Introduction

Une brouette standard et une brouette centrée sur la charge

Une brouette standard, avec la roue à l’avant, fait peser environ la moitié du poids de la charge sur l’utilisateur. Une brouette centrée sur la charge place la roue au centre de la charge, transférant 90 % ou plus du poids sur la roue plutôt que sur l’utilisateur. Cela permet d’utiliser l’appareil pour le transport sur de longues distances sur des chemins étroits.

La brouette centrée sur la charge est un modèle chinois ancien. Le chargement était placé autour et au-dessus d’une grande roue (d’environ 1 mètre de diamètre). Cela permettait aux utilisateurs de transporter de lourdes charges (y compris des passagers) sur de nombreux kilomètres sur des sentiers étroits. Un excellent article (De Decker, 2011) et une vidéo (The Chronicler’s Tale, 2020), avec les liens associés dans la section Références, résument l’histoire de la brouette chinoise, et le lecteur intéressé peut trouver de nombreuses images et conceptions supplémentaires sur l’internet.

La brouette en bambou centrée sur la charge

Caractéristiques de conception et fonctionnalités 

ECHO a mis au point un modèle miniature qui utilise une roue de bicyclette. Cette brouette centrée sur la charge, illustrée dans la figure 1 et qui fait l’objet du présent document, peut être construite avec du bambou ou d’autres matériaux disponibles localement. Conçue pour transporter de l’eau ou d’autres matériaux sur de longues distances sur des chemins étroits, elle est dimensionnée pour transporter quatre seaux de 5 gallons (19 litres).

Les essais ont démontré qu’une personne pouvait facilement transporter 68 litres d’eau sur un terrain plat sur une distance de 3 km. Bien que la charge pèse 68 kg, seuls 8 kg reposent sur l’utilisateur. Ce poids pourrait être encore réduit en déplaçant la charge vers l’avant, mais les essais ont été effectués avec la charge légèrement centrée derrière l’axe de la roue afin d’améliorer le contrôle. Une bandoulière fixée aux poignées a permis de porter facilement les 8 kg tout en gardant une posture droite. Des essais avec une brouette standard ont montré que 25 kg ou plus étaient portés par l’utilisateur, selon l’angle de levage.

Les pentes raides nécessitent l’aide d’une deuxième personne. Une corde attachée à l’avant peut être utilisée en montée. Dans les descentes, il faut être prudent car il n’y a pas de freins. La roue de bicyclette (pneu ISO 590/26 x 1 3/8) supportait bien les petits cailloux et les racines.

Considérations sur le modèle et modifications éventuelles

Le modèle de la brouette peut être modifié pour répondre aux besoins, aux conditions et aux matériaux locaux. Si vous apportez des modifications ou si vous avez d’autres idées en matière de conception, n’hésitez pas à les partager avec nous et avec les autres membres de ECHO Community.

L’objectif de conception le plus important pour la brouette est une structure de chargement qui est :

1. approximativement centrée sur l’axe de la roue (dans les dimensions x et z),
2. aussi étroite que possible,
3. aussi basse que possible.

Notre modèle pour le transport de seaux a permis à la roue de rester exposée. Cependant, pour transporter d’autres chargements, comme du bois, il peut être préférable de recouvrir la roue d’une structure telle que celle de la brouette chinoise illustrée par De Decker (2011 ; voir la troisième image en partant du haut de l’article intitulé, “How to Downsize a Transport Network: The Chinese Wheelbarrow  [Comment diminuer la taille d’un système de transport: La brouette chinoise] [http://edn.link/6dxg96]”). Cela permet d’empiler ou d’arrimer le chargement contre (et sur) la roue.

L’un des aspects les plus difficiles de la fabrication est la fixation du cadre de la brouette à l’axe de la roue. Nous avons fabriqué un support métallique qui s’accroche à l’essieu et soutient le cadre. Il se peut que cette solution ne soit pas pratique dans tous les endroits. Nous sommes très intéressés par d’autres méthodes de fixation de la roue et du cadre qui soient suffisamment solides pour supporter des chargements.

Le bambou a bien fonctionné pour la construction de la brouette et n’a nécessité que des coupes et des joints de base. Cependant, d’autres matériaux disponibles localement peuvent également faire l’affaire. Lors des essais de prototypes, nous avons constaté qu’il était important d’utiliser un matériau suffisamment robuste pour minimiser la flexion du cadre, en particulier des poignées. Une structure striée améliore le contrôle. Vous trouverez ci-dessous les instructions pour la brouette que ECHO a fabriquée et testée, ainsi que des conseils supplémentaires pour la fabrication et l’utilisation.

Fabrication et utilisation

La brouette se compose de six éléments :

• La roue
• Le cadre de la poignée/de pied 
• La plate-forme de chargement
• Le châssis de la roue
• Les fils d’attache
• La sangle d’épaules

Du bambou a été utilisé pour fabriquer la brouette. Lors du choix du bambou, il faut trouver un équilibre entre l’encombrement et la rigidité, même si la rigidité doit être privilégiée, car elle est essentielle pour maintenir le contrôle de la brouette. Le bambou utilisé dans notre fabrication avait un diamètre de 5 à 6,5 cm.

