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L'OXTRIKE

Notre collègue Bormard propose au professeur d'Anglais, un article paru dans la revue Intermédiate Technology, à la suite de l'exercice sur la boite de vitesses de vélo, jusqu'à présent, ces professeurs ont apprécié de pourvoir exploiter un thème tech-nologique comme des élèves, à travers un texte interessant qui présente cependant l'inconvénient d'être assez long.

Article tiré de la revue:

"APPROPRIATE TECHNOLOGY Vol 3 N° 4 February 1977"

publication de :

INTERMEDIATE TECHNOLOGY

DEVE-LOPMENT GROUP

9 King Street, London WC2E SHN U.K. Traduction:

Par les élèves de 1ère année TS Mécanique-Automatisme du Lycée de Colmar sous la direction de leur professeur d'Anglais, Madame GUTH.

L'OXTRIKE est un chassis de tricycle concu aussi bien pour le transport de marchandises que le transport de personnes jusqu'à un poids maximal de 150 kg. Il comporte un certain nombre de caracté-ristiques nouvelles permettant d'améliorer les pousse-pousse existant déjà et couramment utili-sés en Inde, en Chine en Indonésie et dans le sud-est asiatique. Bien que divers modèles aient été cons-truits dans ces différents endroits, on ne remarque pas de changement radical dans la conception, pour l'amélioration de ses performances.

Les principaux défaux des modéles existants comprennent l'utilisation d'un seul rapport de vitesse qui est souvent trop élevé, ce qui impose des efforts considérables au conducteur lors des démarrages sur le plat et le franchissement des pentes. Habituellement, une seule roue est motrice tandis que le freinage agit aussi sur une seule roue, ce qui constitue un défaut dangereux. L'utilisation de pices de bicyclette standards ne rend pas l'OXTRIKE assez solide par rapport aux efforts qu'il, doit supporter, ce qui conduitàl'effondrement des roues ou des fourches,à moins quelles n'aient été spécialement renforcées. Le cadre lui-même, d'une construction tubulaire dérivée des bicyclettes n'est pas parfait en ce qui concernele rapport1)(':0S/ soli-dité.

Malgré ces défauts les différentes variétés de tricycle se sont largement implantées en Asie, quoique pas en Afrique, mais ils disputent une bataille perdue d'avance dans quelques grandes villes telles que Singapour et Jakarta. Certaines autorités voudraient les interdire pour cause de manque de sécurité, parce qu'ils produisent des embouteillages en ville et qu'ils n'ont pas un aspect moderne, etc ... Abolir un véhicule si utile, si bon marché, si économique, si silencieux et non pollueur priverait les classes pauvres et moyennes d'un des moyens de transport les plus efficaces et causerait un chômage considérable parmi les conducteurs et les métiers associés. Il semblait par conséquent intéressant de repenser le modèle avec, pour objec-tif, de maintenir ou d'élargir l'utilisation du tricycle.

La première expérience de l'auteur, dans la cons-truction de tricycles était la conception et la réalisa-tion du pousse pousse mécanisé tel que décrit dans APPROPRIATE TECHNOLOGY Vol 1 No 2 P 17. Il comportait une forme simple de différentiel pour permettre aux deux roues arrières de tournerâdes vitesses différentes dans les virages. Il manifestait aussi les mêmes problèmes de freinage et de manque de solidité des roues et de la fourche avant.

Cependant, cela permit de convaincre OXFAM du potentiel d'une conception améliorée d'un tricycle et les amena à engager un technicien pour là cons-truction de deux prototypes du nouvel OXTRIKE. Une période d'inactivité forcée permitàl'auteur de passer plus de temps sur la planche à dessin avec pour résultat les caractéristiques suivantes :

1. Les roues choisies avaient un diamètre de 20 pouces (0,50 m) principalement pour assurer une plus grande résistance. Les roues arrière sont des RALEIGH type

«

Chopper» ( 20" x

2.1.. ") (

50S mm x 54 mm ), les roues les plus

solide~

fabriquées par cette firme. Elles sont spécialement renforcées pour les charges latérales, une nécessité qu'on ne rencontre pas sur une bicyclette, mais qui est un vrai problème sur un tricycle. La roue avant ( 20" x 13/4 ") (50S mm x 44 mm ) et la fourche sont du type bicyclette à porte bagages, conçues pour transporter une charge encombrante qui est bascu-lée en avant, à partir du cadre par dessus la roue avant.

