« Roue de vélo » : différence entre les versions
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== Types de roues == |
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On peut classer les roues de vélo en fonction de leur usage principal. |
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=== Roues de vélo de route/course === |
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[[Fichier:Laufrad-campa-vento.jpg|thumb|Une roue arrière de Campagnolo, avec un motif des rayons ''G3''. Il y a 18 rayons tangentiels sur le côté droit, mais seulement 9 rayons radiaux sur le côté gauche. Sur la photo, on peut voir également une cassette à 10 vitesses.]] |
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Pour une bonne performance lors des [[cyclisme sur route|courses de vélo sur route]], il y a plusieurs facteurs que l'on considère généralement comme importants : |
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* le poids ; |
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* l'inertie de rotation ; |
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* l'aérodynamisme ; |
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* l'absence de frottement des roulements/du moyeu ; |
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* la rigidité. |
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Ces roues ont un diamètre de fond de jante de {{unité|622|mm}} (appellation usuelle 700C) ou, pour les femmes et certains vélos de triathlon, {{unité|571|mm}} (650C). La largeur de jante est de {{unité|13|mm}}, permettant de monter de pneus de 18 à {{unité|25|mm}} de largeur. |
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Les pneus montés sur les roues de vélo de route sont légers, souples et sans sculptures (pneus dits « ''slick'' »). La largeur des pneus optimale fait encore débat, il y a quelques années, la tendance était à des pneus très fins ( parfois jusqu'à 18mm) pour minimiser la traînée. Toutefois on a constaté que le gain en aérodynamique était largement compensé par une résistance au roulement plus grande (les pneus s’aplatissent plus à cause de la faible surface de contact), on voit donc maintenant s’aligner des cyclistes avec des pneus de 23, 25 ou même 28mm<ref>{{Article|langue=fr-FR|titre=À CHAQUE JANTE SA LARGEUR DE PNEU - Engineerstalk|périodique=Engineerstalk|date=2015-09-22|lire en ligne=http://engineerstalk.mavic.com/fr/a-chaque-jante-sa-largeur-de-pneu/|consulté le=2018-09-28}}</ref>{{,}}<ref>{{Lien web|langue=fr|titre=Résistance au roulement pneus vélo route : les différents facteurs qui entrent en jeu|url=https://www.materiel-velo.com/a198-resistance-au-roulement-pneus-velo-route-les-differents-facteurs.html|site=www.materiel-velo.com|consulté le=2018-09-28}}</ref>en course sportive. |
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Les vélos de tourisme, de route, et de cyclo-cross peuvent avoir des roues de conception très différentes en fonction du type de parcours. Il n'est pas toujours nécessaire d'avoir les roues les plus légères et les plus aérodynamiques possible. Les roues de route peuvent être conçues pour y monter des boyaux ou des pneus classiques; on appelle ces derniers des pneus 700C. |
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Les roues semi-aérodynamiques et aérodynamiques sont maintenant monnaie courante sur les vélos de route. Les jantes en aluminium sont encore les plus courantes, mais il y a de plus en plus de jantes en fibre de carbone. On utilise également la fibre de carbone pour le corps du moyeu afin de le rendre plus léger. Néanmoins, vu que le moyeu est proche de l'axe de rotation de la roue, la réduction de son poids a moins d'effet sur l'inertie que la réduction du poids de la jante. |
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Les roues semi-aérodynamiques et aérodynamiques sont caractérisées par des jantes de plus grande profondeur, (la [[distance radiale]] entre la surface la plus proche du centre et la plus lointaine). Elles ont également une section transversale triangulaire ou pyramidale, un plus petit nombre de rayons ou bien pas de rayon du tout, mais des pales en matériau composite soudées pour tenir la jante. Les rayons sont souvent aplatis dans le sens de rotation pour réduire la traînée. Néanmoins à cause des matériaux supplémentaires pour la jante et les rayons, ces roues ont tendance à être plus lourdes que les roues plus traditionnelles à rayons. Mais surtout, lorsqu'il y a moins de rayons, la distance entre deux rayons augmente, et la jante doit être plus solide, donc plus lourde. Plusieurs fabricants produisent maintenant des roues avec à peu près moitié moins de rayons que les roues haute performance des [[années 1980]], tout en ayant à peu près la même inertie de rotation et un poids total moins grand. Ces améliorations ont été rendues possibles principalement par l'amélioration des alliages en aluminium pour les jantes. A noter que certains constructeurs ont développé des rayons pouvant travailler à la fois en traction et en compression ce qui accroît la rigidité de la roue. |
