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Le «cabremorque» (cabrouet + remorque)

Le cabremorque en mode cabrouet (bogie au bout, fourche dépliée).
Le cabremorque en mode cabrouet (bogie au bout, fourche dépliée).

Le cabremorque en mode remorque (bogie au milieu sous le centre de gravité, fourche repliée, timon d'attelage sur le cadre du vélo).
Le cabremorque en mode remorque
(bogie au milieu sous le centre de gravité,
fourche repliée, timon d'attelage sur le cadre du vélo).

Le cabremorque en mode remorque, sous charge.
Le cabremorque en mode remorque, sous charge.

1) Introduction

Cet article explique comment construire un cabrouet ou «diable» (en anglais, «hand truck» ou «dolly») qui peut aussi servir de remorque de vélo, et qui est assez léger et compact (parce que démontable) pour être transportable par sac-à-dos.

2) Justification

Pourquoi un cabremorque, une combinaison cabrouet/remorque de vélo?

Le transport est immensément important (surtout pour s'éloigner d'un désastre, et pour faire fonctionner une société en échangeant des biens et des services). Les routes rendent le transport terrestre beaucoup moins coûteux en énergie et en temps. Même en cas de désastre, il est presque impossible que toutes les routes se fassent détruire. Malheureusement, en cas de désastre, il est aussi presque impossible que toutes les routes demeurent intègres. (En fait, il me semble qu'un des critères pour qu'un événement négatif soit catalogué comme «désastre» est la difficulté d'accès par route. Si l'accès par route est facile, c'est presque automatiquement moins grave comme événement!)

En cas de désastre, un déplacement entre un point A et un point B se fera probablement en majorité sur route, mais il y aura quasi-inévitablement une minorité du trajet qui sera hors-route, et fort possiblement tout ceci se fera sans carburant fossile. Il faut donc quelque chose qui n'exige pas de carburant fossile, qui permette le «portage» (comme en canot, lorsqu'on doit sortir de la rivière et tout transporter sur son dos), mais qui puisse profiter des tronçons de route disponibles pour transporter personnes et équipement.

Ce qui précède justifie surtout le vélo, mais aussi d'autres dispositifs à roues qui permettent de transporter des objets lourds, comme le cabrouet. Parce que le vélo n'est pas particulièrement bien adapté au transport de gros objets, cela justifie aussi les remorques de vélo. D'où l'intérêt pour un objet qui puisse servir autant de cabrouet que de remorque de vélo, tout en étant assez léger et compact pour être lui-même transporté sur un sac-à-dos.

3) Exigences

Rien de spécial ici, juste l'union des ensembles d'exigences pour un un bon cabrouet et une bonne remorque de vélo.

4) Exploration de l'espace de conception

J'essaie d'ordonner ces décisions de conception, des décisions les plus essentielles, à celles qui sont les plus accessoires.

4.1) Type de remorque: caddy ou remorque? Solution actuelle: remorque ordinaire (plan de chargement horizontal, axe du bogie vis-à-vis le centre de gravité, etc.).

Pourquoi pas type caddy? Plus on a une charge normale (pas 2-3 sacs d'épicerie pour une grand-mère; mais un polochon de 30 kg avec plusieurs dizaines de kilogrammes d'eau et de nourriture en plus, etc.), plus le type caddy a des désavantages: (i) tendance à «canifer» au freinage; (ii) centre de gravité haut et difficile à ajuster; (iii) manque de place (le type remorque peut facilement prendre des charges hors gabarit); (iv) contraintes importantes sur la potence de la selle (qui n'est pas concu pour absorber les contraintes brusques causées par les forces de freinage).

Remorque de vélo de type «caddy»
Remorque de vélo de type «caddy» [«Wike Golf Cart Trailer», www.wike.ca]

4.2) Plan de l'axe des roues: le même que le plan de charge? Solution actuelle: axes des roues suffisamment sous le plan de charge pour que les roues n'intersectent pas le plan de charge.

Remorque de vélo avec axe des roues co-planaire avec plan de charge.
Remorque de vélo avec axe des roues co-planaire avec plan de charge
(Remarquez les boîtes qui ne peuvent être plus grandes que l'espace entre les deux roues.)
[Source]

Désavantages de l'axe des roues co-planaire: (i) en mode cabrouet, il n'y a pas d'effet de levier pour lever la charge; (ii) en mode remorque, la largeur de la charge est limitée à l'espacement entre les roues.

4.3) Barre d'attelage. Solution actuelle: Extension de la barre horizontale du triangle arrière du cadre du vélo.

