus, comme dit auparavant, la rotule axiale est fixée sur cette pièce (vissée, voir ci après pour l’explication du choix de la rotule axiale), tout comme la pièce de verrouillage vissée par l’intermédiaire d’une manette indexable. Verrouillage La pièce de verrouillage est un pavé prismatique, percé d’un trou laissant passer l’axe de la manette indexable. Elle vient se placer au dessus des barres de maintien elles-mêmes mises en position dans la pièce de maintien. Une couche de caoutchouc est colée sous la pièce de verrouillage ce qui permet d’assurer une pression correcte sur les barres de maintien et d’éviter la déformation subie par un contact métal/métal en le remplaçant par un contact métal/élastomère. Logement des barres de maintien Trou taraudé pour la vis de verrouillage Trou taraudé pour la fixation de la rotule axiale Logement liaison pivot de l’axe de direction
  25. 25. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 25 Liaison glissière La liaison glissière présente dans notre système représente un élément clé, c’est pourquoi la nécessité de choisir le bon composant était primordiale. Ci-dessous le tableau comparatif des solutions imaginées : Solution Avantages Inconvénients Implique Ressort Simple, permet de maintenir le volant en position haute ou basse. Retour en position d’équilibre violente Deux systèmes de blocage de la direction en position haute et basse Douille à billes Guidage précis Dur à intégrer au système sans prendre beaucoup de place Deux barres de guidage Ressort à Gaz Simple d’utilisation, efforts de poussée corrects et variés, bonne durée de vie Nécessite des fixations spéciales. Un système de blocage de la direction Après étude approfondie des solutions envisagées, nous avons opté pour le ressort à gaz, nous permettant, dès le déverrouillage de la bride, d’amener naturellement grâce à sa force de poussée le volant en position haute tout en assurant une parfaite liaison glissière. Fixation par manette indexable Couche de caoutchouc
  26. 26. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 26 Dimensionnement du ressort à gaz : Ce type de mécanisme étant calibré à une certaine valeur de force de poussée (due au gaz sous pression contenu dans la chambre du ressort, voir ci-contre), il a donc fallu dimensionner la valeur de cette force. Le système de vérin servant principalement à relever la direction, il n’était donc pas nécessaire de choisir une force de poussée trop importante, sachant que la masse du système ne dépassera pas quelques kilogrammes, et qu’il ne fallait pas que l’effort fourni par l’utilisateur pour ramener le volant en position conduite soit lui aussi trop important pour éviter la pénibilité du mouvement. C’est pourquoi nous avons opté pour un ressort à gaz délivrant une poussée de 100N. Suite à l’étude de la course de la liaison glissière menée précédemment, nous avons donc choisi un ressort à gaz de course 100mm, de longueur totale 255mm, convenant parfaitement à la conception du système, dont vous pourrez trouver la fiche technique en annexe. Liaisons du ressort à gaz : En ayant choisi ce composant, nous nous sommes donc imposé deux fixations, de chaque côté du ressort, une au niveau de la pièce de maintien, et l’autre au niveau du plateau (bâti). Pour la première, peu de solutions s’offraient à nous. En effet, nous devons laisser deux rotations libres au ressort pour permettre la rotation du système de direction même si ce dernier est légèrement désaxé. L’usage d’une rotule axiale, autorisant les mouvements voulus et simplifiant la conception (pas de soucis angulaires vis-à-vis de la pièce de maintien). Pour la deuxième partie de la fixation, une liaison pivot s’imposait. Cette dernière permet la rotation du vérin à gaz lors de l’activation du système, et évite l’écroulement du système (si deux liaisons rotules avaient été choisies au lieu d’une liaison pivot et d’une rotule, le système aurait pu s’effondrer de côté à cause des degrés de liberté non bloqués).
  27. 27. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 27 Liaison pivot de l’arbre de direction Elément clé là aussi de notre conception, pièce principale de notre système de rotation du système de direction, la contrainte principale était d’ici de permettre en quelque sorte deux mouvements : le basculement de l’arbre de direction et la transmission de la rotation du volant imposée par le conducteur aux axes des roues. Solution Avantages Inconvénients Implique Palier lisse Simple de fonctionnement Conception encombrante sur la direction du volant. Guidage précis pour la transmission de couple aux barres de direction Palier Autolubrifiant Simple de fonctionnement De même que le palier lisse, et non utile ici car vitesses faibles De même que le palier lisse Joint de Cardan à palier lisse Bonne transmission du couple volant, permet de pivoter le volant simplement, grand angle d’action. Un système de blocage de la direction pour qu’elle ne pivote pas toute seule Clairement, le composant à privilégier ici pour réaliser la liaison pivot est le joint de cardan à palier lisse, ce dernier assurant en même temps la rotation de la direction avec un angle important tout en permettant la transmission du couple volant et la rotation au mécanisme aval de direction. L’ajout de paliers autolubrifiants au travers de la pièce de maintien et de la pièce initialement prévue pour le guidage en rotation de la direction est également prévu, pour permettre une transmission de couple simple et sans frottements désagréables entre les pièces brutes. Rotule axiale fixée sur la pièce de maintien Ressort à gaz Fixation au bâti Axe pivot
  28. 28. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 28 Pour s’adapter aux dimensions retenues pour la pièce de maintien, nous avons choisi des coussinets autolubrifiants en Bronze fritté, achetés chez SCMR. ∅𝑖𝑛𝑡é𝑟𝑖𝑒𝑢𝑟 = 20 𝑚𝑚, 𝑙 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑒 = 30𝑚𝑚. Concernant le joint de cardan, nous avons choisi un composant normalisé, acheté chez Norelem (vous pourrez trouver la fiche technique en annexe), en accord avec les dimensions choisies pour l’arbre de direction. ∅𝑖𝑛𝑡é𝑟𝑖𝑒𝑢𝑟 = 20 𝑚𝑚, 𝑙 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑒 = 82𝑚𝑚 Dimensionnement du joint de Cardan : Calcul du couple à transmettre : En prenant arbitrairement comme valeur de force exercée sur le volant par l’utilisateur 50N (F1 ⃗⃗⃗⃗ ), soit la force nécessaire pour tirer une masse de 5kg, le calcul de moment autour de l’axe du volant nous donne : 𝑀𝑣𝑜𝑙𝑎𝑛𝑡 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ = 2 ∗ F1 ⃗⃗⃗⃗ ∗ 𝑅 𝑣𝑜𝑙𝑎𝑛𝑡 = 2 ∗ 50 ∗ 0.15 = 15 𝑁𝑚 Le joint de cardan doit donc pouvoir transmettre un couple minimal de 15 Nm. Le joint choisi pouvant transmettre un couple maximal de 650 Nm cela valide notre dimensionnement. 𝑀𝑣𝑜𝑙𝑎𝑛𝑡 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ F1 ⃗⃗⃗⃗ F1 ⃗⃗⃗⃗ Volant rayon R = 15cm
  29. 29. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 29 Barres de maintien Pour maintenir notre système lors des phases de fonctionnement, nous avons besoin de deux barres de maintien. Ces deux barres sont en appui sur la pièce de maintien grâce à un épaulement, cintrées à 90°, et guidées en rotation par rapport au bâti pour que l’on puisse déverrouiller le système lorsque l’on en a besoin. Etant donné qu’il y a deux barres, seul un contre-contre appui sur la pièce de maintien est nécessaire pour réduire le jeu de ces barres au maximum et donc le jeu général du système de direction en fonctionnement. Liaisons pivot des barres de maintien Les barres de maintien devant être guidées en rotation, seulement deux solutions nous sont donc apparues au vu de la simplicité de la liaison. Maintien par écrou frein pour annuler le jeu du guidage Serrage et verrouillage des barres Epaulement de mise en position Surface de guidage
  30. 30. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 30 Solution Avantages Inconvénients Palier lisse Simple Dur à implanter, car soit sur le châssis soit sur le plancher qui est épais de 2mm. Palier autolubrifiant Simple De même que pour le palier lisse + Pas de grandes vitesses de rotation ici donc inutile Le palier lisse a finalement été retenu, compte tenu du nombre limité d’utilisations très courtes de ce système qui plus est avec des vitesses de rotation très faibles, ce qui confirme qu’un coussinet autolubrifiant ne servait tout simplement à rien. Nous avons donc choisi un contact brut entre la barre et le palier sans élément de guidage particulier. Le Bâti : Le bâti de notre solution, qui sert de support aux paliers des barres de maintien et à la liaison pivot du vérin à gaz, est une tôle en aluminium d’épaisseur 4 mm possédant une forme trapézoïdale, idéale pour l’implantation sur un Karting. Après visualisation de la CAO du kart, nous nous sommes aperçus que cette solution était la plus facile à fabriquer et à mettre en place sur ce type de véhicule. La fixation au bâti se fait par soudage entre les tubes et cela en fait donc la seule pièce non démontable sans détérioration de notre système. Evidemment, la forme cette pièce est optimisée pour le Karting CAO que nous avions comme support de travail, et elle pourra donc être plus tard adaptée à d’autres formes de châssis. Guidage en rotation des barres de maintien
  31. 31. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 31 Trous oblongs pour rattrapage du jeu du système Positionnement des paliers + vis CHC pour le maintien
  32. 32. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 32 VI. ASSEMBLAGE FINAL Sangle pour tirer sur les 2 barres de maintien en même temps Guidage en rotation du volant et renfort châssis Bâti soudé au châssis Masse du système calculé grâce à CATIA V5 : 4.2kg
  33. 33. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 33 VII. FABRICATION Après avoir conçu et dimensionné ce système, nous avons décidé de fabriquer une maquette du volant débrayable, pensant que cela pouvait être intéressant d’en visualiser le fonctionnement. Après la mise en plan détaillée de toutes les pièces nécessaires ainsi que de leurs ordres d’usinages respectifs (disponibles en annexes), nous avons attaqué la fabrication de nos pièces à l’aide d’un Tour conventionnel, d’une Fraiseuse conventionnelle et d’une machine à découpe Jet d’eau. Cette première maquette a été entièrement réalisée aluminium et acier fourni gracieusement par l’IUT. Toutes les pièces usinées ont fait l’objet d’un long travail préparatif concernant les conditions d’usinage. Vous pourrez trouver dans l’annexe quelques exemples d’ordres d’usinages réalisés, comprenant les étapes d’usinage, les appuis de la pièce et les conditions de coupe. Pièces achetées Pour assurer le prototypage de notre système, nous avons du passer commande de 4 pièces chez notre fournisseur Norelem dont vous pouvez visualiser le devis en annexes. Il s’agit du joint de cardan, de la rotule axiale, du ressort à gaz et enfin de la manette indexable.