D'autres avantages des roues arrière de 20 pouces ( 0,50 m ) de diamètre sont un abaisse-ment général du centre de gravité de la charge, ( mais donnant une garde au sol convenable ), un accès plus facile pour les passagers agés ou handi-capés et une très large place arrière sans une aug-mentation de l'encombrement transversal total du véhicule, qui est seulement de 36 pouces ( 0,9 m ). L'utilisation de petites roues réduit aussi l'encombrement longitudinal total du tricycle qui dépasse tout juste 2 m ( 6' 7" ).

2 - Une boite à3 vitesses est incorporée dans le système de transmission, cette boite est une " STURMEY - ARCHER" standard

à

moyen, un système fiable qui a fait ses preuves. Elleest utilisée en tant que boite intermédiaire, comme sur de nombreuses motocyclettes, avec une chaine pri-maire et une chaine secondaire. Les pignons sont choisis de telle sorte que le rapport total de l'OXTRIKE soit de 800 mm en première, de 1066 mm en seconde et de 1422 mm en troisième, ceci comparé avec les 1689 mm d'une bicyclette nor-male équipée de roues de 660 mm améliorant ainsi grandement la capacité du conducteuràdémarrer avec une lourde charge etàgrimper au moins une petite pente, agrandissant de la sorte son rayon d'action.

3 - Puisque de bons freins sont essentiels pour la sécurité, une attention particulière a été apportéeà ce problème. Le frein avant est de type standard étrier à patins mais les freins arrières sont à

machoires incorporées actionnées par une pédale. C'est une façon puissante et efficace d'appliquer une force de freinage; chaque roue possède son propre frein à tambour, monté à l'intérieur de l'extrémité du demi axe et l'effet de freinage est réparti d'une façon égale par l'intermédiaire d'une barre d'équilibrage. Cette position des freins assure une protection contre la pluie, essentielle pour la sécurité par temps humide. La pédale de frein peut être maintenue en position par un cliquet jouant le rôle de frein parking, une caractéristique vraiment nécessaire sur un tricycle.

4 - Une forme de différentiel identique

à

celle du premier pousse - pousse est utilisée, une des carac-téristiques utiles étant qu'il réagit comme un diffé-rentiel auto - blocant dans des conditions glis-santes.

5 - Puisque la construction du cadre d'une bicy-clette normale est une affaire assez complexe, incluant des profilés àparois fines brasés dans des logements spéciaux, ce n'est pas vraiment à la portée des petites entreprises locales, sauf par l'importation des tubes et des logements; il se pourrait que des logements convenables pour la construction de tricycles ne soit pas disponibles. Pour cette raison l'OXTRIKEfut conçu pour nécessi-ter l'utilisation de feuilles d'acier doux d'une épais-seur standard de 1,6 mm qui peuvent être facile-ment coupées par une cisailleàpied, pliées sur une plieuse manuelle et assemblées par n'importe quelle méthode de soudage, brasage, ou rivetage. Lecadre lui - même est très simple, consistant en un seul tube de section carrée faisant office d'épine dorsale. Ce tube est

formé

d'un profilé extérieur en V de section 75 x 63 x 75 et d'un profilé intérieur en V de section 12 x 63 x 12.

Les deux V sont assemblés pour former une section rectangulaire dont les flancs extérieurs sont faciles àassembler par soudage ( gaz, arc, par points etc .. .) ou bien par les autres méthodes mentionnées. Cette épine dorsale est très solide, spécialement en torsion et évite l'utilisation d'une barre transversale facilitant ainsi la montée et la descente du tricycle.

