Le concept SwissAlpsWheel
L'importance des roues
Un homme avisé sur les choses du vélo m'a dit un jour :
-"Benoît, un vélo c'est un cadre et des roues !"
C'est à ce moment-là que j'ai commencé à prendre conscience de l'importance des roues sur mon vélo. A cette époque je faisais beaucoup de triathlon et c'est donc sur les vélos de route que j'ai commencé à "isoler" ces deux éléments dans le comportement d'un vélo.
Aujourd'hui, lorsque je discute avec des pratiquants de tous niveaux, je constate, comme moi-même il y a quelques années, que très peu de personnes ont idée à quel point les roues influent sur le comportement de leur vélo.
Par conséquent, la phrase que j'entend le plus souvent au retour d'un test roues SwissAlpsWheel c'est :
-"Je ne pensais pas que ce serait à ce point"
Effectivement, les différences de sensations sont énormes et comme je le disais précédemment, peu de pratiquants ont idée à quel point.
Comment fonctionne une roue ?
Sauf dans des cas d'utilisations spécifiques (roue lenticulaire, piste,...) , une roue doit avoir une certaine souplesse pour fléchir légèrement et agir comme un arc en renvoyant la force qui lui a été soumise.
Une roue très rigide, ne se pliant pas sous l'effort de l'utilisateur, aura moins de rendement qu'une roue plus souple et qui produit un effet "ressort". De plus, sa rigidité trop importante fatiguera les muscles de l'utilisateur.
A l'inverse, une roue trop souple pourra s'affaisser sous une contrainte trop importante. Ce "décrochage" est dû à une flexion supérieur à sa capacité d'élasticité.
Vous l'aurez compris, il faut trouver un juste équilibre entre ces deux extrêmes.
L'angle des rayons (induit par la géométrie du moyeu et la géométrie de la jante), leurs caractéristiques mécaniques, leurs tensions, la forme et la rigidité de la jante, vont déterminer les points de flexions mini et maxi de la roue.
La qualité et l'harmonie du travail de chaque élément entre eux va déterminer la vitesse de détente, le dynamisme de la roue.
Mon travail consiste à élaborer (par de nombreux tests et de mise au point) des roues qui répondent à ces impératifs pour vous apporter les sensations que vous attendez de votre vélo.
Le poids en périphérie
Une roue en mouvement tourne autour de son axe (le moyeu). Plus le poids de la jante est important, plus la force centrifuge emmagasinée par la roue augmente. Ce phénomène est encore amplifié sur une roue de 29" par rapport à une 27,5".
Faites l'expérience de faire tourner entre vos mains une roue de votre vélo. Faites-là tourner une première fois sans le pneu et mémorisez l'effort que vous devez appliquer avec vos mains pour lancer la roue en rotation, pour la faire pivoter de droite à gauche. Ensuite, renouvelez l'expérience après avoir remonté le pneu. Vous serez surpris de la force supplémentaire que vous devez exercer pour élancer la roue en rotation et changer l'angle de celle-ci.
Maintenant que vous avez pris conscience de cela, considérez l'effet produit sur votre vélo, qui lui, n'a pas une roue mais deux !!
Une paire de roues légère en périphérie signifie moins d'énergie à élancer le vélo, plus de vivacité dans les changements de direction, et plus de réactivité au freinage.
Il y a léger et léger...
Comme vous l'avez remarqué dans les lignes précédentes, j'insiste sur le fait que le gain de poids d'une roue doit se situer le plus possible dans sa périphérie. Gagner 100 gr sur une paire de roues n'aura pas beaucoup de conséquences si c'est au niveau du moyeu ! Si ces 100 gr sont gagnés sur les rayons, les sensations seront perceptibles. Si c'est sur la jante, alors ces 100 gr gagnés auront le maximum d'efficacité.
Aussi, lorsque vous comparez les poids de différentes paires de roues, essayez de déterminer où se situe le gain de poids éventuel. Vous constaterez que très peu de fabricants communiquent sur le poids des jantes.
Le nombre de rayons
Le gain de poids réalisable sur la jante m'amène à évoquer le nombre de rayons nécessaires à l'obtention d'une bonne roue. La tendance est depuis plusieurs années à réduire le nombre de rayons. Au delà du "look", l'argument souvent évoqué est celui de réduire le poids de la roue. Si cet argument est recevable, il est toutefois à nuancer ! Que devient l'avantage de réduire le nombre de rayons, si cela s'accompagne d'une augmentation du poids de la jante pour accroitre sa solidité ? Faut-il une roue avec moins de rayons montés sur une jante renforcée donc plus lourde ? Ou faut-il une roue montée avec un peu plus de rayons sur une jante légère ? Vous l'avez deviné, je suis clairement pour la deuxième solution.
L'autre aspect déterminant du nombre de rayons est lié à l'utilisateur. Le poids et la puissance du coureur vont déterminer son choix. Un coureur (route) puissant et massif préférera souvent le comportement d'une roue arrière de 28 rayons plutôt que 24.