Il semble impossible d'éliminer une barre quelconque pour attacher la remorque au vélo. Le seul choix, c'est de mettre ce poids et cette complexité à un bout ou à l'autre, sur le vélo ou sur le cabremorque. En mettant la barre d'attelage sur le vélo, elle peut y rester (alors que si elle restait sur la remorque, il faudrait l'enlever en mode cabrouet). C'est peut-être même plus léger, car pas besoin d'une barre d'attelage qui «contourne» la roue arrière pour permettre le virage (voir la photo ci-haut de la «Remorque de vélo avec axe des roues co-planaire»).

4.4) Bogie amovible? Solution actuelle: Oui. Permet de l'enlever complètement pour démonter le cabremorque et le rendre moins encombrant. Permet aussi de placer le bogie sous le centre de gravité, autant en mode cabrouet qu'en mode remorque. Permettrait peut-être de mettre plusieurs bogies pour diminuer la pression sur un sol mou.

4.5) Type de roue? Solution actuelle: roue standard de cabrouet (10"), soit pneumatique soit pleine de mousse (beaucoup plus lourde, mais au moins pas besoin de s'inquiéter des crevaisons). Idéalement, pas de sculpture («thread» en anglais), qui ne servent qu'à ramasser la terre et la faire entrer dans la maison (McMaster-Carr #4997T86 threadless?).

Roues pleines? Il faut rouler sur des surfaces autres que parfaitement égales (comme des planchers d'usine et des routes parfaitement entretenues), donc ce qui n'absorbe pas bien les chocs semble un mauvais choix. Roues de vélo? Celles de diamètre communément disponible (16" ou plus), rendent le bogie beaucoup trop gros (car il faut que le plan de charge n'intersecte pas les roues) et sont faibles en charge latérale (remorque pleine roulant en direction perpendiculaire à la ligne de pendage d'une pente; n'oublie pas que le vélo lui a l'avantage de rester vertical, même sur le côté d'une pente!).

4.6) Connection entre le vélo et la remorque? Solution actuelle: Rotule (anglais: «ball and socket») C'est la solution employée par presque toutes les remorques que j'ai vu dans ma vie! Pas de jeu dans la connection. Facile à séparer. Peut-être aussi solide qu'on veut. Désavantages: pas autant d'amplitude de mouvement. La beauté du joint de Radical Designs [Hitch ball (bike side), Hitch, trailer side] est que si le vélo tombe, le joint côté cabremorque (côté femelle) va pivoter (il est vissé) et ne cassera pas.

Joint à rotule de Radical Designs, vu d'en-dessous.
Joint à rotule de Radical Designs, vu d'en-dessous.

Connection entre la poignée du cabrouet et le côté femelle du joint à rotule.
Connection entre la poignée du cabrouet et le côté femelle du joint à rotule.

La connection entre le vélo et la remorque est une faiblesse généralisée dans presque toutes les remorques que j'ai vu sur l'Internet, et dans mes essais personnels. Le problème est qu'il faut souvenir la charge (en d'autres mots, une des roues de la remorque doit être la roue arrière du vélo) et transmettre les forces de freinage, tout en permettant de pivoter autant en tanguage, qu'en roulis, qu'en lacet, sans pour autant être trop lâche. Si la flexibilité était la seule exigence, une simple corde entre le vélo et la remorque suffirait. Voici quelques autres méthodes de connection et leurs désavantages.

Le joint de caoutchouc (exemple: «Wike Speedy Cart»): ça plie, mais s'il y a assez de caoutchouc, ça ne plie pas trop. Mais si le morceau de caoutchouc est assez long et mince pour permettre la souplesse nécessaire, il est aussi assez long et mince pour ne pas bien résister aux contraintes de freinage. J'ai personnellement essayé une grosse courroie de nylon, dans laquelle je faisais passer la potence de selle, que je tournais ensuite plusieurs fois sur elle-même pour rendre le tout assez rigide, avant de remettre la potence dans le cadre du vélo. Simple, pas cher, mais pourri au freinage.

Le gros ressort de métal (exemple: «MEC Child Trailer»): une variation du joint de caoutchouc. Test comparatif facile: monter debout sur la barre d'attelage. Cela briserait le ressort, mais un joint à rotule serait OK.

