Le tilting trike de Daniele

Les raisons de mes choix

Voici une description du projet depuis le tout début avec :
– les raisons de mon choix pour ce type de solution unique.
– les différentes étapes nécessaires à la construction de ce vélo “solaire”

Après avoir pu terminer mon premier Sun Trip en 2017, il était important pour moi de profiter et de capitaliser sur tous les apprentissages clés que j’ai acquis au cours de cette dure aventure. J’avais vraiment besoin d’améliorer fondamentalement mon solaire vélo basé sur tous les problèmes que j’ai rencontrés lors de la tournée Sun Trip en 2017 : cela a été le « MAIN DRIVER » pour mon nouveau projet.
Après des études approfondies, j’ai eu l’idée de construire un tout nouveau véhicule solaire basé sur sur un tilting trike.
J’étudie depuis plusieurs mois cette nouvelle architecture, décidément très intéressante et promettant plusieurs avantages/caractéristiques clés :

• Amélioration de la stabilité
  • c’était le plus gros problème que j’ai eu avec mon vélo solaire couché à 2 roues, c’est donc certainement le PREMIER en termes de priorités :
    • j’ai toujours dû ralentir considérablement dans les pentes abruptes des Alpes,
    • la difficulté à gérer les virages serrés que j’ai rencontrés sur les routes alpines,
    • les rues étroites que j’ai dû parcourir dans toutes les villes traversées,
    • un rayon de braquage très limité.
• une sécurité accrue, prioritaire également, à plusieurs niveaux :
  • statique : du simple “arrêt rapide” sur la route à un point de vue générique “stationnement”,
  • dynamique : confiance sur l’adhérence supplémentaire de la troisième roue, notamment en cas de mauvaise chaussée, de pluie, de descente rapide,
  • visibilité : les tricycles classiques sont très faibles, en raison de la nécessité de minimiser le “basculement” en tournant.
• Simplicité et augmentation de poids minimale
  • pas besoin d’un mécanisme de verrouillage “ad hoc”, moins de pièces mobiles que possible.
• Facilité d’utilisation
  • devrait être comme conduire un 2 roues couché.
• Efficace
  • c’est la base d’un vélo solaire, et c’est encore vrai pour un trike basculant, chaque gaspillage d’énergie doit être évité.
• Manipulation
  • Les vraies roues peuvent être assez proches, pas plus grandes que mes épaules.
• Confort
  • par rapport à un trike 3 roues classique, le gros avantage du “tilting” est de supprimer quasiment les efforts latéraux sur les roues arrière et de permettre l’usage de roues 700C sans problème,
  • Enfin, il devrait toujours être possible, sans affecter les exigences ci-dessus, l’installation de :
    • une roue avant avec moteur moyeu Direct Drive (au lieu d’un moteur réducté),
    • une batterie 48V (au lieu de 36V),
    • un plus grand panneau solaire de 200Wc (au lieu de 150Wc).

La base de ce nouveau projet était un vélo couché de type ‘FWD’ = Forward Wheel Drive.
La raison de mon choix est que je pouvais développer un mécanisme d’inclinaison sur les roues arrière (non motrices) uniquement pour ce type de vélo. Il existe sur le marché très peu de vélos FWD que nous pouvons acheter : mon choix s’est porté sur un Raptobike d’occasion.

Description technique

Le vélo

Ce nouveau trike inclinable était basé sur mon idée initiale concernant un mécanisme “inclinable” très simple à ajouter en “option” au cadre Raptobike standard.
Un grand défi technique est la nécessité de “verrouiller” le mécanisme d’inclinaison afin que le tricycle puisse se tenir en position verticale.
La solution a été mise en œuvre avec l’ajout de 2 freins à disque avec un levier de frein unique.
De cette façon, lorsque vous tirez sur le levier de frein arrière, le tricycle tient debout tout seul.

Une fois que cela a été testé avec succès, il est temps d’ajouter les différents composants : moteur de moyeu, batterie et connexions et panneaux solaires.

Voici le processus que j’ai utilisé :
1. ajouter un bloc d’alimentation à la roue avant
2. ajouter la batterie
3. Construire une structure pour les panneaux solaires
4. Installer des panneaux solaires
5. connecter des panneaux solaires à la batterie

La motorisation

Ajouter une unité de puissance à la roue avant
Suite à mes expériences Sun Trip, mon choix pour le nouveau moteur s’est porté sur une unité DIRECT DRIVE.
Le choix final pour la marque s’est porté sur un moteur à entraînement direct FALCO, essentiellement pour les raisons suivantes :

• supériorité technologique par rapport à d’autres unités similaires,
• “cogging” très faible : très important pour moi, car j’aime utiliser la puissance de la pédale autant que je peut,
• facilité d’utilisation du freinage récupératif : soit en rétro-pédalant simplement soit en appuyant sur le bouton “moins”,
• 5 niveaux d’assistance et 5 niveaux de puissance de régénération,
• 5 ans de garantie,
• cassette 11 vitesses

Voici le résultat final : l’installation du moteur du moyeu a été assez simple.
J’ai juste dû retirer 1 mm du support de l’étrier de frein car le disque frottait presque dessus.

La batterie

La batterie est au Lithium, 48V et 16Ah : capacité totale d’environ 800Wh. La position à installer sur le vélo est sous le cadre dans un endroit très bas et ne prend pas de place pour d’autres accessoires. Compte tenu du poids et de la taille, il est très important d’ajouter une sécurité supplémentaire afin de le fixer très solidement au cadre du vélo.

