Projet d'un Low Racer TD direction AR

Après la réalisation d'un Tadpole qui marche plutôt correctement, je souhaiterai à présent me pencher sur un Low Racer.
Ça fait maintenant 3-4 mois que je fouille la toile pour choisir la meilleur config. possible, TD, TI, Propulsion ...etc...
On trouve des partisans de chacune des configs.
J'ai un peu de mal avec la TD, tourner l'ensemble de la partie avt ne me plait pas trop, surement un apriori mais bon.
Reste 2 cas,le TI, seulement, il y a toujours le souci de l'encombrement de la roue braquée qui gêne le pédalage.(obligé de mettre du coup une petite roue), et enfin la propulsion ou là, 2 soucis se présentent, le passage de la chaîne et de nouveau le braquage de la roue.

Bref, aucune solution idéale ne me sautent aux yeux!

Du coup, je me suis dis, si on veux faire simple et léger, il faut une TD pour la simplicité de transmission (la transmission sur le mosquito était pour moi idéale!) et avoir une direction sur la roue AR. Sur le papier, ça semble évident mais après de longue recherche sur les VC à direction AR (que se soit sur le forum ou ailleurs), il s'avère que personne à réussi à faire un vélo stable à haute vitesse avec ce genre de direction.

Si j'ai bien compris cet article et plus particulièrement ce paragraphe.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Dynamique_des_cycles


Direction arrière
En raison de ses bénéfices sur le papier, plusieurs tentatives ont été faites pour construire un cycle avec la roue arrière directrice. La société Bendix a essayé de construire un tel cycle et le département américain des transports a commandé la construction d'une moto à roue arrière directrice : les deux prototypes ne sont pas pilotables. Rainbow Trainers Inc. offre 5 000 US$ à la première personne capable de piloter un cycle à roue arrière directrice29. Un exemple documenté de réussite dans le pilotage d'un tel cycle est celui de L. H. Laiterman du MIT sur un cycle allongé spécifique. La difficulté réside dans le fait que tourner la roue arrière vers la droite déclenche un déplacement du centre de gravité vers la droite et vice versa. Cela complique la tâche de compensation des inclinaisons provoquées par l'extérieur30. L'étude des valeurs propres montre que le cycle à roue arrière directrice est intrinsèquement instable.

J'ai donc conçu une direction qui permet de déplacer le CdG du bon côté au moment de braquer et auto-stable (enfin j'espère!!)

Voici une petite vidéo illustrant le travail de la roue Ar pendant le braquage de celle-ci. J'ai juste représenté le siège et la roue AR avec la cinématique du train ar.

Le vélo monte légèrement au moment du braquage (retour au neutre donc naturel), la roue s'incline aussi pour déplacer le CdG du bon côté pour aider à s'inscrire dans le virage.
Je pense avoir réuni les 2 conditions pour assurer la stabilité en ligne droite à haute vitesse.
Ce  montage permet le réglage pour faire des tests, surtout pour le début.(modif de la position des excentriques!)

Si vous pouviez me dire ce que vous en pensez, peut être que j'ai divagué sur ce coup là   !!!

Comme j'ai gardé l'avt de mon mosquito, je grefferai bien une AR comme dessiné pour tester le principe avt de me lancer sur le projet plus sérieusement.





A+
XDG

Bonjour

J'ai essayé plusieurs concepts de direction arrière ; aucun n'a été satisfaisant .

N°1

Un pivot virtuel dans la roue arrière inspiré de cette moto de course .



Sur le td /



Très difficile a maitriser , constamment instable .Concept peu viable .

N°2

Pivot virtuel en X devant la roue arrière inspiré par les bras du Mosquito .





Démarrage difficile mais une fois lancé facile a conduire . Tant qu'on reste a une vitesse supérieure a 15km/h de très bonne sensation de stabilité . Les courbes sur les rond point se passent facilement .

J'ai roulé 500km avec mais uniquement sur une zone verte . Malgré plusieurs réglages la stabilité au démarrage et a faible vitesse  est resté un gros problème .

J'ai pensé qu'il fallait avoir la roue arrière qui passe a l’intérieur du virage pour améliorer cette stabilité a basse vitesse .