  34. 34. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 34 Potence de levage Préambule : Pour faciliter la compréhension de la partie à venir, voici une brève présentation du système fini. A La personne handicapée sera soulevée par l’objet A grâce à un treuil fixé sur la potence. La transmission des forces se fera par l’intermédiaire d’un câble et de deux poulies (zones en coupe).
  35. 35. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 35 I. Introduction L’objectif de cette partie est de concevoir un système assistant la personne en situation de handicap à passer du kart à son fauteuil et de son fauteuil au kart. Ce système nécessite l’aide d’une personne extérieure et doit être transportable. (Voir CDCF) Cette documentation présente l’ensemble de la démarche de conception du système (dimensionnement, modélisation, sécurité …) ainsi qu’une brève notice d’utilisation. II. Présentation de la solution La solution retenue est l’utilisation d’une potence en profilés soudés et galvanisé, placée au-dessus du kart pour soulever la personne. Le pilote est soulevé de son fauteuil par une sangle en U fixée à un câble. Il est ensuite déposé dans le siège du kart à la descente du câble. III. Paramètres pris en compte dans l’étude 1. Critères de sécurité Le poids maximum du pilote et de son équipement est fixé à 160 kg. Ce poids est donc le poids théorique maximum que la potence sera amenée à soulever. Etant donné que notre système est utilisé dans un environnement de sports mécaniques d’extérieur, de nombreux éléments peuvent compromettre cette valeur théorique. On peut par exemple avoir une partie de la sangle en U lève-personne qui reste coincée sur le kart. Cela engendrera une surcharge sur la potence puisque le kart sera partiellement soulevé. Il faut aussi prendre des facteurs tels que l’usure, l’oxydation ou les erreurs de fabrication qui pourraient fragiliser le système. Le système est prévu pour soulever une personne. Il met donc directement la personne en danger en cas de dysfonctionnement. Nous avons donc choisi de prendre un coefficient de sécurité d’une valeur de α = 4. Les profilés choisis sont en Acier S235. La contrainte maximum σ 𝑚𝑎𝑥 applicable aux profilés est donc de 235MPa. En appliquant le coefficient de sécurité α=4, on obtient la contrainte maximum applicable aux poutres σ 𝑚𝑎𝑥 α . σ 𝑚𝑎𝑥 α =58.75Mpa De plus l’utilisation de la potence ne doit pas entrainer de blessures du type coupures. Les arêtes métalliques vives devront donc être protégées. 2. Choix des dimensions : Nous avons arbitrairement choisi la forme de la potence. Celle-ci est en forme de L à l’envers. Ses dimensions ont été choisies en fonction de l’environnement et des contraintes d’utilisation. En effet la hauteur d’un fauteuil pour handicapés est d’environ 500 mm. Le levage sera donc d’au moins 550 mm. Une marge de 1100 mm est ensuite laissée pour la hauteur occupée par le tronc (des hanches à la tête) du pilote. La longueur de la barre
  36. 36. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 36 supérieure a été fixée à a=1000 mm. Ce choix a été fait de façon à avoir la poulie de levage au-dessus du siège tout en ayant une distance b=240mm suffisante pour positionner le kart. La longueur des barres inférieures a été fixée à c=1300 mm pour éviter que la potence bascule en tournant autour de l’axe 𝑦⃗⃗⃗ . Enfin, nous avons choisi une longueur I=840 entre les deux barres inférieures pour assurer la stabilité de la potence. Pour rendre possible son insertion sous le kart la hauteur des profilés a été fixé à 40 mm (hauteur minimum sous les barres inférieures II= 53 mm). 1 2 1. Hauteur entre l’assise et la poulie (1100 mm) 2. Hauteur de levage du siège (550 mm) a b c a. Longeur barre supérieure (1000 mm) b. Distance kart barre verticale (240 mm) c. Longeur barres inférieures (1300 mm) I 
  37. 37. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 37 IV. Dimensionnement Le but de cette étude est de concevoir la potence soudée tout en respectant le paramètre à prendre en compte détaillé plus haut (sécurité et dimensions). Il faudra aussi faire attention à ne pas sur-dimensionner le système de façon à ce qu’il soit transportable. 1. Renfort d’angles Nous avons décidé de mettre des renforts d’angles pour renforcer les nœuds A et O qui subissent des contraintes importantes dues à la flexion de la potence. Même si le choix de l’angle d’inclinaison idéal de ces renforts parait évident (45°) nous avons voulu le justifier. Voici la justification pour le renfort du nœud A (longueur du renfort fixé à 1150 mm). Les flèches rouges représentent la tension du câble aux différents points.
