SnowKart électrique deuxième génération

Chaque fois que nous recueillons de nouvelles informations en testant nos innovations, je commence toujours à repenser l'ensemble du processus de A à Z.

Plusieurs jours et nuits de réflexion et de discussion ont abouti aux idées suivantes :

• Une chenille en caoutchouc avec des boutons en acier au lieu de lames en acier

La chenille en acier que nous avons utilisée pour le SnowKart ^{de 1ère} génération était lourde, bruyante et potentiellement dangereuse. Une chenille en caoutchouc renforcé de kevlar serait une option beaucoup plus sûre.

Nos exigences en matière de piste de neige comprenaient :

1. Poids léger

1. Taille de pas raisonnable adaptée au diamètre du pignon et du rouleau

1. Taille des dents du pignon suffisamment grande pour garantir l'absence de glissement

1. Pignon avec dent et pas idéal pour une développante silencieuse et sans frottement

1. Géométrie appropriée des boutons pour différents types de neige et de glace

1. Boutons en caoutchouc sûrs

1. Capable de la force de traction requise

1. Surface appropriée pour la neige poudreuse

1. Raideur latérale

1. Guides sécurisés pour maintenir la piste dans le rail

1. Largeur de voie pertinente pour la conception du moteur du moyeu (les critères de largeur ont été affectés plus tard par notre idée SnowBike)

Nous avions besoin que la chenille en caoutchouc soit fabriquable et commercialement viable, nous avons donc commencé à rechercher un fabricant de chenilles capable de fournir une chenille proche de nos exigences. Nous avons négocié avec 3 fabricants environ 4 modèles de chenilles pour voir s'il était possible de personnaliser un moule de chenille existant pour répondre à nos besoins. Le résultat était une chenille d'une largeur de 123 mm, 55 maillons et un pas de 37 mm.

• Des rouleaux au lieu de curseurs dans le système de rails

Notre conception originale du SnowKart, comme presque toutes les motoneiges, utilisait un rail coulissant en polymère sur des clips en acier et une chenille en caoutchouc. Avoir la bonne géométrie pour ajouter des clips en acier et des trous de pignon à une chenille en caoutchouc et maintenir la stabilité latérale de la chenille était un grand défi.

Lors du choix entre des rouleaux et un curseur, il y avait de nombreux éléments à prendre en compte. D'une part, les rouleaux ajouteraient plus de pièces mobiles par rapport à un curseur stationnaire ; en revanche, ils nécessiteraient moins d’entretien, seraient plus fiables et réduiraient les frottements. La difficulté que nous avions à accueillir les clips en acier tout en maintenant la stabilité latérale des rails a fait des rouleaux le meilleur choix.

• Moteurs de moyeu individuels au lieu d'un essieu rigide et d'un moteur central

L'utilisation de moteurs à moyeu individuels plutôt qu'un essieu rigide et d'un moteur central était l'idée centrale de la mise à niveau. L'élimination de la transmission et de l'essieu rigide apporterait sécurité, fiabilité, poids plus léger et plus de flexibilité à la conception du châssis et de la suspension.

Nous connaissions déjà la quantité de puissance, de couple et de vitesse requise pour avoir une machine à neige amusante. Il nous suffisait de le diviser en deux, un pour chaque piste. Nous avons décidé d'utiliser la technologie que nous vendons actuellement afin de pouvoir fournir un service après-vente aux clients qui achèteraient éventuellement ce produit. Le défi consistait à trouver le bon moteur et à l'adapter à l'application.

