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[En réflexion] Boite de vitesse vélo DIY, projet fou ?

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Message  BZHades le Jeu 20 Juil 2017 - 10:46

Bonjour à tous

J'aime me lancer des défis, et réfléchir à plein de projet, même si ça n'abouti pas toujours...
J'ai récupéré un joli cadre de VTT à rénover (le vélo s'était fait dépouillé, j'ai récupéré le cadre et guidon... il faudra que je rachète freins, roue etc.)

Je n'en ai pas l'utilité dans l'immédiat, du coup, je me lancerai bien dans un projet un peu à part en en faisant une bête de course (façon de parler vu le poids dû à l'amortisseur arrière entre autre).

Du coup, je voudrais, outre y mettre des freins à disque, fabriquer une boite de vitesse maison (plutôt que d'acheter dans le moyeu par exemple)... si c'est faisable.

Du coup, je viens chercher des idées, des liens ou autres astuces pour le faire simplement.

- c'est quoi les rapports de réduction classiques ? (si vous les avez, sinon, j'irais mesurer sur mon dérailleurs)
- même si je me doute de la réponse : des pignons en alu seraient trop fragile ? ou c'est jouable pour un vélo (le couple étant moins important que sur un véhicule motorisé), vu que pour le coup, j'ai de quoi travailler l'alu.
- Pour le mécanisme, n'étant pas équipé suffisamment en machine de précision, je voulais faire simple (façon de parler, disons limitant les erreurs), et limiter le nombre de pièces en mouvement. Du coup, je pensais partir sur un réducteur planétaire (ou deux en série selon le rapport à obtenir), avec un élément qui serait freiné par frottements (faut que je me replonge dans mes cours pour revoir le fonctionnement exact, mais dans l'idée, j'aurais le porte planétaire et le solaire en entrée/sortie, avec la couronne extérieure plus ou moins freinée). C'est une aberration ?
- pour la transmission secondaire, je pensais à une courroie plate : ça évite d'avoir à graisser et les salissures qui en découlent... rien que pour ça, j'aurai du mal à passer du cardan à une chaine sur ma moto  Very Happy
- dernier point : je voulais faire une boite assez plate et compacte (d'où l'idée du train épicycloïdal : c'est plat et performant, ça pourrait se loger dans l'espace habituellement alloués aux plateaux). Vous avez d'autres suggestions ?

Voilà un peu les idées qui me trottent dans la tête... n'hésitez pas à donner les vôtres, à critiquer... ce n'est qu'une ébauche de projet, je ne sais même pas si j'irais à terme.
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Message  bilou(te) le Jeu 20 Juil 2017 - 14:37

Bonjour BZHades et joli projet.

Pratiquant moi-même le VTT et le vélo de route, c'est un sujet auquel j'ai déjà réfléchi, mais n'ayant pas les moyens (et les compétences) pour le moment, ni le temps, j'ai un peu laissé ce projet de côté.

Souhaites-tu mettre la boîte de vitesse sur le cadre (comme sur les Nicolaï, type Pinion) ou faire un moyeu (type Rohloff) ?
Si au niveau du cadre, il faudra désolidariser le plateau des manivelles, une option étant de déporter l'axe du plateau de l'axe du pédalier.

Quel est le cadre de vélo que tu vas utiliser ?

Comme tu parles d'amortisseur, j'imagine aisément que c'est un cadre suspendu, cela implique (sauf quelques rares cadres) que la distance pignon/plateau change avec la compression, il faudra donc un tendeur (type Surly) pour compenser l'allongement des bases (sur un cadre rigide, ce problème ne se pose pas, la roue est fixe par rapport au boîtier de pédalier).
Je ne sais pas si un tendeur existe pour les courroies (Gates ?).

Si tu pars sur une courroie, il faut que tu puisses ouvrir l'arrière du cadre (peu importe où) pour mettre la courroie en place (problème inexistant avec une chaîne puisqu'il y a la possibilité de l'ouvrir).
Attention, les longueurs de courroies sont limitées.

Est-ce un cadre en acier, carbone ? comptes-tu modifier le cadre ou tenter d'ajouter la boîte sur l'existant ?

Pour les rapports, à VTT, sur les dernières générations de transmissions classiques, la plage de rapports est de 450 à 500% (un peu plus je crois sur le Rohloff), avec un saut entre chaque rapport autour de 14%. Choisir le développement de départ se fait en jouant sur le couple plateau/pignon.

Sur certaines cassettes, les pignons les plus grands sont en alu (mais s'usent plus vite), suivant l'épaisseur des pignons que tu fais, ça peut le faire (dépend aussi de ta puissance). Le problème avec l'alu, c'est que si ça s'use, sur des pièces du commerce, c'est facile à remplacer, sur une construction maison, faire des pièces d'usure, c'est moins marrant)

Enfin (pour le moment), combien de rapports (vitesses) comptes-tu faire ? (généralement, il faut compter autour de 10-12 vitesses utilisables sur une transmission classique, et c'est assez variable sur les boîtes de vitesses, de 8 - Shimano Alfine - à 16 - Pinion).

Ah, dernière question, tu maîtrises quels process dans ceux là : Soudure/fraisage/tournage/matériaux composites ?

Bon courage, c'est un chouette projet !

PS : J'ai relu, et à mon avis, la courroie plate n'est pas une bonne idée, trop de variations de tensions, il faut plutôt une courroie crantée, et avec les mouvements du vélo, il ne faut pas qu'elle parte des poulies (mine de rien, un cadre, ça se déforme, surtout les tout-suspendus pas trop haut de gamme). Et puis pour que ça passe, il faut qu'elle ne soit pas trop large (à la louche, je dirai 10mm de large max).

