Croquis
J'ai donc imaginé plusieurs idées pour faire ce système de déroulement et d'enroulement.
1) Avec système de retour automatique par ressort spiral
Conception et fabrication d’un auvent d'atelier :
un projet mêlant Conception 3D, fabrication et Impression 3D
Lorsque mon père et moi faisions du bricolage dehors, il arrivait qu'il pleuve ou qu'il y ai beaucoup de soleil. Nous utilisions donc un parasol que nous déplacions à chaque fois. Ce n'était pas le plus pratique à mettre en place mais cela fonctionnait, sauf en cas de vent intense.
Mes grands-parents se débarrassaient d'un auvent car ils voulaient le changer par une structure plus stable en bois. Ils avaient perdu la toile qui allait avec. Ils nous l'ont donc donné pour qu'on puisse l'utiliser de notre côté.
Nous avions donc de quoi nous protéger dehors. Mais il fallait une toile qui puisse être rétractable car il ne faut pas que la toile se déchire en cas de vent intense. L'auvent originel ne disposait pas de système d'enroulement de toile. Il était donc nécessaire d'en faire un facile à utiliser.
1) Avec système de retour automatique par ressort spiral
J'ai choisi la 2ème option car c'est la plus durable et la plus facile d'utilisation. En effet, le ressort spiral demandera beaucoup de force pour que la toile soit ouverte entièrement. De plus, ce ressort peut se détendre avec le temps et donc la toile ne se fermera pas complètement au bout d'un moment.
CAO de la structure d'origine
A partir de ma prise de cote sur toutes les pièces de la structure, j'ai pu la redessiner entièrement sur Fusion 360 pour avoir une base pour l'ajout d'un système de déroulement. Vous trouverez les prises de cote ici.
CAO du système de doubles roues libres
J'utilise donc un système à doubles roues libres. j'ai choisi de prendre des pignons de roue arrière pour vélo: une roue libre dans un sens, et des crabots à cliquet pour transmettre le couple dans l'autre sens. J'ai conservé les dents qui permettent un ancrage efficace dans une impression 3D. Les dents de ces roues libres me convenaient donc et leur prix aussi.
Les deux roues libres sont assemblées via le même axe qui est accouplé à la poulie de chaîne. Elles sont positionnées de sorte que l'une roue tourne librement quand l'autre est couplée et inversement. C'est très important pour pouvoir dérouler la toile dans un sens et l'enrouler dans l'autre.
L'une des roues libres est fixée au tube que je présenterai juste après. Et l'autre est fixée au centre d'un pignon denté. Ce pignon fait partie d'un système d'embrayage entraînant les poulies d'enroulement des sangles, que je présenterai encore après.
CAO du tube
J'ai utilisé RDM Le Mans pour calculer le diamètre et l'épaisseur du tube qui tiendra la toile, car je veux minimiser la flexion du tube. J'ai d'abord regardé sur internet des valeurs de masse surfacique de toile standards : 250g/m² à 300 g/m². La toile ferait à un peu près 12m².
Donc l'action répartie de la toile serait de 300×12 = 3600g = 3,6kg = 35,316 N. Je voulais un déplacement de moins de 2mm pour que le tube déformé ne touche pas la structure.
En testant plusieurs valeurs de diamètre et d'épaisseur de tube, je trouve 1,34mm de flèche pour un diamètre de 50mm et une épaisseur de 2mm.
CAO du système d'embrayage
Je suis obligé de mettre en système d'embrayage car aucune vitesse d’enroulement/déroulement des sangles/de la toile n’est constante d’une part, et les calculs cinématiques se concluent sur un blocage d’autre part.
Il est donc nécessaire de faire un embrayage entre ces deux roues dentées avec une réduction pour ne pas bloquer les roues libres, comme vu dans les calculs cinématiques. Lorsqu'on veut dérouler la toile on enclenche l'embrayage mais lorsqu'on enroule la toile, on l'enlève. Cela règle le problème malgré une manipulation en plus.
