Airsoft : construire une gearbox high speed

Pourquoi ?

Tout simplement, j'étais lassé des piètres performances du matériel neuf, et de la mauvaise fiabilité des répliques upgradées d'occasion que j'ai pu acquérir.
En gros, soit j'avais une réplique performante mais qui tombait rapidement en rade, soit une réplique fiable (achetée neuve), mais aux performances déplorables.
Il était donc temps de mettre les mains dans le cambouis, et de réaliser quelque chose de correct !

L'objectif

L'objectif est de réaliser une gearbox capable de débiter 30 billes / seconde.
Cela ne fait pas partie des très hautes cadences (+40 bb/s), mais néanmoins c'est un objectif intéressant. Pour comparaison, les répliques High Cycle de chez Marui sont à 28bb/s, et les réplique "d'origine" sont en général entre 12 et 20 bb/s.
Nous allons essayer de réaliser une gearbox optimisée mais néammoins équilibrée. Sachant que les variables d'ajustement seront le moteur et la batterie.

Les pièces

Quelques pièces de gearbox V2
Une partie des pièces qui seront utilisées pour le projet

Voici le listing des pièces, et leur raison d'être :

Gearbox V2 renforcée G&PRoulements en 8mm, bien ajustée
(autres marques)
Mosfet Gate NanoAABPermet l'active breaking, et l'augmentation de la réactivité. Bon rapport qualité/prix dans la jungle des mosfets...
Gears hi-speed Super Shooter 14:1Pour l'objectif de cadence, il fallait des engrenages d'un ratio de 13:1 ou 14:1
Cylindre et tête de cylindre LONEXJe préfère prendre les deux de la même marque, et la tête de cylindre possède deux joints. Étanchéité parfaite !
Tête de piston Future Energy Ultra High SpeedPeu d'infos sur celle là, on verra bien !
Piston SHS 14 dents acierCorps évidé et allégé, et deuxième dent déjà limée
Ressort LONEX M100Pour un objectif de cadence, il vaut mieux prendre un ressort entre le M90 et le M100.
Tappet Plate SHSPas chère et de qualité !

La coque de gearbox

Je suis parti d'une gearbox V2 renforcée de chez G&P, avec des roulements (bearings) en 8mm. C'est une excellente base, mais personnellement je ne suis pas persuadé de la nécessité de prendre de la marque pour la gearbox, juste faire attention que les diamètres des roulements ou bagues soient en 8mm minimum (pour info, les tailles standards sont 6,7,8 et 9mm). Ensuite, que cela soit des bagues (bushings) ou des roulements (bearings), tant qu'ils sont en métal, n'a pas une importance capitale.
Disons que plus vous allez mettre un ressort "costaud", plus il y aura un intérêt à mettre des bagues plutôt que des roulements (+ fragiles). Mais bon, c'est un point qui est loin de faire l'unanimité. Et dans notre cas, vu que nous visons la cadence comme objectif premier, nous n'allons pas mettre un gros ressort (M90 ou M100), donc les bearings en place dans ma gearbox conviendront tout à fait !

La gearbox étant renforcée, il faut savoir que les engrenages (gears) hi-speed ne passent pas dedans (ou plutôt, ils passent, mais impossible de refermer la coque de gearbox). Nous devons donc retirer une excroissance de métal afin de leur permettre de tourner librement.

Modification de la gearbox
Partie à enlever sur les gearbox renforcées pour faire passer les gears hispeed

Une fois l'excroissance meulée, et poncée, voici le résultat :

Gearbox V2 G&P
Gearbox meulée, le résultat !

Dans un souci purement esthétique, j'ai réalisé un microbillage (avec des billes de verre) sur l'extérieur de la gearbox, afin d'avoir un rendu plus propre. Aucune utilité pour atteindre notre objectif, on est bien d'accord ^^ Le rendu est un gris satiné, au lieu du métal brut pas super d'origine.

Coque de gearbox avant microbillage
La coque de la gearbox avant le microbillage...
Coque de gearbox après microbillage
... et après le microbillage ! Plus propre, non ?

Afin de faciliter le déplacement des pièces en mouvement (piston et tappet plate), j'ai poli les rails dans lesquels ils coulissent au papier de verre #800 puis 1200#. Sachant que ce sont des pièces qui vont donc se mouvoir à la vitesse de 30 allers/retours par seconde, il faut optimiser au maximum leur déplacement, en réduisant les contraintes.

Polissage des rails de la gearbox
Polissage des rails de Tappet Plate et de piston de la gearbox

Le Mosfet

D'abord, on va dessouder les deux fils présents sur le contacteur, pour souder les deux fils fournis avec le Mosfet.

Contacteur d'origine de la gearbox
On dessoude...
Cable du Mosfet soudé au contacteur
... et on ressoude !

Les engrenages

On va positionner les engrenages SHS et les caler avec des rondelles (shims) afin qu'ils ne touchent pas la coque de la gearbox, et qu'ils n'aient pas de jeu latéral, tout en étant libre de leur rotation. Je vous renvoie pour ce faire à des vidéos très bien expliquées sur Youtube, comme celle-ci, par exemple.