Les tailles approximatives des différentes tiges de bambou utilisées dans la fabrication sont indiquées dans le tableau 1. La taille réelle peut varier en fonction des variations du bambou et des besoins du fabricateur local.

On suppose que le lecteur est familiarisé avec les méthodes de base de la fabrication avec du bambou, en particulier la menuiserie. Si ce n’est pas le cas, la Note Technique de ECHO n°92 de ECHO écrite par Bielema (2018), intitulée “Bamboo for Construction [http://edn.link/tn92],” peut être utile.

Étape 1 – La roue

Choisissez une roue de bicyclette pour la brouette. La brouette décrite ici utilise une roue adaptée à un pneu ISO 590/26 x1 3/8. N’importe quelle roue pour un vélo de taille adulte devrait suffire.

Étape 2 – Le cadre des poignées/du pied

Le cadre des poignées/du pied est composé de deux poignées, de deux pieds et de deux supports transversaux (figure 2).

2A. Les poignées

Les deux poignées doivent être fabriquées en bambou suffisamment rigide pour minimiser la flexion, mais suffisamment étroit pour être saisi confortablement avec la main. Un bambou droit est acceptable, mais une légère courbure des poignées permet aux poignets d’être dans une position plus neutre lors de l’utilisation de la brouette (voir la courbure des poignées dans la figure 2). Les poignées ne doivent pas nécessairement être de la même longueur.

2B. Le support transversal n° 1

La longueur du support transversal n°1 détermine la largeur de l’espace de chargement effectif. Pour transporter des seaux standard de 5 gallons, cette largeur doit être d’au moins 66 cm (26 po). Une largeur plus importante peut être nécessaire si l’on utilise un pneu large. Cependant, plus la largeur est grande, plus il est difficile d’équilibrer la brouette.

Un joint en gueule de poisson 1 est utilisé pour relier le support transversal n°1 aux poignées, de sorte que la longueur du bambou coupé pour cette pièce doit tenir compte des coupes de joint. On peut s’attendre à une longueur originale d’environ 71 cm (28 po).

Reliez le support transversal n°1 aux poignées à environ 89 cm de l’avant des poignées. Cette distance détermine jusqu’où les seaux peuvent aller sur la plate-forme de chargement, car le rebord des seaux entre en contact avec le support transversal.

2C. Le support transversal n°2  

Il sert également de support avant pour la plate-forme de chargement. Découpez un joint en gueule de poisson dans chaque poignée pour la fixer au support transversal n°2.

2D. Les pieds

Fixez les pieds perpendiculairement aux poignées à l’aide d’un joint en gueule de poisson à environ 99 cm (39 po) de l’avant des poignées.

Étape 3 – La plate-forme de chargement

La plate-forme de chargement est fabriquée à partir d’un support transversal supplémentaire et de quatre poteaux de plate-forme qui reposent sur les supports transversaux n°2 et n°3. Les deux poteaux extérieurs sont plus longs que les deux poteaux intérieurs et se raccordent aux pieds (figure 3).

3A. Les  poteaux de la plate-forme extérieure

Déterminez la longueur des poteaux de la plate-forme extérieure. Chaque poteau repose sur le support transversal n°2, juste à l’intérieur de la poignée, et est relié à un pied à environ 20 cm du bas du pied. Le poteau est fixé à l’aide de chevilles, il est donc essentiel que les deux extrémités du poteau se terminent par un nœud pour plus de solidité. La longueur totale du poteau est d’environ 96,5 cm (38 pouces).

3B. Le support transversal n°3 

Fixer au-dessous des poteaux de la plate-forme extérieure à environ 81,5 cm du support transversal n°2.

3C. Les poteaux de la plate-forme intérieure

Coupez les poteaux mais ne les montez pas pour le moment.

Étape 4 – Le cadre de roue

Le cadre de roue soutient la plate-forme de chargement et se fixe à la roue à l’aide de deux supports. Le cadre de roue est composé de deux supports et de deux poteaux de support du cadre de roue.

4A. Les supports 

Les supports sont suspendus à l’axe de la roue et soutiennent les poteaux du cadre de roue. Il existe de nombreuses façons de relier la roue aux poteaux du cadre de roue, et la meilleure méthode dépendra de ce qui est disponible localement et de ce qui est abordable. Cependant, la connexion doit être suffisamment robuste pour supporter le poids du chargement et les différentes contraintes liées à l’utilisation.

Le support que nous avons fabriqué est constitué d’un morceau de cornière et d’un morceau d’acier plat, tous deux d’une épaisseur de 0,6 cm (1/8 po) (figure 4). La cornière mesure environ 15 cm de long et 5 cm de large, et l’acier plat environ 4 cm de large et 12,5 cm de long.

Un trou est percé près d’une extrémité de l’acier plat pour accueillir l’axe de la bicyclette. Deux trous sont percés dans la cornière pour accueillir deux boulons sur lesquels reposera le poteau (figures 4 et 5). Soudez le métal plat perpendiculairement à la cornière. Fixez les supports à l’axe de la roue de manière à ce que les supports pendent de l’axe et que la cornière dépasse de la roue.