N°3

Td a double direction arriere lié mecaniquement






La roue arrière qui passe a l'intérieur du virage rend les démarrages et le roulage a basse vitesse plus facile et le roulage rapide n'est pas modifié .

Malgré tout il reste un obstacle qui me semble insurmontable . Le corps du pilote est lié a la roue avant et quand elle tourne le corps aussi , indépendamment de la position et du type de pivot . Ce qui fait qu 'un changement brutal de direction génère des mouvements parasites dus a la masse du corps qui suit le déplacement de la roue avant. D’où brutale instabilité .


J'ai fait le tour de ce que je pouvais imaginer , peut être que tu pourra faire mieux .

Tout cela m'a donné l'idée d'un low racer a double direction virtuelle roue avant et arrière transmission en Ti . La roue avant ne tournerait qu'entre les pédales et serait lié mécaniquement a la direction arrière .

On aurait un pédalier fixe , des talons qui ne toucheraient pas la roue et une transmission TI .


PS: Le fonctionnement de ta vidéo ressemble beaucoup au concept de la moto . Extrement instable pour une direction arriere .

Je crois aussi que le pb est lié au fait que le corps du pilote (et donc le CDG) reste dans le plan de la roue avant, et se trouve en arrière du point d'appuis au sol. Quand on veut aller à gauche, la force centrifuge va agir vers la droite et amplifier le tournant à gauche...
A part utiliser des masselotes ou franchement déplacer le corps du pilote(ce qui revient alors au même que faire une direction sur la roue avant finalement), je ne vois pas bien de solution (tout en espérant qu'il y a ait une bien sur!!)

Il me semble plus intéressant de regarder du coté de l'entrainement direct au centre de la roue avant (Kervelo low racer), ou ce que j'avais tenté avec un moyeu de grand diamètre laissant la possibilité de faire passer l'axe du pédalier dans le moyeu de la roue avant (https://velorizontal.1fr1.net/t19119-velo-couche-a-roue-avant-creuse-premier-proto). Evidement, ça réduit l'angle de braquage possible.
Perso, je reste toujours motivé par l'entrainement avec 2 leviers (au lieu du pédalier) et cables de part et d'autre vers la roue arrière - et à la recherche d'une solution pour la roue libre/volute de changement de vitesse en continu..

Merci pour vos réponses.
Vous me confirmez malheureusement la difficulté que semble être une direction AR, j'en avais déjà peur pendant mes recherches mais là, c'est pire.. .
A "lorenzo", je vois que tu as déjà bien planché sur la problématique, j'avais déjà vu passer tes différents protos et je ne connaissais pas ce concept de moto DUCATI 916 modifiée, effectivement, c'est identique à ce que j'ai dessiné, comme quoi on pense inventer    et finalement non, ça existe déjà  !!! comme souvent c'est le cas!!

A "Pf26", j'avais suivi ton proto aussi, je m'étais dit, il va pouvoir monter une grosse roue à l'avt, c'est top!!
Ton idée des 2 leviers pour transmette la rotation à la roue avait était déjà faite avec le The Vacuum Trike.(sans câble par contre!)



Un 3 roues que je trouve magnifique d'ailleurs (j'avais hésité à en faire un et puis j'étais parti sur le Mosquito, je ne regrette rien mais je garde ce Vacuum ds un coin de ma tête )
Le concepteur de ce vacuum était revenu en AR (avec un pédalier classique) parce qu'il trouvait que ce mode de propulsion sollicitait moins de groupe musculaire et que par conséquent, on fatiguait beaucoup plus vite mais cette astuce permet d'avoir une grande roue avt mais dans ce cas, la direction est AR!!!

Bon, malgré vos remarques, j'ai bien envie de tester le concept, avec le maximum de réglage pour pouvoir essayer différente config et en apprendre un peu plus sur cette direction AR!!
Et puis rien ne vaut un proto ech1/1.

J'ai ressorti l'avt de mon mosquito, j'ai déjà la moitié du vélo de fait   !!!!

