Monocycle

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Contexte

Un monocycle est un véhicule à une roue traditionnellement utilisé lors des spectacles de cirque. Il se compose d'une roue à rayons, de pédales et d'un corps en forme de tube attaché à un siège. Les monocycles sont faits comme des vélos; les pièces individuelles sont produites séparément puis assemblées par le fabricant.

Historique

L'histoire du monocycle a commencé avec l'invention du vélo. Le comte de Sivrac a d'abord développé le vélo à la fin du XVIIIe siècle. Son appareil, appelé celerifere, était un cheval de bois qui avait deux roues reliées par une poutre en bois. En 1816, des chevaux de bois comme ceux-ci s'étaient améliorés grâce à l'ajout d'un mécanisme de direction. En 1840, Kirkpatrick Macmillan a introduit un mécanisme pour alimenter le cheval de bataille avec ses pieds. Au cours des années 1860, des progrès importants ont été réalisés avec l'introduction de pneus en caoutchouc, de roues à rayons métalliques et de moyeux à roulement à billes. En 1866, James Stanley a inventé un vélo unique appelé Penny Farthing. C'est ce véhicule que l'on pense être l'inspiration pour le monocycle.

À la fin du XIXe siècle, le Penny Farthing était un vélo populaire. Il avait une grande roue avant et une petite roue arrière. Étant donné que ses manivelles étaient reliées directement à l'essieu avant, la roue arrière montait dans les airs et le cycliste se déplaçait légèrement vers l'avant. Cela a probablement incité les cyclistes à voir combien de temps ils pouvaient rouler avec la roue arrière en l'air et le monocycle est né. Des preuves de cette théorie du développement peuvent être trouvées dans des images de la fin du XVIIIe siècle qui montrent des monocycles avec de grandes roues.

Étant donné que le monocycle nécessite un plus grand degré d'habileté à conduire qu'un vélo, de nombreuses personnes qui pouvaient le conduire sont devenues des artistes. Au fil des ans, les passionnés de monocycle ont inspiré les fabricants à créer de nouveaux modèles tels que les monocycles girafes sans siège et grands. À la fin des années 1980, certains sportifs de l'extrême s'intéressent au monocycle et le monocycle extérieur sur terrain accidenté est né. Aujourd'hui, le monocycle reste un véhicule relativement obscur, mais il y a plus de gens qui conduisent des monocycles maintenant que jamais auparavant.

Conception

Un monocycle est un véhicule à une roue. Typiquement, il se compose d'un siège attaché à un cadre qui est attaché au moyeu de la roue. Les sièges sont disponibles dans une variété de tailles et de formes. Contrairement à un siège de vélo, ils sont souvent incurvés légèrement vers le bas et symétriques. Ils sont rembourrés et peuvent avoir des " pare-chocs " à chaque extrémité pour les protéger lors d'une des inévitables chutes du cavalier. Certaines selles sont conçues avec des poignées à l'avant pour permettre au pilote de faire diverses figures.

Le siège est fixé au cadre via la tige de selle. Les différents types de poteaux disponibles se différencient par la manière dont ils permettent un réglage en hauteur. La tige de selle la plus basique est un tube métallique avec des trous percés à intervalles réguliers. Il y a aussi un trou dans le corps principal à travers lequel un boulon est placé pour maintenir la tige de selle. Pour régler le siège plus haut ou plus bas, le boulon est retiré, le siège est ajusté au trou suivant et le boulon est remplacé. Une tige de selle plus sophistiquée n'a pas de trous mais est fixée au cadre par une pince. La pince est desserrée ou serrée à l'aide d'une vis à œillet ou d'une clé Allen pour ajuster la hauteur de la tige de selle. Cette conception permet un réglage plus fin de la hauteur d'assise. En plus de ces différences, certaines tiges de selle permettent des ajustements d'angle.