Le moteur que nous avons choisi était un moteur à moyeu à engrenages BLDC. Étant donné que nous avions des limitations en matière de taille et de poids des pignons, le moteur ne pouvait pas avoir un diamètre trop grand. Nous avions également besoin de plus de 1 000 W de puissance et de 120 Nm de couple par piste. La réponse simple à tous ces besoins était un moteur à moyeu réducteur. Nous avons sélectionné des systèmes de contrôleur 48 V 25 A avec une puissance maximale de 1 200 W par moteur, ce qui fait de notre SnowKart une machine de 2 400 W. Chaque moteur BLDC dispose d'un contrôleur séparé qui partage une interface d'affichage et un accélérateur. Chaque moteur peut utiliser un interrupteur de frein séparé pour le freinage par récupération, ce qui apporte une autre dimension au contrôle individuel de chaque piste.

• Dimensionnement du moteur et de la batterie

Puisque notre plan était de commercialiser ce produit, il était important de considérer le coût de chaque composant. Nous aurions pu utiliser une batterie plus grande pour offrir une autonomie plus élevée et plus de puissance, mais nous craignions que cela signifie que le prix du produit serait inabordable. Ce que nous devions faire était de réduire la taille des batteries à 2 batteries standard ENVO eBike capables de 3 000 W de puissance et de 1 680 Wh de capacité énergétique. Cela fournirait 2 heures de croisière à pleine vitesse en utilisant 2 moteurs de 1 200 W.

L’utilisation de batteries standard eBike rendrait le SnowKart rentable et facile à entretenir et à remplacer.

• Des rails suspendus au lieu d'un cadre rigide

Le SnowKart ^{de 1ère} génération présentait un problème d'instabilité et de vibration lorsqu'il roulait sur de la neige glacée et rugueuse. Comme un tricycle, il avait 2 chenilles à l'arrière et 1 ski à l'avant. Nous devions fournir un degré de liberté de tangage pour chaque piste afin de garantir que les pistes et les skis seraient alignés avec la texture de la route et fonctionneraient bien dans les creux et les bosses.

• Construction de tube/pince en aluminium personnalisable au lieu d'un cadre soudé en acier

Lors de la démonstration du SnowKart de ^1ère génération à divers utilisateurs potentiels, nous avons reçu de nombreux retours. Certaines des suggestions comprenaient la création d'une version plus petite pour les enfants, une version 2 places, l'ajout d'un pont de chargement, l'ajout d'un deuxième ski à l'avant et, surtout, la création d'une solution de mobilité sur neige adaptable pour les utilisateurs de fauteuils roulants ou les personnes handicapées.

Bien qu'il s'agisse d'une nouvelle idée de produit, nous pouvons voir qu'il existe une grande opportunité d'étendre notre conception initiale pour l'adapter à diverses applications telles que celles décrites par nos utilisateurs. Rendre le SnowKart personnalisable pour répondre à divers besoins le positionnerait comme un démarreur encore plus souhaitable.

Dans cette optique, nous avons décidé de mettre de côté le concept de cadre soudé et de profiter d’une conception de cadre personnalisable.

La seule technique disponible dans le commerce pour construire des cadres de véhicules légers personnalisables était un profilé d'extrusion d'aluminium à rainure en T. Nous savions que ces cadres ne seraient pas idéaux pour un véhicule maniable comme le SnowKart.

Tout comme un vélo utilisant des tubes à section circulaire aurait cependant plus de sens ; nous avons estimé que les joints soudés devraient être remplacés par des attaches à serrage. Après avoir mené des recherches approfondies, nous avons réalisé que ces pinces personnalisées n'étaient pas disponibles dans le commerce et que nous devions les créer en interne.

Géométrie du cadre

Le cadre plat en forme de H s'est avéré être une bonne conception de cadre minimal pour le véhicule. L'alésage et l'épaisseur du tube en aluminium ont été calculés pour s'adapter aux scénarios de charge les plus sévères, comme un cavalier de 150 kg et une accélération de saut de 4 g.

Nous devions maintenant concevoir un système de serrage capable de supporter des contraintes de torsion et de flexion élevées. Nous avons donc conçu des pinces transversales et parallèles personnalisées.

