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Zeloko

Le Zélo : Fabrication d'un vélo couché en bois

par Zeloko 

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Le Zélo : Vélo couché en bois
Le Zélo : Vélo couché en bois

Ce projet est né au bord du Danube, sur un vélo. Jusque là, rien de vraiment original pour un projet de construction de vélo. L’idée est fait surtout née d’un constat : le vélo dans sa forme classique est très polyvalent, mais il n’excelle pas dans le confort. Et c’est surtout ce confort que l’on recherche lors de voyages à vélo.

Je connaissais déjà assez bien les mérites du vélo couché, mais au hasard d’une véloroute, mon regard croisa l’un de ces drôles d’engins que l’on appelle Tricycle couché ou Trike. Une forme remarquable avec deux roues à l’avant, une assise confortable, une très bonne stabilité même à l’arrêt et une vision dégagée pour le pilote, bref tous les éléments étaient réunis pour me donner l’envie de mettre le projet en route.

Après, pourquoi en bois ? Disons que c’est pour moi la continuité de la philosophie de confort « chaleureux » développé par ce véhicule. Par ailleurs, le bois allait permettre des formes organiques élégantes qui correspondaient à l’idée que je me faisais d’un telle réalisation.

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Conception

La conception aura peut-être été la phase du projet la plus importante. Cette dernière est en effet déterminante sur la réussite du projet. Un tel vélo qui n’aurait pas une tenue de route correcte, ou qui ne serait pas simple à « piloter » n’aurait que très peu d’intérêts.

C’est avant toute chose une grosse phase d’observation des modèles existants dans le commerce. Cela, afin de bien assimiler les différents points d’ingénierie à ne pas négliger dans la géométrie de l’engin.

D’autre part, le cadre d’un vélo, étant soumis à des efforts assez diverses, il est évidant que la rigidité de l’ensemble n’est pas une chose à prendre à la légère. Par rapport à ce point, mon choix s’est tourné, vers un assemblage en lamellé-collé. Une technique qui selon moi pouvait associé résistance, souplesse et légèreté : les trois gros critères pour un cadre de vélo. Le choix de ce type d’assemblage va déterminer le choix de l’essence de bois utilisée. Pour cette réalisation, j’ai fait le choix de prendre du hêtre, pour ses aptitudes à être cintrer et son uniformité. Pour le moment, je n’ai vu qu’un seul problème par rapport à l’utilisation de cette essence, c’est sa densité. Il est certain que quelques kilos de moins sont toujours bons à prendre. Il m’a souvent été rapporté que l’utilisation de frêne aurait pu être un choix valable.

L’assemblage en lamellé-collé ouvrait des possibilités intéressantes de déformation du matériaux pour ne pas faire un « cube » et surtout permettait de réaliser le cadre en une seule pièce sans vis ou boulons d’assemblage et ainsi diminuer les risques de jeux.

Bien entendu la conception générale aura également été guidée par toutes les pièces « non bois » rapportées d’une collecte longue et pas toujours si facile de pièces détachées métalliques issues de l’industrie du vélo. D’ailleurs par mesure de simplification du système de transmission, j’ai fait le choix d’un moyeux intégrant les différents rapports de vitesse pour éviter tout dérailleurs et autres câblages à fixer au cadre.

Après toutes ces interrogations / réflexions, voici donc les plans et modélisations de la bête :

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Travail préparatoire

Matières premières

Le premier travail préparatoire est bien entendu de s’approvisionner en matières premières. Ce n’est pas toujours la phase la plus plaisante sachant qu’on se heurte souvent à des impossibilités.

Mais finalement et sans trop de difficultés, pour le bois, je me suis tourné vers des feuilles de placage en hêtre de 20/10ème de mm. De largeur et longueur suffisante à mon utilisation (env 200×20 cm) , ce bois s’est révélé d’une très bonne qualité.

Guides de découpe

Une feuille de bois, même de 20/10ème de mm d’épaisseur demande certaines précautions pour la découpe. Dans cette optique, j’ai donc réalisé des guides pour la découpe des extrémités de chaque feuille. La précision de ces découpes étant importante pour éviter les jours. Ces découpes seront réalisées à la scie sauteuse. La notion de l’utilité de ces guides est peut-être encore un peu floue, mais l’intérêt sera mis en évidence dans la suite de l’article.