Le cadre du monocycle est une structure métallique avec deux fourches qui se fixent à la roue et un tube creux qui se connecte à la tige de selle. Différentes conceptions sont disponibles. Le plus simple a des fourches plates boulonnées ensemble au-dessus de la roue et fixées à la tige de selle. Des versions plus sophistiquées de cette conception ont des fourches incurvées pour une meilleure rigidité. Une meilleure conception est le corps monobloc tubulaire avec une tête de fourche carrée ou arrondie. Ces structures ont moins de points de faiblesse et sont plus durables.

Le cadre est fixé au centre de la roue avec les roulements, les manivelles et le moyeu à rayons. Les roulements sont des billes d'acier scellées qui réduisent le frottement. Les manivelles des pédales sont fixées aux roulements et à l'extrémité des manivelles se trouvent les pédales. Le moyeu de rayon est la zone où chacun des rayons de la roue est attaché. Le moyeu peut avoir des brides droites ou coudées qui se fixent aux rayons et avoir un arbre claveté ou sans clavette.

Les rayons sont des tubes métalliques minces d'une épaisseur de 0,08 à 0,125 po (0,2 à 0,32 cm). Le nombre de rayons sur un monocycle varie en fonction de la conception et peut aller de 28 à 48. En général, il vaut mieux avoir plus de rayons. Les rayons peuvent être disposés selon différents motifs sur la roue. Par exemple, ils peuvent avoir un motif à trois ou quatre croix. De plus, ils peuvent avoir un motif entrelacé qui ajoute à la force et à la stabilité. Les rayons sont fixés à la jante du pneu par une série de trous. Ces trous peuvent être droits ou coudés pour correspondre à l'angle du rayon.

Le dernier composant d'un monocycle est le pneu. Un pneu de monocycle standard a une section transversale ronde et une bande de roulement plate ou lisse. Cette conception est idéale pour rouler sur des surfaces planes. Certains pneus de monocycle d'extérieur ont des bandes de roulement plus épaisses qui conviennent mieux aux terrains accidentés. La taille d'un pneu de monocycle standard est de 26 pouces (66 cm).

En plus du monocycle standard qui vient d'être décrit, d'autres modèles sont disponibles. Le monocycle Giraffe est un véhicule plus grand qui est entraîné par chaîne comme un vélo. Alors que les monocycles standard ont une hauteur d'environ 3 pi (0,91 m), les monocycles Giraffe peuvent mesurer de 15 à 20 pi (4,6 à 6,1 m). La hauteur record pour un monocycle Giraffe est d'environ 100 pieds (30,5 m). Un autre type de monocycle s'appelle la roue ultime. Cette version n'a ni siège ni corps composé uniquement d'un volant et de pédales. Les rayons sont généralement remplacés par un disque en contreplaqué pour réduire les blessures aux chevilles du cycliste. L'Impossible Wheel se compose d'une roue et de poteaux latéraux sur lesquels le cycliste se tient debout. Le défi de ce monocycle est de trouver comment se propulser. Enfin, un type rare de monocycle est le monocycle. Cette conception se compose d'une grande roue avec le siège à l'intérieur.

Matières premières

De nombreuses matières premières sont utilisées pour créer un monocycle. Étant donné que le corps principal doit offrir résistance et rigidité tout en restant léger, il est généralement constitué d'un alliage d'acier, d'aluminium ou de titane. L'acier est un matériau composé principalement de fer. D'autres métaux qui peuvent être incorporés comprennent l'aluminium, le manganèse, le titane, le tungstène, le vanadium et le zirconium. Au cours des années 1990, des matériaux composites tels que les fibres de carbone ont été introduits et sont maintenant parfois utilisés pour fabriquer des cadres de monocycle. Selon le matériau du cadre, il peut être protégé par divers revêtements, notamment un émail cuit, un revêtement en poudre ou un chromage.