Le bon rayon...
J'ai évoqué le nombre de rayons, il est temps de parler de leur qualité. Le rayon est souvent négligé et même parfois totalement oublié dans la fabrication des roues. Et je ne parle pas seulement des roues entrée de gamme...! Mais au fait à quoi ça sert les rayons ?
Une roue est un assemblage de trois éléments : la jante, les rayons et le moyeu. Comme pour le vin, il y a des assemblages qui vont bien... et d'autres qui ne marchent pas. Les rayons ne servent pas seulement à relier la jante et le moyeu. Ils sont d'une importance capitale pour donner le caractère d'une roue. Vous l'avez compris, le choix de chaque composant ne doit pas se faire au hasard. Assembler un moyeu cher ou joli, avec une jante hyper haut de gamme et des rayons choisis un peu au hasard n'a aucun sens.
Constituer une équipe de foot avec les onze meilleurs joueurs de la planète ne vous garanti pas que cette équipe sera la meilleure. Si une certaine symbiose ne se crée pas entre chaque joueur, alors vous obtiendrez un ensemble de onze individualités évoluant ensemble. Rien de plus.
Tout le monde peut monter une roue. Il suffit d'être un peu bricoleur, d'avoir du temps et de la patience. Mais tout l'enjeu du métier de monteur se situe dans sa capacité à donner le caractère qu'il veut à sa paire de roues. C'est difficile, long, et ça demande d'avoir emmagasiné beaucoup d'expériences.
Aussi, le choix des rayons, en fonction de leurs propriétés mécaniques, et le choix des tensions appliquées sur ces rayons lors du montage va déterminer, de façon aussi importante que le moyeu et la jante, le caractère de la roue.
Avantages des roues montées main
- Le sérieux du montage est maximal (1). Les rayons sont tendus à des valeurs (en Newton) qui correspondent à une démarche visant l'optimisation de la paire de roues.
- Le sérieux du montage est maximal (2). Les tensions des rayons sont harmonisées au maximum. Sur une roue SwissAlpsWheel, la différence entre le rayon le plus tendu et le moins tendu est de l'ordre de 2,5 %. Je n'ai pas vu à ce jour une seule roue industrielle arriver à cette précision de montage. Lorsque que je préparais les roues du team Europcar (devenu Direct Energie) pour le Tour de France, je reprenais la tension de chaque roue (environ 45 paires) reçue du sponsor. Ces roues étaient parfaitement neuves. Sur les 90 roues contrôlées, pas une seule ne pouvait faire l'économie d'un ajustement. Bien sûr, on ne peut pas dire qu'elles étaient mal montées (vu leur prix ce serait un comble !), mais le montage n'était pas optimum. Et je peux vous assurer qu'il n'est pas nécessaire d'être coureur professionnel pour sentir la différence !
- Vous connaissez le poids des jantes. Peu de marques communiquent sur ce sujet.
- Vous connaissez le caractère de la paire de roue. Là encore, peu de communications de la part des gros constructeurs.
- Les roues vieillissent mieux. En effet, par un montage précis et optimal, les roues fatiguent moins et durent plus longtemps.
- Vous pouvez mixer les hauteurs entre les roues avant et arrière.
- Chaque composant est interchangeable et réutilisable. Par exemple, si vous changez de vélo et que les nouveaux entre-axes sont en boost (vtt), alors vous pourrez changer les moyeux et conserver les jantes. Selon les cas, une partie des rayons sera même réutilisable.
- Vous pouvez choisir la rigidité selon vos spécificités. Plus ou moins puissant, plus ou moins lourd, l'utilisateur pourra faire son choix.
Un peu de technique
Le croisé par 2
Pour le montage de votre roue avant en freinage patins (route), SwissAlpsWheel vous propose un montage des rayons en croisé par 2 et non en radial (comme la quasi totalité des roues avant proposées sur le marché actuel). L'intérêt de ce montage, qui était très utilisé il y a encore quelques années, est d'augmenter sensiblement le confort en rendant la roue moins rigide frontalement. Ceci à deux conséquences.
D'une part, cela réduit les vibrations et les chocs ressentis sur le guidon (vos mains vous diront merci lors des longues descentes de col au bitume parfois très abîmé).
D'autre part, votre roue reste mieux en contact avec la route et vous apporte une sérénité au freinage que vous traduirez immédiatement par plus de sécurité.
Il faut noter que le croisé par 2 sur la roue avant réapparaît sur les vélos de route équipés en freinage disque. En effet, la torsion qu'induit un freinage disque sur la roue impose de croiser les rayons.
Le ligaturage
Beaucoup de questions à propos des ligatures… mais elles sont principalement liées à l’efficacité en termes de rigidité. Alors, oui ou non, les roues sont-elles plus rigides lorsque les rayons sont ligaturés en leurs croisements ? Si la question est simple, la réponse est toutefois un peu plus complexe.