  38. 38. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 38 On isole la barre 2. BAME : - En A : force de la barre 3 sur la barre 2 ; action du câble suivant 𝑥 et suivant 𝑦 - En B : force de la barre 1 sur la barre 2 - En C : force du câble suivant 𝑥 et suivant 𝑦 PFS : Théorème des moments statiques : on a une liaison pivot au point A ∑ 𝑀𝐴 ⃗⃗⃗⃗⃗ = 𝑀𝐴(𝑅 𝑏 ⃗⃗⃗⃗ )⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ + 𝑀𝐴( 𝑅 𝑐 ⃗⃗⃗⃗ )⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ = 0⃗ ⬄ 𝐴𝐵⃗⃗⃗⃗⃗ ^ 𝑅 𝑏 ⃗⃗⃗⃗ + 𝐴𝐶⃗⃗⃗⃗⃗ ^ 𝑅 𝑐 ⃗⃗⃗⃗ = 0⃗ ⬄ ( 𝑥𝑙 0 0 ) ^ ( 𝑋 𝑅𝑏 𝑌 𝑅𝑏 0 ) + ( 1000 0 0 ) ^ ( −1600 −1600 0 ) = 0⃗ ⬄ ( 1150×𝑠𝑖𝑛𝜃 0 0 ) ^ ( 𝑋 𝑅𝑏 𝑌 𝑅𝑏 0 ) + ( 1000 0 0 ) ^ ( −1600 −1600 0 ) = 0⃗ ⬄ 𝑌𝑅𝑏 × 1150 × sin 𝜃 − 1600 × 1000 = 0⃗ ⬄ 𝑌𝑅𝑏 × 1150 × sin 𝜃 − 1600 × 1000 = 0⃗ ⬄1150𝑌𝑅𝑏 sin 𝜃 = 1 600 000 On exprime ensuite 𝑅 𝑏 ⃗⃗⃗⃗ : 𝑅 𝑏 ⃗⃗⃗⃗ = λ 𝐷𝐵⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑅 𝑏 ⃗⃗⃗⃗ = λ ( 𝑋 𝑅𝑏 𝑌 𝑅𝑏 0 ) 𝑅 𝑏 ⃗⃗⃗⃗ = λ ( 1150×𝑠𝑖𝑛𝜃 1150×𝑐𝑜𝑠𝜃 0 ) On peut alors écrire le système suivant : { 𝑋 𝑅𝑏 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ = 𝜆𝑠𝑖𝑛𝜃 × 1150𝑥 𝑌𝑅𝑏 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ = 1 600 000 1150 × 𝑠𝑖𝑛𝜃 𝑦 𝑌𝑅𝑏 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ = 𝜆𝑐𝑜𝑠𝜃 × 1150𝑦 On cherche à exprimer |𝑅𝑏⃗⃗⃗⃗⃗ | en fonction de θ pour déterminer la valeur de l’angle qui minimise l’effort de compression de la barre 1. { |𝑋 𝑅𝑏 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ | = 𝜆𝑠𝑖𝑛𝜃 × 1150 |𝑌𝑅𝑏 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ | = 1 600 000 1150×𝑠𝑖𝑛𝜃 |𝑌𝑅𝑏 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ | = 𝜆𝑐𝑜𝑠𝜃 × 1150
  39. 39. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 39 ⬄ { |𝑋 𝑅𝑏 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ | = 𝜆𝑠𝑖𝑛𝜃 × 1150 |𝑌𝑅𝑏 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ | = 1 600 000 1150×𝑠𝑖𝑛𝜃 1 600 000 1150×𝑠𝑖𝑛𝜃 = 𝜆𝑐𝑜𝑠𝜃 × 1150 ⬄ { |𝑋 𝑅𝑏 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ | = 𝜆𝑠𝑖𝑛𝜃 × 1150 |𝑌𝑅𝑏 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ | = 1 600 000 1150×𝑠𝑖𝑛𝜃 𝜆 = 1760000 1150²×𝑠𝑖𝑛𝜃×𝑐𝑜𝑠𝜃 ⬄ { |𝑋 𝑅𝑏 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ | = 1 600 000 1150×𝑐𝑜𝑠𝜃 |𝑌𝑅𝑏 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ | = 1 600 000 1150×𝑠𝑖𝑛𝜃 𝜆 = 1 600 000 1150²×𝑠𝑖𝑛𝜃×𝑐𝑜𝑠𝜃 On peut donc maintenant exprimer |𝑅𝑏⃗⃗⃗⃗⃗ | avec |𝑅𝑏⃗⃗⃗⃗⃗ |=√|𝑋 𝑅𝑏 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ | 2 + |𝑌𝑅𝑏 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ | 2 |𝑅𝑏⃗⃗⃗⃗⃗ |=√( 1 600 000 1150×𝑐𝑜𝑠𝜃 )2 + ( 1 600 000 1150×𝑠𝑖𝑛𝜃 )2 On peut alors tracer la courbe de l’effort de compression |𝑅𝑏⃗⃗⃗⃗⃗ | dans la barre 1 en fonction de θ pour connaitre l’angle qui minimise|𝑅𝑏⃗⃗⃗⃗⃗ |. L’angle choisi sera alors de 45° 2. Modélisation du modèle à dimensionner Pour la suite du dimensionnement, nous avons choisi d’utiliser une modélisation numérique grâce au logiciel RDM6, module Ossatures/Spatiale. Cette méthode permet de faire faire les calculs de dimensionnement long et fastidieux par un ordinateur. Voici la description de procédure effectuée. 45; 2782,608696 2760 2770 2780 2790 2800 2810 2820 2830 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 ForceRb(enN) Angle de la barre(en deg) Norme de Rb en fonction de l'angle θ [40;50]
  40. 40. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 40 a. Création d’un nuage de points Pour ses calculs, le logiciel a besoin de points (nœuds) reliés par des segments (éléments qui sont dans notre cas les profilés). Sur les points, des actions extérieures sont appliquées (forces, liaisons…). De même, chaque segment est caractérisé par un matériau et une section. Dans notre cas nous avons commencé par créer l’ensemble des nœuds de notre système. Pour cela, nous avons disposé des points autour de la modélisation CATIA du kart (figures 1, 2 et 3). Ces points ont été placés de façon à avoir les nœuds de notre potence en accord avec les dimensions imposées de celle-ci. Points Figure 1 Figure 2
  41. 41. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 41 Les coordonnées des points ont ensuite été reportées sur le logiciel RDM6 afin de commencer le dimensionnement (figure 4). Figure 3 Figure 4
  42. 42. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 42 Remarque : L’avantage de reporter les coordonnées des points Catia sur RDM6 est l’exactitude des calculs. En effet les nœuds de calcul seront les centres exacts des liaisons encastrement entre les différents profilés. b. Création des éléments (profilés) Nous avons ensuite relié les nœuds sur RDM6 pour créer des éléments paramétrables en matériau et en section (figure 5). Figure 5
  43. 43. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 43 c. Modélisation des actions extérieures à l’armature Cette modélisation prend en compte l’action du sol sur les barres inférieures (arrêt en translation sur𝑧), les forces exercées par le câble en différents points et de poids du l’armature. Aux nœuds 13, 14 et 16, les actions des poulies et du treuil sur l’armature sont modélisées (figure 6). Le nœud 13 subit une force supposée verticale vers le haut due à la tension du câble sur le treuil. Le nœud 14 est soumis à une force verticale vers le bas et une force horizontale suivant 𝑥 résultant de la poulie 2. Enfin le nœud 16 est soumis à une force verticale vers le bas et à une force horizontale suivant -𝑥 qui vient de la poulie 1. Nœud 16 Nœud 14 Nœud 13 Figure 6
  44. 44. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 44 d. Paramétrage des matériaux et des sections Les profilés choisis sont normalisés, issus d’un catalogue ArcelorMittal (Voir annexe). Ils sont en acier S235. Ce paramètre a été entré dans le logiciel RDM6 : Dans un premier temps, les dimensions des profilés ont été choisies arbitrairement. Le critère de choix a été de faire en sorte que deux profilés soudés entre eux aient des dimensions qui permettent le soudage. Le profilé (A) dont la surface assemblée est la section de celui-ci devra avoir une hauteur h inférieure ou égale à la hauteur H de l’autre profilé (B). (Figures 7 et 8) 3. Interprétation des données Une fois la modélisation terminée, nous avons pu effectuer les calculs sur RDM6 pour connaitre les contraintes dans les différents profilés de l’armature. Le but de cette étude est de déterminer les profilés qui subissent les contraintes les plus importantes de façon à choisir une section suffisamment grande. La contrainte maximum admissible dans notre cas est de 58.75 MPa. Il est aussi nécessaire de réduire les profilés qui ne travaillent pas beaucoup de façon à minimiser le poids du système. B A H h h SouduresFigure 7 Figure 8
  45. 45. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 45 Voici la description de la démarche suivie : a. Repérer les sections des profilés avec des contraintes trop importantes b. Modifier la section Dans le cas présent nous avons une contrainte de 86.71 MPa sur la section étudiée : le logiciel identifie par une croix jaune la section où la contrainte est la plus grande sur l’ensemble de l’armature. Nous voulons réduire cette contrainte à une valeur inférieure à 58,75 MPa. Pour cela, nous choisissons une nouvelle dimension de profilé dans le catalogue ArcelorMittal. La section de la barre passe donc de 90x50 e=3 à 90x50 e=5.
