Espace Geek

14
Août
2019

Construire une voiture télécommandée en LEGO Technic

Publié par sky

Cet été, je n'étais donné un petit objectif, construire une voiture télécommandée en LEGO ! Ni trop simple, ni trop compliqué, c'était un challenge que je voulais accomplir depuis longtemps.

Je me suis donc commandé, un ensemble de composé de 2 moteurs, un hub, et une télécommande. Pour construire la voiture autour des éléments motorisés, je me suis dis que j'aurais bien assez de pièces dans mes vieilles caisses ressorties il y a quelques années, et dont je vous ai déjà parlé ici.

Les moteurs LEGO Power Function utilisées pour cette expérience

D'ailleurs, pour réaliser ce projet, j'ai du démonter, sans scrupule, ni regret, la "grosse" voiture montée en Technic dont je vous parlais en fin d'article. Le but étant de récupérer les pièces les plus rares, mais aussi pour avoir suffisamment de pièces pour aller au bout du projet. Les LEGO, c'est bien fait pour ça, non !?

 

Cahier des charges

Avant de commencer, je me suis fixé un petit cahier des charges. Encore une fois, rien de bien compliqué, mais le strict minimum pour obtenir un résultat final satisfaisant.

La voiture doit pouvoir avancer et reculer, mais aussi se diriger. Pour faire simple, la voiture sera une propulsion, c'est à dire, avec la motorisation sur les roues arrières. Et les roues directrices seront les roues avant.

La voiture ne disposera pas de suspension à l'avant, simplement la direction. Cela permettra de faciliter le travail, mais aussi parce que je n'ai plus assez de pièces en bonne santé pour créer un train avant disposant d'une direction et d'une suspension en simultanné.

A la base, je m'étais dis qu'à l'arrière aussi, je me passerai de suspension, mais au final, j'ai conserver cette caractéristique pour ne pas trop simplifier le challenge.

Enfin, la voiture doit avoir des proportions proches d'une voiture réelle.

 

Première version : Concept

Après avoir rassembler 4 roues identiques, je définie la taille de la voiture en posant des briques autour des roues. Puis, je place les moteurs à l'intérieur pour voir la taille que cela prend.

Maintenant que les dimensions sont quasiement définies, j'attaque le chassis. Le chassis doit être suffisamment robuste pour supporter les deux moteurs, ainsi que le boitier de contrôle qui contient les piles.

Avant de penser aux moteurs, je crée les trains avant et arrière. A l'avant, les roues doivent être directionnelles, il faut donc les placer sur des pivots, attachés ensemble par une barre qui traverse la largeur de la voiture, et sur laquelle se trouve une crémaillère. Dessous, afin que la crémaillère ne soit pas génée, j'ai placé deux longues pièces lisses. Il ne restera plus qu'à mettre un petit engrenage sur la crémaillère. Cet engrenage fera bouger la crémaillère de droite à gauche, et vice-versa, faisant ainsi tourner les roues.

A l'arrière, j'ai repris le train monté sur la précédente voiture. Je l'ai réduit en largeur, mais j'ai fais en sorte de conserver le différentiel, et la possibilité d'y ajouter une suspension. Faire une suspension indépendante pour chaque roue serait, certes, très fun à faire, mais plus complexe, et prendrait plus de place. Pour l'instant, je souhaite me focaliser sur l'aspect motorisé du bolide, et je n'ai pas encore touché aux moteurs.

L'ensemble du train arrière est donc placé sur un bloc mobile. Un cardan est placé au niveau de la charnière sur l'arbre de transmission, afin de suivre les mouvements du train arrière sans forcer.

Enfin, je monte une petite structure au dessus du train arrière afin de pouvoir accrocher les amortisseurs. Tout cela est fait rapidement, sans réelle consolidation, car pour l'instant, le but est de voir si la voiture peut fonctionner.

Attaquons les moteurs ! Pour faire simple, je mets le premier moteur, directement attaché à l'engrenage situé au dessus de la crémaillère. Et je place le second sur la structure au dessus du train arrière, en reliant l'arbre de transmission qui sort du moteur, à celui qui relie les roues par des engrenages. Ainsi, j'ai toute la place au milieu de la voiture pour y placer le hub. Je lui branche les 2 moteurs, et j'envoie le premier test !

