Pour préparer mon travail personnel sur les voitures RC, j’ai chercher les infos sur tous ses sites.

Histoire de la voiture RC

Histoire de la voiture RC par BV-Motorsport

Historique de la Voiture Radiocommandée par Team Bolide 28

Les origines du modélisme par KoiFaire

L’histoire du modélisme par Vartanian Freres (articles gratuits)

Historique de la voiture RC – Année 80-84 (blog)

Quelle voiture choisir ? – 1001 maquettes

Voitures RC

Style RC : l’univers de la voiture radiocommandée,

• Chapitre 3 – L’ensemble radio
• Chapitre 4 – Les servos et l’ESC,
• Chapitre 5 – Les Moteurs

Etude de la voiture radiocommandée par ISI

La Mécanique

La transmission d’une voiture RC électrique

La Radiocommande

La radiocommande par automodelisme.com

La chaîne de radiocommande par Francis Thobois

Moteur Thermique

[TUTO] Bien choisir son essence (Nitrométhane) sur Forum modelisme.com

Le fonctionnement d’un micromoteur de modélisme

Présentation, réglage et entretien d’un moteur 2T – par Eric G.

Robot à moteur Gyroscopique

(Éveil de la Force Star Wars) Mon robot de compagnie quelles puces sont utilisées?

Vue d’ensemble de ma voiture

Ma voiture télécommandée est un buggy MHDpro de la marque Scientific-MHD.

Voici la description de ma voiture par le fabriquant. J’ai mis en gras les termes que j’ai découvert dans la partie théorique.

Le Jumper est un Buggy radiocommandé électrique faisant partie de la famille MHDPRO.

C’est le premier Buggy 2 roues motrices tout équipé et prêt à rouler.

Livré avec accu de propulsion NimH 1800 mAh et son chargeur 220 volts il est idéal pour débuter en modélisme voiture.

Toute sa conception tient compte des chocs qu’il est susceptible de subir aux mains des pilotes débutants inexpérimentés.

Le châssis fraisé est en composite de nylon renforcé, toutes les pièces sont largement dimensionnées et la position très basse du moteur et de l’accu de propulsion permettent d’obtenir un centre de gravité très bas pour faciliter le pilotage.

L’accès extérieur au réglage du « slipper » permet d’optimiser les performances sans qu’il soit nécessaire de démonter quoi que se soit.

Caractéristiques principales : complètement assemblé avec moteur et radiocommande 2 voies à volant, équipé d’un moteur RC540 alimenté par un accu de propulsion NiMh de 7,2 V – 1800 mAh, d’un combiné récepteur/variateur de 35A et d’un puissant servo de direction.

• Carrosserie peinte et décorée.
• J’ai recherché ce qu’était un moteur RC540. C’est un moteur électrique à charbon (brushed).

 

Zoom sur quelques pièces

 

Le variateur envoie l’électricité au moteur électrique

 Le moteur transmet le mouvement à la pignonnerie qui est dans un petit boitier a coté du moteur

À la sortie de la pignonnerie se trouve l’arbre qui transmet le mouvement aux roues arrières grâce au cardan (ici celle du coté droit).

Le récepteur transmet aussi un signal au servo de direction qui fait pivoter les roues dans les différentes directions (roues avant). À la sortie du servo de direction on voit un système d’articulation qui pousse des tiges de direction reliées aux roues.

Sur cette photo des roues avant, on voit que le châssis s’appuie sur les amortisseurs pour ne pas frôler le sol. Et on voit aussi la tige de direction qui pousse les roues dans les deux sens.

Enfin, l’énergie électrique pour faire tourner le moteur, alimenter le récepteur variateur et le servo de direction vient de cette batterie :

Ma voiture

• Et voici à quoi ressemble ma voiture complète avec sa télécommande, la carrosserie enlevée et le servo de direction ouvert :

 

Sous radio commande, on entend un système qui permet de piloter différents modèles (avions, planeurs, voitures, bateaux, etc…) sans fil.