  46. 46. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 46 c. Nouvelle étude des contraintes Dès à présent une nouvelle étude peut être effectuée par le logiciel pour vérifier si la valeur de la contrainte est suffisamment petite (figures 9 et 10). La nouvelle valeur de la contrainte est passée à 56,29 MPa. La poutre est donc bien dimensionnée. Or en modifiant cette poutre, la valeur de la contrainte maximum de l’armature a changé de poutre. C’est maintenant le renfort qui subit la contrainte la plus importante. Sa valeur est passée de 63.03 MPa avant la modification à 57.71 MPa après la modification. Malgré ce changement de poutre, la contrainte maximale ne dépasse pas 58.75 MPa. Notre armature est donc correctement dimensionnée. Section barre verticale Section barre de renfort Cette démarche a été reproduite jusqu’à avoir l’ensemble de l’armature de la potence correctement dimensionnée avec des profilés normalisés. Figure 9 Figure 10
  47. 47. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 47 V. Création de la maquette CAO Remarque : Toutes les pièces énoncées dans cette partie sont référencées en annexe. 1. L’armature Le modèle dimensionné sur RDM6 a ensuite été modélisé sur le logiciel de CAO Catia (figure 1). Tout y a été retranscrit (dimensions, sections…). Nous avons fait attention de bien remettre le centre des liaisons encastrement entre les profilés sur les points créés plut tôt. De cette façon notre modèle CAO ne présente pas d’approximations par rapport au dimensionnement numérique. Le modèle que nous avons obtenu est une copie conforme de celui dimensionné sur RDM6. Nous avons dû par la suite insérer des éléments de façon à rendre la potence fonctionnelle (poulies, roues, treuil…). Figure 1
  48. 48. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 48 2. Mise en place des éléments fonctionnels : a. Sécurité et transport Les profilés inférieurs sont protégé par des bouchons en plastique de façon à éviter de se blesser avec les arrêtes coupantes (figure 2). Ensuite pour rendre la potence transportable nous avons choisi de fixer deux roues à l’arrière (voir annexe). De cette façon, par un simple basculement de la potence, le système pourra être déplacé facilement. Les roues sont montées visées sur des tôles pliées soudées à l’armature. b. Assemblage des deux éléments de l’ensemble Pour assurer le transport, la potence est démontable en deux parties (figure 3). L’assemblage de ces deux parties se fait par un assemblage mâle-femelle. Le maintien en position se fait à l’aide de deux sauterelles et par le contact (en rouge) du profilé mâle (1) sur le profilé femelle inférieur(2). Lors du dimensionnement, l’analyse des contraintes a été faite avec les deux sections de profilés différentes pour s’assurer de la résistance de ceux-ci. De plus, le fait d’avoir un long guidage par rapport à la largeur des profilée, permet d’assurer la rigidité de la liaison. Capuchons Roues 2 2 1 1 Figure 2 Figure 3
  49. 49. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 49 c. Treuil de levage et câble Le levage se fait par l’intermédiaire d’un treuil (voir annexe) manuel avec frein et d’un câble INOX 7x19 extra souple de diamètre 3mm résistant à une charge de 480 kg (figures 4 et 5). Le treuil est vissé à une hauteur de 1000 mm sur une tôle soudée à l’armature. Dimensionné pour lever 272 kg, le treuil choisi servira à tracter F=1600N. Le rapport de réduction est de 𝑟𝑟𝑒𝑑 = 15 44 ≈ 0,34. Nous avons déterminé la plage d’effort à exercer sur la poignée du treuil pour soulever la personne. En effet, il a fallu tenir compte du rayon d’enroulement du câble qui augmente et qui fait augmenter la force à exercer pour soulever la personne. En partant de l’hypothèse que le câble s’enroule de 1000 mm, le volume à enrouler est V = 16000 𝑚𝑚3 . De plus, la largeur de la zone d’enroulement L est de 54 mm. Le rayon d’enroulement minimum est r = 20 mm ( on prend une marge par rapport au rayon de l’axe qui est de 12 mm). Nous cherchons donc à calculer le rayon R qui sera le rayon maximum d’enroulement. 𝐿 × (𝜋𝑅2 − 𝜋𝑟2) = 𝑉 ⬄ 𝑅 = √ 𝑉+𝐿𝜋𝑟² 𝐿𝜋 ⬄ R = √16 000+54×𝜋×20² 54×𝜋 ⬄ R = 22,5mm Le rayon d’enroulement maximum étant de 22,5 mm, nous pouvons calculer l’effort maximum 𝐹𝑚𝑎𝑥 à exercer sur la poignée du treuil. Nous calculons simplement l’ensemble du rapport de réduction du treuil (rapport des bras de levier 𝑅 𝑅𝐵 avec RB la longueur de la manivelle + rapport de transmission) et le multiplions par la force F. 𝐹𝑚𝑎𝑥 = 𝐹 × 𝑟𝑟𝑒𝑑 × 𝑅 𝑅𝐵 ⬄ 𝐹𝑚𝑎𝑥 = 1600 × 15 44 × 22.5 235 ⬄ 𝐹𝑚𝑎𝑥=52.5N La force maximale à exercer sera donc de 52,5 N. Cela équivaut à soulever une masse de 5 kg, ce qui est tout à fait raisonnable. Zone d’enroulement Figure 4 Figure 5
  50. 50. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 50 d. Réas Le système de transmission se fait grâce à deux réas (voir annexe) : l’un monté au bout de la flèche de la potence, l’autre au niveau de l’angle droit (respectivement figures 6 et 7). Ces réas sont montés sur roulements et sont dimensionnés pour supporter une charge de 400 kg d’un câble de 4mm de diamètre. Le montage se fait par vis écrou ainsi que par deux entretoises qui sont prises entre le profilé et la bague intérieure du roulement (figures 8 et 9). Le profilé est renforcé par deux plaques soudées de chaque côté. Pour que l’ensemble soit montable, le perçage pour le passage de la vis sera fait après que les plaques aient été soudées. Coupe montage réa Echelle: 1:1 Figure 6 Figure 7 Entretoises Figure 8 Figure 9
  51. 51. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 51 e. Sangle en U et support de sangle La personne handicapée devra être installée dans une sangle en U fixée à un support en H (voir annexe). Le tout sera fixé par un crochet de levage (voir annexe) fixé au câble par sertissage (figure 10). La sangle en U sera en permanence sur le pilote du kart et pourra éventuellement servir à maintenir le pilote en place dans son siège. 3. Rectification de l’armature et du dimensionnement Pour le passage du câble, deux poches A et B ont été faites sur le profilé (figure 11). Ces usinages pouvant fragiliser le système, nous avons fait une nouvelle analyse des contraintes sur RDM6 pour vérifier la solidité de l’ensemble. Nous avons tout simplement modifié les sections du profilé au niveau des poches A et B (figure 12). Puis nous avons vérifié que les contraintes ne dépassaient pas 58.75 MPa. Les contraintes étant respectivement de 11,50 MPa et 13,08 MPa pour les figures A et B, aucunes modifications n’a dû être apportée à l’armature. A B Figure A Figure B Figure 11 Figure 12 Figure 10
  52. 52. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 52 VI. Eléments relatif au transport 1. Poids de l’ensemble D’après le model CAO Catia, le volume total de matière de la potence est de 0,009 𝑚3 . En faisant l’hypothèse que l’ensemble soit en acier, d’une masse volumique de 7800 𝑘𝑔/𝑚3 , on déduit que la masse totale est de 70,2 kg. Etant donné que la potence est démontable en deux parties ce poids permet de transporter l’ensemble. 2. Encombrement Afin d’être sûr que l’ensemble soit transportable, nous avons positionné la potence en situation de transport (figure 1). Le véhicule utilisé est un Renault Trafic. Les dimensions du volume de rangement intérieur de véhicule sont données en annexe. Après vérification, le volume de rangement est donc suffisamment grand pour assurer le transport. Enfin, pour ne pas gêner lors de la manipulation de l’ensemble démonté, la poignée du treuil est démontable. Aussi, le câble peut être maintenu en tension grâce à un crochet sur la barre de renfort (figure 2). Figure 1 Figure 2
  53. 53. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 53 VII. Notice d’utilisation 1. Mise en situation et démarche à suivre Etape 1 : Placer le pilote équipé de sa sangle en U dans son fauteuil sous le support en H. Etape 2 : Monter le pilote à l’aide du treuil et le bloquer avec le frein. Retirer le fauteuil. Etape 3 : Faire reculer le kart sous le pilote et le descendre dans le fauteuil. Etape 4 : Attacher le pilote si besoin et démarrer le kart. Le kart est maintenant prêt à partir ! Etape 1 Etape 4 Etape 3 Etape 2
  54. 54. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 54 2. Nomenclature des éléments
  55. 55. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 55 Commandes au volant Introduction Dans le cadre de l’adaptation du karting pour une personne ayant perdu ses facultés motrices, il est essentiel de permettre un freinage adapté et simple d’utilisation pour les personnes handicapées. Il faut donc remplacer impérativement le frein actionné à l’aide d’une pédale, par un frein actionné à l’aide d’une manette au niveau du volant. Ce type de frein est appelé communément dans le monde du karting un « frein avant ». Néanmoins, de nombreuses contraintes résultent de cette problématique consistant à transformer le frein à pédale par un frein à manette. La première contrainte, qui sera la fonction principale de notre système est d’assurer un freinage identique à celui d’un frein de karting classique, alors que la force fournie par la main sera plus petite que celle fournie par les jambes. Plusieurs fonctions contraintes s’ensuivent : - Dimensions de la manette respectant la taille de la main (longueur / distance) - La rotation de la manette devra être limitée de sorte à s’adapter à la main - Dimensions du frein de telle sorte qu’il n’interfère pas avec le volant débrayable - L’utilisateur doit avoir la main en permanence sur la manette (la manette doit donc tourner avec le volant) Pour réaliser ce frein, nous partons de la technologie de freinage employées sur tous les kartings. Il s’agit du frein à disque hydraulique. Cette technologie utilise deux pistons sur lesquels sont placés des plaquettes, entre ces plaquettes est placé un disque. Lorsque les vérins sont actionnés, les plaquettes appuient sur le disque entraînant un couple sur ce dernier. Dans le cas des kartings, les pédales actionnent un vérin hydraulique, et notre étude consistera à remplacer la pédale par une manette.
