Le Zélo : vélo couché en bois

(Une fiche plus complète est disponible sur www.lairdubois.fr)

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.

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 du existants. 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 détachés 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 :

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’un très bonne qualité.

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.

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 à la scie sauteuse des extrémités de chaque feuille au niveau du raccord central du cadre. 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.

Réalisation

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.

Cadre

La particularité du cadre est d’être réalisée en une seule pièce rigide. Bien entendu, cette dernière est formée de nombreux éléments de bois du fait du lamellé-collé. L’ensemble est donc entièrement collé. Pour être plus précis, il est composé de 15 couches. J’ai volontairement fait le choix d’un nombre impair pour éviter que le « centre » du cisaillement se fasse entre deux couches.

Par rapport à la colle, mon choix s’est tournée vers une colle polyuréthane type D4 qui saura résisté à l’eau et l’humidité d’une façon générale.

Le point qui à mon sens allait devoir résister aux plus grands efforts était le centre de la « croix » formée par les « bras » du train avant et la « poutre » centrale qui va du pédalier à la roue arrière. C’est en ce point que l’on retrouve également le croisement des fils du bois. La solution retenue pour conserver une grande résistance de cet assemblage, a été d’alterner les découpes tout en noyant dans la colle un tissus de verre.

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.

Fixations roue arrière et haubans

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.

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.

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.

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

Renforts latéraux

Siège

8 réponses à “Le Zélo : vélo couché en bois”

  1. Vincent dit :

    Bonjour,

    Travail très intéressant, tant sur la technique que sur le plan esthétique.

    Bien à vous.

    Vincent

  2. Bo dit :

    Bonjour Vincent,

    C’est un commentaire qui me fait plaisir surtout venant de la part d’un professionnel du bois.
    Merci.

  3. Hervé dit :

    Superbe travail ! pour le trou de 52*80, pourquoi pas le tour à bois? Le résultat est vraiment magnifique et donne envie. Amitiés.

  4. Bo dit :

    Merci !
    Le tour à bois n’aurait pas pu être utilisé dans mon cas, parce que la moité de la profondeur du trou est à faire dans le cadre. Et donc impossible de faire tourner tout ça. L’utilisation de la scie cloche s’est révélée efficace dans ce cas.

  5. olivier dit :

    Bonjour
    Superbe travail, mais je ne comprend pas comment la chaine qui va du pédalier à la roue arrière peut rester dans l’axe du Zélo lorsque l’on tourne et continuer à fonctionner. Comment avez-vous fait ?
    Encore bravo pour la réalisation
    Olivier

  6. Bo dit :

    Bonjour et merci Olivier,
    L’ensemble du cadre (en bois) est complètement fixe et sans articulation. Seule les deux roues avant tournent sur leurs pivots respectifs, à la manière d’une direction de voiture. Les deux roues avant sont couplées par une barre pour tourner ensemble. La chaine a donc toujours le même trajet quelle que soit la direction que prend le vélo.

  7. cypress dit :

    Hello, is it possible to share the 3D plans?

  8. Bo dit :

    Hello, no it’ not possible. I’ve lost them during de computer crash a few years ago.

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