La télécommande sert à piloter la voiture. Elle contient un circuit électronique, l’émetteur, qui transforme les gestes du pilote sur les manettes ou le volant de la télécommande en signaux radio envoyés au récepteur radio de la voiture.

L’ensemble de ce système est donc composé :

• d’un émetteur,
• d’un récepteur,
• de plusieurs éléments de commande qui sont installés dans le modèle.

L’émetteur

L’émetteur transforme les ordres donnés aux manches de commandes en signaux et les transmet au modèle.

Chaque levier est relié mécaniquement à un potentiomètre. Lorsqu’on déplace le levier on fait donc tourner l’axe du potentiomètre.

Un potentiomètre est un circuit électrique qui transformer la position de la tige dans un signal électrique : une résistance électrique. Le potentiomètre donne donc la mesure électrique de la position du levier au circuit électronique de la télécommande.

A l’intérieur du potentiomètre :

La radio

Lorsque l’antenne de la télécommande est parcourue par un courant, elle émet des ondes électromagnétiques.

Ces ondes se propagent dans l’espace et sont recueillies par l’antenne réceptrice (comme les vagues sur la mer, mais invisible).

Les ondes électromagnétiques génèrent dans l’antenne réceptrice un courant alternatif de même fréquence que celui qui parcourt l’antenne émettrice.

Le récepteur

Le récepteur situé dans le modèle réduit transforme les signaux radio envoyés par la télécommande en impulsion électrique qui, elles, sont retransmises aux différents éléments de commande.

Les éléments de commande

Les éléments de commande (servos, variateurs) transmettent donc les ordres de commandes du pilote au modèle réduit.

Ces ordres peuvent :

• se traduire par des déplacements de gouvernes (par ex. sur un avion, le mouvement de la gouverne de profondeur vers le haut ou le bas, ou sur une voiture l’angle de direction des roues avant). Dans ce cas, l’élément de commande est un Servo.
• se traduire par un changement de vitesse de rotation d’un moteur électrique, donc la vitesse du modèle. Dans ce cas, l’élément de commande est un Variateur.

Le fonctionnement est différent selon le type de voiture :

• Pour une voiture thermique il y a une batterie de réception, un récepteur, une servo de direction, un servo pour régler le débit du carburant vers le moteur thermique.
• Pour une voiture électrique il y a une batterie de propulsion, un récepteur, un servo de direction et un variateur qui commande la quantité d’électricité envoyée au moteur électrique.

En détail : le fonctionnement du variateur

Le variateur est un élément essentiel : il relie le moteur à la batterie, et commande le moteur en fonction du signal reçu par le récepteur radio.

Il permet de contrôler la vitesse du moteur électrique

L’utilisation d’un variateur électronique permet d’éliminer le servo et le variateur mécanique (sur les vieilles voitures RC).

Il permet des accélérations linéaires et des freinages bien dosés. Certains variateurs disposent en plus d’une fonction marche arrière.

En détail : le fonctionnement du servo-moteur

Le servo ou servomoteur est un moteur couplé à un réducteur (un petit ensemble d’engrenages) et à un palonnier (une tige qui pivote), capable de maintenir une position avec une plage de -45° à +45°.

Sur les voitures télécommandées :

• il y a toujours au moins un servomoteur, pour la direction. Ainsi lorsque l’on tourne le volant sur la télécommande, le servomoteur va suivre le mouvement, et les roues avant tourneront avec le même angle.
• Il peut y en avoir d’autres, pour les gaz, les freins…

Pour finir, le tout ensemble

Dans la partie droite de cette photo on peut voir à quoi ressemblent les différents composants électriques et électroniques.

Il y a différents types de moteurs utilisés dans les voitures radio-commandées.

Moteur électrique

L’énergie électrique est fiable, propre silencieuse et facile à mettre en oeuvre.

Une voiture électrique dispose d’une autonomie moyenne d’environ 10 minutes.

La charge des accumulateurs s’effectue avec un chargeur spécifique utilisant du 220 volts ou 12 volts (alimentation secteur ou batterie de voiture). Du coup, pour un confort d’utilisation prévoir des accumulateurs (batteries) supplémentaires, sinon il faut attendre longtemps entre les recharges.