La structure pour les panneaux solaires

Parallèlement à l’activité ci-dessus, j’ai commencé à concevoir/construire la structure de support pour les 2 panneaux solaires (100 w chacun).
J’ai décidé d’installer 200 w dans le nouveau projet, avec une disposition particulière :
• largeur 5 cellules (650 mm), normalement 4 ou 6 cellules. J’ai choisi une forme pour mes nouveaux panneaux de 5 cellules au lieu de 6 afin de réduire la largeur.
• Longueur 6 cellules (pour 2), 810mm

Pour le support avant des panneaux, j’ai décidé d’utiliser la poutre qui est normalement utilisée pour le dérailleur avant (je n’ai pas de dérailleur avant installé).
J’ai construit deux supports en aluminium à utiliser comme “colliers” à serrer sur le support du dérailleur avant. Voici comment les colliers ont été fabriqués (à partir d’une plaque d’aluminium de 25 mm) et installés sur le support du dérailleur avant.

Entre-temps, j’ai pu construire le cadre pour monter les panneaux solaires. Il est en aluminium, très léger et rigide : j’ai utilisé des boulons de 4 mm pour relier les différentes pièces. C’est un travail très chronophage (et de patience…), mais de la qualité de cette activité découle la durée de vie et la fiabilité des panneaux solaires. Sur cette photo, je peux facilement tenir le cadre avec un seul doigt !

À ce stade, j’ai commencé à installer l’un des supports plats en aluminium : le défi ici était de trouver l’angle EXACT pour plier le support afin d’obtenir la hauteur souhaitée.
Voici comment j’ai procédé : j’ai couper un triangle en carton et je l’ai utilisé pour plier le support avec l’angle exact requis.

Voici le résultat final avec les deux “ailes plates” en aluminium qui supportent le cadre des panneaux solaires à l’avant du trike.

En parallèle, j’ai conçu le support à l’arrière du vélo.
Il a fallu quelques “essais et erreurs” et aussi le soutien de ma femme pour vérifier que la position était correcte et qu’il n’y avait aucune interférence avec mon casque.

Après avoir vérifié ci-dessus, il était clair qu’il y avait un contact entre le casque et la structure de support derrière ma tête.
Ici, nous pouvons voir que les deux supports touchent le casque : pour ce test, j’ai choisi le casque POC dont l’aérodynamisme la forme est plus évidente que mes autres “non aéro”.

Il n’y avait aucune possibilité de reculer les supports, car ils sont fixés exactement là où normalement les étriers de frein arrière sont positionnés.
La seule façon pratique était donc de plier légèrement les supports en leur donnant une forme en “V” pour éviter tout contact direct.

À ce stade, le vélo est prêt à être testé, et nous ne pouvons jamais minimiser l’importance de consacrer beaucoup de temps à effectuer cette phase.
Le minimum est de 1000 km pour pouvoir entreprendre une aventure difficile comme le Sun Trip !

Retour d’expérience

Après avoir construit mon premier Solar Tilting Trike STT 2018 et le STT2 2019 suivant (basé sur un cadre couché différent du M5), j’ai pu parcourir plus de 6 000 km avec les deux. Après toutes ces expériences, j’ai trouvé 5 domaines dans lesquels je pouvais beaucoup améliorer mes vélos :

• Mécanisme d’inclinaison :  quelques problèmes de fiabilité, il devenait bruyant et la maniabilité se détériorait définitivement. J’ai donc dû comprendre ce qui a causé ce problème.
• Confort : Rouler souvent sur des routes de très mauvaise qualité sans aucun “système d’amortissement arrière” était physiquement difficile pour mon dos.
• Stabilité : Le centre de la gravité était un peu trop élevée, surtout après avoir installé 2 panneaux solaires pour 300watts (environ 10kg y compris aussi la structure en aluminium).
• Efficacité des panneaux solaires : avec un “petit” panneau solaire de 200 w installés sur un support fixe, j’ai souvent eu beaucoup de difficultés à atteindre une autonomie acceptable.
• Surchauffe du moteur : avec une roue avant de 26″ et un moteur moyeu Direct Drive, et aussi avec une roue avant de 28″ (2019 STT2) avec un moteur de moyeu à engrenages eZee J’ai souvent ressenti une surchauffe du moteur lorsque je montais longtemps sur collines escarpées.

Mes derniers Tilting Trikes ont résolu tous ces problèmes comme suit :

• Le mécanisme d’inclinaison est construit avec 2 bielles tirées par les deux bras arrière : c’est plus robuste et fiable.
• J’ai également ajouté un suspension arrière, ajoutant un simple élastomère pour obtenir un confort beaucoup plus élevé.
• La stabilité et la maniabilité sont maintenant bien meilleures depuis que j’utilise des cadres de vélos couchés “low racer”, donc je peux m’asseoir plus bas.
• J’utilise 300 Wc panneaux solaires avec cadre de support inclinable : de cette manière, la production d’énergie a considérablement augmenté, en particulier tôt le matin et en fin d’après-midi.
• Après plusieurs expériences, je suis maintenant très heureux d’utiliser sur mes vélos une roue avant de 20 pouces avec un moteur moyeu Direct Drive RH212  : avec cette solution, je n’ai plus jamais rencontré de surchauffe.

Cela démontre qu’en utilisant toute notre expérience, nous pouvons toujours trouver de meilleures solutions et nous pouvons continuer à travailler sur nos vélos solaires pour l’améliorer en permanence !