Roue arrière à 2 volutes (snek) pour stepper (velo, trike, VM..)

Je réfléchis aux moyens de fabriquer un moyeu arrière spécial pour stepper, à entrainement par 2 cables de part et d'autre de la roue, avec des volutes (spirales) permettant un changement continu de rapport selon la longueur de cable déjà enroulé dessus.
Il faut un système de roue libre de chaque coté, avec entraînement le plus immédiat possible. J'ai essayé de bonnes roue-libres "normales" à faible engagement (MX-30), et je trouve qu'on sent encore trop le retard, et ça fait "clong" quand ça enclenche, du fait que le pied a pris un peu de vitesse.
La référence me semble le RowingBike, et je crois qu'ils utilisent un sprag-clutch CSK20PP (diam 20/47, largeur 14mm). Ca m'étonne un peu qu'avec les 2 pieds, les 50Nm que supportent le CSK20PP ne soient pas dépassés. Je préfère un CSK25PP (diam 25/52, largeur 15mm), à peine plus lourd, qui permet peut-être en plus de mettre des roulements à l'intérieur (des 61900, diam 10/22).
Pour les volutes, qui intégreraient un CSK25PP, je pense les usiner en plastique (genre Delrin), j'ai une petite CNC qui peut faire ça précisément à partir d'un bloc à plat. Mais pour les rainures pour le cable, il faudra une reprise et mon 4ème axe limite à diam 100mm. Sinon, possible avec une fraise boule peut-être (je n'ai qu'une de 4mm, trop grosse) actuellement.
Je pars sur une spirale dont la distance par rapport au centre évolue exponentiellement selon l'angle. J'ai une petite macro pour créer un fichier .dxf comme je veux, actuellement 7 tours, de diam 40mm jusque 140mm (suppose électrification si grosses montées).

Pour les câbles, je pense que le Dyneema s'impose. Il y a notamment du SK75, SK78 ou SK90 (le dernier est plus rigide, mais diam 1/8" soit 3.17mm au moins). Je penche pour du SK75 ou 78 en diam 2.5mm (donnée pour 600kg / 3% allongement, donc 0.5% pour 100kg). Faut faire attention, il y a du dyneema avec tresse polyester autour, ça résiste bien moins pour le même diamètre..
Je suis tenté d'essayer du 2mm, car j'ai une contrainte de place sur mon proto: 120mm entre bords intérieurs du cadre, dont enlevé le 75mm de moyeu avec départ rayons, ça laisse 22mm de large par volute, donc 7 tours de 2.5+0.5mm de jeu. Très très juste en 2.5.

Reste surtout la question du choix du moyeu. Je n'ai pas encore de solution propre pour assurer la fixation interne des CSK25PP.
En plus sur mon proto, j'ai un axe traversant (bolt-thru) de diam 10mm, qui impose qu'il y ait des cales précises entre tous les éléments (roulements notamment) présents le long de l'axe, pour pouvoir serrer sans créer des contraintes axiales.

Une source pour les sprag-clutch: https://www.123roulement.com/roulement-CSK25-PP.php -  (et moins cher en direct de Chine, mais c'est plus long)
Les CSK ont un roulement à bille interne, ce qui simplifie beaucoup, mais prend plus de largeur. On m'a déconseillé les sprag-clutch qui n'ont pas de roulement à bille interne, car il serait nécessaire d'avoir une excellente concentricité, sans quoi ça marche pas bien.
On peut acheter les couronnes de sprags tous seuls (style FME438 par exemple), mais il faut alors tout usiner, et je crois que les portées doivent être en acier trempées poru avoir un bon couple.

Une solution pour moi serait de prendre un moyeu avant à roulements remplaçables (avec diamètre supérieur à 25), d'enlever ces roulements, et de les remplacer par des pièces alu tournées pour :
- s'enfoncer dans le moyeu (à la presse, sans jeu, voir collé) et dépasser de 15mm à l'extérieur
- avoir une portée externe de 25mm pour les csk25PP (avec rainure)
- avoir des roulements internes 61900 (reste donc une épaisseur externe de 1.5mm d'alu)
Ca reste un peu difficile à ajuster je trouve.
Autre idée ?

Comme dis dans le sujet ici, passer par un arbre primaire mais il faut une chaîne.