 

 

Il y a deux types de moteurs électriques :

 

• Moteur Brushed (à charbon et à courant continu) : Le moteur est composé de 2 parties importantes, le bobinage et l’aimant. Dans le cas d’un moteur à charbon, l’aimant est dans la cage et le bobinage sur le rotor. Le courant est apporté au rotor par des charbons. Il fonctionne grâce au magnétisme : à l’intérieur du moteur se trouve une bobine de fil de cuivre très fin qui peut tourner librement entre les pôles d’un aimant (voir schéma). Le passage du courant électrique dans cette bobine la transforme en un deuxième aimant. Deux aimants peuvent s’attirer ou se repousser par des forces magnétiques. Ce sont ces forces magnétiques qui provoquent la rotation du moteur.

 

• Moteur Brushless (sans Charbon et à courant alternatif) : le principe de fonctionnement est le contraire d’un moteur à charbon. L’aimant est sur le rotor et les bobines dans la cage. C’est le contrôleur qui produit un courant alternatif. Celui-ci va alimenter successivement les bobines du moteur pour créer le champ tournant et donc la rotation qui nous intéresse. Ces moteurs sont bien plus évolués, les contrôleurs possèdent énormément de réglages et cela continue d’évoluer.

 

A puissance développée équivalente, un moteur brushless pèse deux à trois fois moins lourd qu’un moteur brushed, ce qui n’est pas rien !

Dans les voitures radio commandées électriques, le moteur délivre un mouvement de rotation d’une vitesse moyenne d’environ 30 000 tr/min.

Cette vitesse de rotation est excessive pour entraîner directement les roues d’une voiture qui doivent tourner à environ 1000 tr/min pour une voiture roulant à 30 km/h. C’est pour cela qu’il y a un ensemble de roues dentées (pignons, couronnes…) pour régler le rapport de transmission.

Moteur thermique

Il s’agit généralement d’un moteur 2 temps fonctionnant au méthanol et délivrant une puissance impressionnante pour leur faible cylindrée (de 0.7 cm3 à 20 cm3).

Le démarrage s’effectue soit par l’intermédiaire d’un démarreur à tirette intégrée, soit avec un démarreur électrique auxiliaire.

Un moteur thermique utilise l’énergie produite par l’explosion du mélange air / essence provoqué par l’allumage de la bougie. La pression présente sur le piston provoque sa descente (phase de détente). C’est pendant cette phase, que les gaz brûlés sont expulsés vers le pot d’échappement. Ces moteurs se caractérisent donc par une explosion à chaque tour du vilebrequin. Le piston quant à lui remonte grâce à l’inertie du vilebrequin. Les deux temps du moteur coïncident avec la descente et la montée du piston.

Sur une voiture télécommandée il y a beaucoup de pièces très intéressantes.

Sur la voiture il y a le châssis, la carrosserie, le moteur, les roues, le circuit de commande, le récepteur, la batterie, les amortisseurs.

La partie mécanique

Le châssis c’est comme le squelette de la voiture télécommandée. Le châssis sert à garder ensemble la batterie, le moteur, les roues, les amortisseurs et le moteur pour la direction. Le châssis doit être assez solide pour survivre aux chocs mais assez léger pour aller vite.

Le châssis d’un buggy LRP

 

Les roues sont importantes car elles assurent le contact avec le sol.

Sur les roues on peut mettre différents types de pneus. On choisit le type de pneus selon le type de sol (de la terre, du sable, des cailloux, du macadam ou un sol lisse comme un plancher de salle de sport).

Les amortisseurs servent à empêcher que les petits obstacles du terrain ne gênent la voiture

Le moteur est une des pièces les plus importantes sur la voiture car il sert à la propulser.

Dans une voiture télécommandée on peut mettre deux types de moteurs :

• thermique (qui brûle de l’essence), plus d’essence est brûlée, plus la voiture ira vite

• électrique, plus le courant est fort plus le moteur tourne vite

À la sortie du moteur il y a un arbre qui tourne. La transmission va amener le mouvement du moteur jusqu’aux roues. La transmission est un ensemble d’engrenages qui permettent de changer la vitesse et la direction du mouvement.