Crochet d'attelage et anneau.
Crochet d'attelage et anneau.
[Source]

Le crochet d'attelage et anneau («Pintle hook and lunette ring»). Je me souviens que c'était comme ça dans l'armée, et en plus mon ancien système pour mon cabrouet de Canadian Tire fonctionnait comme ça (deux boulons à oeillets, un oeillet bricolé pour être dans l'autre). Avantages: Simple et solide. Désavantages: très difficile à rendre séparable rapidement (dans mon système, c'est un des boulons à oeillets qui était retenu par un écrou-papillon qui se séparait; les deux oeillets restaient toujours attachés); mais surtout, quasi-impossible d'éviter le jeu, alors ça fait du bruit, toujours du bruit! Dès qu'on freine, ou qu'on accélère, ou qu'on frappe une bosse, bruit de métal sur métal!

Bogie et fourche pliante.
Bogie et fourche pliante.

4.7) Partie qui soutient la charge utile: plaque ou fourche? Solution actuelle: Fourche et non pas une plaque de métal (comme le cabrouet ordinaire Canadian Tire), afin d'utiliser la merveille des mini-palettes (changement de charge utile rapide, soulèvement au-dessus de l'eau et de la saleté, meilleure rigidité car plus d'épaisseur).

Mini-palette.
Mini-palette.

Charges prêtes à transporter, pré-attachées à des mini-palettes.
Charges prêtes à transporter, pré-attachées à des mini-palettes.

4.8) Fourche solide ou amovible ou pliante? Solution actuelle: Fourche pliante. Il faut la fourche en mode cabrouet. En mode remorque, si la fourche est pliante, on peut mettre des charges utiles hors-gabarit (par exemple, une civière, un frigo, etc.).

4.8) Dimensions? Solution actuelle: Voici quelques photos avec des dimensions.

Bogie, vu de devant.

Bogie, vu de devant:
A) Membre horizontal du bogie: 13.75"
B) Membre vertical du bogie: 11"
C) Fourche: 10.25" (le trou du pivot est à 1.5" du bout)
D) Petit pivot de fourche: 2"
E) Boulon 3/8"x4" (j'avais peur de prendre juste 1/4" pour les boulons qui doivent supporter tout le poids de la charge).
F) Coussin de feutre (friction pour empêcher fourche de pivoter follement)
G) Boulon 1/4"x1.5"
H) Oui, malheureusement le coulissage gratte la peinture et permet la rouille de s'installer. Je ne sais pas quoi faire.

Bogie vu de côté.

Bogie vu de côté: (Toutes ces dimensions sont pour la partie non-modifiée de l'ancien cabrouet Canadian Tire, qui a été coupée et re-soudée telle quelle sur le cabremorque).
A) Haut du «triangle»: 7.25"
B) Bas du «triangle»: 6.25"
C) Axe: 5/8" de diamètre
D) Diamètre de la roue: 10.5"
E) Petit décalage (que je ne comprends pas; ils ont soudé l'axe ailleurs que au sommet du triangle; mesuré du milieu de l'axe au milieu du haut du triangle): 0.75"

Bogie vu de haut.

Bogie vu de haut:
A) Longueur de l'axe: 21"

Manche.

Manche:
A) Longueur (excluant le boulon): 48".
B) Partie diagonale de la poignée: 6" 1/8 (la poignée est faite de «bar stock» 1" de large par 1/8" d'épaisseur)
C) Partie horizontale de la poignée: 1.5"
D) Partie en bois de la poignée: Longueur 4.5". Tient avec boulon «carriage» de 5.5"x1/4".
E) Boulon dans lequel vient se visser partie femelle du joint à rotule: 3/8" de diamètre, dépasse de 7/8" (il a 1" de long, mais est passé dans un trou dans une petite plaque carrée, puis soudé là, et ensuite cette plaque est elle-même soudée au bout du manche)
F) Trous pour 2 positions du bogie (en fait, idéalement, il y aurait probablement plus de trous pour mieux s'ajuster au centre de gravité en mode remorque). Distances mesurées de droite à gauche, en commençant à droite: 0.5", 9.5", 19.5", 28.5".

Timon d'attelage.

Timon d'attelage:
A) Longueur de la barre principale: 21.25" (excluant le petit bout en «bar stock» de 1"x1/8" qui tient la rotule. Ce bout (G) a 2.75" de long, mais le milieu de l'axe de la rotule est à 1.25" du bout de la barre principale.)
B) Distance de l'axe de la roue au bout de la barre principale: 13.25" (mais va probablement varier selon le cadre de vélo).
C) Hauteur totale du crochet de l'axe de la roue: 1 5/8"
D) Hauteur du trou pour l'axe de la roue par rapport au dessus de la barre principale: 1.25"
E) Petit bout de bois pour essayer de rendre la barre principale assez parallèle au vélo, et pour diminuer les égratignures au cadre de vélo. Ce qui tient la barre principale en tant que tel est de la courroie galvanisée de plombier (très «broche à foins» pour l'instant, désolé).
F) Boulon 1/4" standard, hauteur 2.5".
G) Coté mâle du joint à rotule.