Des alliages métalliques sont également utilisés dans la construction de la jante, des rayons, des manivelles, du moyeu et de la tige de selle. La jante la plus basique est composée d'acier chromé. Des structures plus sophistiquées utilisent un alliage d'acier ou un alliage d'acier chromé. Un rayon typique est en acier zingué. Ils peuvent également être en acier inoxydable ou en acier chromé.

D'autres composants du monocycle sont fabriqués à partir de divers matériaux. Les pédales sont en caoutchouc ou en plastique. Une pédale de base a une construction de bloc en caoutchouc solide sans réglage de la broche. De meilleures pédales sont faites d'un plastique solide avec un dispositif de réglage pour s'adapter aux cyclistes de différentes tailles. Les sièges peuvent être fabriqués à partir de divers matériaux tels que le cuir ou le vinyle. Ils peuvent également avoir un rembourrage en polystyrène ou en polypropylène.

Le processus de fabrication

La production d'un monocycle se fait généralement en deux phases. Dans la première phase, l'individu Un monocycle. les composants sont fabriqués. Les fabricants distincts qui se spécialisent dans un composant spécifique le font généralement. Dans la deuxième phase, le fabricant de monocycle achète les composants et les assemble.

Création du cadre

• 1 Les tubes sans soudure pour le cadre sont fabriqués à partir de blocs d'acier solides. L'acier est chauffé et moulé en forme de cylindre. Ce cylindre est mis dans un four le rendant chauffé à blanc. Il est ensuite roulé sous haute pression. Le laminage étire ou tire l'acier et un trou se forme au centre. Une pointe de perçage en forme de balle est poussée au milieu de l'acier pendant son laminage. Après l'étape de perçage, le tube est passé dans une série de laminoirs pour corriger toute forme ou épaisseur irrégulière.
• 2 Pour façonner les tubes dans un cadre de monocycle, ils sont d'abord chauffés jusqu'à ce qu'ils soient ramollis. Cela permet aux tubes d'être pliés et façonnés dans la structure appropriée. Dans un type de conception de monocycle, les fourches sont aplaties et serties à l'extrémité pour les sceller. Cette extrémité est également soudée pour offrir une plus grande stabilité et résistance. Un trou est percé à l'extrémité sertie pour fournir un emplacement pour le cadre à fixer à l'axe de roue. Ce processus peut être effectué sur une machine ou à la main. Le morceau de cadre qui se fixe à la tige de selle est étiré à l'épaisseur appropriée à l'aide de rouleaux puis découpé. Les trois pièces du cadre sont ensuite réunies dans un coupleur en métal qui a deux trous qui se fixent aux fourches et un trou du côté opposé au milieu qui se fixe à la troisième pièce. Ces liens sont soudés fermés.
• 3 Le cadre est placé sur un gabarit et vérifié pour s'assurer qu'il est correctement aligné et façonné. Comme il fait encore chaud, des ajustements subtils peuvent être effectués. L'excès de flux et le métal de brasage sont nettoyés et les soudures sont rectifiées en douceur. Une fois le métal refroidi, d'autres ajustements peuvent être effectués.
• 4 Pour protéger le cadre métallique et lui donner un aspect plus attrayant, il est généralement enduit. Le revêtement peut être effectué par pulvérisation manuelle ou par passage du cadre dans une salle de pulvérisation électrostatique automatique. Dans cette pièce, les cadres reçoivent une charge négative et sont aspergés de peinture chargée positivement. Le cadre est tourné pour obtenir une couverture complète. Une laque de finition est ensuite appliquée. Certains monocycles sont recouverts de chromage au lieu de peinture.
• 5 Le siège est généralement fabriqué par un entrepreneur extérieur et expédié à l'usine. La tige de selle est boulonnée au bas de la selle. La tige de selle est ensuite insérée dans le cadre du monocycle et fixée avec un boulon ou une pince.