6 - L'épine dorsale est prolongée à l'arrière pour former avec les supports de l'axe arrière un chassis en forme de croix, sur lequel on peut adapter une variété de carosseries en rapport avec l'utilisationà laquelle l'OXTRIKE sera destinée. Pourvu que la carosserie ne dépasse pas l'arrière du chassis, il est possible de lever la roue avant et de renverser la totalité du véhicule sur son extrémité arrière. Ceci offre de nombreux avantages; l'OXTRIKE peut être garé dans un très petit endroit; le chargement, du sable ou du gravier par exemple, peut être aisément déversé; la révision et l'entretien de la transmission et du système de freinage sont simplifiés et par la même occasion sont plus susceptibles d'être entre-pris.

7 - Une variété de carosseries a été conçue, y compris un pousse - pousse à deux places, une carosserie polyvalente avec un hayon articulé qui, lorsqu'il est baissé permet à deùx personnes de s'asseoir, dos face à la route et lorsqu'il est levé permetàtrois enfants de s'asseoir côteàcôte dans le sens de la marche ou permet le transport de marchandises, alors que des chargements plus encombrants peuvent être transportés avec le hayon placé horizontalement.

Une simple benne, non bâchée, peut être adaptée ou une carosserie fermée pour le transport de colis etc ... Une trémie serait indiquée pour le transport de sable, de gravier ou tout autre matériau meuble; les dimensions de la trémie seraient restreintes afin d'éviter les surcharges. Enfin, une citerne de 150 litres peut être adaptée pour le transport des . liquides.

8 - En vue d'étendre la gamme d'utilisation de l'OXTRIKE au - delà de ce qui est possible si c'est un homme qui pédale, il serait possible de motoriser le chassis de deux façons au moins; un petit moteur à essence, le Vélo - Solex, de fabrication française pourrait entrainer la roue avant par J'intermédiaire d'un galet en contact avec le pneu. Ceci est un moteur éprouvé développant 350 watts et qui améliorerait grandement la vitesse, le rayon d'action et la capacité de gravir des pentes pour une dépense modeste ainsi qu'un faible coût de mise en oeuvre. D'autre part, deux conceptions de moteurs électriques montés sur le moyeu de la roue sont récemment apparues. L'un ou l'autre pourrait être adapté sur la roue avant de 20 pouces ( 0,50 m ) alors que les batteries pourraient être fixées à l'arrière dans une position déterminée par la caros-serie choisie. Ce système pourrait se montrer plus

efficace que la version avec moteur à essence, là où l'électricité est disponible à bas prix, par exemple là où il y a de l'hydroélectricité et où le prix de l'essence est élevé. " existe déjà un système bien en place pour le chargement et le changement de batteries dans certaines villes où de bonnes lumières sont nécessaires aux tricycles, par exemple pour les vendeurs de denrées alimentaires.

A part les deux prototypes de l'OXTRIKEconstruits à Oxford, trois autres, ne différant que dans des détails mineurs, ont été construits à Sheffield par des apprentis ingénieurs. Le premier prototype est utilisé depuis plus d'un an sans qu'aucun défaut majeur ne soit apparu. D'autres kits sont envoyés à l'étranger afin d'essayer et de tester les assem-blages locaux, d'autres encore doivent être cons-truits en Grande - Bretagne. Lorsque le produit sera tout à fait au point et la technique des fabrications locales bien développée on espère rendre le produit largement disponible et trouver des arrangements avec les fabricants pour fournir des kits pour un assemblage local.

Toute personne intéressée par un kit d'OXTRIKEà des fins d'évaluation doit s'adresser en première instance à l'auteur.

The Oxtrike*

s.s.

Wilson, MA, MIMechE, Department of Engin-eering Science, Parks Road, Oxford.

The OXTRIKE is a tricycle chassis designed to carry a choice of bodywotk for carriage of goods or people to a

maximum payload of about 150 kg (3 cwt.), It incorpor-ates a number of novel features in order to overcome sorne of the limitations experienced with existing designs of cycle rickshaw (pedicab, becok or trisha) in current use in India, China. Indonesia and South-East Asia. Although a variety of designs has evolved in these different locations there is little evidence of radical redesign in order to irnprove performance.