CAO des poulies et de leur couplage
L'axe des poulies de sangle (celles qui tirent la toile en enroulant des sangles accrochées à la toile) est engrainé par deux renvoies d'angle pour lier le mouvement de la chaine à celui des poulies. J'ai aussi prévu un couplage élastique entre le renvoie d'angles et l'axe pour ne pas bloquer le système si la structure venait à se déformer.
J'ai prévu une boite à graisse pour isoler et protéger les renvoies d'angles de la pluie.
L'axe des poulies est guidé en rotation par des supports fixés sur la structure.
Les poulies, qui seront imprimées en 3D, est bridé sur l'axe grâce à une vis traversante. Deux autres vis sont là pour attacher les sangles de la toile.
CAO de la poulie à chaîne
J'ai dessiné une poulie spécialement pour y accueillir une chaine dont j'avais les dimensions. J'ai paramétré la taille de la poulie en fonction du nombre de mailles admissibles dessus que je voudrais. Cette poulie sera emmanchée par vissage sur l'axe situé dans les roues libres, et elle sera maintenue par un contre-écrou.
J 'ai aussi positionné un guide autour de la poulie pour que les mailles de la chaîne ne sortent pas de la poulie en glissant à cause des efforts.
Les tubes centraux étaient fixés directement sur les entretoises avant et arrière. Or j’étais contraint de placer le tube de toile et la tige de sangles sous ces tubes centraux. Il fallait donc les couper et fabriquer un support pour les tenir dans la même position, et permettre à la toile de passer.
J'ai donc dessiné des tôleries en aluminium simples avec 2 pliages de chaque côté. Je les ai faites assez grande pour que la toile ait la place de s'enrouler.
J'ai également dessiné une butée pour que la toile ne se bloque pas en passant derrière le tube central.
CAO complète
J'ai rajouté la toile avec les sangles pour plus de réalisme.
J'ai intégré l'auvent à la CAO de l'atelier pour mieux l'imaginer dans son environnement. Le rendu me convient, je peux donc commencer à faire les plans de fabrication.
J'ai réalisé tous les plans nécessaires à la fabrication ou à la modification des différents composants. Ils sont disponibles ici.
J'ai imprimé en 3D la plupart des pièces en PETG car ce plastique résiste mieux à l'environnement extérieur que le PLA (le filament le plus répandu en impression 3D). J'ai percé les composants de la structure comme indiqué dans mes plans. Et j'ai fabriqué les axes en usinant des tiges que j'avais en stock. Et le grand tube et les deux longues tiges ont été achetés chez La Mine de Fer.
J'ai découpé les supports dans des tôles d'aluminium de 2 mm, les ai percées, et les ai pliées sur un étau à l'aide d'un marteau en suivant les cotes de pliage que j'avais indiquées.
Je les ai peints pour l'esthétique et pour que cela résiste mieux à l'extérieur.
Les poulies, elles aussi, sont imprimées en 3D en PETG. J'ai dû les faire passer tout le long de la tige avec les supports de roulement avant de tout fixer sur la structure. J'ai fixé les sangles après en veillant à ce qu'elles soient toutes de la même longueur pour que la toile soit la plus alignée possible avec la structure et que l'enroulement se fasse correctement.
Cet auvent est maintenant fonctionnel et nous permet, à mon père et moi, de faire nos bricoles dehors à l'abri de la pluie et du soleil. En revanche un point reste à revoir : la chaine ne s'enroule pas correctement dans la poulie. J'ai dû mal faire le guide autour de la poulie. Les maillons de la chaine ne s'insèrent pas tout le temps correctement dans les marque de la poulie, et cela bloque le mécanisme. Il faut donc jouer un peu et fairer des petits allers-retours avec la chaine. Il faudrait faire un léger entonnoir pour accueillir les maillons de chaîne correctement.
Ce projet m'a permis de perfectionner mes compétences en analyse de l'existant, en conception 3D et en création de plans de définition. Cela m'a aussi permis d'approfondir ma maîtrise de la fabrication manuelle.
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