Je vous tiens au courant merci encore pour vos remarques.
A+
XDG

Je crois également qu'un des problèmes est lié au fait qu'en toute logique c'est la roue (ou le train de roue) le plus en avant du véhicule qui doit initier la trajectoire, le reste du véhicule s'inscrivant alors naturellement sur celle-ci. Si c'est l'arrière du véhicule qui contrôle cette trajectoire, à chaque modification même infime de celle-ci il s'ensuivra un déséquilibre. Il n'y a qu'a modéliser la trace des roues pour constater que, par exemple pour un virage à gauche, l'arrière va se déporter à droite, induisant de fait un début de trajectoire en sinusoide, parfaitement inadapté à la fluidité du déplacement. De plus, la valeur de ce déséquilibre sera exponentielle en fonction de la vitesse. On en parlait déjà il y a quelques mois avec mr Saarinen, certifiant que son vélomobile a direction arrière ne poserait pas de problèmes. Quelque soit le système mécanique employé, on ne supprimera jamais cette sinusoide, tout au plus on masquera un peu ses effets, à grands renforts d'usines à gaz mécaniques, lourdes et complexes. Il n'y a qu'à tester en voiture une marche arrière rapide en provoquant un virage ! Ce système est à réserver à des véhicules lents, ayant besoin d'un train avant servant de pivot, le meilleur exemple étant les chariots élévateurs.

1100xx25 a écrit:

Je crois également qu'un des problèmes est lié au fait qu'en toute logique c'est la roue (ou le train de roue) le plus en avant du véhicule qui doit initier la trajectoire, le reste du véhicule s'inscrivant alors naturellement sur celle-ci. Si c'est l'arrière du véhicule qui contrôle cette trajectoire, à chaque modification même infime de celle-ci il s'ensuivra un déséquilibre. Il n'y a qu'a modéliser la trace des roues pour constater que, par exemple pour un virage à gauche, l'arrière va se déporter à droite, induisant de fait un début de trajectoire en sinusoide, parfaitement inadapté à la fluidité du déplacement. De plus, la valeur de ce déséquilibre sera exponentielle en fonction de la vitesse. On en parlait déjà il y a quelques mois avec mr Saarinen, certifiant que son vélomobile a direction arrière ne poserait pas de problèmes. Quelque soit le système mécanique employé, on ne supprimera jamais cette sinusoide, tout au plus on masquera un peu ses effets, à grands renforts d'usines à gaz mécaniques, lourdes et complexes. Il n'y a qu'à tester en voiture une marche arrière rapide en provoquant un virage ! Ce système est à réserver à des véhicules lents, ayant besoin d'un train avant servant de pivot, le meilleur exemple étant les chariots élévateurs.

Entièrement d'accord avec toi et ta première phrase, un peu à la manière d'une remorque finalement, il nous viendrait pas à l'idée de la pousser, c'est plus simple de la tirer!
Par contre je ne comprends pas pourquoi on n'arriverai pas à rendre "auto-stable" une direction AR, j'admet et je comprends que tourner de l'AR soit difficile, mais je ne comprends pas qu'on n' arrive pas à rendre stable la trajectoire en ligne droite d'un vélo à direction AR. Si un vélo soumis au poids de son pilote à tendance à se remettre en ligne, j'ai du mal à  imaginer qu'il devienne instable, je dois louper un truc.
Du coup, je pense faire un proto rapide en acier pour tester cette direction AR, sinon j'aurais toujours le doute.
Dans un deuxième temps si échec, je ferai une copie  avec un châssis riveté collé en tôle d'alu d'un de ceux là...je pense

A+
XDG

Il suffit de comparer les épures de trajectoires à l'amorce d'une courbe entre direction avant et arrière. Avec une direction avant, le véhicule va épouser quasiment parfaitement le tracé alors qu'avec une direction arrière, la roue directrice quittera systématiquement le tracé vers l'extérieur pour inscrire le véhicule dans la courbe. La trajectoire ne sera donc pas géométriquement fluide et impliquera un déséquilibre physique proportionnel à la vitesse et au rayon de courbure. Tu devrais essayer de créer une animation avec les 2 systèmes.

XDG a écrit:

Par contre je ne comprends pas pourquoi on n'arriverai pas à rendre "auto-stable" une direction AR, j’admet et je comprends que tourner de l'AR soit difficile, mais je ne comprends pas qu'on n' arrive pas à rendre stable la trajectoire en ligne droite d'un vélo à direction AR. Si un vélo soumis au poids de son pilote à tendance à se remettre en ligne, j'ai du mal à  imaginer qu'il devienne instable, je dois louper un truc.