Les deux schémas suivants décrivent tous les composants :

• Dans le cas d’une voiture à deux roues motrices

• Dans le cas d’une voiture à quatre roues motrices (le différentiel central sert à faire tourner les quartes roues en même temps)

Le pignon moteur est directement fixé sur l’axe à la sortie du moteur, son rôle est d’entraîner la couronne et à sa suite l’ensemble de la transmission. Par ailleurs, le couple pignon moteur / couronne est le moyen le plus facile de régler le rapport de transmission.

La couronne est entraînée directement par le pignon moteur et transmet ensuite le mouvement soit au slipper pour les voitures qui en sont équipées, soit directement à la suite de la transmission.

Le slipper est un sorte d’embrayage qui permet de préserver la transmission des à-coups / blocages mais aussi de réguler le couple transmis aux roues lors des accélérations. Il est souvent constitué :

• d’une bague en téflon solidaire de la couronne
• de flasques non solidaires placées de chaque côté de la couronne

La couronne entraîne la bague sur laquelle glissent ou non les flasques qui transmettent alors en partie ou totalement le mouvement de rotation au reste de la transmission. Ainsi, si le couple est trop important (roues bloquées ou accélération trop brusque), les bagues vont patiner sur les flasques et transmettre moins de puissance. Le slipper se règle en serrant / desserrant son ressort de contrainte.

Le couple pignon moteur / couronne permet d’ajuster le rapport de réduction. Toutefois, la vitesse de la couronne est encore trop importante. Il faut donc rajouter des couples d’engrenages pour la diminuer : c’est la pignonnerie. On a ainsi le rapport interne de réduction. Le rapport interne est intrinsèque à la voiture et ne peut être modifié.Sur le dessin suivant on voit le slipper, la pignonnerie et le différentiel.

Pour les voitures deux roues motrices et pour les voitures quatre roues motrices, dans la chaîne du mouvement les différentiels permettent de faire tourner les roues de droite et de gauche à des vitesses différentes (quand la voiture tourne).

Pour que la voiture tourne, la direction permet de faire pivoter les roues avant vers la droite ou vers la gauche. Dans une vraie voiture c’est le conducteur en tournant le volant qui contrôle la direction, dans une voiture télécommandée c’est un petit servomoteur qui le fait.

Les cardans permettent de transmettre le mouvement à la roue même quand elle est inclinée.

L’énergie

La source d’énergie : il y a différentes sources pour faire fonctionner les voitures télécommandée.

Pour une voiture thermique c’est l’essence contenue dans un réservoir. Il existe différentes essences pour les petits moteurs R/C. La différence principale est la concentration en nitrométhane. Il en existe à 5%, 10%, 15% (ou 16%), 25%, 30 et même 33% pour les MT. Le reste du carburant est constitué de méthanol et d’huile (souvent de l’huile de ricin). Le méthanol est le carburant (élément qui brule quand il est mélangé au comburant) et fait fonctionner le moteur. L’oxygène est comburant qui permet la combustion du carburant. Le nitrométhane est un additif dopant le carburant par un apport d’oxygène au moment de la combustion par décomposition du nitrométhane.

pour une voiture électrique c’est l’énergie chimique accumulée dans une Il existe plusieurs technologies :

• Les accus NiCd ont pratiquement disparu
• Les batteries NI-MH (nickel métal hydride) offrent des améliorations en terme de capacité par rapport aux accus Ni-CD aux dépends de la durée de vie et du courant de décharge. Malgré cela, les avantages restent bien plus importants si on prend en considération le fait que les accus NI-MH n’utilisent pas des métaux lourds dans leur conception.
• Les accus les plus répandus aujourd’hui sont les LiPo (Lithium-polymères). Ces derniers offrent de bien meilleures performances à nos bolides que les anciens accus Ni-MH. Les batteries LI-PO sont utilisées pour leur très haute capacité dans un format ultra compact et léger. C’est la technologie du futur tant les avantages sur les autres batteries sont nombreux.