Je suis devant la meme question pour mon projet de velomobile à transmission par cable et pédalage linéaire. J'ai pensé à fabriquer les spirales en composite lin-époxy avec du tissu 100g/m (très fin) . Sur mon trike plusieurs pièces techniques sont réalisées comme ça. Aucun problème en plus d'un an d'utilisation parfois sauvage.
Quant à la roue je commence à penser à une pleine à base de biocomposite sur balsa. Cela permettrait de faire un montage d'axe spécial pour les sparg clutch. Si je trouve des tubes alu assez durs, comme l'alu des axes pédalier BB30, je monterais bien un axe creux avec des roulements diamètre 25 ou 30mm.
Pendant un moment je pensais à un arbre intermédiaire avec transmission arbre-roue à chaine classique. Mais je souhaite faire quelque chose de léger.

un modèle de clutch bearing que je connaissais pas: http://www.elescooterparts.com/parts/freewheel.html
J'ai fait une recherche sur le web avec "clutch bearing freewheel"
C'est une pièce montée en série dans les propulsions électriques. Le pas de vis intérieur est diamètre 34, compatible avec les moyeux vélo.

J'ai reçu mes CSK25PP. Ca engrène immédiatement dans un sens. Cependant, dans l'autre sens, donc en roue libre, le frottement est élevé. J'ai mesuré approximativement 0.08Nm (5x plus que ce qu'ils disent). Peut-être faut-il un rodage ?
Pour comparaison, mes roue-libres MX30 sont autour de 0.014 (mesuré plus précisément). Celle qui a été sauvagement attaquée pour passer coté gauche frotte sensiblement plus.
Pour les volutes, une possibilité serait de faire fabriquer un moule (négatif) en impression 3D, et d'y mettre la fibre imprégnée.
Pour les roues, je pense que le soucis d'équilibrage va se poser avec la technique balse/fibre. Et aussi de qualité des collages sur la jante. La roue c'est assez essentiel coté sécurité...
Pour la roue libre de scooter, ça ne respire pas la super qualité, je crains un grand angle d'engagement.
Reste encore cette histoire de marche arrière qui me chagrine. Tant qu'à développer une solution propre, autant qu'elle résolve l'ensemble de la question.
Cela dit, pour les 2 roues, le rowing-bike fait probablement sans possibilité de marche arrière (je vais poser la question).

Citation :

Cela dit, pour les 2 roues, le rowing-bike fait probablement sans possibilité de marche arrière (je vais poser la question).

Je confirme! Il faut soulever la roue arrière pour reculer.
En pratique ça n'a pas vraiment de désavantages.

Si il est nécessaire de devoir soulever l'arrière pour reculer ça risque d'être très difficile d'envisager un trike destiné à des personnes en situation de handicap ....

Oui, pour un trike, c'est plus délicat dans tous les cas.
Pour le rowing-bike, la question est aussi du risque de casse, car en reculant sans faire express, on tire vraiment fort sur les cables non ? Mais finalement peut-être pas plus que quand on pousse avec 2 pieds..

Je me souviens que Derk a fabriqué 1 rowing trike, il faudrait lui poser la question pour savoir s'il avait trouvé une solution au problème (qui du coup en est vraiment un bien sûr)

pf26 a écrit:

Pour le rowing-bike, la question est aussi du risque de casse, car en reculant sans faire express, on tire vraiment fort sur les câbles non ? Mais finalement peut-être pas plus que quand on pousse avec 2 pieds..

Ca m'arrive aussi de ne pas y prêter suffisamment attention ou il y a quelques mois encore suite à mon accident l'ambulancier qui essaie de reculer le vélo.
Premièrement, l'ensemble est quand-même solide et deuxièmement on s'en rend compte toute de suite, du coup je ne craindrais pas une éventuelle casse.

pour l'usinage de la gorge des volutes a la cnc 3 axes: utiliser une fraise scie ou fraise a rainurer, (c'est ce que j'utilise pour rainurer la poulie en forme de came de la direction du mosquito). Je peux ainsi faire des flancs de poulie profond d'environ 8 mm.

pour reduire l'ecart entre les flasques de moyeu arriere, actuellement a 70mm: scier le moyeu en 2 au milieu, enlever les mm necessaires, recoller le moyeu a l'araldite (ou bien ajustage serre) en intercallant un tube entre les 2 flasques. ceci est facile avec un petit tour metal.

AMHA, un petit inconvénient à 2 sneck : c'est aussi 2 systèmes de "changements de vitesse" ; de plus, comme le mouvement est alternatif, les 2 côtés ne changent pas en même temps. Du creusage de méninges en perspective.