  56. 56. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 56 Préambule Notre choix s’est porté sur un frein à disque hydraulique. Nous réutilisons donc la technologie des freins qui sont montés sur tous les kartings commercialisés. Précisons que sur les kartings de compétition, un frein hydraulique complémentaire situé sur les roues avant cette fois-ci. Pour cette étude, nous partons d’un modèle CAO de karting déjà existant et mis à disposition par « GrabCad ». Etant donné la technologie de freinage que nous utilisons, il n’est pas nécessaire de concevoir un étrier de frein, nous réutilisons donc l’étrier de frein hydraulique déjà présent et assemblé sur notre modèle CAO. En effet la modification que nous apportons au frein se situe en amont, c’est-à-dire à partir de l’étrier et en remontant toute la chaîne hydraulique, et non au niveau même de l’étrier. Dans cette première partie calculatoire, nous faisons l’hypothèse que notre frein n’est constitué que deux parties : l’étrier de frein et la partie manette / maître-cylindre, les deux parties reliées par une gaine hydraulique permettant de transférer la force hydraulique délivrée par la manette à l’étrier de frein qui viendra serrer le disque afin de créer le freinage souhaité. L’objectif ici est de déterminer les dimensions de la manette qui permettront d’obtenir la force nécessaire au freinage. Pour arriver à cela, nous partons de la force exercée par la main sur la manette, et de la force nécessaire au freinage du véhicule. Ci-dessous le schéma cinématique du frein, depuis l’étrier jusqu’au volant
  57. 57. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 57 I. Détermination de la force de freinage a. Hypothèses de départ  On souhaite créer un frein manuel qui soit capable de produire la force maximale de freinage nécessaire à un pilote lambda de karting lorsqu’il est en course. Lorsque ce pilote freine au maximum, il arrête totalement les roues arrière et donc l’essieu arrière qui en liaison complète avec les roues et le disque de frein. Il fait patiner le karting. On en déduit que la force maximale nécessaire au freinage d’un karting est la force parvenant à bloquer l’essieu arrière à quelque moment que ce soit, et donc à entraîner les pneus à glisser par rapport à la route / au circuit.  Comme on vient de le démontrer, on partira pour cette étude de la force nécessaire pour faire glisser les pneus du karting par rapport à la route –dans des conditions d’adhérence idéales avec route sèche et pneu neuf- cette force étant la force de freinage maximale nécessaire à un karting, dans toute situation.  Dans une situation de conduite idéale, le pilote n’accélère jamais en même temps qu’il freine (il risquerait d’abimer le moteur). On peut alors faire l’hypothèse que le frein est actionné uniquement lorsque le karting est en vitesse continue car il n’y a plus d’accélération. En effet on négligera ici la décélération due aux frottements des pneus, de l’air et au moteur, car le temps qui s’écoule entre le moment où le pilote lâche la pédale d’accélérateur et enclenche la pédale de frein est très faible (de l’ordre du dixième de seconde). Ainsi, la force de freinage maximale est celle nécessaire au glissement des pneus sur la route, dans des conditions d’adhérence idéales et à vitesse constante. La vitesse nulle est une vitesse constante, cette force est donc la même lorsque le véhicule est en déplacement à vitesse constante qu’à l’arrêt.  Maintenant que nous avons énoncé les hypothèses de calcul, nous allons pouvoir déterminer cette force appelée « Fg ». N’oublions pas que l’objectif ici est de déterminer la force et donc la pression que doit exercer la manette sur le fluide, puis le fluide sur les plaquettes afin d’obtenir le freinage souhaité. La méthodologie sera donc la suivante : - Déterminer la force de glissement au niveau des pneus - Déterminer la force nécessaire au blocage de l’essieu, puis du disque - Déterminer la force et donc la pression des plaquettes sur le disque - Déterminer la force exercée par la manette sur le piston de la manette
  58. 58. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 58 b. Calcul de la force de freinage à la manette Détermination de la force de glissement au niveau des pneus : Nous sommes dans un cas de vitesse constante et donc statique comme démontré précédemment, on peut donc appliquer facilement la loi de coulomb afin de trouver la force de glissement. La loi de coulomb est vérifiée par la formule ci-contre : 𝑻 = 𝒇 𝒙 𝑵 Avec : - « T » la force tangentielle - « f » le coefficient d’adhérence - « N » la force normale On applique donc cette formule à notre système constitué de {pneu ; asphalte} comme on peut le voir sur le schéma ci-contre : On obtient la formule littéraire suivante : 𝑇(𝑝𝑛𝑒𝑢)⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ = 𝑓 𝑥 𝑃⃗ Avec : - 𝑇(𝑝𝑛𝑒𝑢)⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ la force tangentielle au pneu - 𝑓 le coefficient d’adhérence pneu/asphalte - 𝑃⃗ le poids du karting Détermination du couple au niveau de l’essieu : On connaît la force tangentielle au pneu, il nous suffit donc de multiplier cette force par le rayon du pneu afin de déterminer le couple appliqué à l’essieu pour produire la force de glissement. 𝐶𝑜𝑢𝑝𝑙𝑒 = 𝐹𝑜𝑟𝑐𝑒 𝑥 𝐵𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑙𝑒𝑣𝑖𝑒𝑟 On en déduit que : 𝐶(𝑒𝑠𝑠𝑖𝑒𝑢)⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ = 𝑇(𝑝𝑛𝑒𝑢)⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑥 𝑅
  59. 59. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 59 Détermination de la force exercée par les plaquettes sur le disque Pour pouvoir déterminer cette force, nous appliquons une deuxième fois la loi de Coulomb. Cependant, nous devons d’abord déterminer la force tangentielle au niveau du disque. Pour cela, on va considérer un point moyen de contact entre les plaquettes et le disque. En ce point-là on déterminera la force tangentielle du disque pour ensuite pouvoir appliquer la loi de coulomb. Toujours en appliquant 𝐶𝑜𝑢𝑝𝑙𝑒 = 𝐹𝑜𝑟𝑐𝑒 𝑥 𝐵𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑙𝑒𝑣𝑖𝑒𝑟 ; on obtient : 𝐶(𝑒𝑠𝑠𝑖𝑒𝑢)⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ = 𝐹(𝑑𝑖𝑠𝑞𝑢𝑒)⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑥 𝑅(𝑚𝑜𝑦𝑒𝑛) 𝐹(𝑑𝑖𝑠𝑞𝑢𝑒)⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ = 𝐶(𝑒𝑠𝑠𝑖𝑒𝑢)⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ / 𝑅(𝑚𝑜𝑦𝑒𝑛) Soit le système {plaquette ; disque} comme représenté comme suit : Avec : - 𝐹(𝑝𝑙𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑡𝑒)⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ la force exercée par la plaquette sur le disque - 𝑓(𝑑) le coefficient d’adhérence disque / plaquette - 𝐹(𝑑𝑖𝑠𝑞𝑢𝑒)⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ la force tangentielle au point moyen de contact disque/plaquette On applique donc la loi de coulomb comme pour la détermination de 𝑇(𝑝𝑛𝑒𝑢)⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ , cependant dans ce cas-ci, on a deux plaquettes qui viennent exercer la même force sur le disque, en effet dans un circuit hydraulique fermé et sans composant la pression est la même partout, ainsi la pression exercée par chacune des plaquettes sur le disque et la même, et donc la force est la même de chaque côté. On a donc deux frottements d’une plaquette sur le disque. On obtient la formule littérale suivante : 𝐹(𝑑𝑖𝑠𝑞𝑢𝑒)⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ = 𝐹(𝑝𝑙𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑡𝑒)⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑥 2 𝑥 𝑓(𝑑) 𝐹(𝑝𝑙𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑡𝑒)⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ = 1 2 𝑥 𝐹(𝑑𝑖𝑠𝑞𝑢𝑒)⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑥 𝑓(𝑑)
