Boitier freinage remorque ( freinage électrique & mécanique )


Le frein électrique ne freinant pas à l’arrêt, un système de freinage mécanique , avec des freins à disque Avid à cde par câble a été ajouté.

Tout est contenu dans un boitier en aluminium de 200 x 200 x 6;

Depuis la rédaction de cet article, tout en gardant les mêmes principes, une version plus compacte et plus simple au point de vue usinage du boitier a vu le jour.

Elle a été obtenue en plaçant tous les composants dont les fichiers ont été téléchargés, en utilisant les mutiples points de coordonnées de HeeksCAD et les lignes infinies pour effectuer les pivotements 3D nécessaires pour placer les composants dans la bonne direction. ,

Plus large que la version seulement électrique, le boitier sera attaché à la fixation d’origine par un talon sur le couvercle.

Le boitier plus large se trouvera sous le chassis de la remorque , devant, d »passant sur le coté de quelques cm seulement. Pour améliorer la rigidité , deux pièces sur le couvercle prendront le tube de devant du chassis.

boitier freinage  vu de face

Principe de fonctionnement :

Le boitier est solidaire de la remorque.

Un axe dans le prolongement du timon , coulisse dans deux douilles de guidage linéaire ( IGUS ) fixées sur le boitier.

Une butée ( orange) est goupillée sur cet axe.

Ainsi lorsque la remorque pousse en descente l’axe coulissera dans le boitier avec la butée.

idem dans l’autre sens en montée.

Non représentés sur ce plan , deux ressorts placés sur l’axe entre la butée et le boitier.

Vue de dessus

Ainsi le déplacement de l’axe représentera la force de traction ou de poussée, qui varie en fonction de la pente et du poids de la remorque..

Un capteur de position rotatif ( 0 à 260 ° ) fixé sur la butée, permettra de mesurer le déplacement de l’axe coulissant par rapport au boitier, grâce à un pignon et une crémaillère.

Le signal issu du capteur, pilotera les contrôleurs des moteurs, pour fournir un couple de traction ou de freinage qui équilibrera la force due à la pente.

Cet asservissement sera fait par un régulateur proportionnel et intégral, le couple de traction ou de freinage augmentera jusqu ‘à ramener la butée en position centrale d’équilibre.Boitier freinage  vue latérale

Freinage mécanique :

Un doigt sur la butée orange, pousse un levier ( de frein ) ( bleu), qui fait tourner un axe ( gris foncé ), lequel entraine la pièce orange qui enroulera les deux câbles des freins à disque.

Ce levier de frein permet une rotation de 35 °, à peine plus qu ‘un levier de frein de vélo, ce qui représente une course de la butée de quelques centimètres..

Plus la remorque va pousser, plus ça va freiner fort.

La force du ressort de freinage devra être un peu plus faible que celle du ressort de traction, pour laisser de la force de freinage sur le levier de frein.

Dans le sens de traction le doigt de la butée s’éloignera du levier bleu, seul le capteur agira pour régler le couple moteur..

Dans le sens freinage, lorsqu ‘on freine le vélo dès que la butée commence à se déplacer, le capteur agit sur le régulateur pour ajuster le freinage électrique. Le régulateur, essayera de ramener la butée en position neutre, et peu à peu ( selon le réglages du régulateur PI ) le frein électrique remplacera le freinage mécanique. Ainsi sur une longue descente, les freins à disque ne chaufferont pas, on descendra sur le freinage électrique sur des résistances capables d’évacuer la chaleur.

Si le régulateur de freinage est défaillant ( batterie vide , fusible cramé, protection du pont qui se met en service) , le freinage mécanique agit en frein de secours.

Le déplacement de la butée, ne sera plus compensé par le régulateur, il augmentera jusqu ‘à atteindre la force de freinage nécessaire sur les disques de frein..

Le freinage mécanique a un inconvénient ; si on accélère le veélo à fond en descente, il n’y a plus de poussée sur le timon , au contraire il v y avoir une traction et on peut atteindre une grande vitesse , sans jamais freiner.

Si bien qu ‘avec l’énergie cinétique accumulée par la remorque on devrait freiner très fort, avec un risque de blocage des roues…

Le régulateur de frein électrique asservi à la poussée aura une autre entrée : la vitesse.

Dès qu ‘on dépassera une certaine vitesse, peu importe la position du timon ( de la butée, ) le freinage électrique agira pour ne pas dépasser cette vitesse de sécurité.

Remorque vide, le risque de blocage de roues à grande vitesse lors d’un freinage brutal est plus important ; aussi la vitesse sera limitée qq soit la charge.

Par contre pour des raisons évidentes, la limitation de vitesse variera entre un seuil haut et un seuil bas ( paramétrables ) , en fonction de la pente , mesurée par un inclinomètre.

Par exemple dans une pente à 5 %, on sera limité par exemple à 10 km /h ( vitesse de croisière avec une remorque, les risques de renversement sont plus importants si on roule au delà de cette vitesse ) , et dans une pente à 10 % on sera limité à 6 km/h.

On peut faire deux pentes, pour avoir une limitation de 2 km/h dans une pente à 15 %.