PS2 : pour les freins à disque, il faudrait une photo de l'arrière du cadre pour voir si ça passera, et puis il ne faut pas oublier que sur un frein à disque, l'effort subit par le cadre est très proche de l'axe, il faut une solidité suffisante à ce niveau sous peine d'avoir de la casse
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Message  BZHades le Jeu 20 Juil 2017 - 18:00

oulà, tout plein de point à éclaircir ... et tellement peu de réponses pour l'instant ^_^'

Alors concernant l'usage, ça ne serait pas pour faire du VTT, mais plus de la ville et du chemin en campagne (plutôt VTC). Du coup, je n'ai aucun impératif point de vue contraintes...

Pour le cadre, je l'ai récupéré hier soir... il partait aux encombrants (j'ai pas regardé en détail... ), je me suis dit que ça ferait un projet marrant ou alors de simples pièces de récupération (cassette, amortisseurs, roulements... je suis très "récupère, on verra ce qu'on en fait plus tard")
D'après le poids, je pense que c'est de l'acier. Je ferai une photo du cadre pour voir un peu le système de supension, si elle est centrée sur les pédale ou décalée, et s'il y a une marque quelque part. Il est équipé pour des freins à patins classiques. Le frein à disque, c'est pas une obligation, c'était plus tant qu'à modifier le vélo...

J'avais bien pensé au tendeur pour la courroie, car sauf à avoir une boite centrée sur les pédales et une suspension de même... il y aura forcément un changement de longueur de transmission en fonction de la compression... On verra selon le système (sinon, double transmission secondaire  un peu comme sur la gecko [En réflexion] Boite de vitesse vélo DIY, projet fou ? GECO-R15-transmission-homocin%C3%A9tique).
De même, faudra que je regarde si passer une courroie est même faisable. Sinon on fera ça à la chaîne, tant pis.

Pour les rapports, merci, j'avais calculé rapidement en prenant les plateaux du commerces et les pignons disponibles, j'étais tombé sur environ 4 à 1 (un peu supérieur à 4, et un peu inférieur à 1), donc plutôt en démultiplication, ce qui au pire s'arrange en jouant sur le diamètre de la transmission secondaire avec un pignon de sortie de boite plus grand que le pignon au niveau de la roue. En tout cas, ça confirme les ordres de grandeur.

Du coup, ca sera à vérifier dans les calculs, mais la boite sera une boite réductrice (question de possibilité d'axe entrée/sortie sur un train épicycloïdal), et je gérerai le rapport final avec le diamètre de sortie de boite/pignon de roue.

Enfin pour les vitesses... en fait je voudrais faire un système continu (un peu comme un scooter, mais en mieux Wink )
Je pars d'un train épicycloidal, je met le solaire en entrée, et le porte planétaire en sortie. La couronne est en générale fixe dans cette configuration. Or, je me demandais si en la laissant "libre", mais contrainte par frottement, on n'arriverait pas à moduler la démultiplication (une sorte de différentiel finalement).
Et dans mon esprit, ça permettrait surtout d'intégrer la boite de vitesse au niveau des plateaux, donc sans vraiment toucher au reste du vélo. (épaisseur de 5-6 cm avec la courroie, et diamètre globale de 20-25cm)

Ca donnerait ça (modélisation très rapide... pour le principe) : l'idée étant de freiner plus ou moins la couronne rose (arrêté, le rapport est de 1/3 (avec 40 dent sur le planétaire et 80 dents sur la couronne, module de 1), et selon le mouvement, on peut descendre à l'infini.

[En réflexion] Boite de vitesse vélo DIY, projet fou ? Boite_de_vitesse

[En réflexion] Boite de vitesse vélo DIY, projet fou ? Boite_de_vitesse_2

Edit : j'oubliais pour la maitrise des procédés : je les ai tous fait à un moment ou un autre à l'école... mais ça remonte à loin ! pour l'instant je travaille surtout le bois, mais ma défonceuse peut travailler l'aluminium (d'où l'idée de ce matériaux). Je compte me faire un portique pour la mettre en stationnaire et pouvoir faire un peu de fraisage par le dessus plutôt qu'en sous table (j'ai déjà une table croisée avec étau). La soudure... j'en fais, mais je n'ai clairement pas le coup de main, en même temps, c'est le vieux poste du paternel que j'emprunte et c'est pas les plus simple, notamment pour amorcer l'arc... je pense m'acheter un inverter un jour... mais ça sera sans doute quand on déménagera).
Enfin, matériaux composite, là pour le coup, c'était pour mouler une pièce en fonderie il y a 15 ans, donc autant dire que je vais apprendre.

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Message  BZHades le Ven 21 Juil 2017 - 10:37

Bon, la nuit porte conseil parait il... Effectivement, mon idée est foireuse : le but de la réduction est moins de modifier la vitesse de rotation que d'augmenter le couple pour faciliter le démarrage.
La puissance d'entrée étant constante (pédalage), la puissance de sortie est donc égale à cette puissance multipliée par le rendement.

Or, dans le cas d'une couronne externe mobile (différentiel), la puissance est alors divisée entre la sortie du porte planétaire et la couronne extérieure... ce qui fait qu'on diminue certes la vitesse, mais on n'augmente pas pour autant le couple à la sortie principale !

Du coup, il faut revoir la copie en s'inspirant plutôt des boites automatiques où il y a un train double, et ou le rapport de transmission est réglé en bloquant ou non les différents éléments. Sauf que là, ça devient bien plus complexe et encombrant...

Bon, bah du coup ça tombe à l'eau mon idée ! sauf à faire une boite "classique" déportée au centre du cadre ? Mais là c'est de la boite classique avec pignons et tout le toutim. Je ne sais pas si je saurai concevoir ce genre de truc.

On va faire une restauration standard du coup... reste plus qu'à acheter les éléments standards.
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