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Mar 23, 2023

Comment concevoir et construire un go électrique bon marché

La plupart des karts à pédales pour adultes à moins de 1 000 $ sont des ordures totales. Je me suis mis à réparer ça.

La plupart des karts à pédales pour adultes pour moins de 1 000 $ sont des déchets totaux. J’ai entrepris de régler ce problème.

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Les karts à pédales sont de belles choses. Ce sont effectivement des mini-voitures dépouillées sans restrictions légales embêtantes. L’appel est presque universel. À un moment donné de notre vie, nous avons tous voulu en conduire un, en acheter un ou même en construire un, et je ne suis pas différent. Le fait est qu’il y a une raison pour laquelle vos parents ne vous en ont jamais offert un pour Noël: les karts à pédales coûtent cher. Ceux qui ne s’effondreront pas en une semaine, au moins.

Les jouets à prix élevé pour les riches sont excellents et tout, mais des choses que les gens ordinaires peuvent acheter, utiliser et aimer - ce sont les articles qui comptent vraiment. Pourtant, tant de choses vendues à un prix abordable aujourd’hui sont de mauvaise qualité ou d’utilité, et deviennent littéralement des ordures en peu de temps. Sur cette note, un bon kart électrique (pas un accessoire hoverboard) qui peut accueillir confortablement un adulte ne peut pas être trouvé pour moins de 1 000 $. Vous savez, nous étions un pays. C’est là qu’intervient mon nouveau projet.

Dépenser un grand est trop pour un kart électrique, alors à quel point pourrait-il être difficile d’en fabriquer un pour moins? Dans un moment calme de réflexion profonde, j’ai réalisé que j’étais la personne idéale pour comprendre cela. J’ai les moyens d’essayer, et je suis aussi assez stupide pour penser que je peux vraiment y arriver. À partir de l’automne dernier, j’ai entrepris de concevoir et de construire un kart à pédales pour adultes décent que tout le monde peut assembler avec des outils de base à la maison pour moins de 1 000 $. Et idéalement, je me rapprocherais de 500 $.

Je ne dis pas que je fais quelque chose de révolutionnaire. Mais trois mois plus tard, ce que j’ai découvert, c’est que oui, il est possible de construire un kart électrique amusant et homebrew à partir de choses que je viens de assembler, toutes les dépenses étant sous un grand. Il y a des conditions attachées, cependant. Des compromis de conception ont dû être faits. Cette première tentative ne semble pas coûter ce qu’elle coûte. Cela aurait peut-être pu être moins cher. Mais dans l’ensemble, le plan a fonctionné. Dans cet épisode d’ouverture d’une série en deux parties, je vais vous montrer comment le premier prototype a vu le jour.

Quand je suis parti, je ne voulais pas chercher des pièces ou bricoler quelque chose à partir de ce que j’avais traîné. Trouver un moteur de machine à laver qui est tombé de l’arrière d’un camion et utiliser les roues d’un Radio Flyer n’était pas une option. Dès le début, je voulais faire de mon kart une toute nouvelle machine que n’importe qui avec des outils de base pourrait assembler sans soudure, découpe ou meulage. Juste un tas de choses qu’ils ont commandées en ligne, et une bonne dose de patience.

La première grosse contrainte est le groupe motopropulseur. J’ai décidé de passer à l’électrique. Vous pourriez acheter un moteur de 6,5 chevaux chez Harbor Freight pour environ 160 $, mais ajoutez tout ce qui est nécessaire pour construire un kart adulte compétent autour de lui et ce serait à peu près le même prix qu’un véhicule électrique (si vous pouvez appeler ce que j’ai construit un véhicule électrique). De plus, les karts à gaz sont bruyants et salissants. Les chariots électriques sont plus silencieux, plus légers et peuvent être utilisés à l’intérieur. Puisque je vise un maximum de disponibilité et de commodité ici, il est logique de passer à l’électrique. Gardez à l’esprit que je n’ai pas de garage et j’ai construit tout cela dans mon appartement.