The main defects of existing designs include the use of only a single gear ratio which is often too high, so that starting on the level or c1imbing a gradient impose a severe strain on the driver: usually only one wheel is driven, while braking also is cont1ned to one wheel, a dangerous defect. The use of standard bicycle parts often results in insufficient strength for the far greater loads imposed, leading to the collapse of wheeLs or forks unless specially strengthened. The frame itself', of tubular construction on bicycle lines, can only be regarded as a less than optimum design as regards strength-to-weight ratio.

Despite the se defects the various types of tricycles have established themselves widely in Asia, though not in Africa, hut they are fighting a losing battle in sorne of the bigger cilies such as Singapore and Jakarta. Sorne authorities wish

ln banish them on grounds of lack of safety, causing con-, uostloncon-, lack of a modern image, etc. To abolish such a use-fui, low-cost, low-energy, low-noise and low-pollution vehicle would deprive the poor and middle classes of a most effective means of transport and cause considerable un-employment amongst drivers and associated trades. It seemed worthwhile therefore to rethink the design with a view to maintainingOfextending tricycle use.

The author's first experience of tricycle building was the design and construction of the cycle rickshaw, described in

Appropriate Technology VoU No.2, p.l ". This

incor-porated a simple form of differential gear to allow both rear wheels to be driven but for them to turn at different speeds when rounding a corner; it also showed up the common problems of lack of braking and of strength in the wheels and front forks.

However it helped to convince OXFAM of the potential for an improved tricycle design and resulted in their finan-cing a technician to build two prototypes of the new OXTRIKE. An enforced period of inactivity allowed the author to spend more time at the drawing board, with the, result that the following features emerged:

1, The wheels chosen were of 20" diameter (0.5 rn), largely for the sake of greater strength. The rear wheels are Raleigh 'Chopper' type, (20" x 2}") (508 mm x 54 mm), the strongest wheels made by that firm. They are especially strong against side load, a requirement

OThe OXTRIKE Is so named because the research was funded by OXF AM and also because the vehicle was buitt in Oxford.

Three-quarters front view, showing the footbrake.

whichdoes not arise on a bicycle but is a very real prob-lem on a tricycle. The front wheel (20" x 1~")(508 mm x 44 mm) and fork are of carrier bicycle type designed

10carry a large load which is cantilevered forward from the frame over the front wheel.

Further advantages of the 20" (0.5 m) rear wheels are a general lowering of the centre of gravity of the load (but giving adequate ground clearance), easier access by elderly or infirm passengers and a full-width rear seat without an increase in the overall vehicle width, which is only 36" (0.9 01).

The use of small wheels also reduces the overail length of the tricycle to just over 2 metres (6' T').

2. A 3-speed gearbox is incorporated into the transmission system; this gearbox is a standard Sturmey-Archer hub gear, a well-proved reliable design. It is used as an inter-mediate gearbox, as on many motorcycles, with a primary and secondary chain. The sprockets are so chosen that the overall 'gear' of the OXTRIKE is JI

w'

(890mm) in bottom gear,42" (1.066 m)in middle and 56" (1.42201) in top; these compare with66W' (1.689 m) forfinormal

bicycle with 26" (660 mm) wheels, and greatly improve the driver's ability to start with a heavy load and 10

climb at least a slight gradient, so improving the range and mobility.

3. Since goodbrakes are essential for safety , particular attention was paid to this problem; the front brake is the standard pull-rad stirrup type but the rear brakes are inboard band brakes applied by a foot pedal. This is a powerful and effective method of applying a braking force; each wheel has its own brake drum, mounted at the inboard end of the half-shaft and the braking effect is applied equally by means of a balance bar. This loca-tion of the brakes ensures that the y are protected from the rain, essential for safety in wet weather. The brake pedal can be held down by a lever catch to act as a park-ing brake, a very necessary feature on a tricycle.

4. The same form of differential is used as on the earlier cycle rickshaw; one useful feature is that this acts as a 'limited-slip' differential in slippery conditions.