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La plupart des roues à pneu, en fibres de carbone, comme celles faites par Zipp et Mavic, utilisent encore des parties en aluminium pour la partie où on accroche le pneu. En effet, le freinage est plus efficace sur une surface en aluminium que sur du carbone. Il existe de plus en plus de jantes tout en carbone, comme les roues Campagnolo Hyperon Ultra pneu, Bontrager Carbone, DT Swiss RRC1250 et Lightweight Standard C. Le développement des freins à disque sur les vélos de route permet de s'affranchir des problèmes de freinage sur les jantes tout en carbone. |
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Le fabricant de pneu français Hutchinson a sorti un système de roue sans chambre à air, Road Tubeless, qui a de nombreux points communs avec l'UST (Universal System Tubeless) qu'il avait développé en partenariat avec Mavic et Michelin. Les jantes Road Tubeless, comme les jantes UST, n'ont pas de trou pour les rayons. Les flasques de la jante Road Tubeless ressemblent à l'accroche de la tringle de pneu de jante standard, mais sont usinées de manière à se coller au plus proche du pneu Road Tubeless. Cela rend le raccord jante/pneu hermétique. Ce système élimine le besoin de fond de jante et de chambre à air. |
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=== Roues de VTT === |
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[[Fichier:NineSix800.jpg|thumb|Une roue de {{unité|26|pouces}} et une roue de {{unité|29|pouces}}]] |
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Les jantes des roues de VTT ont une largeur de {{unité|17|mm}} (pour usage cross country) à {{unité|25|mm}} (pour usage descente). |
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==== Roue de 26 pouces / jante de 559 mm ==== |
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Une taille de 26 pouces pour les pneus (avec des chambres à air) est ce qu'il y a de plus courant pour la pratique du VTT en dehors des chemins goudronnés. Cela vient du fait que les pionniers du VTT utilisaient, pour leurs premiers vélos, des roues de vélos américains plutôt que des roues européennes qui étaient plus grandes. La jante typique de 26er a un diamètre de {{unité|559|mm}} (22pouces) et un pneu de diamètre externe d'environ {{unité|26.2|pouces}} ({{unité|665|mm}}). Les pneus sans chambre à air qui se conforment à la norme UST (Universal System Tubeless) sont de plus en plus courants. Des kits sont également disponibles pour transformer des roues et des pneus non UST en roue sans chambre à air. |
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==== Roue de 27,5 pouces / jante de 584mm ==== |
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Dimension traditionnelle de roue de vélo polyvalent, adaptée au VTT par Kirk Pacenti en 2008, connue aussi sous le format 650B. Cette taille, compromis entre le 26 et le 29, garde les avantages des deux sans leurs inconvénients : plus confortable que le 26 et plus maniable que le 29. Les composants commencent à arriver sur le marché et de plus en plus de grandes marques offrent des vélos complets dans cette taille de roues. |
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[[Nino Schurter]] est le premier à gagner une coupe du monde avec ce type de roue lors de la première manche de la [[coupe du monde de VTT 2012]] tenue à [[Pietermaritzburg]]<ref>[http://www.velovert.com/information/5010/coupe-du-monde-pietermaritzburg-course-xc-elites-hommes Coupe du Monde Pietermaritzburg, course XC Elites hommes] - Philippe Garcia, Velovert.com, 17 mars 2012</ref>. |
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==== Roue de 29 pouces / jante de 622 mm ==== |
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{{Article détaillé|29er (vélo)}} |
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Les roues de 29 pouces, qui correspondent aussi au populaire 700C (une roue de {{unité|622|mm}} standard) se répandent de plus en plus, non seulement pour le [[cyclo-cross]], mais aussi pour les cyclistes de [[X-country|cross-country]] de grande taille. Le diamètre de la jante est de {{unité|622|mm}} (~{{unité|24.5|pouces}}), ce qui est identique à celui de la plupart des vélos de route, vélos hybrides et vélos de cyclotourisme. Mais les jantes pour 29er sont généralement renforcées pour une plus longue durée de vie compte tenu de la conduite hors des chemins goudronnés. Le pneu moyeu de VTT 29er a un diamètre externe de {{unité|28.5|pouces}} ({{unité|724|mm}}). |