Cela rejoint directement la deuxième limitation principale, à savoir que sans accès à un moyen de production de masse, la fabrication d’un kart électrique bon marché à quatre roues est fondamentalement impossible. Même la production en petites séries ne s’applique pas ici; Un gars est-il censé commander des matériaux pour 20 karts et amortir le coût initial en vendant le reste à ses voisins?

Une configuration à trois roues est la meilleure, et honnêtement, je ne voulais pas y croire au début. Au début de ma réflexion, un kart devait avoir quatre roues pour être vraiment un kart. C’est basique, non? Mais une configuration à quatre roues crée beaucoup de dépenses supplémentaires lorsque vous devez acheter chaque pièce séparément. J’aurais besoin de trouver un essieu qui pourrait accueillir un frein pour arrêter le kart, des pignons pour fournir la puissance du moteur et les roues de mon choix (les moins chères) pour que tout continue à rouler. Je devrais acheter des roulements pour monter l’essieu sur le cadre. Ensuite, il y avait l’armée de petites choses tapies en arrière-plan, tout le matériel nécessaire pour garder l’essieu et les roues situés là où ils devraient être dans le temps et l’espace. Ce genre de choses s’est additionné de manière sérieuse.

Pour soutenir un adulte, mon essieu devrait avoir environ un pouce d’épaisseur, mais les roues bon marché n’ont pas un alésage de 1 pouce - la plupart d’entre elles sont 5/8èmes. Si je voulais aller avec un essieu 5/8èmes, je devais le soutenir près de ses extrémités près des roues, sinon il se casserait. Cela signifiait que cette partie du kart devrait avoir sa propre structure rigide, ce qui augmenterait encore les coûts.

L’alternative à l’utilisation de roues qui glissent sur un arbre est d’utiliser des roues qui se boulonnent aux moyeux qui glissent sur un arbre, mais celles-ci sont relativement coûteuses et les roues elles-mêmes sont également coûteuses. En plus de tout cela, la chaîne reliant le moteur aux roues doit être correctement tendue, et la taille / le pas du pignon arrière est largement dicté par ce qui vient sur le moteur que vous achetez, en supposant qu’il en ait un. Je me suis retrouvé avec quelques options réalisables, mais aucune d’entre elles n’était aussi bon marché que je le voulais.

Une autre alternative ici est qu’il y a des kits de l’étranger qui circulent qui offrent tout cela pour pas cher. Sans aucune sorte de diagrammes détaillés sur la façon de monter ce genre de choses, cependant, ils sont effectivement inutiles. En outre, les pièces cassées ou le mauvais contrôle de la qualité ne peuvent pas être pris en compte. J’ai décidé de ne pas les utiliser pour ces raisons.

La percée pour le kart bon marché était d’aller avec trois roues. La solution à trois roues est vraiment une belle chose – j’ai un peu pleuré quand j’ai calculé les économies. Un vrai moment eurêka. C’était une sorte d’expérience religieuse de voir tout cela se mettre en place.

La première grande chose à propos d’une seule roue arrière est que vous pouvez l’obtenir comme moteur de moyeu, ce qui signifie que le moteur est à l’intérieur de la roue elle-même. Juste comme ça, l’essieu, les pignons, la chaîne et même les deux roues arrière que j’aurais dû acheter séparément avaient disparu. BAM! Les spécifications avaient raison de pousser les gens sans aucune sorte de campagne de réduction. L’approvisionnement n’est pas un problème; il existe également une bonne quantité de bons moteurs de moyeu pour scooters électriques à vendre sur des sites comme eBay, AliExpress et Amazon.

Ceux qui sont vraiment attrayants, comme celui que j’ai eu, ont même un frein à tambour intégré (à l’arrière sur la photo ci-dessus). Quel slam dunk ! Maintenant, l’unité unique que j’avais achetée a effectivement remplacé une demi-douzaine d’autres composants majeurs et une multitude de matériel associé. Je ne saurais trop insister sur l’importance de la roue arrière unique.