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Fabrication des moules

Moule du siège

Afin de remplir la condition première : le confort, il devenait évidant d’adapter toutes les mesures au mieux au pilote. Quoi de mieux, donc, que de prendre le pilote en modèle ?

Ne me sentant pas de rester immobile 24h en attendant la prise de la colle sur mon dos, il était impératif de concevoir un moule capable de maintenir la forme de l’assise pendant ce temps pour y former le dossier. L’énorme intérêt de mouler le dossier à mon dos était aussi de répartir au mieux les point de contact avec le siège et donc réduire au maximum les zone de douleurs qui sont inévitables après plusieurs heures passé sur un vélo.

L’idée est donc ici de faire un caisson pour prendre l’emprunte de l’assise (ici à l’aide d’une mousse polyuréthane) pour ensuite créer un moule inverse en plâtre de cette dernière.

Moule du cadre

Pour le cadre, le principe de moulage va se passer en une seule étape. Pour des raisons de simplification et de faisabilité, lors de la conception, je n’ai choisi « déformé » le matériau pour le cadre que dans une seule direction à la fois. Tout l’intérêt de ce moule est donc de pouvoir à la fois restituer au bois la forme conçue sur ordinateur, mais aussi de s’assurer d’une bonne précision des points d’attache des roues : gage de bonne tenue de route.

L’idée de cintrer le bois de cette façon permet d’utiliser une contre planche et des serres-joints pour le serrage après chaque encollage. Ce qui apportera un bonne pression et un bon maintient. Les petits trous ronds sont donc ici les points d’attache des nombreux serre-joints.

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Réalisation du cadre

Le travail préparatoire achevé, la réalisation peut commencer. Le plus simple étant de commencer par la pièce maîtresse, à savoir : le cadre. Puis, une fois la structure validée la réalisation du siège pourra commencée. Ce dernier servira, par la suite, de référant pour finaliser le cadre lors de la réalisation des haubans arrières et des différents assemblages de l’ensemble.

Principe de découpe

Quasiment toutes les découpes on été effectuées au cutter, à l’exception faite des découpes d’assemblage à l’aide des guides faites à la scie sauteuse pour une plus grande précision.

Principe de collage

Chaque couche a été encollé, puis maintenu sur l’ensemble à l’aide du moule pendant une durée minimale de 24h. A ce stade de la construction, le bois n’a pas été mouillé pour être cintré.

Porte pivots des roues avant

Les porte pivots sont en partie représentés par le cylindre intercalé dans chaque bras des roues avant. Mais, n’ayant pas le matériel nécessaire pour réaliser le trou de diamètre 52mm par 80mm de profondeur devant accueillir chaque pivot, j’ai fait le choix de réaliser ce trou en plusieurs fois. Tout en gardant bien à l’esprit de conserver mon axe de centrage.

Voici donc en image la réalisation de cette partie délicate.

La bôme

La bôme est un élément important sur un vélo couché. C’est elle qui par sa rigidité permet de transmettre à la roue toute la puissance développée par les jambes du cycliste. Dans le cas du Zélo, la rigidité n’est pas parfaite, mais suffisante pour ne pas avoir l’impression d’appuyer sur un caoutchouc.

Afin de simplifier au maximum, j’ai fait le choix de ne pas la rendre réglable. Attention à ne pas se tromper dans les mesures, une erreur de quelques centimètre peut rendre l’engin plus difficile à faire avancer sur de long trajets.

Pour recevoir le pédalier, une douille en aluminium a été insérée et collée dans le bois.

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Réalisation du siège

Le siège a été réalisé par le collage de 5 feuilles. La déformation du bois étant relativement importante, chaque feuille a été trempée quelques minutes dans l'eau chaude puis mis en place et serrée sans colle afin d'épouser la forme voulue. 24h plus tard, le serrage de la feuille est recommencé avec la colle.

L'idée est ici d'éviter le problème de gonflement / dégonflement du bois suite au passage dans l'eau.

La découpe finale du siège a été réalisée à la scie sauteuse.

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Réalisation des pattes de fixation arrières et des haubans

Les pattes fixations

Durant la phase de conception, les fixations arrières ont pris pas mal de formes. Finalement, c’est avec un lamellé de bois et aluminum qu’elle seront fabriquées. L'aluminium a été privilégié à l'avier pour éviter les problématiques de rouille.