Résultat ? Peu concluant ! Premièrement, les commandes ne sont pas du bon coté sur la télécommande.  Deuxièmement, la voiture n'avance pas d'un poil. Et troisièment, le moteur est bien plus puissant que prévu au niveau de la direction. Du coup, la direction est si vive qu'elle fini par exploser dès qu'elle arrive en bout de course. Et dernier point, le manque de renforcement de la structure se fait cruellement sentir ! Les moteurs finissent par sauter de leurs emplacements, à cause de leur puissance non contenue.

 

Seconde version : Concrétisation

Maintenant que je sais ce qu'il ne va pas, il suffit de reprendre les points un à un et les corriger pour créer une seconde version !

Régler le premier soucis est le plus facile, il suffit d'inverser les branchements sur le hub. Et hop, le tour est jouer.

J'attaque le second problème. Je pense que j'ai surestimé la puissance du moteur, vis-a-vis de l'enchaînement d'engrenages mis en place. Je le modifier donc en conséquence pour obtenir suffisament de couple pour faire avancer la voiture, malheureusement, cela se fera au détriment de la vitesse de pointe.

Voiture télécommandée en LEGO - Version 2 - Train arrière

Voiture télécommandée en LEGO - Version 2 - Train arrière

Du côté de la direction, il est nécessaire de faire une démultiplication, grâce à quelques engrenages, afin qu'elle soit moins réactive, donc plus précise et plus facile à utiliser.

Et pour finir, j'ajoute quelques plaques et barres pour faire en sorte que les moteurs ne bougent plus.

Voiture télécommandée en LEGO - Version 2 - Train avant

Une fois que toutes les actions sont réalisées, je n'ai plus qu'à lancer le second test !

Résultat ? Un peu plus concluant. La direction est désormais parfaitement utilisable, et la voiture avance ! Et l'ensemble tient ! Même si on le sent un peu faiblard.

Et par rapport à une voiture télécommandée du commerce ? On en est toujours loin ! En effet, la direction ne revient pas au centre lorsque l'on arrête de tourner, il faut ici, tourner dans le sens contraire, jusqu'à ce que l'on soit à peu près en face. Mais le plus gros problème, ce sont les performances de la propulsion, en effet, et malheureusement, le moteur n'est pas assez puissant pour rendre le pilotage de la voiture intéressant.

Voiture télécommandée en LEGO - Version 2

En simplifiant le train arrière, il serait certainement possible de gagner en puissance. Car, les vieilles pièces utilisées tout au long de la transmission doivent certainement freiner un peu l'ensemble. Je pense notamment au cardan central, mais aussi à l'ensemble composant le différentiel.

 

Troisième version : Amélioration

Même si je sais que je n'arriverai jamais à un résultat suffisant pour s'amuser avec la voiture, je me décide à pousser le concept un tout petit peu plus loin. D'autant plus que je connais désormais les capacités des moteurs, et surtout comment les gérer.

Mais la première question est : Que faire pour améliorer la voiture telle qu'elle est actuellement ?

Le premier point sur lequel j'aimerai travailler est la position des moteurs. Elle n'est pas idéale,
leur placement, quasiment en direct sur les axes de transmission sur lesquels ils agissent, permet de limiter le nombre de pièce en mouvement, malheureusement, cela m'oblige à les surélever, voir, pour le moteur de la propulsion, de le placer en porte-à-faux, sur une structure par franchement faite pour.

D'ailleurs, si cette structure a été renforcée lors de la seconde version, elle n'en reste pas moins fragile, car faite à la va-vite. Le second point à travailler, serait donc de rendre la voiture vraiment solide.

Je commence donc par démonter les moteurs, ainsi que le hub de contrôle. Puis je retire toute la structure situé à l'arrière au dessus du train. Et c'est reparti ! Il faut refaire la même chose, mais en mieux.