5. Since the construction of a normal bicycle frame is a fairly complex matter, involving thin-walled tubing brazed into special sockets, if is not really suitable for

Gearbox, showing means of adjusting chains - two slotter

links eacn side.

small-scale local manufacture except by the impor-tation of the tubing and sockets: suitable sockets for tricycle construction may weil not be available. For this reason the OXTRIKE was designed to use mild steel sheet of a standard thickness 1.6 mm (I /16" or 16 SWG). This can readily be eut on a foot-powered guillotine, folded on a hand-operated folding machine and joined by almost any method of welding, brazing or rivetting. The frame itself is very simple, consisting of a single square-section tube acting as a backbone ; this tube is made l'rom an outer channel section 75 x 63 x. 75 mm

(2::"

x 2~" x 2~ ~") and an inner channel section 12 x 63 x 12 mm (W' x 2W' x W'); the two channels fit together ta form a box section with exposed flanges (see sketch) which are easy to join by welding (gas, arc, spot) or by the other methods mentioned. This back-bone is very strong, especially in torsion, and dispenses with the need for a crossbar, so making mounting and dismounting very easy.

6. The backbone is extended rearwards to form, with the rear axle supports, a cruciform chassis, which is adap-table to a variety of bodies according to the use to which the OXTRIKE is to be put. Provided the bodywork does not extend back beyond the chassis it is possible to raise the front wheel and to tip up the whole vehicle on toits back end. This has a number of advantages; the OXTRIKE can be parked in a very smaIl space; the load, e.g, sand or gravel, may readily be tipped out; inspection and maintenance of the transmission and braking system are made easy and are therefore more likely to be undertaken.

Transmission is from below, andvisible here are the rear exle bows.

Appropriate Technology Vol3 No 4

7. A variety of bodywork types has been desigr, :, includ-ing a two-passenger rickshaw, a multi-use body with a hinged tailboard which when lowered allows two passen-gers to sit facing bal' kwards, when raised provides for three children to sit facing forwards or for carnage of goods, while larger loads may be carried wir'i the tail-board horizontal.

A simple open truck body can be fitted or an en-closed box body for carriage of pareds etc. A hopper body with sloping ends would be suitable for carrying sand, gravel or other loose material; the size'ifhopper would be restricted to prevent overloading -inally. i

40-gallun drum can be fitted for carrying liquids.

8. ln arder ta extend the range of use of the 0XTRIK E beyond that possible with one man pedalling it would be possible ta motorise the chassis in at least [WOways; a small petrol engine , the Velo-Solex, of Fre ..ch manu-facture, could drive the front wheel by means of a ruile. in contact with the tyre. This is a well-proved unit rated at 350 watts and would greatly increase the speed , range and hill-elimbing capacity for a modest outlay and operating cost.

Alternatively, two designs have recently appeared for electric motors mounted in the wheel hub. Either could be fitted ta the 20" (0.5 m) front wheel, while the bat-teries could be carried at the rear in a positon deter-mined by the bodywork chosen. Such a system might prove more effective than the petrol-engined version where electricity is cheaply available e.g. where there is hydro-electricity, and petrol priees are. high, Already there is a well-established system of battery charging and battery exchange in certain cities where good ligh.r are needed on tricycles e.g. for selling food.

Apart l'rom the two OXTRIKE prototypes built 'n Oxford three more, differing in minor details, have been built Ü;

Sheffield by apprentices of the Engineering Industries Training Board. The first prototype has been in use for over a year without any major faults showing up. Furtner kits 'lf

parts are being sent abroad for trial local assembly and testing and more are to be built in the V.K. When 'he design has been thoroughly proved and the technique ,)! local manufacture evolved it is hoped to make the design widely available and to arrange with rnanufac.urers ~lJ supply kits of parts for local assembly.

Enquiries from anybody interested in obtaininr an OX-TRIKE kit for evaluation purposes should he aduressed in the first instance to the author.

.

.,.

Rear axle connector. This photograph shows tube

con-necting two freewhee! sprockets, also the brake bridge member.