Le métal apporte ici la "rigidité" alors que le bois permet d’assurer l’assemblage par collage avec le reste du cadre. Bon, ça serait à refaire, je pense qu’il serait préférable de mettre qu’une seule couche d’aluminium entre deux de bois, mais plus épaisse pour plus de rigidité.

La particularité de ces fixations, est qu’elle devaient à la fois maintenir la roue (et donc accuser les contraintes mécanique qui en découlent), constituer la pièce de liaison avec les haubans et maintenir le contre couple du moyeux à vitesses intégrées Rohloff.

Les haubans

En suivant le même principe de moulage que pour le cadre, les haubans seront réalisés et collés avec le cadre par l’intermédiaire des fixation de la roue arrière.

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Fixation du siège

Le siège est prévu pour être fixé en deux endroits : sur l'extrémité hautes des haubans et au cadre sous l'assise. Le siège participe ainsi à la rigidité du cadre et sera vissé à ce dernier.

La forme du siège n'étant pas la réplique exacte du plan, il faut ruser de petits bouts de carton pour réaliser les "pattes" de fixation sous l'assise.

Ces petites "pattes" doivent être solidement accrochées au cadre. Et cela pour deux raisons : le siège participant à la rigidité, il va recevoir des contraintes à ce niveau et l'une de ces "pattes" va être le support de la "poulie" de renvoie de la chaine.

Ensuite, c'est 8 vis qui vont venir maintenir le tout.

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Les premiers tours de roue

Les premiers tours de roues, c'est un peu un moment magique ! Pour rappel, là, il doit s'être écoulé pas loin de 10 mois depuis que l'idée à germée. Et c'est vraiment la première fois qu'il est possible de s’asseoir sur l'engin. Il n'y a encore pas de chaîne, mais c'est déjà possible de se lancer sur 5 - 10m et faire un virage.

Mise en place de la chaîne

En fait, sur ce type de construction, la chaîne est par définition assez longue. Et c'est en fait 3 chaînes de vélo droit qu'il aura fallut abouter les unes aux autres.

Mais ça y est le prototype est prêt à rouler, les câbles de freins et ceux du moyeux de vitesses sont montés. En route, à nous l'ivresse de la vitesse sur les quais du Rhône ...

Enfin c'est aussi le moment de se rendre compte de la rigidité du cadre. Et même si ces premiers kilomètres sont un pur plaisir, il va falloir revoir un peu la copie. Tout ça est bien trop caoutchouc !

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Mise en place des renforts latéraux

Les premiers essais ont montré deux choses :

  • La flexibilité verticale est plutôt bonne et fait assez bien son travail d'amortisseur.
  • Mais la résistance en torsion est bien trop faible. A chaque tour de pédale, ça balance de gauche à droite.

Bref, il faut renforcer. C'est certain que c'est peut-être la géométrie d'ensemble qu'il faudrait revoir et la penser plus en pyramide mais il n'est plus temps de tout refaire.

Fabrication des renforts

Je crois que c'est la pièce qui sera la plus complexe à réaliser dans ce projet. Mais en réutilisant les mules, ça s'est plutôt bien passé.

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Les finitions

Le cadre est terminé. L'engin roule bien. Les renforts corrigent les derniers défauts. Il est temps de faire les derniers ponçages et de passer à la finition.

Ce vélo ce destine à voyager. Et donc à pouvoir passer pas mal de temps en extérieur. J'ai donc opté pour un vernis marin afin de bien protéger le bois. Ça lui a donné un aspect très jaune qui me déplaisait au départ, mais on s'y fait.

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Le Zélo en vacances

Voici une petite compilation de beaux paysages vus au guidon de la bête.

A ce jour, c'est un peu plus de 4000 km parcourus sur les routes de France et d'Europe en 4 ans et sans vrai gros problème mécanique !

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On en parle ici

pascale34700

Trop chouette!!!!♥♥♥

Zeloko
 

Merci ;)

ahumat

super beau travail

jft68

Je t'avais suivi sur ton Blog au fur et à mesure de sa construction.
Très bien expliqué et beaucoup de bonnes photos pour comprendre le processus.