4B. Les poteaux de support du cadre de roue

En raison du poids supporté par les poteaux de support du cadre de roue, il est important que les poteaux aient un nœud à chaque extrémité. Centrez chaque poteau dans le sens de la longueur sur un support et fixez-les à l’aide de boulons.

4C. Fixez le cadre de roue à la plate-forme de chargement

Retournez la brouette. Avec le cadre de roue également à l’envers, centrez le cadre de roue sur la plate-forme de chargement du mieux possible. L’objectif est de centrer l’essieu dans le sens de la longueur et de la largeur tout en veillant à ce que la roue soit parallèle aux poignées et perpendiculaire au sol. Fixez le cadre de la roue à la plate-forme de chargement à l’aide de piquets. Veillez à ce que les piquets soient parallèles lors de la fixation.

4D. Fixez les poteaux de la plate-forme intérieure

Retournez la brouette en position normale et fixez les poteaux de la plate-forme intérieure aux supports transversaux n°2 et n°3. Fixez-les de manière à obtenir une base stable pour les seaux, tout en évitant les articulations où le cadre de roue se fixe à la plate-forme de support (figure 6).

Étape 5 - Fils d’attache

Les fils d’attache sont ajoutés pour relier directement les poignées au cadre de la roue. Sans cela, la force appliquée aux poignées pour équilibrer ou diriger la brouette doit être transférée à travers plusieurs articulations de bambou avant d’atteindre le cadre de la roue. Les fils d’attache améliorent également la rigidité de la brouette.

Un fil d’attache (également appelé treuil d’Espagne) est simplement une boucle de fil de fer, de ficelle ou d’un autre matériau approprié qui est tendue à l’aide d’un bâton.2 Nous avons utilisé de la paracorde. Un fil d’attache peut être facilement resserré avec des torsades supplémentaires.

Passez le fil sur une poignée située derrière le support transversal n°1, puis autour du poteau de support du cadre de roue le plus éloigné de la poignée. Ajoutez un bâton et serrez doucement jusqu’à ce que le fil soit tendu, mais ne serrez pas trop. Faites ensuite de même pour l’autre poignée de manière à ce que les deux fils se croisent juste au-dessus de la plate-forme de chargement (figure 6). Serrez ensuite alternativement chaque fil jusqu’à ce qu’il soit rigide.

Étape 6 – La sangle d’épaules

Une sangle ou une corde passée sur les épaules et attachée aux poignées peut rendre le poids beaucoup plus facile à supporter (figure 7). Un rembourrage doit être utilisé pour transférer la majeure partie du poids sur les épaules et non sur le cou. Nous avons constaté qu’une corde bien placée permettait de contrôler la brouette avec un effort minimal des mains et des bras, sauf sur les terrains accidentés ou les collines.

Conseils pour le chargement et le transport

Bien qu’elle soit utile pour transporter d’autres choses que de l’eau, la brouette est conçue pour transporter quatre seaux d’eau de 5 gallons (19 L)  (lien vidéo [http://edn.link/tn101video]). La brouette reposant sur ses pieds, chargez d’abord les seaux de l’arrière, puis ceux de l’avant. Nous avons utilisé un morceau de bambou au-dessus de la roue comme entretoise pour empêcher les seaux d’entrer en contact avec la roue (Figure 8). Une corde a ensuite été placée autour de l’extérieur des lèvres des seaux pour les maintenir fermement attachées ensemble. Cette corde peut également être attachée aux poignées ou au support transversal n°1 pour empêcher la charge de se déplacer sur la plate-forme, en particulier dans les descentes.

L’emplacement de la charge sur la plate-forme peut avoir une incidence sur la maniabilité. Le fait de placer la charge plus en avant réduit le poids transféré à l’utilisateur. Cependant, cela peut accroître l’instabilité. Déplacer la charge vers l’arrière ajoute du poids à l’utilisateur mais améliore la stabilité. En procédant par essais et erreurs, chaque utilisateur peut trouver le placement idéal de la charge.

Pour le transport de l’eau, les seaux devraient idéalement être munis de couvercles hermétiques. Toutefois, en l’absence de couvercle, nous avons constaté que les films plastiques usagés, fixés à l’aide d’une chambre à air ou d’un autre matériau approprié, empêchaient assez bien l’eau d’éclabousser, avec un maximum de 17 litres (4,5 gallons) d’eau dans le seau.

Nous avons également constaté qu’un déflecteur dans chaque seau peut être utile. Sans déflecteur, l’eau s’écoule dans chaque seau à l’unisson, ce qui nécessite un effort plus important pour maintenir l’équilibre de la brouette. Un morceau de plastique semi-rigide coincé entre les parois du seau amortit considérablement le clapotis (figure 9). Si chaque déflecteur est placé à un angle différent, le clapotis résiduel n’est pas à l’unisson. Le matériau du déflecteur doit être facilement nettoyable afin d’éviter de contaminer l’eau de boisson.

Références