Je me faisais le même genre de réflexion avant de commencer ma construction. Je te conseille de construire ton proto pour lever tes doutes , on se sent mieux après .

De ce que j'ai compris de mes essais :

La roue avant et ton centre de gravité étant toujours dans le même plan ils bougent ensembles .
Le centre de gravité de ton corps est a environ 70cm du point de contact au sol de la roue avant .

Ce qui revient a déplacer un poids de 70kg sur un cercle de 70cm de rayon quand on tourne et de plus cette masse a bouger rend la direction très lourde .

En roulant cette masse de 70kg se déplace sur une sinusoïde ce qui compte tenu de la lourdeur de la direction devient vite difficile a contrôler a basse vitesse .

1100xx25 a écrit:

Avec une direction avant, le véhicule va épouser quasiment parfaitement le tracé alors qu'avec une direction arrière, la roue directrice quittera systématiquement le tracé vers l'extérieur pour inscrire le véhicule dans la courbe. La trajectoire ne sera donc pas géométriquement fluide et impliquera un déséquilibre physique proportionnel à la vitesse et au rayon de courbure. Tu devrais essayer de créer une animation avec les 2 systèmes.

Effectivement avec un pivot arrière la roue directrice quittera le tracé vers l’extérieur et la conduite sera instable .

Pour corriger ce problème j'ai mis deux pivots arrières liés , le premier permet de tourner et le second ramène la roue directrice vers l'intérieur du virage .

Cela a nettement amélioré la stabilité mais ce vélo reste fondamentalement instable car le centre de gravité et la roue avant resteront toujours dans le même plan .

Oui, je pense qu'une des raisons de cette instabilité vient effectivement de là. Je pense sincèrement que ce système a parfaitement sa place sur des véhicules lents, dont le train avant doit servir de pivot, le meilleur exemple étant bien sur fourni par les chariots élévateurs, bénéficiant en outre d'un angle de braquage très important des roues arrières, cette cinématique leur permettant de s'orienter correctement par rapport à la charge à lever, sans que celà demande au conducteur une série de va et vient chronophages.

Il y a eu un américain qui avait conçu un TD direction centrale arrière qui semblait très prometteur, des vidéo de ces vélos en action ont été publiées sur le forum.

Il avait fabriqué plusieurs versions de son vélo, la dernière était vraiment superbe, un vélo traction avant directe à grandes roues avec un cadre en treillis tubulaire.

Mais je n'arrive plus à les retrouver (de mémore, cela devait dater de 4 ou 5 ans au moins).

Fleur a écrit:

Mais je n'arrive plus à les retrouver (de mémore, cela devait dater de 4 ou 5 ans au moins).

Je pense que tu parles de Denis Rener
   
Son vélo est magnifique et c'est cette vidéo qui m'a décidé a tenter le coup de la direction arrière .

Je pense que son vélo est une illusion . Quand on a jamais roulé sur un td a direction arrière on est fasciné par le résultat de ses vidéos .

Mais.
Il roule seul sur une route parfaitement dégagé , il prend des virages assez grands , il garde toujours le même rythme . Il fait peu d’arrêt démarrage , il ne fait aucun changement brutal de direction . Il garde constamment une vitesse suffisante pour maintenir l'équilibre .

J'ai roulé de la même façon que lui mais  le résultat n'est pas concluant pour s'aventurer sur une route ordinaire .

On ne l'a jamais vu en situation normale sur route ouverte au milieu du trafic .

Vous titiller de plus en plus ma curiosité , je vais faire un proto....c'est sûr
J'entends bien tout ce que vous dites et je vais tenir compte de toutes vos remarques pour concevoir la cinématique arrière avec un maximum de réglages possibles. Peut être vais-je ajouter 2 roulettes latérales escamotables pour faciliter les tests.

Je vais avancer sur une CAO un peu plus sérieuse, je vous tiendrais au courant.

A+
XDG

Oui, Lorenzo, c'est bien ce vélo auquel je pensais.

Et effectivement, il roule très calmement sur un terrain plat ce qui ne démontre pas la stabilité de son vélo. Pour le rayon de braquage par contre, pratiquement tous les VC ont un assez grand rayon de braquage.