C’est aussi le bon moment pour mentionner un autre grand tueur ici que la roue arrière unique résout (partiellement): l’expédition. Un article peut coûter 8 $, mais les frais d’expédition sont tout autant, sinon plus. Cela a tué tant de solutions possibles. Bien sûr, les pièces individuelles sont bon marché et c’est bien beau, mais vous feriez mieux d’espérer que toutes ces choses proviennent d’un entrepôt et viennent dans la même boîte. Sinon, vous allez vous faire frapper avec des frais d’expédition et ils sont toujours supérieurs à 10 $. Chaque. Heure.

Lorsque vous concevez quelque chose d’aussi bon marché, 10 $ supplémentaires sont un coup de poing dans le ventre. J’ai envisagé de tricher en ajoutant une section au manuel d’assemblage où un acheteur doit d’abord déménager pour vivre près du plus grand fournisseur de composants de kart et les récupérer en personne. Mon obsession de réduire les frais d’expédition m’a amené à envisager des options plus déraisonnables, comme attendre le Black Friday pour acheter des pièces particulières ou m’inscrire à la carte de crédit d’une entreprise particulière.

En fin de compte, cependant, j’ai pu obtenir un moteur de moyeu de 8 pouces pour un scooter avec un frein à tambour intégré, une roue, un pneu, le tout pour seulement 64,98 $, frais d’expédition inclus. Si vous pouvez trouver une solution moins chère et meilleure, envoyez-moi un e-mail. Et avant que vous ne veniez à ma gorge, si vous essayez de construire quelque chose de similaire, les prix de ces moteurs ont augmenté depuis que j’ai acheté le mien. Attendez-vous à payer au moins 90 $ ces jours-ci. Il se passe quelque chose qui s’appelle... l’expansion, je pense. Peut être faux.

Une fois le problème moteur réglé, je devais maintenant trouver comment fabriquer un cadre. Il devait être assez bon marché pour atteindre mon budget, assez grand pour que 5 pieds 11 me mette à l’aise et assez fort pour ne pas plier sous mon poids. Dans certains moments sombres, lecteur, j’avoue que j’ai envisagé d’utiliser des deux-par-quatre de Home Depot. En fin de compte, c’était un pont trop loin.

Le bois était tentant, cependant, parce que la structure présentait quelques exigences clés. J’avais besoin d’un essieu avant rigide, d’une colonne / arbre de direction et d’une poutre rigide d’environ quatre pieds de long pour fixer l’essieu avant à l’unité d’entraînement arrière. En théorie, tout cela aurait pu être fait pour une chanson avec des parties en bois. Mais en fin de compte, les solutions biodégradables ne seraient pas assez solides, et je ne pouvais pas les commander à bas prix aux bonnes longueurs et tailles. Je ne voulais tout simplement pas non plus utiliser de bois; Cela semblait être trop une solution de cerveau d’homme des cavernes. Il y a une raison pour laquelle nous ne construisons plus de voitures à partir de cela.

Pour le longeron du châssis, la poutre centrale reliant tout et soutenant le conducteur, j’ai déterminé que la meilleure solution était une extrusion d’aluminium. Ils peuvent être commandés à des longueurs précises, sont taraudés sur les extrémités, et ils peuvent également accueillir beaucoup de matériel bon marché comme T-nuts d’une manière très flexible. Je maintiens que c’est probablement la meilleure façon de faire un kart comme celui-ci et dans les limites du budget. Les tubes d’acier ou d’autres structures semblables doivent être coupés, soudés, et cetera. Une extrusion est légère, rigide et d’autres assemblages peuvent y être fixés facilement, comme des boulons à œillets pour acheminer un câble de frein.

J’ai finalement découvert que l’extrusion particulière que j’ai choisie (1 par 3 pouces) n’est pas si rigide dans un domaine clé, mais j’y reviendrai plus tard.

Pour la solution de l’essieu avant, rencontrez mon plus grand fournisseur pour ce projet, une société appelée Oshcut. Il fait de l’excellent travail. Oshcut offre de nombreux services, mais son pain et son beurre sont de couper le métal au laser et de le plier en différentes formes. Comme le métal est coupé avec un laser et plié sur un frein, il n’y a pas d’outillage spécifique pour aucune des pièces. Cela signifie que je pourrais commander juste un de quelque chose et ce serait toujours bon marché. L’essieu avant est une pièce d’acier doux découpé au laser de calibre 10 (0,135 pouce) avec plusieurs coudes, la plupart d’entre eux pour la rigidité.