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=== Roues de vélo polyvalent === |
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Ce type de vélo autorise de multiples usages (hors les pratiques sportives route, VTT ou BMX) sur route et sur chemin. Ces vélos sont communément appelés : vélo de ville, vélo utilitaire, vélo de randonnée, trekking bike... |
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Les roues de ce type de vélo doivent permettre ces différents usages. Un critère recherché est la robustesse, ce qui n'exclut pas un compromis solidité/poids différent selon l'usage et le niveau de gamme. |
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Leurs jantes ont une largeur de {{unité|19|mm}}, permettant le montage de pneu d'une largeur de 28 à {{unité|44|mm}}. |
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Ces roues sont proposées aux trois standards : |
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* 26" (ISO 559 mm) |
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* 27,5" nouvelle appellation des roues VTT 650B |
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* 650B (ISO 584 mm) : ce standard de roue français était le plus répandu sur les vélos polyvalents jusqu'aux années 1980. Marginalisées par les standards 700C et surtout 26", les roues 650B équipent aujourd'hui essentiellement les vélos de randonnée (et bien sûr les nombreux vieux vélos utilitaires encore en circulation). |
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* 29" Roue VTT (ISO 622 mm) |
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* 700C (ISO 622 mm) |
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Les roues de vélo polyvalent sont montées avec 32 ou 36 rayons, voire plus pour certains usages spécifiques. |
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Ces roues peuvent également être équipées de [[moyeu dynamo]] à l'avant et de [[moyeu à vitesses intégrées]] à l'arrière. |
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Les exigences demandées aux pneus des vélos polyvalents varient selon l'usage privilégié : de souple et léger pour la randonnée à très robuste avec protection anti-crevaison pour un usage plus utilitaire. |
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=== Roues de BMX === |
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D'un diamètre généralement égal à 20 pouces, les roues de BMX sont petites pour deux raisons principales. D'une part leur petite taille les rend plus résistantes pour supporter les charges occasionnées par les sauts et les cascades. D'autre part, l'inertie de rotation réduite facilite l'accélération. En dehors des BMX, les roues de {{unité|20|pouces}} sont utilisées pour les vélos pour enfants, pour certains vélos pliants et sont fréquemment utilisés pour les [[tricycle couché|tricycles couchés]]. |
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== Aspects techniques == |
== Aspects techniques == |
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Version du 19 juin 2019 à 17:56
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Aspects techniques
Tailles
Auparavant, il y avait beaucoup de types de pneus et de jantes de vélos. Depuis, des efforts ont été faits pour standardiser et améliorer la compatibilité roue/pneu. L'organisation internationale de normalisation (ISO) et l'organisation technique européenne du pneumatique et de la jante (ETRTO) ont défini l'ISO 5775, un système moderne et non-ambigu de désignations de tailles et de procédés de mesures pour différents types de pneus et de jante. Par exemple :
- pour les pneus pour jantes à paroi droite ou à crochets, on doit spécifier, d'après la norme ISO, la largeur du pneu gonflé et le diamètre interne du pneu monté sur la jante. Les deux mesures sont en millimètre, et sont séparées par un trait d'union : 37-622 ;
- pour les pneus pour jantes à tringles recourbées, on doit spécifier, d'après la norme ISO, un code de diamètre global (16, 18, 20, 22, 24, ou 26) et un code de largeur (1.25, 1.375, 1.75, ou 2.125) séparés par une croix. Ces valeurs sont définies dans le standard par des tables de mesures : 20x1.375 ;
- pour les jantes, on doit spécifier, d'après la norme ISO, le diamètre de la jante (à l'endroit où on place le pneu), et la largeur interne de la jante. Les deux mesures sont en millimètre, et séparés par une croix ; on y a ajoute une lettre pour préciser le type de jante (par exemple, « C » = jante à crochet) : 622x19C.