Pour le changement de vitesse avec volute (snek), a ma connaissance, il y a 2 systèmes:
-un système genre derailleur qui vient positionner le cable sur une portion de diamètre plus ou moins grande.
-un système où l'enroulement est en spirale, à partir de la zone de plus faible diamètre, et le fait d'avoir plus ou moins de cable déjà enroulé sur la volute crée le changement de diamètre, donc de vitesse. Il faut ensuite une possibilité d'ajuster la longueur au niveau de la pédale, avec une réserve de cable et un système de pincement pour bloquer la longueur une fois réglée.

J'ai lu que de l'aveu du concepteur, l'entêtement dans la première solution a été l'erreur de sa vie.
Le second système est utilisé depuis des années, même si elle tend à limiter la durée de vie du cable dyneema (en particulier à cause du blocage par pincement, je ne sais cependant pas exactement de quelle manière, car vu les forces en jeu, ce n'est pas trivial)
Il me semble qu'avec cette seconde solution, on peut changer de vitesse pour les 2 leviers en même temps (mais peut-être seulement pour les proto qui acceptent un fonctionnement totalement indépendant des leviers).

Plus je réfléchis (autant que la chaleur le permet), plus je crois que le rowing-bike a largement exploré les possibilités, et que la solution retenue est un des rares compromis qui marchent (et malheureusement assez lourd à cause du rail métal, des chariots avec roulements..)

Le système à changement de démultiplication sur les spirales par changement de la longueur d'enroulement me semble nettement meilleur qu'une imitation de dérailleur.

Sur le système que j'avais dessiné de mon coté les cables n'étaient pas maintenus à une longueur donnée par pincement. C'est une double poulie située au niveau du guidon de direction (façon guidon quest, alleweder, etc) qui était commandée à la main et qui tirait sur un palan, ce qui pouvait faire varier la longueur d'un peu plus d'un mètre. Bien sur  les changements de rapports ne pouvaient se faire que lorsque le pied n'était pas en train d'appuyer.

Je parle au passé de ce système car depuis que j'ai vu la documentation sur le Stringbike j'étudie des solutions dans ce sens. En gros le système du stringbike c'est de modifier  par une commande le point d'ancrage sur les leviers de pédalier. J'ai retrouvé un post ici qui parlait de ce système, voir mon message là-dessus: https://velorizontal.1fr1.net/t22045p225-mouvement-de-step-horizontal-comme-moyen-de-deplacement (page 10 tout en bas).

Le système de pédalage sur le Thys me laisse un peu perplexe: lourd, complexe, risque de frottements. C'est un système qui a l'avantage de pouvoir impliquer les bras avec les jambes, ce qui le rend quand meme intéressant. Mais je vois moins l'intéret si les bras ne sont pas mis à contribution, ou si il n'y a que les bras (handi velo par exemple). Les spirales "snek" font partie de ce système et sont une bonne solution sur le rowing-bike. Mais dans le cas d'un trike propulsé par bras ou jambes le système stringbike, et sans le mécanisme ovoide qui retransforme le mouvement de levier en mouvement rotatif alternatif me semble plus intéressant à présent.

pf26 a écrit:

Plus je réfléchis (autant que la chaleur le permet), plus je crois que le rowing-bike a largement exploré les possibilités, et que la solution retenue est un des rares compromis qui marchent (et malheureusement assez lourd à cause du rail métal, des chariots avec roulements..)

Je crois que tu te trompes en ce qui concerne le poids.
Le thys 209 pèse vers les 11 kg (chiffres de Derk), ce qui n'est pas mal du tout il me semble.

Pour le reste:
Il y a une bobine au niveau des pieds sur lequel tu enroules le trop de câble dyneema. Le débrayage (simultané) de la snek et de la bobine se font par l'intermédiaire d'un lévier. La tension du câble est garantie par un gros élastique qui suit le chemin inverse en passant par une poulie en tête du rail. Quand tu enroules le câble, tu déroules l'élastique et inversement.

Mais vient voir mon thys si tu veux, ça sera plus clair.

ledividu a écrit:

Le système de pédalage sur le Thys me laisse un peu perplexe: lourd, complexe, risque de frottements.

Je comprends, et au même temps, ça fonctionne tellement bien ...
Jamais des problèmes avec. zero entretien. juste changer les câbles et le bungee tous les 1500 - 2000 km

Bonjour,
Le principe de la volute du thys est vraiment génial...il faut le voir !!!
les "développements" sont progressif , donc l'étagement est infini, le rendement de transmission est quasi parfait, la dynamique gratuite, ...difficille de faire mieux.
On regrette de ne pas en être l'inventeur !!!