Lorsque l’inclinomètre verra une descente, il désactivera le contrôleur et le pont de traction, il remettra la consigne en sortie du PI numérique de traction à zéro, il ignorera les mesures du capteur qui diraient qu ‘il faut accélérer la remorque, ( ce qui se passerait en limitation de vitesse, si la remorque retient le vélo, parce qu ‘on a lâché les freins du vélo, le capteur indiquerait une traction ).. il bloquera également les impulsions de sortie vers le pont de traction.

Frein mécanique à commande électrique.

Il était tentant de réfléchir à un autre dispositif de commande du freinage, en agissant sur l’axe qui permet d’enrouler les câbles de freins.

commande electrique du frein mecanique par moteur pas à pas.

Une roue dentée avec une vis sans fin ( non représentéee ), pilotée par un moteur pas à pas, logée sous le boitier, fera tourner cet axe de freinage mécanique..

Cette roue dentée peut sembler volumineuse, mais ses dents doivent supporter l’effort de freinage , comparable à celui qu ‘on exerce sur un levier de frein court.

La roue dentée sera capotée,( c’est le point bas point bas de la remorque ) et le fond du boitier sera découpé pour le passage du couple de pignons coniques, et encastrer une partie de la roue dentée.

La roue dentée dont l’alésage est de 24 mm est centrée sur l’axe de freinage de 12 mm par une douille ( violet ) . Elle est montée sans clavette.

Une pièce ( vert pomme ) est clavetée ou goupillée sur l’axe de freinage.

La partie large de cette pièce se confond, avec la partie lisse de la roue dentée.

Sur la roue dentée cette partie sera usinée de façon à former un demi cercle, et sur la pièce verte de façon à former un quart de cercle.

Les deux pièces peuvent donc tourner l’une par rapport à l’autre de 90 °, sur leur axe.. l’angle maxi de rotation de l’axe de freinage est de 35 °..du freinage ( commande par le levier bleu..)

Ainsi l’asservissement mécanique de freinage, peut jouer librement dans cet intervalle. l’axe de freinage et la pièce verte tourneront dans cet intervalle

En faisant tourner la roue dentée, son demi cercle viendra en butée sur le quart de cercle de la pièce verte.

Si on continue à faire tourner la roue dentée, elle entrainera la pièce verte, et l’axe de freinage, et les freins à disque vont commencer à freiner..

Plus on tourne, plus l’effort de freinage est important.

Un système à vis sans fin étant irréversible, les freins resteront serrés.

on bénéficie de toute la plage qu ‘on a avec le levier bleu .

Il sera nécessaire d’installer un fin de course actionné par des cames réglables, pour délimiter la zone de manœuvre de la roue dentée. qui ira du simple contact avec le frein , au freinage maxi (pour ne pas casser les câbles )

Freinage maxi qui correspond au blocage des roues avec les freins à disque.

La vis sans fin est commandée par un moteur pas à pas placé dans le boitier , avec un couple de pignons coniques ( symbolisés par les deux cylindres vert foncé ).

Pourquoi un moteur pas à pas ? parce qu ‘on maîtrise parfaitement sa position, et piloté par impulsions on a une large plage de vitesse de manœuvre avec le couple maximal.

Ce frein pourra être commandé par deux boutons poussoirs placés sur le boitier ( un peu cachés ) et par une télécommande depuis le vélo.

Ce qui permet

– d’imposer un niveau de freinage indépendament des asservissements mécaniques ou électriques avant d’aborder une longue descente, dans le cas où on en aurait besoin.

– de faire un frein de parking avec télécommande, qui restera bloqué une fois le contact coupé.
( indispensble de bloquer les deux roues lorsqu ‘on se gare dans une rue en pente et que le vélo est sur la béquille..)

– de bloquer les roues de la remorque lorsqu ‘on est à l’arrêt dans les cotes à attendre que la file de voiture redémarre.. ( car en côte l’asservissement mécanique du timon n’agit pas sur le freinage );

Ça jouera le rôle du frein à main pour les démarrages en côte.

Pour le redémarrage un bouton de cde supplémentaire sur la télécommande placée sur le guidon du vélo fera tourner le moteur pas à pas à grande vitesse , pour débloquer rapidement les freins, et ne pas démarrer les moteurs avec les freins non totalement relâchés.

On se préparer à appuyer fortement sur la pédale , freins serrés on ne veut pas avancer, et ça part en appuyant sur déblocage. l’asservissement électrique du timon est en position pleine traction,

Dès que les freins sont relâchés ( capteur de position de l’axe de frein , à prévoir ) le moteur démarre à fond pour décoller la remorque.

Il n’y a pas de blocage rapide prévu, un fonctionnement intempestif pourrait bloquer les roues de la remorque qui partirait en travers.

On ne pourra faire que du dosage par impulsions sur le bouton poussoir de freinage et du blocage lent, pour se soulager les mains et ne pas avoir à tenir les freins du vélo bloqués à mort pour retenir le vélo et la remorque..

Ce moteur pas à pas serait alimenté par une petite batterie 12V et possèderait son propre contrôleur, nécessaire pour la cde en pas à pas.

La télécommande serait assurée par deux modules radio Zigbee.

La carte du contrôleur pourrait se loger dans la partie libre du boitier. .

Il y a encore du travail, mais ce sytème est assez compact, au vu des améliorations en terme de sécurité et du confort qu ‘il apporte.

Le blocage par frein mécanique en cote ne fera pas chauffer les moteurs ( solution envisagée ) et consomme très peu de courant ( uniquement pendant la manœuvre du moteur pas à pas ).

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