La première image ci-dessus était ma première tentative des pièces. L’essieu avant n’était pas assez solide, bien qu’il ait permis d’économiser encore plus d’argent en intégrant le support de direction avant dans l’essieu. Il s’est avéré qu’un seul support de direction ne serait pas suffisant, et il y avait d’autres problèmes avec cette configuration. La deuxième image montre la deuxième série de pièces, qui ont créé une configuration beaucoup plus forte, et c’est ce qui s’est retrouvé sur ce premier prototype. J’ai ajouté plus de support pour les pivots de direction, un deuxième support d’arbre de direction, et j’ai généralement tout renforcé.

La plupart des autres pièces fonctionnelles proviennent également d’Oshcut. La solution de montage du moteur est composée de deux plaques pliées identiques pour réduire les coûts. Les pédales, les jointures qui maintiennent les roues avant, quelques composants structurels et le bras de direction sont également tous en acier doux découpé au laser. La plupart ont la même épaisseur, ce qui permet d’économiser de l’argent, bien que certaines pièces soient en acier de calibre 12 (0,1 pouce) en raison d’autres contraintes dans la conception des pièces.

Mais passons aux choses sérieuses. Avec toutes ces choses comprises, je pouvais commencer à commander les pièces et à les assembler. Il n’y avait qu’un dernier problème à résoudre, c’était la colonne de direction. Je dois dire que je me donne beaucoup de crédit pour cette solution.

La colonne de direction idéale n’est qu’un arbre à clé, n’est-ce pas ? Arbre à clé d’un demi-pouce, obtenez des colliers pour le maintenir en place, boulonnez un volant et un bras de pitman, tout est fait. Comme d’habitude, l’assembler de cette manière coûterait plus cher que je ne le voulais et nécessiterait plus de matériel que nécessaire.

Afin de rendre ce kart bon marché, il n’utiliserait idéalement qu’une seule taille d’écrou ou de boulon. Vous devez généralement commander du matériel en vrac, ce qui permettrait d’économiser de l’argent. L’utilisation d’une seule taille ou d’un seul type de fixation n’est pas possible pour tout, bien sûr. Certains boulons doivent simplement être plus épais ou plus minces. Mais je voulais minimiser la variété de taille autant que possible.

Pour ce faire, j’ai fini par acheter une tige filetée de 2 pieds de long et d’un demi-pouce. Les tiges filetées sont de loin le moyen le moins cher d’obtenir des arbres utilisables. Les barres d’armature, qui sont généralement utilisées dans la construction, sont moins chères mais nécessitent une soudure. La beauté de la tige filetée est que vous pouvez la fixer à d’autres choses avec juste des noix et elle tourne toujours librement. J’ai trouvé des écrous à vis que je pouvais boulonner à diverses parties du kart. La tige filetée était verrouillée latéralement, mais elle pouvait encore tourner.

Fixer des objets à la tige filetée et les maintenir fixés à la rotation de la tige était aussi simple que de les enfiler et de les presser en place avec des écrous de verrouillage. Oui, cela signifiait que l’ensemble de la direction avançait et reculait un peu avec les virages à gauche et à droite, mais la direction n’est qu’un verrouillage à demi-tour à verrouiller de toute façon et les maillons de direction utilisent des rotules aux extrémités. Cela n’a pas fait de différence pratique.

Une autre mesure d’économie sur la direction consistait à utiliser les tiges filetées prédécoupées les plus faibles possibles comme maillons de direction. Ils sont très solides, mais la largeur de l’essieu avant a été dictée autour de la longueur la moins chère, qui était de 12 pouces. Ils ne coûtent que 0,87 $ chacun; Cependant, le résultat était que l’essieu avant était tout simplement trop large pour une porte de taille normale lorsque tout était assemblé. Quand vous vivez dans un appartement, c’est un gros problème.