Mais l'architecture de son vélo est tout de même assez sophistiquée et je le qualifierais plutot de direction centrale arrière que de direction arrière.

A l'époque (je me rends compte que cela date de bien plus longtemps, puisque cette vidéo est de 2008), j'avais trouvé plusieurs vidéos avec d'autres versions de ce vélo (certaines fabriquées par d'autre personnes) et aussi des explications au sujet du concept. Il me semble même qu'il proposait de partager les plans de son vélo ?

Maintenent, en dehors du plaisir de la recherche, quels avantages espérez vous obtenir d'un TD direction AR par rapport à un TD direction AV ?

Sur un véhicule terrestre, les 2 fonctions vitales sont freinage et direction. Essayer par l'emploi de solutions techniques plus ou moins complexes de rendre fonctionnel un système de direction arrière inadapté à une utilisation classique, c'est à mon sens risquer de créer des problèmes importants là où on n'en a surtout pas besoin. Chaque pièce ajoutée réduira un peu la fiabilité en augmentant le risque de défaillance. Sans parler du devis de poids ...

Fleur a écrit:

Maintenent, en dehors du plaisir de la recherche, quels avantages espérez vous obtenir d'un TD direction AR par rapport à un TD direction AV ?

Ma motivation pour la direction arrière est née en montagne car j'ai toujours la sensation de perdre de l'énergie en contrôlant le balancement d'un pédalier d'un td en montant un col a 7- 8 km/h . Cela m'est clairement apparu en montant le Ventoux .

En dehors de l'idée de cet avantage il ne doit pas y avoir de grandes différences sauf qu'un direction arrière ne marche pas actuellement .

En fait mon cahier des charges est simple:

un pedalier fixe
des talons qui ne touchent jamais la roue avant
de grande roue
une chaine courte

Un élément, à mon avis important, n'a pas encore été évoqué ; il s'agit de la précession gyroscopique, tout le monde a du un jour ou l'autre, faire tourner une roue de vélo en tenant l'axe dans ses mains puis, en voulant la faire pivoter, par exemple sur la gauche, a constaté qu'elle s'inclinait à droite, toutefois au dessus d'une certaine vitesse de rotation. Ce seuil est appelé seuil de précession gyroscopique et dépend du moment d'inertie de la roue ainsi que d'autres paramètres comme, je crois, le rayon d'inertie. Tous les engins à 2 roues y sont soumis, en moto par exemple, au delà d'une certaine vitesse, pour tourner à gauche, il faut légèrement braquer la roue sur la droite, ce qui inclinera le véhicule sur la gauche, initiant ainsi la courbe. Quid de cette loi dans le cas d'une direction arrière, où, pour tourner à faible vitesse, contrairement à une direction classique, il faut faire pivoter la roue dans le sens opposé au virage ? N'est ce pas là une des clés de l'instabilité dès lors que le seuil de précession gyroscopique est atteint ?

Et pourquoi ne pas essayer de faire un python? Cela correspond à tous (*) les points du cahier de charges... et en plus c'est stable... un fois qu'on a attrapé le feeling du serpent...
* les talons ne touchent pas la roue... mais il faut tourner avec les cuisses.

dans les archives de ce forum:
https://velorizontal.1fr1.net/t9244-top-depart-pour-mon-nouveau-proto-velorotule
https://velorizontal.1fr1.net/t23298-td-a-direction-arriere-avec-pivot-virtuel

(et sur l'effet gyroscopique:
https://velorizontal.1fr1.net/t950-stabilite-d-un-deux-roues-effet-gyroscopique-hauteur-etc )

gs_jean a écrit:

Et pourquoi ne pas essayer de faire un python? Cela correspond à  tous (*) les points du cahier de charges... et en plus c'est stable... un fois qu'on a attrapé le feeling du serpent...

Eh bien non le python ne correspond pas à mon cahier des charges , le pédalier tourne avec la roue avant et en plus avec une chasse négative bonjour l'angoisse dans une descente de col même avec le feeling du serpent .

Ta liste de requirement c'est un peu la quadrature cu cercle !

J'espère que tu as de longues jambes, avec des jambes moyennes ou courtes, cela va être encore plus difficile.