  60. 60. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 60 Détermination de la force au niveau de la manette : Du point de vue hydraulique, notre système de freinage est composé d’un étrier, lui- même composé de deux pistons, ainsi que d’une manette composée d’un piston. Soit le circuit hydraulique schématisé comme suit : Nous sommes en présence d’un circuit hydraulique fermé, la pression est partout la même. La pression exercée sur le piston de la manette est donc la même pression que celle exercée sur le premier piston de l’étrier que la pression exercée sur le deuxième piston de l’étrier. La pression dans le système est donc : 𝑃 = 𝐹(𝑝𝑙𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑡𝑒)⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ / 𝑆(𝑝𝑙𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑡𝑒) Avec : - 𝑆(𝑝𝑙𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑡𝑒) la section des pistons de l’étrier - 𝑃 la pression dans le circuit Et : - 𝑆(𝑚𝑎𝑛𝑒𝑡𝑡𝑒) la section du piston de la manette - 𝐹(𝑚𝑎𝑛𝑒𝑡𝑡𝑒)⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ la force exercée par la manette sur le piston Or on a également : 𝑃 = 𝐹(𝑚𝑎𝑛𝑒𝑡𝑡𝑒)⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ / 𝑆(𝑚𝑎𝑛𝑒𝑡𝑡𝑒) On peut donc poser l’égalité suivante : 𝑃 = 𝐹(𝑚𝑎𝑛𝑒𝑡𝑡𝑒)⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ / 𝑆(𝑚𝑎𝑛𝑒𝑡𝑡𝑒) = 𝐹(𝑝𝑙𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑡𝑒)⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ / 𝑆(𝑝𝑙𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑡𝑒) 𝑭(𝒎𝒂𝒏𝒆𝒕𝒕𝒆)⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ = 𝑭(𝒑𝒍𝒂𝒒𝒖𝒆𝒕𝒕𝒆)⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 𝒙 𝑺(𝒎𝒂𝒏𝒆𝒕𝒕𝒆) / 𝑺(𝒑𝒍𝒂𝒒𝒖𝒆𝒕𝒕𝒆)
  61. 61. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 61 Détermination des dimensions de la manette : Comme pour les parties précédentes, nous allons déterminer les dimensions de la manette de frein de manière littérale, les applications numériques viendront plus tard. En effet on peut « jouer » légèrement sur les diamètres, les coefficients d’adhérence, afin d’optimiser nos données. Il nous faut donc d’abord trouver les formules littérales. Une fois de plus, cette étude ne sera possible qu’en posant le problème avec les hypothèses correspondantes. Soit la manette de frein en position relâchée comme suit : Soit la manette de frein en position de freinage comme suit :
  62. 62. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 62 Les forces appliquées à la manette de frein sont uniquement la force exercée par la main, ainsi que la force exercée par le piston sur la manette. Comme on peut le voir sur les graphiques on a donc : - 𝐹(𝑚𝑎𝑖𝑛)⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ la force exercée par la main sur la manette de frein au point B - 𝐹(𝑝𝑖𝑠𝑡𝑜𝑛)⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ la force exercée par la manette sur le piston au point C - 𝑂𝐶 la distance entre le point de rotation et le piston de la manette (là ou la force est appliquée plus précisément) - 𝑂𝐷 la longueur de la manette projetée sur l’axe des 𝑥 - 𝐷𝐵 la longueur de la manette projetée sur l’axe des 𝑦 - 𝑂𝐵 la longueur de la manette - 𝐴𝐶 la longueur représentant la translation du piston de la manette On a supposé que la position de la manette lorsque le freinage est maximale est la position lorsque le point B et confondu avec le point D (de même pour A et C), et étant donné que le piston est placé au point C, alors la distance sur laquelle translate le piston est la même que la longueur AC. Afin de réaliser cette étude nous allons parler de notion de volume de fluide déplacé au cours du freinage. En effet lors du freinage, le piston de la manette vient pousser un volume de fluide avec une pression P, le même volume est alors déplacé au niveau des pistons de l’étrier avec la même pression. On va alors déterminer le volume de fluide déplacé au niveau des pistons de l’étrier pour en déduire la longueur de la translation nécessaire au piston de la manette pour déplacer ce fluide.
  63. 63. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 63 On rappelle les données expressions suivantes : - 𝐷𝐵(𝑝𝑙𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑡𝑒) la longueur du jeu situé entre les plaquettes et le disque - 𝑆(𝑝𝑙𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑡𝑒) 𝑙𝑎 section du piston au niveau de la manette - 𝑉 le volume de fluide déplacé lors du freinage 𝑉 = 𝐷𝐵(𝑝𝑙𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑡𝑒) 𝑥 𝑆(𝑝𝑙𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑡𝑒) 𝑉 = 𝐴𝐶 𝑥 𝑆(𝑚𝑎𝑛𝑒𝑡𝑡𝑒) 𝐷𝐵(𝑝𝑙𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑡𝑒) 𝑥 𝑆(𝑝𝑙𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑡𝑒) = 𝐴𝐶 𝑥 𝑆(𝑚𝑎𝑛𝑒𝑡𝑡𝑒) 𝑨𝑪 = 𝑫𝑩(𝒑𝒍𝒂𝒒𝒖𝒆𝒕𝒕𝒆) 𝒙 𝑺(𝒑𝒍𝒂𝒒𝒖𝒆𝒕𝒕𝒆) / 𝑺(𝒎𝒂𝒏𝒆𝒕𝒕𝒆) Nous sommes dans le cas d’une étude statique, on peut donc poser : ∑ 𝑀(𝑒𝑥𝑡/𝑠)⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ = 0⃗ 𝑀𝑂(𝐹𝑚𝑎𝑖𝑛)⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ + 𝑀𝑂(𝐹𝑚𝑎𝑛𝑒𝑡𝑡𝑒)⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ = 0⃗ Les moments sont dirigés uniquement par l’axe 𝑧 𝑂𝐷 𝑥 𝐹(𝑚𝑎𝑖𝑛) – 𝑂𝐶 𝑥 𝐹(𝑚𝑎𝑛𝑒𝑡𝑡𝑒) = 0 𝑂𝐷 = 𝑂𝐶 𝑥 𝐹(𝑚𝑎𝑛𝑒𝑡𝑡𝑒) / 𝐹(𝑚𝑎𝑖𝑛) Or on sait que : 𝐹(𝑚𝑎𝑛𝑒𝑡𝑡𝑒)⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ = 𝐹(𝑝𝑙𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑡𝑒)⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑥 𝑆(𝑚𝑎𝑛𝑒𝑡𝑡𝑒) / 𝑆(𝑝𝑙𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑡𝑒) On en déduit : 𝑶𝑫 = 𝑶𝑪 𝒙 𝑭(𝒑𝒍𝒂𝒒𝒖𝒆𝒕𝒕𝒆) 𝒙 𝑺(𝒎𝒂𝒏𝒆𝒕𝒕𝒆) / 𝑺(𝒑𝒍𝒂𝒒𝒖𝒆𝒕𝒕𝒆) 𝒙 𝑭(𝒎𝒂𝒊𝒏)
  64. 64. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 64 Situons-nous dans les deux triangles rectangles OAC et ODB comme sur le schéma suivant : On a donc : tan 𝛼 = 𝐵𝐷 𝑂𝐷⁄ = 𝐴𝐶 𝑂𝐶⁄ 𝐵𝐷 = 𝐴𝐶 𝑥 𝑂𝐷 𝑂𝐶⁄ Or on a déterminé les formules littérales de 𝐴𝐶 et 𝑂𝐷 On en déduit donc 𝐵𝐷 = 𝐷𝐵(𝑝𝑙𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑡𝑒) 𝑥 𝑆(𝑝𝑙𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑡𝑒) 𝑥 𝑂𝐶 𝑥 𝐹(𝑝𝑙𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑡𝑒)𝑥 𝑆(𝑚𝑎𝑛𝑒𝑡𝑡𝑒) 𝑆(𝑚𝑎𝑛𝑒𝑡𝑡𝑒)𝑥 𝑆(𝑝𝑙𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑡𝑒)𝑥 𝐹(𝑚𝑎𝑖𝑛)𝑥 𝑂𝐶 𝐵𝐷 = 𝐷𝐵(𝑝𝑙𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑡𝑒) 𝑥 𝑆(𝑝𝑙𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑡𝑒) 𝑥 𝑂𝐶 𝑥 𝐹(𝑝𝑙𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑡𝑒)𝑥 𝑆(𝑚𝑎𝑛𝑒𝑡𝑡𝑒) 𝑆(𝑚𝑎𝑛𝑒𝑡𝑡𝑒)𝑥 𝑆(𝑝𝑙𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑡𝑒)𝑥 𝐹(𝑚𝑎𝑖𝑛)𝑥 𝑂𝐶 𝑩𝑫 = 𝑫𝑩(𝒑𝒍𝒂𝒒𝒖𝒆𝒕𝒕𝒆) 𝒙 𝑭(𝒑𝒍𝒂𝒒𝒖𝒆𝒕𝒕𝒆) 𝑭(𝒎𝒂𝒊𝒏) Nous avons donc ici réussi à déterminer les longueurs de la manette permettant de la définir intégralement : 𝑩𝑫 = 𝑫𝑩(𝒑𝒍𝒂𝒒𝒖𝒆𝒕𝒕𝒆) 𝒙 𝑭(𝒑𝒍𝒂𝒒𝒖𝒆𝒕𝒕𝒆) 𝑭(𝒎𝒂𝒊𝒏) 𝑶𝑫 = 𝑶𝑪 𝒙 𝑭(𝒑𝒍𝒂𝒒𝒖𝒆𝒕𝒕𝒆) 𝒙 𝑺(𝒎𝒂𝒏𝒆𝒕𝒕𝒆) / 𝑺(𝒑𝒍𝒂𝒒𝒖𝒆𝒕𝒕𝒆) 𝒙 𝑭(𝒎𝒂𝒊𝒏) 𝑶𝑩 = √( 𝑶𝑫) 𝟐 + (𝑩𝑫)² Les valeurs de 𝑂𝐷, 𝐴𝐶 , 𝐵𝐷 dépendent des données suivantes : - 𝐷𝐵(𝑝𝑙𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑡𝑒) - 𝐹(𝑝𝑙𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑡𝑒) - 𝐹(𝑚𝑎𝑖𝑛) - 𝑆(𝑚𝑎𝑛𝑒𝑡𝑡𝑒) - 𝑆(𝑝𝑙𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑡𝑒) - 𝑂𝐶
  65. 65. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 65 Or ces données sont connues pour certaines, et pour d’autres on pourra moduler la valeur de manière réaliste afin d’optimiser les calculs. Après avoir établi un classeur Excel (voir annexe), et fixé les valeurs de la manière la plus réaliste possible, on obtient comme dimensions de la manette permettant d’obtenir la force souhaitée : 𝐵𝐷 = 115.22 𝑚𝑚 𝑂𝐷 = 179.3 𝑚𝑚 𝑂𝐵 = 213.11 𝑚𝑚 Or on a un diamètre de volant de 30 cm, et notre manette est fixée sur l’axe de rotation du volant, ainsi la longueur de la manette suivant l’axe noté 𝑥 ne doit pas excéder le rayon du volant. De plus on a estimé que la distance entre la paume de la main et le point où celle-ci tient la manette (ici le point B) ne peut excéder 70mm. On obtient donc : 𝐵𝐷 < 70 𝑚𝑚 𝑂𝐷 < 150 𝑚𝑚 On en conclut que notre frein n’est pas conforme, car l’utilisateur du karting ne sera pas en mesure de freiner convenablement au vu des dimensions de la manette. Il n’y a pas d’autre choix que d’assister notre freinage afin d’obtenir le freinage voulu avec des dimensions de manettes satisfaisantes.