Mis à part les faiblesses mineures, cependant, j’avais tout ce que je pouvais travailler en CAO. Il était maintenant temps d’empiler les accessoires nécessaires. Le siège le moins cher que j’ai pu trouver était destiné aux bateaux – je pense – et coûtait 20 $. J’ai expérimenté des alternatives en métal courbé, mais elles coûtaient la même somme d’argent et ressemblaient à des dispositifs de torture médiévaux. De même, fabriquer mon propre volant semblait attrayant, mais nécessitait finalement plus de pièces imprimées en 3D que je ne le pensais raisonnable. Mon kart n’a qu’une seule pièce imprimée en 3D et il adapte le volant à la tige filetée utilisée comme colonne de direction. J’ai finalement commandé un volant chez Amazon pour 23,99 $.

De là, j’ai dû trouver des roues avant. Les roues les moins chères proviennent de loin de Harbor Freight. Il n’y a pas de véritables alternatives au fret portuaire sur ce front. Ceux que j’ai commandés ont un diamètre de 8 pouces et du caoutchouc solide, ce qui était une erreur. Ils sont arrivés à ma porte dans une boîte complètement détruite qui puait la cigarette. J’en ai eu deux pour 23,97 $, expédiés, mais vous pouvez économiser un peu plus en allant simplement à Harbor Freight et en les récupérant vous-même. Ils sont fixés aux jointures à l’aide de boulons d’épaulement 5/8ème, qui forment des essieux tronqués. Les mêmes boulons d’épaulement sont également utilisés pour les pivots de direction.

Les dernières choses à comprendre étaient absolument vitales, et l’une d’entre elles que je n’ai pas bien obtenue au départ en raison de mon objectif de rester en deçà du budget. Le premier était la batterie; C’était assez simple. J’ai obtenu une batterie de 36 volts et 158 wattheures d’un hoverboard. Cela m’a coûté 45,68 $ (expédié) et j’ai dû souder de nouveaux connecteurs. Dans l’ensemble, cela fonctionne bien.

Ce qui m’a foutu, c’est le contrôleur de vitesse du moteur. Je ne voulais pas commander un VESC, un contrôleur de vitesse électronique programmable. Ils coûtent tous environ 100 $. Au lieu de cela, j’ai commandé un contrôleur mystère qui disait qu’il pouvait faire le travail. Quoi, mentiraient-ils? C’était 16 $! Si cela avait fonctionné, j’aurais pu atteindre mon objectif de prix ambitieux, qui était plus proche de 500 $ que de 1 000 $.

Alors j’étais là. Près de mon objectif de coûts avec tout assemblé, les choses semblaient bien. Gardez à l’esprit que si cela fonctionnait, je pourrais commander une seule unité de ce véhicule fabriqué sur mesure pour environ 600 $. Avec plus de véhicules viendrait plus d’économies de coûts. Bref, j’étais sur le point de remporter la victoire.

J’ai sorti mon véhicule dans le couloir de mon complexe d’appartements après l’avoir passé par la porte, j’ai branché la batterie, le contrôleur et le moteur ensemble et j’ai tourné le bouton.

J’ai tout de suite été déçu : le kart a fait quelques bruits bizarres mais n’a pas accéléré. Il pouvait en quelque sorte maintenir une vitesse s’il était poussé ou déchargé, mais pas pour longtemps et non sans avoir l’air d’essayer de renverser les murs de Jéricho. Le contrôleur mystère n’a pas fonctionné.

Voici à quoi cela ressemblait :

Moi, bien sûr, je n’ai pas abandonné là-bas, cependant. J’ai dû mordre la balle et acheter un VESC. J’étais convaincu que ce contrôleur était le problème. Dès que cela serait remplacé, je serais dans un monde de karting paradisiaque. Il faudrait encore quelques jours avant qu’il n’apparaisse par la poste.

Heureusement, vous n’avez pas à attendre aussi longtemps. Demain, je vous montrerai comment tout cela s’est mis en place.

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