Sur quoi sont fondés ces dimensions? Entre autres, sur des dimensions de d'autres objets. Havresac: largeur du cadre 14.5", hauteur du cadre 31" (35" avec son extension/poignée). Cabrouet Canadian Tire: 37" de hauteur pour la zone de chargement, 51" de hauteur hors-tout (la poignée "P"), largeur hors-tout incluant les pneus 21.75", à l'intérieur des pneus 14.25". Pneus du cabrouet: 10". Polochon: 41x17x17".

4.9) Matériaux? Solution actuelle: Tube d'acier doux ordinaire, et bar stock acier doux 1" large par 1/8" épaisseur, tout ceci soudé TIG. L'aluminium 6061-T6 serait moins lourd, mais j'ai des craintes pour les concentration de contraintes (par exemple, à la jonction entre la fourche et le cadre principal, ou la jonction entre le manche et le bogie, où l'axe qui tient les roues, etc.).

4.10) Mécanisme de bloquage pour poignée coulissante? Solution actuelle: boulon et écrou-papillon. Éventuellement, j'aimerais quelque chose de plus rapide et convivial.

5) Construction

Je n'ai presque rien fait. J'ai coupé la partie «bogie» du cabrouet Canadian Tire (qui me donnait l'axe, les deux roues, et les montants pour placer l'axe des roues à la bonne distance du cadre du cabrouet), que j'ai fait resouder au nouveau cadre. J'ai coupé et assemblé temporairement (avec des petits serre-joints «C-clamp» en métal) les tubes carré d'acier. MPQ (Métaux Pressés du Québec) a fait la soudure TIG.

Coûts approximatifs: ~200$ soudure TIG, ~100$ connecteur Radical Designs, ~30$ cabrouet Canadian Tire à cannibaliser, ~100$ tubes carrés et quincaillerie. Beaucoup de temps pour la conception, la correction des erreurs, etc.

6) Erreurs

Voici quelques-unes des nombreuses erreurs que j'ai fait pour cette première version du cabremorque:

6.1) Tentative de combiner aussi un cadre de havresac. J'ai passé beaucoup de temps et d'argent à tenter de combiner trois choses: le cabrouet, la remorque de vélo, et un cadre de havresac à cadre externe:

Un cadre de havresac à cadre externe.
Un cadre de havresac à cadre externe.

L'idée semblait bonne: (i) il faut toujours conserver la possibilité de tout transporter sur son dos; (ii) un cadre de havresac est en métal, c'est assez lourd, assez gros, ça ressemble à un cadre de cabrouet sans les roues, etc.

Pourquoi l'échec? Pas sûr encore, mais je pense que: (i) la conformité au dos humain est très importante (il faut «mouler le dos», donc les cadre de havresac ont une forme en «S» très prononcée, or le cabrouet et la remorque n'ont pas besoin d'être aussi adapté au corps humain); (ii) le cabrouet et la remorque peuvent facilement transporter des objets plus lourds que ceux qu'on peut porter sur son dos, donc soit le cadre de havresac va être immensément trop lourd (et un surpoids sur notre dos n'est pas la même chose qu'un surpoids sur des roues!), soit le cabrouet et la remorque vont être trop frêles; (iii) le harnachage du havresac est complexe (encore l'adaptation au corps humain) et difficile à détacher ou tasser en mode cabrouet ou remorque; (iv) des roues montées sur un axe qui lui-même est sur le même plan que le plan de charge font que les roues intersectent le plan de charge, et limitent ce qu'on peut transporter facilement à l'espacement entre les roues. Il faut donc éloigner l'axe des roues sur un autre plan, ce qui exige une structure supplémentaire, qui ensuite doit être enlevée ou pivotée pour passer en mode havresac (dur à comprendre verbalement, mais facile à voir dès que vous essayer de vous imaginez quelles modifications il faudrait faire à un cabrouet pour se le mettre sur le dos); (v) une fourche pliante est ridiculement simple et solide à faire avec une barre horizontale droite, mais si ce même cadre doit aussi servir de havresac, cette même barre horizontale vient heurter le bas du dos (la barre horizontale au bas du cadre de havresac est très courbée, pour une bonne raison!), etc.

Je pense que les trois fonctions peuvent être combinées, mais le résultat serait très coûteux, et aurait une performance très dégradée, que ce soit en mode havresac, ou en mode cabrouet, ou en mode remorque...