  66. 66. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 66 II. Le freinage assisté a. Analyse de l’existent Type de freinage assisté Principe de fonctionnement Avantages Inconvénients Assistance par dépression On se sert de la dépression du moteur afin d’augmenter la pression dans le circuit hydraulique du frein - Peu de composants - Peu encombrant - Pas besoin de compresseur, ou de pompe - Inadapté pour un moteur de karting - Très onéreux - Compliqué à mettre en œuvre Assistance par pression d’air A l’aide d’une pompe hydraulique et d’un réservoir hydraulique, on vient augmenter la pression dans le circuit hydraulique du frein - Système indépendant du moteur - Pas besoin de compresseur - Inadapté pour un karting - Très onéreux - Encombrant - Lourd Assistance par pression hydraulique A l’aide d’un compresseur, d’un régulateur et d’un réservoir d’air comprimé, on vient actionner un servofrein qui va agir sur le maître-cylindre et donc augmenter la pression dans le circuit hydraulique de freinage - Indépendant du moteur - Inadapté pour un karting - Très onéreux - Encombrant - Lourd On voit avec le tableau ci-dessus qu’aucune assistance au freinage utilisée dans le quotidien n’est adaptée à notre karting. Nous allons alors devoir concevoir notre propre système de freinage assisté. Effectivement, sans freinage assisté notre frein ne serait pas fonctionnel. Nous allons donc devoir concevoir intégralement un système d’assistance au freinage de notre karting, ce système devra intégrer en entrée la force issue de la manette de frein, ajouter à cela une force que l’on calculera par la suite, puis délivrer en sortie la force nécessaire au freinage précédemment calculée. Nous parlons ici en terme de force, mais nous pouvons également parler en terme de pression, tout dépend la technologie qui sera utilisée.
  67. 67. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 67 b. Solution retenue La meilleure solution pour assister notre frein hydraulique est donc de venir ajouter une force dans notre système afin que celle-ci vienne s’additionner avec la force de la manette afin que la résultante des deux soit la force correspondante à la force au niveau de l’étrier. Pour réaliser cela plusieurs choix s’offrent à nous : Type de freinage assisté Principe de fonctionnement Avantages Inconvénients Vérin hydraulique A l’aide d’une pompe hydraulique et d’un vérin hydraulique, on vient exercer une force sur une pièce mécanique en translation. En entrée de cette pièce nous avons donc la force du vérin hydraulique ainsi que la force issue de la manette. En sortie nous avons un vérin hydraulique relié à l’étrier. - Très forte pression issue du vérin hydraulique, effort de l’utilisateur minimal, voire nul - Nécessite une pompe hydraulique - Onéreux - Encombrant - Lourd Vérin électrique De la même manière que pour le vérin hydraulique, nous venons exercer en entrée d’une pièce mécanique une force issue du vérin électrique qui s’additionnera à la force issue de la manette - Faible encombrement - Léger - Coût réduit - Asservissement, force réglable - Consomme de la batterie Vérin pneumatique De la même manière que pour le vérin hydraulique et électrique, nous venons exercer en entrée d’une pièce mécanique une force issue du vérin pneumatique (vérin entraîné par un compresseur) qui s’additionnera à la force issue de la manette - Force issue du vérin élevée - Nécessite un compresseur - Onéreux - Encombrant - Lourd Nous déduisons du tableau ci-dessus que la meilleure solution pour résoudre notre problématique est d’utiliser un vérin électrique. Celui-ci sera asservi à l’aide d’un capteur qui indiquera à quel moment le vérin doit être actionné pour compléter la force issue de la manette. Cela permettra de pouvoir régler le moment auquel on souhaite enclencher l’assistance.
  68. 68. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 68 Ce système divisera le circuit hydraulique en deux :  Un premier circuit hydraulique, appelé « circuit manette » reliant le piston de la manette au système d’assistance au freinage.  Un deuxième circuit hydraulique, appelé « circuit étrier » reliant l’étrier au système d’assistance au freinage.  Les éléments constituants ce système appelé « système intermédiaire » sera composé des éléments comme suit : - Un vérin hydraulique issu du circuit manette - Un vérin électrique - Un vérin hydraulique - Une pièce mécanique appelée « Pièce intermédiaire »  Le système sera intégré entre le pare-choc avant et la tige du volant. Décrivons le fonctionnement de ce frein étape par étape : 1) L’utilisateur n’a pas actionné la manette, rien ne se produit 2) L’utilisateur a actionné la manette de frein, alors le vérin 1 est entraîné par le circuit de la manette, la pièce intermédiaire translate sur la bâti venant pousser le vérin 2, celui-ci exerce alors une pression dans le circuit étrier venant pousser les plaquettes sur le disque. 3) L’utilisateur a tiré sur la manette au maximum, le capteur de contact situé à l’arrière de la manette envoie alors un signal au vérin électrique qui vient pousser la pièce intermédiaire. Cette force s’additionne à celle du vérin hydraulique, le disque est alors totalement bloqué. 4) L’utilisateur relâche la manette, le vérin électrique retourne à sa position initiale. Les ressorts situés dans l’étrier permettent le retour des vérins hydraulique à leurs positions initiales respectives.