Maintenant que toute la place est libre au centre du véhicule, je peux réfléchir à un nouveau positionnement des moteurs. La solution est finalement plutôt simple. Le moteur qui permet de mouvoir la voiture est placé au centre, limitant toujours le nombre de pièces en action, et donc les frottements, entre le moteur et les roues. Le moteur a aussi l'avantage d'être placé le plus bas possible dans la voiture. Sur l'un des côtés se trouve le moteur de la direction, connecté à la crémaillère, par un ensemble de d'engrenages, conservant la démultiplication nécessaire pour ne pas tout exploser à chaque changement de direction. Lui aussi se trouve, de ce fait, placé très bas dans la voiture. Le boitier du hub se trouve donc de l'autre côté. Le déséquilibre ne se fait pas sentir, car le chassis est suffisament solide. Mais cela permet, par contre, de pouvoir sortir le bloc facilement pour en changer les piles. Un avantage certain !

Voiture télécommandée en LEGO - Version 3 - Train avant

Placer les moteurs et le hub le plus bas possible permettent de baisser le centre de gravité. C'est une caractéristique qui est souvent recherchée sur les voitures de course, car cela permet de prendre les virages plus rapidement en limitant les sous et sur-virages. Ici, vu la vitesse maximale que peut atteindre le bolide, ce n'est pas le but, par contre, cela permet de rendre la voiture plus solide. Les moteurs sont attachés entre-eux avec une simple plaque, leur évitant de bouger.

Sur le moteur positionné au centre, je place une petite plaque, sur 2 petites briques. Cela permet de faire passer les cables à l'intérieur, pour éviter qu'ils ne se prennent dans les engrenages.

Sur la partie arrière, je remonte une structure qui permet de tenir les amortisseurs de la suspension arrière. N'ayant plus à me soucier du moteur qui était placé ici sur la version précédente, je me permets de croiser de nombreuses barres pour faire en sorte que cela soit bien solide.

Voiture télécommandée en LEGO - Version 3 - Train arrière

Sur l'avant, je fais sortir deux barres afin de prolonger le chassis. De ces deux barres, je peux attacher deux longerons qui ferons une parfaite protection à l'avant. Des fois que la voiture aille trop vite dans un mur... Je renforce l'ensemble en plaçant des barres transversales tout en faisant en sorte que cela ne gène pas le passage des roues, mêmes lorsqu'elles sont en mouvement.

Voiture télécommandée en LEGO - Version 3

Voiture télécommandée en LEGO - Version 3 - Train avant

 

L'ultime quatrième version ?

Je me suis arrété à la troisième version, ayant atteint mon objectif. Mais il y aurait encore largement matière à amélioration. La première ne dépend pas de moi, mais plutot de LEGO. Il faudrait évidemment un moteur plus puissant pour remplacer le moteur utilisé pour faire bouger la la voiture. Telle qu'est construite la voiture actuellement, il pourrait être plus large ou plus long (2 picots maxi), cela ne poserait pas de soucis pour le remplacer. S'il y est plus haut, et que la position de l'axe change, il faudra adapter une nouvelle fois la suite d'engrenages.

L'autre solution aurait été d'utiliser les anciennes versions des moteurs LEGO, qui disposent d'une version XL, plus puissante.

Ensuite, il faudrait améliorer l'aspect global de la voiture. D'un côté, ce serait bien d'uniformiser la couleur des pièces utilisées. De l'autre, il y aurait un énorme travail sur l'extérieur, pour la rendre plus proche d'une vrai voiture. Au niveau de l'avant tout est près pour accueillir une carrosserie. Du côté de l'arrière, il faudrait peut être modifier la structure en porte-à-faux, mais il n'y aurait rien d'insurmontable. Et si, pour l'instant, je ne l'ai pas fait, c'est que cela prendrait du temps, et cela alourdirait la voiture, et la ralentirait encore plus. Enfin, je ne suis pas sur d'avoir les pièces suffisantes pour arriver au bout du challenge.

 

A propos de l'ensemble motorisant

Les quatres éléments utilisés dans ce projet font parti de la nouvelle génération de pièces Power Function de LEGO. Ce sont les mêmes qui sont utilisées dans le LEGO Boost dont je vous ai parlé il y a quelques semaines. Les éléments utilisés pour ce projet ont été :

En plus, il existe des pièces permettant de faire la lumière (88005) grâce à des LED, un capteur de mouvement et de distance (88007). Et le fait que les deux seuls moteurs disponibles soient notés comme "Moyen" laisse espérer que d'autres moteurs soient disponibles dans le futur. Et si c'est le cas, je n'hésiterai pas à mettre le "bolide" à jour !

 
 
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