Zeloko
 

Merci. Mais quand je me relis, je me dis qu'il y a encore pas mal de points qui restent peu détaillés. Mais c'est surtout pour poser les idées mises en oeuvre, après, ce n'est pas un pas-à-pas.

lordlyn

ici en Nouvelle-Zélande, j'ai commencé à construire zelo, ont maintenant posé 3 lamelles, tout en plage européenne
Lyn ---- geocaching@ihug.co.nz
here in new zealand I have started building zelo,have now layered 3 laminations, all in european beach
lyn---- geocaching@ihug.co.nz

diggs

Cycliste depuis toujours, je m’intéresse aujourd'hui à ces bestioles en vue d'en construire une, et je suis tombé ici par hasard... le hasard fait bien les choses!

Magnifique réalisation et belle conception!

Arnaud35

Bonjour Zeloko
je suis nouveau sur le forum, et je suis impressionné par ton travail.
j'ai qque petites questions:
vous dessinez sous quel logiciel?
ou avez vous acheté vos équipements mécanique?
quel poids fait il?

encore bravo pour votre travail (j'ai regardé aussi vos autres creations)

Zeloko
 

Bonjour Arnaud35 et merci !
J'ai modélisé avec Solidworks. Pour ce qui est des pièces mécaniques, c'est un peu partout (Recup, Internet, magasins cycles couchés, ...).
Le vélo fait 25kg.

conakry54

Bonjour,

Votre travail est vraiment excellent. En plus de l'aspect technique je suis très impressionné par le talent, car votre "Design" est superbe. Félicitations! Il doit être très "jouissif" de conduire ce tricycle.
A quelle vitesse allez-vous sur le plat, avec un effort normal?
Je demeure à Montréal, et c'est plat aux alentours...
Je suis très tenté de vous poser d'autres questions plus en rapport avec mes propres projets...Peux-t-on vous demander des petits conseils?
Dans tous les cas, bravo.

Zeloko
 

Merci !
C'est vrai que c'est un réel plaisir de rouler avec. Pour ce qui est de la vitesse, c'est ni plus ni moins qu'avec un vélo "classique". La grosse différence, c'est que j'ai beaucoup moins mal au fesses ;)

NinjaRouge
 

Exceptionnel !! bravo et merci d'avoir partagé. Peut-être dans quelques années quand je serai un "grand" boiseux :)

Zeloko
 

Faut pas attendre ;)

artsdoka

Il est superbe.Félicitation. J'ai dans la tête de me construire un trike bientot et j'ai fait une recherche google en arrivant devant l ordi avec mon souper, et j ai trouvé votre wooden trike...
Ben je n'ai rien mangé du tout de mon repas, passionné par cette fabrication de maitre.
Quelle est la garde au sol? et le diametre des roues?
Je suis déja à me demander en quelle essence je pourrais le faire...
encore bravo.

Zeloko
 

Bonjour @artsdoka, à voir ce que tu sais faire, c'est un projet pour toi ;)
Dans mon cas, j'ai pris du hêtre, des roues avant de 20 pouces et arrière de 26 pouces et une garde au sol de 16 cm (c'est bien pour passer les trottoirs).
Au plaisir de voir un nouveau trike en bois !!

jeremycmdd
 

Pourquoi Tu n'as pas utilisé le collage avec la résine epoxy et sa fibre de verre ou carbone ???

Zeloko
 

Quels sont les avantages du collage à la résine époxy par rapport à la colle PU ?

Dans mon cas, je n'ai eu aucun décollement. Je me dis donc que le colle PU a rempli sa fonction. Et est finalement facile d'application.

jeremycmdd
 

La fibre de verre Avec l'époxy ça augmente ta résistance de l'ensemble et diminue les section de bois. Une couche de fibre augmente environ 0.8 joules de résistance. Et rend ton ensemble plus résistant aux temps.
Tandis que la PU ne permet pas tout ça mais c'est moins onéreux. Elle plus simple aussi pour la mise en œuvre.
Je voulais juste savoir car comme tu le sais je suis en projet sur mon trike depuis un an. Je viens juste de trouver cette solution ( epoxy) pour diminuer le poids de mon trike. J'y gagne presque 4 à 6 kg ce qui est pas négligeable, du coups il ferait environ 16kg.