Si tu accepte de ne pas remplir un des points de ton cahier des charges (grandes roues), je te conseillerais bien un traction avant indirecte : stable aussi bien à haute qu'à très basse vitesse grace à la traction avant, pédalier fixe,pédalier fixe, efficace en montée, chaine relaiviment courte. Mais pas de grande roue avant.

J'ai franchement un doute sur l'utilisation en montagne de vélos à direction centrale, même centrale avant comme un Flevo Racer (je n'ai jamais vu personne utiliser ce vélo en fortes montées ou fortes descentes, uniquement en terrain quasi plat).

Je vois que vous êtes très nombreux à vous être penché sur cette géométrie si particulière .
Un point qui me rassure, c'est que je ne suis pas tout seul à trouver anti-mécanique la propulsion sur un VC à 2 roues avec cette direction qui est perturbée par le mouvement des jambes   !
Finalement, la géométrie qui correspondrait le mieux effectivement "fleur" si je veux rester classique, se serait bien la traction Indirecte ! Pour moi le pédalier doit être fixé/ au cadre avec une chaîne courte...

Comme lorenzo, le python ne me plait pas non plus, le pédalier tournant avec la roue avt, pas possible pour moi .

Bien d'accord avec toi "1100xx25" ou "M", je pense aussi que les effets gyroscopiques sont à prendre en compte même si peut être bcp moins présent qu'en moto vu les différences de poids misent en mouvement! et je n'avais pas vu que dans le cas de la direction AR, l'effet ne semble pas dans le bon sens effectivement, ça c'est vraiment dommage!!!

Bon, du coup je suis encore dans le flou pour savoir comment réaliser cette direction AR, pleins d'idées possibles mais si c'est pour refaire des essais déjà tentés par vous autres, ce n'est pas vraiment intéressant, autant trouver quelque chose de nouveau pour avoir une chance que ça marche.

Je vais commencé des crobars ce soir.

Je ne sais plus qui à parlé aussi du  poids mais  mon but de faire un low racer est d’obtenir un VC léger pour aller vite, donc, il ne faut pas non plus que la complexité de cette géométrie "coûte" 2kg supplémentaires, le jeu n'en vaudra plus la chandelle, bref, c'est pas gagné...pour être honnête, on aimerai tous réussir où plusieurs ont échoués, je vais donc tenter un proto malgré tout...pour essayer de palper concrètement la problématique.....

Finalement, je me rends compte que j'essaie de faire un Mosquito à 2 roues, décidément, ce Mosquito m'aura donné des sueurs froides...

A+
XDG

Réaliser un prototype en ayant à peu près l'éventail des soucis générés par ce type de direction me parait une bonne chose, celà permet d'essayer de résoudre ces problèmes dès le début de la construction. Comme ton trike, je suivrai ce fil avec intéret, connaisant ton gout pour les usinages rationnels et soignés.

Personnellement, je commencerais par retrouver les infos et autres vidéos du projet de vélo de Denis Rener.

Car même si la vidéo ne prouve rien et même si son projet semble s'être arrété, cela ne veut pas dire que son vélo ne fonctionne pas et n'est pas une bonne base de départ.

Il a fait de nombreuses études et tests et fabriqué plusieurs versions de son vélo avant d'en arriver à celui de cette dernière vidéo, ce qui lui a permit d'apprendre beaucoup de choses sur ce concept de vélo et sans doute d'au moins solutionner une partie du problème de la direction centrale arrière.

Repartir de son vélo permet très probablement de progresser plus vite plutot que de repartir de zéro.

J'essaie de faire ma petite contribution.
Il y a quelques années, j'ai effectué des études préliminaires sur les solutions de direction arrière. À ce jour, je n’ai jamais eu le courage de continuer, mais l’architecture en question présente certes un certain nombre d’avantages théoriques intéressants.

Voici le lien vers la discussion qui a débuté en 2012 sur le forum italien: https://bicireclinateitalia.forumfree.it/?t=60244966

Et voici le lien vers l'article décrivant la solution à laquelle je suis arrivé: https://bicireclinateitalia.forumfree.it/?t=60244966&st=45#entry492406128




L’objectif était d’essayer d’avoir le centre de gravité dans la courbe.

Je suis très intéressé de voir comment cette discussion se poursuivra!