Pour le stringbike, le mouvement généré par la pédale est d'abord réduit d'environ un tiers au niveau de la roulette qui entraine la "came" aluminium équipée du système de crans pour le réglage de vitesse. De là, on remultiple par 2 le mouvement du fait de la présence de la double poulie dont l'axe est logé dans ces crans, c'est à dire que le cable d'entrainement des rouleaux sur roue arrière parcourt 2 fois celle du cran de la "came" alu. Je crains que tout ça ne soit pas optimal.
Par contre, avec cette double poulie, on a un coté du cable fixé au cadre. Et en déplaçant le point de fixation, on change la longueur de cable. En mettant un snek sur la roue arrière (au lieu des tambours), on peut faire varier la vitesse et donc se passer de la "came" alu avec les crans me semble-t-il.
Cependant, avec le doublement du parcours du cable (lié à la poulie), il faut soit un snek de plus grand diamètre, soit placer la poulie à mi-course des leviers où on pédale (ce qui n'est pas possible avec un pédalage le long d'un rail linéaire). Si un snek de grand diamètre passe, ça peut être intéressant, car les efforts sont alors bien moindres.


Pour ce qui est du poids, je trouve que 11kg, c'est beaucoup. Je vise les 7kg (moins de 10 avec batterie, moteur et porte bagage). Mais je suis surement un peu optimiste..
Je ne passe pas souvent par Genève, c'est dommage, car je serais venu avec plaisir le voir et discuter.. (je ne vois pas bien pourquoi le débrayage du snek est nécessaire, je pensais qu'un bon ressort de rappel et la roue libre suffisait, à condition bien sur que le vélo avance pour pouvoir passer vers les rapports supérieurs en avalant du cable)

Citation :

je ne vois pas bien pourquoi le débrayage du snek est nécessaire,

Oui, ce n'est pas tout à fait un débrayage.

Pour descendre de vitesse, en appuyant sur le lévier, on bloque le snek et on débraye la bobine, et en poussant les pieds - qui sont solidaires avec la bobine - on déroule celle-ci. Au prochain coup (on ramène donc le chariot avec la bobine) on lâche le lévier, et le dyneema qui à été rendu disponible sera avalé par le snek.

Pour monter en vitesse on fait la même chose mais avec la position de départ inversé, c'est à dire on commence quand le chariot est au plus loin et on avale le dyneema avec la bobine ramenant le chariot vers soi.

A chaque fois, de façon simultané, un mouvement inverse se passe avec l'élastique.

Encore une question sur le Rowing-bike: Le sandow (bungee) de rappel semble enroulé sur une partie du snek de grand diamètre. Si je compte environ 8 tours de snek, ça fait une sacrée longueur de sandow. Je suppose que c'est pour cela que la longueur à vide est très importante, grâce au renvoi de poulie à l'avant du vélo. Quelle est la longueur à vide du sandow et son diamètre approximatif ?
[edit] En consultant quelques videos comme ça: https://www.youtube.com/watch?v=JK3JSgvTBIk, je vois que le sandow est relié aux pédales, et qu'il s'enroule sur une bobine quand on change de vitesse, donc il n'a pas du tout à encaisser la variation de longueur que j'imaginais)

J'aimerais mieux un ressort spirale comme utilisé dans les enrouleurs de ceintures de sécurité ou de dévidoir de câble, le tout logé dans le snek. A la grosse louche théorique, il faut tout de même environ 200g de matériaux ressort pour avoir assez de force (environ 1Nm sur 8 tours). Peut-être est-ce la raison qui fait que le Rowing-bike n'en est pas équipé ? Je doute que Derk n'y ait pas pensé.
L'avantage des ressorts spirales est un couple de rappel à peu près constant sur tout le dévidage, une grande durée de vie je pense, et moins de sandow qui se baladent le long du vélo.
L'idéal serait un ressort spirale en matériaux composite (moins lourd et durée de vie maximale). Mais je ne trouve que des hélicoidaux en composites.
Pas facile cette histoire de volute (snek). Dans le schéma que j'ai proposé (2 messages au dessus), il faut enrouler pas mal de cable pour faire le changement de vitesse (environ 2m en tout). C'est donc bien trop pour juste faire un déplacement du point d'accroche du cable au cadre comme j'espérais. Il faut un enrouleur (fixé au cadre, et qui pourrait être commun aux leviers droite et gauche).