Zeloko
 

J'ai mis du tissu de verre quand même entre les couches au centre du vélo. Pour la résistance, j'ai rien calculé. Et à l'usage, je me rends compte que le bois est peut-être surdimensionné.
16Kg, c'est beau ... j'ai hâte de le voir rouler ;)

jeremycmdd
 

Il va falloir attendre un an encore.. Moi j'ai hâté de le lancer en fabrication en plus j'ai tout mais plans de fini. Cette année c'est le prototype pour voir des erreur éventuel!

artsdoka

Bonjour, La question de l'époxy m'était aussi passé par la tête.
L'époxy est une colle structurelle, et la magie est qu'elle se melange aussi au silicone (petite découverte personnelle...) on peut donc ainsi aussi contrôler sa flexibilité. Je vais utiliser l'époxy west system, qui d'après mon expérience de presque 30 annees de laminage avec cette résine 5-1 12 hrs, est la meilleure epoxy sur le marché canadien.
Le fait est que mon trike me servira a ''voyager'' entre mon atelier, et ma maison, qui est un voilier amarré.Donc 5 minutes de vélo, sur terre et 5 minutes de lac. alors le trike devra être amphibie,sans aucune modification entre terre et eau.(je roule direct dans l'eau quoi)et devra supporter aussi le poids du cabot...
Je pense opter pour le laminage de bois et d'aluminium, et bien sur, bois et styrofoam pour les flotteurs.
Sur l'eau,deux roues a aubes intégrées dans les flotteurs arrières .
sur terre , un trike qui traine sa flotte...
J'ai eu a penser beaucoup au systeme d'embrayage parce que je ne voulais pas pédaler pour les roues a aube sur terre et vice versa.

Je dessine avec Corel draw depuis ses débuts, et j'aime bien, pour la modelisation 3D, scetch up de google fait mon affaire, le reste se passe entre mes deux oreilles.
Photos et esquisses suivrons bientot, sur mon site web.

smusaibah

cher Monsieur
  Il est beau design, mais je dois beaucoup quistions:
1: Le bois de la plage vous achetez d'marché ou faire ce 2mm d'épaisseur et si vous pouvez vous envoyer au revoir à moi la vue de wip.
2: pour le train avant, il est deux anneaux et pipe en bois pouvez-vous nous informer de l'endroit où vous achetez.

ces quistion le principal jusqu'à maintenant.

Merci monsieur.

Zeloko
 

Bonjour @smusaibah,

Tout d'abord, merci !

  1. Je ne comprends pas cette question. Je pense que la traduction n'a pas donné ce que vous vouliez dire.

  2. Je n'ai pas acheté les tubes de bois, je l'ai fabriqué. Par contre, j'ai acheté les cuvettes en aluminium. Mais ce sont des cuvettes standards de jeu de direction de VTT.

smusaibah

Helo monsieur Je étais demander d'où vous achetez le 2mm de bois merci

Zeloko
 

Ok. J'ai acheté le bois de 2mm chez un fournisseur de placage. Dans mon cas Rhône Placages.

artsdoka

Bonjour zéloko, je viens de trouver un lot de placage d'acajou enterré sous des années de retailles de bois.(L'ancien occupant du batiment construisait des bateaux) alors j'ai acheté le tout pour une pinotte, le messieur trop content que je le débarrasse de tout ca.Donc,par un très heureux hazard mon vél'eau sera en placage d'acajou.Mais vu son role amphibie, je ne peux aller avec de belles lignes courbes et stylisées du zélo. je dois adapter pour le flotteur et la propulsion dans l eau.As tu envisagé pour le zélo un entrainement direct? je suis a fouiller pour voir les possibilités. merci bye.

Zeloko
 

Non, je n'avais pas envisagé d'autre forme d'entrainement que celui là.
Le côté amphibie ne t'interdit pas forcément de te faire plaisir dans les formes, non ?

JimmyBis
 

Hum!...

Tonton42

Foin des voitures volantes et des avions hypersoniques ou des trains à lévitation magnétique ! Si c'était ça le véritable véhicule du XXI° siècle ?

totilde

this is a wonderful project, I´m starting on woodworking and would love to try something like this. did you share the 3d model somewhere?
after all this time is it still working properly? anything you would change (more reinforcements needed or so?)
thanks for sharing your work

Zeloko
 

@totilde, sorry but there's no 3D model. My plan was lost during a computer crash few years ago.
Yes, the trike still working properly today. if I had to redo one, I think I'll try to make it lighter.

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