Tracteur tondeuse autoportée radiocommandé : la partie direction et toutes ses particularités

La partie direction de ce projet de tracteur radiocommandé était forcément pour moi, le sujet le plus sensible de ce projet et nécessitait de répondre à plusieurs contraintes comme :

• Une vitesse suffisante afin de pouvoir bénéficier d’une direction réactive et surtout de garder efficacement un cap, même sur terrain accidenté.
• Un couple suffisant afin encore une fois sur terrain accidenté, d’avoir assez de force et de réactivité.
• Une intensité moteur raisonnable afin de ne pas partir dans des logiques complexes et de pouvoir s’intégrer à la carte moteur Dimension Engineering Sabertooth 12A x2. L’objectif était de rester sur des intensités raisonnables pour ce projet.

Pour calculer la force nécessaire dans la direction, j’ai simplement utilisé une clé dynamométrique fixée sur le volant afin d’avoir une estimation du couple nécessaire en situation défavorable, soit à l’arrêt total. J’ai donc obtenu une valeur d’environ 25/30 Nm, ce qui m’a permis d’avoir une valeur de référence minimale dans le choix de mon moteur. Il a donc été envisagé plusieurs solutions pour ce tracteur tondeuse radiocommandé, comme un vérin actionneur linéaire avec un mouvement transformé en mouvement circulaire. Mais après quelques essais, il s’est avéré qu’il s’agissait d’une très, très mauvaise solution, voire catastrophique ! L’énorme problème résidait dans la lenteur du vérin, mais également dans l’amplitude nécessaire obligeant à partir sur un vérin de grande taille, ralentissant encore davantage la course… Autant dire que j’ai rapidement abandonné cette solution après plusieurs essais infructueux.

Après quelques recherches, certains résultats m’ont orienté vers l’utilisation d’un moteur d’essuie-glace qui sur le papier semblait plutôt concluant mais qui dans la réalité, manquait cruellement de puissance. J’ai utilisé un moteur d’essuie-glace 12 volts Bosch provenant d’une BMW Série 1 qu trainait dans mes vieux cartons… Catastrophe également ! Après réflexions plus conséquentes (!), je suis donc parti, pour mon projet de tracteur tondeuse radiocommandé, sur un moteur 12V AliExpress limité à 16 tours/minute via son réducteur intégré que j’ai associé à un ensemble pignon/couronne avec un rapport de 3 pour 1 (30 dents direction / 10 dents moteur), me permettant de bénéficier d’environ 30 Nm de force au détriment de la vitesse de rotation, qui elle chutait à 5,3 tr/min… Les problèmes continuent !

L’utilisation d’un moteur à réducteur planétaire 50 tr/min avec réduction 30/14 a été la solution la plus performante et de facto, le meilleur choix…

De toute évidence ce n’était toujours pas encore la bonne solution… Certes, le couple était largement suffisant et sur le terrain force est de constater que la direction s’est montrée performante… Toutefois, la lenteur chronique était véritablement problématique (quasi ridicule !) surtout dans les phases de manœuvre… Je n’ai pas encore dit qu’il s’agissait d’une catastrophe, mais nous en étions pas loin à l’utilisation avec toutefois, une fenêtre d’espoir particulièrement ensoleillé (le soleil brille pour tout le monde) ! J’ai donc migré vers un moteur plus puissant toujours en 12 volts, et capable de délivrer une force de 120 kg/cm² comme son prédécesseur, mais cette fois à une vitesse de rotation de 50 tr/min. J’en ai profité pour revoir la réduction en passant d’un pignon de 10 à 14 dents tout en conservant la couronne en 30 dents. Cela a eu pour effet de faire baisser le couple mais d’augmenter la vitesse de rotation, déjà nettement plus élevée que celle du précédent moteur. Cette solution est celle validée définitivement et à l’heure où vous lisez ces lignes, le tracteur radiocommandé cumule des dizaines et des dizaines d’heures de fonctionnement !

Pour résumer et comparer les différentes solutions dans le choix du moteur de direction de ce projet de tracteur tondeuse radiocommandé

• Ancien moteur (16 tr/min + transmission 30/10) → couple élevé (35 Nm) mais extrêmement lent (5 tr/min). Coupleux mais extrêmement lent à l’utilisation. Quasi inutilisable…❌
• Nouveau moteur (50 tr/min + transmission 30/14) → moins de couple (25 Nm) mais environ 4 fois plus rapide (23 tr/min). L’équilibre parfait entre rapidité et couple (très léger manque de vivacité). ✅

Autant dire que les performances de ce projet de tracteur tondeuse radiocommandé sont désormais largement suffisantes en termes de couple/rapidité et notons qu’en feeling de conduite, c’est tout simplement incomparable avec toutefois un tout petit manque de réactivité sur les manœuvres rapides (soyons honnête quand même !) Pour ceux qui aiment les chiffres (qui d’ailleurs ne trahissent jamais), notons que cette solution fait gagner énormément en vitesse (+360 %) avec une perte de couple acceptable de -28 %, qui peut très légèrement se faire ressentir lorsque le tracteur radiocommandé est vraiment en difficulté (pentes, talus, ornières…). Ce combo est idéal, sachant que la direction n’a plus que le poids de l’avant du tracteur à supporter avec son moteur, soit environ une soixantaine de kilos, ainsi bien sûr que les contraintes du terrain qui peuvent fatiguer prématurément la motorisation…

Détail sur la fixation du moteur qui se repose sur une solution simple & efficace permettant d’assurer un réglage de la tension de chaine.