En pratique, on trouve marqué, sur la plupart des pneus (et des chambres à air) vendus aujourd'hui, en plus de la norme moderne ISO 5775-1, la taille écrite selon une spécification historique. Il n'en existe plus de définition officielle, mais elle est toujours couramment utilisée :
- soit une vieille désignation française, qui était basée sur le diamètre externe approximatif de la roue gonflée (en millimètre) : 700x35C ;
- soit une vieille désignation britannique : 28 x 1 5/8 x 1 3/8.
La désignation la plus populaire varie selon l'endroit et le type de vélo.
La plupart des vélos de route et de course actuels utilisent des jantes de 622 mm de diamètre (700C), mais les jantes de 650C sont plébiscitées par les cyclistes de petite taille et les triathlètes. Les jantes 650C ont un diamètre ISO de 571 mm. Celles de 584 mm sont appelées 650B et celles de 590 mm, 650A. La plupart des VTT pour adultes sont équipés de roues de 26 pouces. Des VTT plus petits pour enfants ont des roues de 24 pouces, et les VTT plus récents ont adopté des roues de 29 pouces pour une utilisation hors des chemins goudronnés par des cyclistes de grande taille. Les roues de 27 pouces, autrefois populaires, sont maintenant rares. Ces jantes sont légèrement plus larges que les roues de 700C (29er) et ne sont pas compatibles avec les cadres et les pneus conçus pour le standard 700C.
La taille des vélos pour enfant est en général basée sur le diamètre de la roue plutôt que sur la longueur du tube de selle (qui est fonction de l'entrejambe du cycliste). Ainsi, on trouve une large gamme de petites roues de vélo, allant de 239 mm (12 pouces) à 400 mm (18 pouces).
Il existe également une large variété de largeur de jantes, pour offrir des performances optimales en fonction des différents usages. Pour de la course sur route, les jantes ne seront pas très larges, environ 18 mm. Pour du cyclo-tourisme ou pour une meilleure longévité, les jantes feront au minimum 24 mm.
Taille des pneus 26" - données techniques
Résistance au roulement
La résistance au roulement correspond à la quantité d'énergie absorbée par la gomme du pneu pour revenir à sa forme initiale suite aux déformations subies à chaque tour de roue. L'énergie mécanique est partiellement convertie en chaleur, abaissant ainsi le rendement. Seul un matériau parfaitement élastique restituerait intégralement l'énergie qui a été nécessaire à sa déformation. À l'opposé, un matériau indéformable ne génèrerait pas non plus de résistance au roulement, mais ne répondrait évidemment pas au cahier des charges imposé à une roue de vélo, en termes d'adhérence et de confort. Notons que la résistance au roulement ne doit pas être confondue avec l'adhérence, phénomène s'exerçant au niveau de l'aire de contact pneu-route.
Plusieurs paramètres influencent la résistance au roulement d'un pneu de vélo : la constitution chimique des gommes et le type du pneu, son diamètre et la pression de gonflage influent fortement.
Toutes choses étant égales par ailleurs, une petite roue aura une plus grande résistance au roulement qu'une grande car pour une même distance parcourue elle effectuera plus de tours. « Pour une pression de gonflage donnée, la résistance au roulement augmente en proportion proche de la diminution du diamètre de la roue »[1].
La résistance au roulement diminue également lorsque l'on augmente la pression de gonflage, l'enveloppe se déformant moins. Pour des pressions supérieures à 8,5 bars, les avantages pratiques ne sont toutefois pas significatifs pour un cycliste moyen.