  69. 69. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 69 c. Choix des vérins Comme expliqué précédemment, notre système permet d’additionner mécaniquement deux forces issues de deux vérins, vérin électrique et hydraulique. On va chercher ici à trouver la force minimale du vérin électrique permettant à la fois d’obtenir la force résultante nécessaire au freinage et d’obtenir des dimensions de manette conformes au cahier des charges.  En effet, la force issue de la manette pourra être réduite grâce à l’assistance au freinage, or on a vu précédemment que les dimensions de la manette dépendaient de la force issue de celle-ci.  De plus, on voudra ici trouver la force minimale issue de vérin électrique, car on souhaite minimiser ce dernier, afin d’obtenir un vérin électrique le plus petit possible, et une consommation électrique la plus faible possible. Pour parvenir à nos fins, on va poser : - 𝐹(𝑒𝑙𝑒𝑐)⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ la force du vérin électrique - 𝐹(𝑎𝑠𝑠𝑖𝑠𝑡)⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ la nouvelle force que doit appliquer le pilote sur le piston de la manette, soit 𝐹(𝑎𝑠𝑠𝑖𝑠𝑡)⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ = 𝐹(𝑝𝑙𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑡𝑒)⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ – 𝐹(𝑒𝑙𝑒𝑐)⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ Nous avons donc deux conditions à respecter comme nous l’avons vu lors de la détermination des dimensions de la manette de frein : - 𝐵𝐷 < 70 𝑚𝑚 - 𝑂𝐷 < 150 𝑚𝑚 Pour respecter la condition 𝑩𝑫 < 𝟕𝟎 𝒎𝒎 : Soit  𝐵𝐷 = 𝐷𝐵(𝑝𝑙𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑡𝑒) 𝑥 𝐹(𝑝𝑙𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑡𝑒) 𝐹(𝑚𝑎𝑖𝑛) On remplace ici la force 𝐹(𝑝𝑙𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑡𝑒) par la nouvelle force composée de 𝐹(𝑝𝑙𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑡𝑒) – 𝐹(𝑒𝑙𝑒𝑐). On appellera cette force 𝐹(𝑎𝑠𝑠𝑖𝑠𝑡). On a donc 𝐵𝐷 < 𝐵𝐷𝑚𝑎𝑥 = 𝐷𝐵(𝑝𝑙𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑡𝑒) 𝑥 𝐹(𝑎𝑠𝑠𝑖𝑠𝑡) 𝐹(𝑚𝑎𝑖𝑛) Or 𝐹(𝑎𝑠𝑠𝑖𝑠𝑡) = 𝐹(𝑝𝑙𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑡𝑒) – 𝐹(𝑒𝑙𝑒𝑐) D’où 𝐵𝐷𝑚𝑎𝑥 = 𝐷𝐵(𝑝𝑙𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑡𝑒) 𝑥 ( 𝐹(𝑝𝑙𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑡𝑒) – 𝐹(𝑒𝑙𝑒𝑐) ) 𝐹(𝑚𝑎𝑖𝑛) 𝐹(𝑒𝑙𝑒𝑐) = 𝐹(𝑝𝑙𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑡𝑒) − 𝐵𝐷𝑚𝑎𝑥 𝑥 𝐹(𝑚𝑎𝑖𝑛) 𝐷𝐵(𝑝𝑙𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑡𝑒) On a donc déterminé la force minimale délivrée par le vérin afin de respecter la condition 𝐵𝐷 < 70 𝑚𝑚
  70. 70. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 70 Pour respecter la condition 𝑂𝐷 < 150 𝑚𝑚 : Soit 𝑂𝐷 = 𝑂𝐶 𝑥 𝐹(𝑝𝑙𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑡𝑒) 𝑥 𝑆(𝑚𝑎𝑛𝑒𝑡𝑡𝑒) / 𝑆(𝑝𝑙𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑡𝑒) 𝑥 𝐹(𝑚𝑎𝑖𝑛) De la même manière que précédemment, on remplace 𝐹(𝑝𝑙𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑡𝑒) – 𝐹(𝑒𝑙𝑒𝑐) par 𝐹(𝑎𝑠𝑠𝑖𝑠𝑡). On a donc 𝑂𝐷 < 𝑂𝐷𝑚𝑎𝑥 = 𝑂𝐶 𝑥 𝐹(𝑎𝑠𝑠𝑖𝑠𝑡) 𝑥 𝑆(𝑚𝑎𝑛𝑒𝑡𝑡𝑒) 𝑆(𝑝𝑙𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑡𝑒) 𝑥 𝐹(𝑚𝑎𝑖𝑛) 𝑂𝐷𝑚𝑎𝑥 = 𝑂𝐶 𝑥 (𝐹(𝑝𝑙𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑡𝑒)−𝐹(𝑒𝑙𝑒𝑐)) 𝑥 𝑆(𝑚𝑎𝑛𝑒𝑡𝑡𝑒) 𝑆(𝑝𝑙𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑡𝑒) 𝑥 𝐹(𝑚𝑎𝑖𝑛) 𝐹(𝑒𝑙𝑒𝑐) = 𝐹(𝑝𝑙𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑡𝑒) − 𝑂𝐷𝑚𝑎𝑥 𝑥 𝑆(𝑝𝑙𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑡𝑒) 𝑥 𝐹(𝑚𝑎𝑖𝑛) 𝑂𝐶 𝑥 𝑆(𝑚𝑎𝑛𝑒𝑡𝑡𝑒) Ainsi, pour respecter les deux conditions on veut donc respecter le système suivant : { 𝐹(𝑒𝑙𝑒𝑐) > 𝐹(𝑝𝑙𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑡𝑒) − 𝑂𝐷𝑚𝑎𝑥 𝑥 𝑆(𝑝𝑙𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑡𝑒) 𝑥 𝐹(𝑚𝑎𝑖𝑛) 𝑂𝐶 𝑥 𝑆(𝑚𝑎𝑛𝑒𝑡𝑡𝑒) 𝐹(𝑒𝑙𝑒𝑐) > 𝐹(𝑝𝑙𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑡𝑒) − 𝐵𝐷𝑚𝑎𝑥 𝑥 𝐹(𝑚𝑎𝑖𝑛) 𝐷𝐵(𝑝𝑙𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑡𝑒) Pour notre application numérique, nous allons donc poser ces deux formules, avec les variables paramétrées de manière indépendante. Nous aurons donc deux valeurs de 𝐹(𝑣é𝑟𝑖𝑛), nous prendrons donc à chaque fois la plus grande valeur des deux, ce qui nous permettra de vérifier systématiquement le système. En effet, si 𝑋 > 𝑌 et 𝑌 > 𝑍 alors 𝑋 > 𝑍 Après avoir paramétré notre tableur Excel (voir annexe), nous obtenons les valeurs suivantes : Il nous faut donc un vérin délivrant une force de 950N au minimum afin d’avoir la force nécessaire et des dimensions de manette respectant le cahier des charges. 𝑭(𝒆𝒍𝒆𝒄) = 𝟗𝟑𝟖. 𝟎𝟗𝑵 𝑶𝑫 = 𝟏𝟎𝟖. 𝟗𝟐 𝒎𝒎 𝑩𝑫 = 𝟕𝟎 𝒎𝒎 𝑶𝑩 = 𝟏𝟐𝟗. 𝟒𝟕 𝒎𝒎
  71. 71. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 71 Choix du vérin électrique : Nous avons déterminé les dimensions de notre manette, ainsi que la force que le vérin électrique devait fournir. Il nous faut maintenant trouver un vérin électrique le moins encombrant possible. En effet, nous ne disposons que de peu de place sur notre karting pour intégrer notre système d’assistance au freinage, et il nous faut impérativement minimiser la masse pour ne pas fausser nos données (notamment la masse utilisée lors de nos calculs), ainsi que pour optimiser le karting. Après avoir minutieusement comparé les vérins électriques disponibles sur le marché, notamment chez les grands constructeurs de vérins électriques, le vérin le moins encombrant que nous ayons trouvé et qui respecte notre cahier des charges est le vérin électrique CAHB- 10 de chez SKF. Les propriétés du vérin qui nous intéressent sont les suivantes : - Longueur rétractée :  𝑳 = 𝟏𝟓𝟖 𝒎𝒎 - Largeur :  𝒍 = 𝟖𝟐 𝒎𝒎 - Masse :  𝑴 = 𝟏. 𝟓 𝒌𝒈 - Force maximale en poussée :  𝑭 = 𝟏𝟎𝟎𝟎𝑵  Dans notre assistance au freinage, nous connaissons donc le vérin électrique, les dimensions de notre manette, il ne nous manque donc plus qu’à connaître les vérins hydrauliques au niveau de notre système intermédiaire.
  72. 72. Projet Handi-Kart 2013-2014 CURGY Antoine, FOREST Luc, PEZZO Morgan, CERTAIN-BRESSON Martin 72 Choix des vérins hydrauliques : Afin de pouvoir choisir les vérins hydrauliques, nous devons d’abord déterminer la pression qui sera appliquée au niveau des pistons. Afin de respecter nos calculs et hypothèses, il faut que les diamètres intérieurs des vérins hydrauliques en entrée et sortie de la pièce intermédiaire soient les mêmes. Si les diamètres étaient différents alors il y aurait un rapport de réduction entre les deux pistons, ce qui fausserait nos formules. De plus, comme pour le vérin électrique, il nous faut minimiser la longueur et la masse de nos deux vérins hydrauliques. Cette fois-ci une longueur maximale sera fixée pour chaque vérin hydraulique. Effectivement, d’après notre modèle de conception que nous avons établi en début de cette partie concernant le freinage assisté, et après l’avoir conçu (cette partie sera détaillée plus loin dans notre étude), on a déterminé la longueur rétractée maximale que peuvent avoir nos vérins hydrauliques : 𝑳 = 𝟏𝟕𝟎 𝒎𝒎. Nous allons donc chercher des vérins hydrauliques ayant des longueurs rétractées inférieures à 170 mm, en ayant une masse minimale. Nous vérifierons ensuite si la pression admissible dans ces vérins est inférieure à la pression du fluide.  Notre choix s’est orienté vers le vérin hydraulique Ouest Hydraulique de référence DES162550 ayant les caractéristiques suivantes : - Longueur rétractée : 𝑳 = 𝟏𝟔𝟎 𝒎𝒎 - Diamètre intérieur : 𝒅 = 𝟏𝟔 𝒎𝒎 - Pression admissible : 𝑷(𝒀xns#£

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