 

Dans le cas des voitures électriques, il y a aussi des voitures solaires (qui rechargent leurs batteries avec leurs panneaux solaires).

La partie électronique

Pour que la voiture fonctionne on a besoin de commander deux choses :

• le servomoteur pour la direction
• la force du courant envoyé au moteur électrique ou la quantité d’essence envoyée au moteur thermique

C’est le rôle du circuit électronique: avec son récepteur, il reçoit les signaux radio envoyés par la télécommande, les analyse et transmet les signaux électriques de commandes au servomoteur de direction et au module de contrôle du moteur. Je vais expliquer ça dans un prochain article.

 

 

Au fil des années, on a inventé différents types de voiture RC, pour différents terrains.

Le Buggy

La catégorie la plus célèbre, les voitures sont conçues pour le tout-terrain et pour faire des sauts le tout sans négliger la vitesse.

 truggy ou Stadium Truck

Encore plus haut, il a des plus gros pneus et une carrosserie de type « truck ». Basé sur le buggy, le truggy est plus large, plus long, plus adapté qu’un buggy sur les terrains très défoncés, mais moins vif et plus difficile à piloter

Short Course

Catégorie tout-terrain récente, plus long mais un peu moins large qu’un Truggy à échelle égale. Cette catégorie tire son nom des courses américaines sur circuit tout-terrain.

Touring – voiture de piste

Belle carrosserie, beau châssis, vitesse et performances, mais limité aux surfaces planes et propres. Avec une configuration et des réglages adaptés, il est possible de faire du drift, pour glisser avec style

Les autres

Il y a beaucoup d’autres catégories, tel que les monsters trucks et les crawlers.

Les origines : des modèles sans télécommande

Dans les années 1920, le développement des moteurs et des divers moyens de locomotion nécessite de fabriquer des modèles réduits des futurs engins que les constructeurs proposeront sur le marché.

Pour construire ces prototypes, les ingénieurs s’appuient sur le maquettisme dont l’existence remonte à plusieurs siècles (les archéologues ont pu trouver des maquettes remontant à l’Antiquité : navires égyptiens, etc.). Ils ajoutent à ces maquettes des moteurs pour les faire fonctionner.

Les matières employées pour la réalisation des modèles réduits sont essentiellement le métal, les bois légers, le papier et la soie.

Dans les années 50, le modélisme devient peu à peu un loisir, en commençant par l’aviation. À cette époque, le modéliste automobile construisait complétement sa voiture de ses mains sauf parfois le moteur qu’il empruntait. Il existait dans les années 50 des championnats de « micro voitures ». La radio commande n’existait pas encore : les rares voitures existantes roulaient en rond accrochées à un câble fixé à un poteau ou à un point fixe au sol. L’objectif est soit de rouler le plus vite, soit d’être le plus régulier par rapport à une vitesse déclarée par le pilote avant l’épreuve.

Premiers progrès dans les années 50 : les émetteurs-récepteurs

Les années 50 voient l’apparition des émetteurs-récepteurs. Les premiers émetteurs-récepteurs sont des émetteurs « bip-bip » permettant de donner trois ordres : droite, gauche, avant.

Puis les émetteurs-récepteurs évoluent : dans les années 60 ils disposent de fonctions proportionnelles permettant un pilotage plus précis.

Parallèlement à l’évolution des émetteurs-récepteurs, les matériaux évoluent aussi. Balsa, matériaux composites, comme la résine polyester ou le tissu de verre, permettent d’améliorer la performance des modèles réduits.

L’ensemble de ces progrès fait que le public s’intéresse de plus en plus au modélisme : un grand nombre de concours et d’expositions sont organisés à travers le monde.

Evolution de la voiture radiocommandée depuis les années 70

 

La voiture radiocommandée nait au début des années 70 aux U.S.A. On emprunte des composants à l’aéromodélisme (radiocommande, servos, récepteurs, moteurs) et on fabrique des voitures très simples à l’échelle ⅛ème avec :

• un châssis plat fait avec différents matériaux (Aluminium, Epoxy, Dural, Acier…) ;
• quatre roues mais aucune suspension ni différentiel,
• une carrosserie en résine et fibre polyester ou en plastique dur.
• Les voitures sont à propulsion avec deux roues motrices uniquement.