Oui, j'imagine en effet que le Thys est un bon engin et que sa mécanique est bonne. C'est mon imagination de bricoleur qui me le faisait apparaitre lourd et perclus de frottements dans une version autoconstruite. Moi avec mes compétences et mes moyens relativement modestes je suis tenté par des mécaniques plus simples.

Je continue ma reflexion sur l'entrainement d'une roue arrière par 2 volutes avec peu de délai à l'engagement. Les sprag clutch que j'ai testés engagent immédiatement, mais sont lourds, frottent beaucoup en roue libre, et difficiles à intégrer.
Je m'oriente vers une solution plus radicale, qui consiste à fabriquer une roue lenticulaire plane à partir d'une jante standard, de mousse PVC environ 20mm épais, et une couche carbone de part et d'autre. L'idée est d'utiliser un axe de roue arrière surdimensionné (diam 30mm) pour compenser le fait qu'on n'a plus de parapluie, donc deux roulements proches l'un de l'autre (25mm), et des efforts importants en cas de torsion dans le sens de la longueur du cadre. Ensuite, je veux fabriquer des couronnes crantées (en alu pour proto, mais il faudrait un acier trempé pour être durable), solidaires de la roue, en rose, et également du coté des volutes. Ces couronnes font roue libre dès lors que la volute peut se déplacer un tout petit peu latéralement pour se dégager:


Il faudra un ressort et un roulement axial (pas représenté) pour pousser la volute latéralement, afin qu'elle tende à s'engréner que on pédale.

L'avantage d'avoir un grand diamètre de couronnes crantées, c'est de réduire les efforts mécaniques, et d'avoir un engagement presque immédiat à la relance (quelques degrés, ici j'ai 90 dents). L'avantage de la roue lenticulaire plane, c'est de laisser plein de place pour les volutes de part et d'autre, et pour moi, ça semble plus simple à faire qu'un moyeu (je peux usiner très précisément la mousse PVC pour centrer les roulements dans la jante, et j'espère ne pas avoir besoin d'équilibrage).
Je réfléchis encore pour intégrer dans la volute un ressort spirale (genre enrouleur de ceinture sécurité) pour assurer le retour en arrière de la volute après les pédalages..
Des avis ?

Jolie travail mais ne crains tu pas d'être limité en ce qui concerne le retour de la volute?
A mon avis tu seras confronté à 2 difficultés:
- Au moment du retour en arrière il faut garantir une tension parfaite à tout moment du (ou des) câble 'moteur', le moindre écart, la moindre onde, et il va dérailler.
- Quand je rame sur mon Thys je varie souvent la vitesse (du mouvement) et en faux plat descendant il m'arrive de dépasser les 70 coups/minute, je ne suis pas sûr qu'un ressort interne aura envie de se détendre aussi vite même si en stepper les cadences seront sûrement moins élevées.

Autre question, sur mon rameur j'ai une amplitude de mouvement (donc de corde disponible) égale à une longueur de jambe.
Comment créeras-tu cette amplitude? (désolé, sûrement que tu as déjà expliqué mais je n'ai pas relu tout.

Ton idée de 2 volutes m'a convaincu. Bien qu'ayant d'autres choses en cours cela ne m’empêche pas de méditer de temps en temps. Comme je ferai aussi le cadre je pense opter pour une largeur supérieure au 135 standard.
Les roues libres Shimano faisant 14 intérieur, elles seront montées solidaires sur un axe, lequel sera monté sur deux roulement fixés sur le cadre. Le moyeu sera inséré entre les roues libres et lui aussi solidaire de l'axe.
Il me faut 2 roues libres shimano que j'espère trouvées en déchetterie. Les volutes seront montées à la place des cassettes.

Bon usinage.

bonne idee la roue paraculaire, de memoire pour corima dans les annees 90 c'etait la airex c50 et 2 plis de toile 200g/m2 T300 de part et d'autre (1 pli suffisait mais pour des raisons de porosite il fallait doubler) . Tu utilises une jante carbone ?
Pour ton inspiration pour les secteurs dentes: http://pardo.net/bike/pic/mobi/b.hi-e-cassette.html
ca devrait super bien marcher au vu du grand nombre de dents et de l'eloignement par rapport a l'axe
as tu ce livre ? https://vdf.ch/index.php?route=product/product&product_id=1516
il y a plusieurs pages dediees a la fabrication de leur roues crone. Je peux te le preter.