Des pneus fins, donc constitués d'une moindre quantité de matière, auront un meilleur rendement.[réf. nécessaire] Ils seront par ailleurs plus légers et plus aérodynamiques, mais d'une adhérence réduite en traction ou au freinage. La capacité à absorber les irrégularités de la route et donc le confort, liés à la hauteur des flancs du pneu, seront également réduits.
Réaction à la charge (roues à rayon de tension)
Quand une charge radiale, comme un cycliste assis sur le vélo, est appliquée au niveau du moyeu d'une roue dont les rayons sont correctement tendus, la roue s'aplatit légèrement près du point de contact avec le sol. Le reste de la roue reste à peu près circulaire. La tension des rayons juste en dessous du moyeu diminue tandis que celle des autres rayons reste à peu près la même.
Certains auteurs en concluent que le moyeu « repose » sur les quelques rayons en dessous de lui dont la tension diminue. D'autres concluent que le moyeu « est suspendu » aux rayons au-dessus de lui, dont la tension est supérieure à ceux du dessous.
Masse en rotation
Comme les roues d'une bicyclette en mouvement tournent sur elles-mêmes en même temps qu'elles avancent en ligne droite, une plus grande force est nécessaire pour accélérer la même masse sur la roue que sur le cadre. Le moment d'inertie définit, en fonction de la distance à l'axe de rotation, l'effet d'inertie de la masse qui résiste à une accélération. Pour l'accélération d'une roue, celui-ci influe plus que le poids total de celle-ci. Lors de la conception d'une roue, la réduction de l'inertie de rotation résulte en une roue plus réactive, qui accélère plus vite. Pour y arriver, on emploie des matériaux plus légers pour la jante, on déplace les écrous de rayons sur le moyeu, ou on en utilise de plus légers, en aluminium ou en carbone par exemple. Cette inertie explique pourquoi les roues ont un effet primordial pour le comportement d'un vélo : même si elles ne représentent qu'une petite fraction de la masse, leur importante inertie peut rendre un vélo très dynamique ou plus lent à relancer. Par exemple, une roue carbone à très haut profil donc avec une masse importante éloignée de l'axe de rotation sera beaucoup plus difficile à faire accélérer qu'une roue de montagne malgré une différence de masse faible. Cela dit, l'inertie de rotation n'est pas le seul facteur pour l'accélération (ou la décélération/le freinage). À grande vitesse, l'aérodynamisme joue un rôle important. Dans une montée, le poids total est également important.
Centrage
Les rayons des roues de vélos modernes sont toujours montés de telle sorte que les flasques du moyeu soient plus espacés que les attaches des rayons sur la jante. En coupe transversale, les plans des rayons et le moyeu forment un support triangulaire pour la jante; la structure est alors rigide à la fois verticalement et latéralement. En trois dimensions, si les rayons étaient couverts, ils formeraient deux cônes. Plus le moyeu est large, plus les cônes sont profonds, et plus la roue peut être solide latéralement, mais elle sera aussi moins rigide verticalement. Plus les rayons sont verticaux, moins le cône sera profond, et moins la roue sera solide et rigide latéralement. Les cônes ne sont pas toujours égaux de chaque côté de la roue. La roue libre (ou la cassette) d'une roue arrière et les freins à disque, s'ils existent, prennent de la largeur sur le moyeu, et les flasques peuvent ne pas être placées symétriquement par rapport au plan central du vélo et au moyeu. Vu que la jante doit être centrée, mais que les flasques du moyeu ne sont pas symétriques, il y a une différence entre le cône de gauche et celui de droite. Pour une telle roue, le côté le moins profond (avec les rayons les plus verticaux) aura des rayons plus courts et plus tendus.
Notes et références
- (en) Frank Rowland Whitt, David Gordon Wilson, Bicycling Science, MIT Press, 1982 (ISBN 978-0-2622-3111-4)
- (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Bicycle wheel » (voir la liste des auteurs).
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