Après le premier championnat du monde qui se déroule à Pomona en Californie en 1977, les constructeurs européens se lancent dans l’aventure de l’industrie de la voiture radiocommandée, avec comme objectif le deuxième championnat du monde à Genève en Suisse deux ans plus tard.

Au début des années 80, les voitures à suspension ainsi que les modèles tout terrain font leur apparition. Dans les années qui suivent, les évolutions techniques des deux catégories existantes (vitesse et tout terrain) continuent. De nouvelles disciplines apparaissent grâce en particulier au progrès des accumulateurs qui permettent aux voitures électriques de proposer des performances proches de celles des modèles thermiques.

Dans les années 90 apparaît une nouvelle famille : celle des voitures à l’échelle ¼. Pénalisés par leur taille imposante, ces modèles ont depuis été remplacés par des modèles à l’échelle ⅕ème.

À la fin des années 90 apparait une nouvelle catégorie de voitures : les voitures radiocommandées « propres » car elles n’utilisent aucun carburant ni aucune batterie. Elles roulent en silence et uniquement à l’énergie solaire.

Dans la cadre de mes études au Lycée Ermesinde, nous devons réaliser un travail personnel sur un thème 2 fois par an.

Mon premier Travail Personnel parle des voitures télécommandées.

 

 

J’ai choisi ce thème car j’aime les voitures et leur vitesse. Et comme je veux apprendre plus sur ces petits bolides je me suis posé des questions:

• Depuis quand existent les voitures télécommandées?
• Comment fonctionne la télécommande?
• Comment fonctionne la voiture?

Je me suis aussi engagé dans l’entreprise Art et Métier dans l’activité « Modélisme », pour apprendre de plus en plus sur les petites voitures amusantes.

Mon travail personnel n’a pas de lien direct avec mon projet personnel, car celui-ci est de devenir informaticien, mais il y a quand même des relations :

• La programmation sur l’écran de la télécommande (télécommande compliquée) ;
• Sur la voiture on peut installer des petits ordinateurs (Arduino) et des caméras pour que la voiture soit autonome ;
• On peut installer un récepteur pour capter le signal Bluetooth, et commander sa voiture avec son téléphone .

Mon travail personnel a été pratique et théorique :

• Dans la partie théorique j’ai parlé  :
  • de l’histoire de la voiture télécommandée,
  • des différentes parties de la voiture radiocommandée et leurs fonctions,
  • de fonctionnement de la télécommande et du récepteur,
• Dans la partie pratique j’ai exploré les différentes parties de ma voiture RC.

Je vais poster ce travail personnel en plusieurs parties sur mon blog pour que vous puissiez apprendre plus sur la voiture télécommandée :

• l’histoire
• les différents types de voitures radio-commandées
• les différentes parties de la voiture télécommandée
• la télécommande et le récepteur
• les moteurs
• autres systèmes
• partie pratique
• bibliographie

J’espère que ce sujet vous passionnera autant que moi, car en réalisant ce travail personnel, car j’ai appris beaucoup de choses.

• J’ai eu le plaisir de rechercher des informations sur internet et ça m’a beaucoup plu.
• J’ai trouvé des textes sur différents sites, j’en ai choisi certains, repris des idées. Je les ai mis ensemble à ma façon.
• Je n’avais pas pensé qu’il y aurait autant de choses pour faire fonctionner une voiture télécommandée. D’ailleurs il y a plein de textes que je n’ai pas compris complètement !

Pour construire une voiture télécommandée il faut connaître

• Le modélisme
• L’électronique
• Les moteurs électrique ou thermique
• Les carburants et les batteries
• La mécanique
• La radio

Cela m’a donné des nouvelles idées pour mon prochain travail personnel :

• Expliquer le fonctionnement d’une grande voiture électrique
• Mettre un système informatique sur la voiture pour qu’elle avance tout seule
• Construire un drone RC

Mais ce sera une autre histoire !!!