Engrenages Hi-Speed dans la gearbox renforcée
Les trois engrenages SHS Hi-Speed en position dans la gearbox renforcée

Réglage de l'AOE (Angle Of Engagement)

On peut constater, sur la photo ci-dessous, que la première dent du sector gear attaque la première dent du piston sous un mauvais angle (elles ne sont pas bien "emboitées", leurs faces n'étant pas parallèles). Nous sommes dans le cas où le ressort est au repos, donc le piston est poussé à fond dans le cylindre.

Attaque du piston par le sector gear
Par défaut, le sector gear attaque le piston sous un mauvais angle

Pour corriger cela, il faut que le piston dans sa position de repos, soit légèrement repoussé vers l'arrière. Pour ce faire, il faut soit intercaler une cale entre le piston et la tête de piston (mais cela alourdit l'ensemble, donc diminue la cadence), soit coller une cale sous la tête de cylindre. Je choisirait donc cette solution avec un joint de plomberie d'une épaisseur de 4mm. N'oubliez pas que de fait, le volume d'air compressé par le piston sera plus faible, donc cela entrainera une baisse de la vitesse des billes.

Tête de piston et joint de plomberie
Tête de piston sur laquelle on va coller le joint de plomberie pour corriger l'AOE
Tête de piston avec le joint collé
Voilà le travail... cela permet donc que le piston soit légèrement décalé vers l'arrière.
AOE corrigé

Une fois fait, on constate que l'angle est parfait (flèche rouge sur l'image précédente), néanmoins la deuxième dent du piston - en réalité, la troisième, car la "vraie" deuxième a été limée d'usine - est celle qui est attaquée par le sector gear (flèche verte). Il convient donc de la meuler afin que le sector gear prenne bien la première dent du piston.

Piston SHS 14 dents
Le piston d'origine, avec sa deuxième dent limée d'usine
3ème dent limée
Après meulage de la deuxième (ou troisième) dent
Piston et tête de piston
Tête de piston montée sur le piston

Après cela, on téflonne (quelques tours suffisent) la tête de cylindre et on l'emboite dans le cylindre.

Tête de cylindre téflonée
Tête de cylindre téflonée

Et voila le résultat, au niveau de l'AOE, on voit que l'angle est parfait, et que les dents du sector gear ne risquent plus d'accrocher la troisième dent du piston que nous venons de limer :

AOE parfait !

Ensuite, j'ai décidé d'alléger le piston et sa tête. On va d'abord retirer le roulement à billes, puis mettre une vis plus courte et un écrou bloqué avec du frein-filet. Ensuite, on va percer quelques trous dans le piston (technique dite du swiss-cheesing); afin d'alléger ce dernier.

Roulement à billes
Roulement à billes d'une tête de piston
Tête de piston
Tête de piston vissée et immobilisée avec du frein filet
Swiss cheesing du piston
Swiss cheesing du piston pour l'alléger

Selector plate

Le selector plate G&P que j'avais s'étant cassé au démontage, j'ai acheté et monté un selector plate Lonex.

Selector plate Lonex monté sur la gearbox
Selector plate Lonex

Nozzle et tappet plate

Je disposais dans mon stock de pièce détachées d'un nozzle métal G&P et d'une tappet plate également de chez G&P, tous les deux de très bonne facture. Néanmoins, dans un souci de gain de poids, j'ai préfèré acquérir un nozzle Lonex en plastique, et un tappet plate SHS. N'oublions pas que ce sont des pièces en mouvement, donc tout gain de poids est bénéficiable. Voici le compte rendu du gain de poids obtenu :

Tappet plateG&P : 4.41gSHS : 4.11g
NozzleG&P : 2.91gLonex : 0.61g
Tappet plate et nozzle
Tappet plate G&P (noire) et SHS (bleue), nozzle G&P (metal) et Lonex (noir)

A ce stade, nous avons tout pour remonter la gearbox. Le plus ch**** va être de faire passer les câbles dans leur logement, sachant qu'on doit aussi caser les deux fils de commande du Mosfet. Pour les câbles j'ai pris du 16AWG c'est le maximum en diamètre que je pouvais faire passer (et encore, en forçant à mort). Du 18AWG passe sans soucis, mais ferait goulot d'étranglement au niveau électrique.
Avant de remonter, nous allons mettre de la graisse au Lithium (souvent de couleur verte) sur les engrenages et roulements, et de la graisse silicone sur la tête de piston, sur les glissières de piston, sur les glissières de la tappet plate, sur le guide ressort et le ressort, et entre le nozzle et la tête de cylindre.

Graissage des roulements
On commence par le graissage des roulements et du logement de l'anti-reversal latch
Graissage des engrenages et du rail de piston
On voit le graissage des roulements, ainsi que des rails où coulisse le piston
Gearbox prête à être refermée
Y'a plus qu'à refermer ! On voit les câbles (qui ont été bien lourds à faire passer...)
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Qui est l'auteur ?

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2 commentaires

  1. image ekim

    Super je test se montage dans la semaine. merci

  2. image Mika

    Très beau sujet :). Dommage qu'il n'y est pas les résultats Après montage et test.

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