La fixation du moteur repose sur un support en L correspondant aux entraxes de fixation du moteur planétaire, lui-même fixé avec des trous oblongs sur la structure du tracteur tondeuse radiocommandé. Ce choix technique plutôt qu’une soudure directe, permet tout simplement d’assurer une tension de chaîne correcte lors des entretiens, même si celle-ci n’est pas soumise à des contraintes énormes et ne fluctue pas. L’endroit où a été fixé la platine du moteur de direction a été renforcé avec des fers plats soudés à l’arc de 1,5 mm jusqu’à l’arrière du tablier, car d’origine la tôle est vraiment très (très) fine, je dirais environ 0,5 mm… Je ne peux qu’attester que ce type de tracteur (Stiga, Castel Garden, MTD…) est vraiment fabriqué avec une politique extrêmement agressive en matière de réduction des coûts ! Cette solution après modification se montre simple et parfaitement fonctionnelle.

Parenthèse sur les différentes contraintes sur la direction ayant été rencontrées sur ce tracteur tondeuse radiocommandé.

Les contraintes sur la direction étaient également l’une de mes inquiétudes de départ que je pensais avoir plus ou moins bien anticipées afin d’éviter de transmettre des efforts trop importants sur la direction lors des tontes. Pour garder une direction assez souple, capable d’encaisser les variations du terrain, je suis parti comme nous l’avons vu sur un moteur électrique et non sur un vérin linéaire qui se montre évidemment rigide à 100 % puisqu’il utilise une vis sans fin… Les moteurs à réducteur planétaire (comme j’ai mis) sont lorsqu’ils ne sont pas alimentés, capables de transmettre un mouvement relativement libre (un peu comme une roue libre de vélo), permettant dans mon cas d’encaisser les fluctuations de direction liées aux aspérités du terrain. Le réducteur doit toutefois être calibré pour un nombre de tours/minute suffisamment élevé afin d’offrir cette liberté mécanique. Dans mon cas, je suis à 50 tr/min, ce qui rend à peine possible une course libre moteur désengagé.

Il s’agit là encore d’une variable importante à prendre en compte et qui malheureusement, est très peu documentée puisque peu de personnes ont réalisé ce type de projet de tracteur tondeuse radiocommandé (j’ai l’impression être le premier en 2025 d’après le Web Francophone…). En amélioration possible, il a été pensé la pose d’un embrayage à friction sur la colonne de direction… Cela permettrait, en cas de couple trop important appliqué sur les roues par exemple dans un trou, de libérer temporairement la direction afin de ne pas trop forcer sur l’ensemble de la chaîne cinématique. Cette évolution est toutefois un peu mise de côté car, après plusieurs dizaines d’heures de tonte, rien de particulier n’est à signaler à ce sujet et il me faut une direction 100% fonctionnelle avec un feeling constant surtout quand je le pilote à 70 mètres cet engin des enfers… Notons également que le passage en transmission 14/30 a permis de soulager quelque peu la transmission de ce tracteur tondeuse radiocommandé, qui se retrouve moins extrême et moins sollicitée grâce à la plus grande taille du pignon moteur…

La gestion des butées de direction avec la présence des interrupteurs de fin de course indispensables pour ce projet.

Comme pour le volet commande d’accélérateur, il a été choisi des butées de fin de course fixes Schneider Electric Télémécanique (souvent présentes en industrie dans les convoyeurs, extrudeuses…) assurant une grande fiabilités et qualité de contact. Celle-ci sont montées sur des platines aluminium 2 mm situées à gauche et à droite de la direction réalisées par mes soins à la plieuse. Cela permet une fois la direction en butée d’un côté ou de l’autre, d’envoyer l’information à l’Arduino afin de stopper immédiatement le moteur dans le sens concerné. Toute la subtilité du problème résidait au départ, dans le fait de ne pas utiliser d’Arduino, ce qui aurait coupé les moteurs sans possibilité de retour dans le sens opposé (sauf par un acquittement par ex). Le contrôleur Arduino permet donc de récupérer le signal PWM du récepteur et grâce à une logique de programmation, de couper le signal PWM dans le sens de la butée tout en l’autorisant dans le sens inverse afin de conserver une direction libre permettant de revenir dans le sens opposé. Une solution parfaitement validée qui a largement fait ses preuves des dizaines et des dizaines d’heures de fonctionnement. À ce sujet, je détaille l’ensemble de ce chapitre dans un article dédié à la programmation Arduino. Notons également que l’objectif est vraiment de couper le moteur en butée afin d’éviter qu’il ne chauffe prématurément, même si la carte driver Sabertooth gère indépendamment les moteurs M1 et M2 au niveau des protections contre les surintensités. Ce chapitre concernant la direction du projet de tracteur tondeuse radiocommandé est désormais terminé. Il s’agissait clairement d’un volet semé d’embûches qui a nécessité de vraies réflexions techniques. Encore une fois, OpenAI ChatGPT m’a épaulé sur la partie Dev, voire peut-être même consolé. Merci à toi mon ami et bise sur ton GPU ! 😉