Transcript Projet Génie Méca : le brake sk8

Projet Génie
Méca :
le brake sk8
Projet Génie Méca : Frein de longskate : Bertrand Joly -Yoann Le Fur – Quentin Houéry
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Plan
1. Cahier des charges / Contraintes
1. Bête à corne……………………………………………………………….p3
2. Contraintes………………………………………………………………...p4
3. Début de solutions techniques…………………………………………..p5
2. Présentation des différentes solutions techniques
1. Première solution…………………………………………………………p6
2. Deuxième solution………………………………………………………..p13
3. Choix des matériaux…………………………………………………………..p20
4. Comparaison des solutions…………………………………………………..p21
5. Annexe : plans techniques
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2
Cahier des charges (1/2)
L’objectif de ce montage est d’offrir la possibilité de freiner avec une pédale sur un longskate. On
entend par freiner seulement ralentir sa vitesse, et pas forcément permettre de passer d’une vitesse
élevée à une vitesse nulle très rapidement.
longskate
Skater
Brake sk8
Freiner
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Cahier des charges (2/2)
Cahier des charges :
1.
Permettre de freiner
2.
Dispositif facilement accessible et non encombrant
3.
Dispositif le plus simple et le plus économique possible
4.
Ne pas entraver le fonctionnement normal du skate lors du freinage (ne pas soulever
ni bloquer les roues)
5.
Montage et démontage faciles, perçage de la planche minimum
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Début de solutions techniques
•
Type de freinage :
1.
2.
•
Freiner les roues
Freiner directement sur le sol avec un patin → contraintes 2 & 5
Mode de freinage :
1.
2.
Actionner le frein avec la main
Actionner le frein avec le pied → contrainte 2
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Première solution : frein à bascule
Cahier des charges
Fonction complémentaires
(contraintes) :
Solutions techniques apportées :
Montage du système simple et rapide.
Perçage de la planche, fixation par vis-écrou de la
plaquette de fixation du pivot dans la planche
Adaptabilité du système sur tous types de planche.
Pas de solution pour cette option
Accès facile à la commande frein.
Pédale de frein accessible avec le pied arrière. On
peut doser le freinage grâce à la pression du pied
sur celle-ci. Un ressort de rappel remonte le patin
lorsque l’on relâche la pédale.
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Nomenclature
5
2
1
4
6
A
8
7
Sol
9
4
3
6
A-A
2
5
1 Trucks
3
2 Plateau
7
3 Roues
4 Pédale & système de frein
5 Axe du pivot
6 Gonds
Sol
9
1
7 Plaquette de fixation
frein/plateau
8 Ressort de rappel
9 Patin de freinage
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Schéma cinématique
Position de repos :
Position de freinage :
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Dimensionnement (1/3)
L1
Pivot parfait
β
L2
F
α
h
L3
F’
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9
Dimensionnement (2/3)
π α
F'.cos(  )  F (Ne pas soulever la planche)
4 2
l1.cosβ
(Calcul de moments)
Or F'  kF avec k 
l3.cos(α  β)  l2.cosβ
Et h  l2.sinβ  l3.sin(α  β) (êtreau contactquand β  βmini)
•
•
•
•
•
On fixe βmini=20° , k=1, h=12cm, L1=10cm
On a deux équations
Il nous reste trois inconnues
Idéalement il nous faudrait :
L2=10cm
Après calculs, on trouve :
α=30°, et l3=19cm
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Dimensionnement (3/3)
Donc on a finalement
10 cm
10 cm
10 cm
12 cm
19 cm
3 cm
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CAO
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Deuxième solution : frein à
parallélogramme déformable
Cahier des charges
Fonction complémentaires
(contraintes) :
Solutions techniques apportées :
Montage du système simple et rapide.
Fixations latérales s’enfilant le long des bords de la
planche. La liaison glissière entre ces fixations et
planche est bloquée par des vis.
Adaptabilité du système sur tous types de planche.
Largeur et épaisseur de fixation latérales légèrement
supérieure aux planches les plus volumineuses du
marché actuel.
Accès facile à la commande frein.
Patin de freinage toujours parallèle au sol pour avoir
un freinage plus efficace (plus grande surface de
contact patin/sol) et une usure régulière de celui ci.
Pédale de frein accessible avec le pied arrière. On peut
doser le freinage grâce à la pression du pied sur celleci. Un ressort de rappel remonte le patin lorsque l’on
relâche la pédale.
Parallélogramme déformable reliant les fixation
latérales avec l’ensemble pédale + patin de freinage.
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Nomenclature
1
2
4
A
5
6
Sol
5
3
4
7
6
2
A-A
8
9
1 Trucks
2 Plateau
3 Roues
4 Fixations
5 Vis
6 Pédale de frein
Sol
7 Parallélogramme
déformable
8 Ressort de rappel
8
7
9
1
3
9 Patin de freinage
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Schéma cinématique
Position au repos :
Position de freinage :
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Dimensionnement
50
60
15
15
15
45
15
100
100
150
10
50
150
50
10
60
15
30
45
10
15
100
150
250
270
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Calcul de la force appliquée sur le patin
x2
x1
x1
Fp
Fp
Fs
x2
Fp : force appliquée sur la pédale
Fs: force appliquée sur le patin
Fs
Fs Fp

x 2 x1
x2
 Fs 
Fp
x1
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CAO (1/2)
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CAO (2/2)
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Choix des matériaux
Pour les deux solutions techniques, on utilisera les mêmes matériaux, à savoir un acier
quelconque pour les armatures, et un polymère très dur pour le patin
Polymère
Acier
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Conclusion
Récapitulatif des avantages et des inconvénients
Frein à bascule
Frein à
parallélogramme
déformable
Avantages
• Simplicité du système
• Economique (peu de pièces et
de liaisons)
• Encombrement
• Adaptabilité sur tout types de
skates
• Pas besoin de percer la
planche
• Efficacité
Inconvénients
• Montage plus compliqué
• Efficacité
• Perçage de la planche requis
• Peu économique
• Complexité du système
• Encombrement
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Annexe : Plan technique du frein à
parallélogramme déformable
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