Ils avaient besoin d'une analyse de contrainte FEM pour prouver si la sélection et la conception des matériaux étaient capables de répondre aux différents scénarios de chargement. La prise par friction des pinces avec des tubes s'est également avérée être un défi technique. La force de serrage des boulons doit être assez élevée pour fournir une force de friction suffisante entre la pince et le tube afin d'éviter le glissement par torsion dans des scénarios de chargement sévères, ce qui ajoute à la complexité de conception de la pince et à la résistance du matériau.

En conséquence, les tubes principaux sélectionnés doivent être disponibles dans le commerce avec un alésage de 1 ¼" x une épaisseur de paroi de 1/8" (32x3 mm) en aluminium de qualité 6061 et les colliers doivent être en 7075 avec une résistance à la traction élevée de plus de 500 Mpa.

Après le développement du SnowKart 1 ^ère génération, une autre version a été développée et testée pour voir comment il fonctionnerait en conditions réelles. Le produit a été testé à différents endroits dans le Lower Mainland avec 10 à 30 cm de neige sur des surfaces inégales. Après de nombreux tests et développements approfondis, la 2 ^ème génération du SnowKart électrique est là !

Le premier test a eu lieu à Cypress Mountain et les performances de la 2 ^ème génération ont dépassé nos attentes. Nous pensions que le produit pourrait rencontrer plus de problèmes, mais le test s'est bien déroulé et a été tellement amusant ! Le SnowKart de 2 ^ème génération avait une excellente stabilité et grimpait facilement sur des tas de neige par rapport à la 1 ^ère génération.

Le seul problème que nous avons rencontré lors des tests était que le SnowKart restait coincé dans les buissons et devait être retiré manuellement. Pour cette raison, nous avons décidé d'ajouter une fonction inverse au produit qui peut être implémentée à l'aide du système de contrôle.

Kart à neige électrique 2 ^ème génération :

Le SnowKart ^{de 1ère} génération avait un cadre fixe en tube d'acier soudé et un moteur à essence qui rendait l'ensemble du produit très lourd. Pour réduire le poids, nous avons décidé d'opter pour un tube en aluminium associé à nos colliers de serrage nouvellement développés. Comme mentionné précédemment, nous avons dit au revoir au moteur à essence et bonjour à nos nouveaux moteurs à moyeu à engrenages entièrement électriques !

Nous avons utilisé une chenille en caoutchouc avec des crampons en forme de V pour assurer une bonne traction dans la neige.

Le principal matériau utilisé pour développer le snow kart est l’aluminium. Ainsi, le poids du produit est beaucoup plus léger que son prédécesseur sans compromettre sa résistance. Certains changements structurels ont été apportés pour simplifier le SnowKart et améliorer également son apparence. Le principal changement structurel concerne le système de voies.

Le pignon, désormais en polyéthylène, se fixe au moteur électrique et s'engage dans la courroie.

Nous avons également modifié la taille et le matériau des rouleaux de guidage. Au départ, nous avons testé le SnowKart avec des rouleaux de guidage en PU, mais ils présentaient un frottement élevé avec la courroie en caoutchouc, ce qui signifiait qu'il nécessitait plus de puissance pour fonctionner et que la portée était réduite. Nous décidons de le remplacer par des rouleaux de guidage en polyéthylène pour garantir un glissement facile de la bande, augmentant ainsi l'efficacité du module.

Le SnowKart fonctionne désormais avec 2 moteurs, chacun de 48 V, 750 W et un couple maximal de 100 Nm. La puissance est directement transférée à la piste enneigée via le pignon, il n'y a donc aucune perte de transmission.

Lors des tests, nous avons mesuré les paramètres suivants :

Nous avons testé le SnowKart dans toutes les conditions possibles et après un an d'expérimentation et de développement, nous sommes ravis de lancer le produit sur le marché !

Points importants qui rendent ce produit important sur le marché :

• Moins de poids

• Système d'exploitation simple

• Fonction inverse

• Grande stabilité

• Personnalisable selon les exigences du client