Roues, jantes et rayons

• 6 Les jantes sont produites sur des machines qui roulent des bandes d'acier en cercles circulaires. Les cerceaux sont ensuite soudés et façonnés davantage. Des trous sont percés dans la jante à des intervalles et des angles définis. Un trou plus grand est également percé dans la jante pour permettre à la buse d'air du pneu d'être accessible.
• 7 rayons sont fixés à la jante dans ces trous. À une extrémité du rayon se trouve un écrou qui se visse dans les trous de la jante. L'autre extrémité du rayon est fixée au moyeu de la roue, qui est un dispositif en forme de disque métallique. Les rayons sont placés dans les trous de la jante et les moyeux selon un motif spécifique. Les rayons sont resserrés dans une direction uniforme pour redresser la roue. Une doublure est placée à l'intérieur de la jante pour protéger la chambre à air des dommages causés par les rayons.
• 8 Une chambre à air en caoutchouc est placée autour de la jante, puis le pneu extérieur est fixé. La buse d'air est tirée à travers le cadre de la jante et la chambre à air est gonflée à une pression d'air appropriée.

Assemblage final

9 Pour compléter le monocycle, les différentes pièces sont reliées. Le cadre est fixé à la roue via un tube métallique solide. Les roulements sont attachés le long de la même zone, avec les manivelles de pédale. L'ensemble est verrouillé en place avec des écrous et des boulons. Le pneu du monocycle est gonflé et les derniers réglages sont effectués.

Contrôle qualité

Une variété de tests sont effectués pour s'assurer que chaque partie du monocycle répond aux spécifications. La première phase de contrôle qualité est assurée par les fournisseurs des pièces monocycle. Des inspections visuelles sont effectuées pendant la plupart des processus de fabrication. Pour les fabricants de pièces en plastique, l'inspection visuelle peut trouver des éléments tels que des pièces déformées et des pièces mal ajustées. De plus, d'autres mesures de contrôle de la qualité sont prises. Par exemple, les fabricants de tubes en acier sont tenus de former des tubes à une épaisseur spécifique. Pour ce faire, ils utilisent un appareil appelé jauge à rayons X. Cet instrument est attaché directement à la ligne de production et contrôle les rouleaux pour redimensionner le tube en acier si un changement d'épaisseur est déterminé.

La deuxième phase de contrôle qualité se fait à l'usine de fabrication de monocycles. Les composants entrants sont physiquement vérifiés pour s'assurer qu'ils répondent aux spécifications. Par exemple, le diamètre du pneu est mesuré ou la couleur du cadre est vérifiée. Une fois le monocycle assemblé, un spécialiste du contrôle qualité le teste à la recherche de défauts évidents. Par exemple, la roue est tournée pour s'assurer qu'elle est droite ou le serrage des boulons est vérifié.

Le futur

Alors que les conceptions des monocycles ont peu changé au fil des ans, les inventeurs n'ont pas cessé d'essayer de produire un meilleur cycle. La plupart de ces tentatives visaient à rendre le monocycle plus sûr et plus facile à conduire. Par exemple, un brevet délivré aux États-Unis en 1994 décrit un monocycle conçu pour avoir une inclinaison limitée. Cette invention utilise un contact au sol attaché aux pédales pour limiter la quantité d'inclinaison subie par le cycliste. Un autre brevet délivré en 1999 décrit un monocycle équipé d'un guidon pouvant aider les cyclistes débutants. En plus de ces nouvelles conceptions, d'autres améliorations apportées aux monocycles prendront probablement la forme de nouveaux matériaux composites qui rendront les véhicules plus solides, plus durables et plus légers.

Où en savoir plus

Livres

Kirk-Othmer Encyclopédie de technologie chimique. New York :John Wiley &Sons, 1994.

Périodiques

Johnson, R.C. "Unicycles et bifurcations." Journal américain de physique (juillet 1998).

Martin, S. "Miyata Unicycle./ Vélo (avril 1993).

Autre

La page Web du monocycle. Décembre 2001. .

Perry Romanowski