6.2) Les «bagues» ou «manchons» d'acier. Avoir su, j'aurais acheté l'outil pour plier le «bar stock» d'acier pour plier les «bagues» ou «manchons» d'acier (les morceaux en «U»). Ils sont bien visibles dans la photo ci-haut intitulée «Bogie vu de haut». J'aurais pu éviter les deux erreurs suivantes.

6.3) La connection entre le bogie et le manche. Le soudeur de MPQ n'a pas suivi le modèle que je lui avais donné, donc le manche est trop haut, par une épaisseur de «bar stock». Plutôt que de juste faire un «U» inversé, et de souder les deux pattes du «U» sur les membres horizontaux du bogie, il a fait un «O» complet, et soudé ce «O». Donc le haut du «O» est plus haut que le haut des membres verticaux du bogie. Pas si grave que ça, mais quand on met un contreplaqué en mode remorque, le contreplaqué doit être plié un peu pour être boulonné aux deux membres verticaux du bogie.

6.4) La poignée du manche. Le cabrouet de Canadian Tire d'origne avait au moins deux avantages que le cabremorque n'a pas: (i) quand on couchait le cabrouet par terre, il était horizontal (car la poignée était de la même hauteur que les roues); (ii) la poignée avait la même largueur que le cabrouet, donc on avait du levier pour «tordre» le cabrouet sous charge, pour le faire «marcher» par-dessus un obstacle.

Je ne sais pas trop comment récupérer ces deux avantages. La poignée actuelle n'est pas assez longue pour que la plateforme en mode remorque soit à l'horizontal (mais elle aide pas mal, cette poignée sert de support une fois la remorque détachée du vélo). Pour avoir une poignée aussi large que le cadre du cabremorque, c'est assez facile. La pelle-tarière de trous de poteaux de mon Père avait un simple anneau carré en métal au haut de son manche, et on y glissait une barre de bois. Hop! Super-torsion! Comment combiner tout ça, sans trop complexifier et alourdir?

Peut-être se servir du boulon au bout du manche. Faire fabriquer un morceau de métal qui tiendrait un manche en bois franc, qui aurait la même longueur que la largeur du cabrouet. On dévisserait la partie femelle du joint à rotule pour faire pivoter ce manche, soit verticalement (mode remorque, pour tenir la remorque près de l'horizontal lorsque déconnectée du vélo, mais pas trop pour que ça s'accroche dans les bosses quand on roule), soit horizontalement (axe de ce manche en bois sous la poignée de métal, pour dégager les mains lorsqu'on transporte un gros morceau comme un réfrigérateur). Je ne sais pas vraiment. Il faudrait faire des essais.

6.5) Partie femelle du joint à rotule Radical Designs. La partie femelle du joint à rotule Radical Designs est en plastique, et ce joint est constamment soumis à de fortes contraintes. On commence à pédaler? Grosses contraintes! On freine? Même chose. Une petite bosse à surmonter? Ouille, ça force avant, pendant et après la bosse. Et ainsi de suite. Devrais-je en acheter une autre de rechange? En faire usiner une en aluminium ou en acier (je perdrais la lubrification naturelle du joint plastique contre métal)?

6.6) Connection du timon d'attelage au cadre du vélo. La courroie en acier galvanisé est vraiment ridicule et difficile à enlever et à remettre. Il me semble avoir vu de très beaux connecteurs pour attacher des remorques de bébé, genre petit serre-joint caoutchoucté avec camme. Aussi, dans l'axe qui tient la roue, il y a deux petits ressorts à chaque bout qui gènent énormément la pose et l'enlevage du timon. Vraiment, ça bloque tout! Puis-je enlever ce petit ressort? Aussi, il faudrait trouver une façon d'attacher ce timon qui soit adaptable à plusieurs vélos.

6.7) Transport de charges non-massives en mode remorque. Si la charge est massive, «en pain» (comme un gros polochon bien bourré), c'est possible de ne pas avoir de contre-plaqué boulonné sur le cadre de la remorque. Sinon (comme dans la photo ci-haut), il faut un contreplaqué et un système d'arrimage complexe. Dommage. J'aimerais bien simplifier, mais je ne vois pas trop comment éviter ce contreplaqué et le filet cargo dans ces cas.

6.8) Le poids. Tout est lourd. J'aimerais bien alléger, mais je ne sais pas trop comment. Je ne pense pas que la géométrie puisse être simplifiée de beauocoup. Mais tous les matériaux plus légers sont plus chers, plus difficiles à travailler, etc.

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