Encore faut-il préciser de quelle rigidité on parle. On peut facilement en distinguer trois :
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La première qui vient à l’esprit est la rigidité latérale que l'on peut expliquer par les forces induites par le mouvement latéral exercé par le pédalage. Plus les roues sont rigides et plus la déformation des roues est réduite. On peut penser que moins elles se déforment et mieux le coup de pédale est transmis, ou autrement dit, plus le rendement est bon. Cependant, il faut nuancer cette vision des choses car plus les roues sont "verrouillées" et plus les forces vont solliciter la torsion du cadre et induire des sensations désagréables dues à l’inéquation entre ces deux éléments. De plus, il ne faut pas oublier que les muscles fatiguent d’autant plus vite qu’ils sont sollicités dans un contexte rigide.
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La deuxième, souvent évoquée, est ce que l'on pourrait appeler la rigidité frontale. Celle-ci se traduit par le confort et les vibrations ressenties dans les mains. Plus une roue est rigide frontalement et plus les imperfections de la route vont être transmises entre la jante et la fourche (via les rayons et le moyeu). Une roue souple va mieux filtrer les chocs. Ces nuances de confort sont facilement identifiables lorsque l’on compare une roue montée en pneu de 23mm ou en 25mm. Le volume d’air plus important contenu dans un pneu de 25mm augmente le confort de façon significative.
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La troisième rigidité, à laquelle on pense moins, se situe dans la torsion de la roue, entre le moyeu et la jante. Par exemple, sur une roue à disque, cette torsion est très sollicitée au freinage. Autre exemple, plus la roue est rigide et plus le "touché" sera ferme lorsqu'on appuie sur les pédales. C’est pour cela que certains vélos sont équipés d’une courroie en lieu et place d’une chaîne. La courroie s’allonge très légèrement au coup de pédale et sert d’amortisseur de couple. Le résultat se traduit par une légère perte de rendement, mais elle est compensée par une diminution de la fatigue musculaire.
D’autre part, la notion de "roue vivante" est forte chez Swissalpswheel car nous l'avons vu, une rigidité trop importante par rapport aux capacités physiques de l’utilisateur va diminuer sa performance et… son plaisir. Le vélo est un sport d’endurance et, mis à part pour certaines disciplines de la piste, l’effort peut être considéré comme long.
Pour résumer, ligaturer les rayons en leurs croisements aura assez peu d’influence sur la rigidité latérale, un peu plus sur la rigidité frontale et, plus encore sur la rigidité à la torsion de la roue. Si on considère tous les facteurs induisants la rigidité d'ensemble ressentie par l’utilisateur en condition réelle (car au final, c’est bien de cela dont il s’agit), comme la tension des rayons, la rigidité de la jante, le croisement des rayons, il apparaît que le ligaturage des rayons prend soudain une place très relative.
Malgré toutes ces nuances, il subsiste toutefois deux fonctions assez indiscutables du ligaturage. La première consiste à maintenir en place un rayon cassé. Il ne se met pas en travers, ne se prend pas dans les bases du cadre ou dans le dérailleur et au final, cela permet notamment en VTT, de finir son parcours sans trop de soucis. La deuxième fonction consiste à éliminer le "cliquetis" parfois agaçant que l’on entend sur certaines roues arrières (plutôt sur les vélos de route) lorsque l’on se met en danseuse. Ce "cliquetis" est très souvent dû au frottement des rayons à l’endroit de leur croisement. Il s’agit dans ce cas, de palier à un "défaut conceptuel" de la roue, qu’une augmentation des tensions des rayons n’a pas résolu.
La grande majorité des ligatures sont réalisées avec un fil de métal, enroulé autour du croisement des rayons et… soudé avec un peu d’étain pour le maintenir en place. Avec le recul et l’expérience, deux inconvénients notables apparaissent dans cette méthode.
Le premier est dû à l’impossibilité de dessouder les rayons en cas de casse de l’un d’eux. Résultat, si vous cassez un rayon, il faudra en changer deux ! De plus, si vous participez à un raid de plusieurs jours, il devient encore plus difficile de se dépanner ou de se faire dépanner.
Le deuxième inconvénient touche à la réalisation de la soudure. Pour que l’étain fonde, il faut le chauffer à un peu plus de 230°. Pour réaliser cela, il faut également chauffer les rayons à cette température. Ces rayons sont tendus à une valeur se situant entre 1000 et 1200 N. Nous savons que la chaleur dilate le métal… Alors quelles sont les conséquences liées à la chauffe à plus de 230° d’un rayon soumis à une telle tension ? Lorsqu’il refroidit, revient-il à son état d’origine ? Quelles sont les conséquences sur les propriétés mécaniques d’un acier soumis à un tel traitement (voir les rayons bleus sur la photo ci-contre) ?
Pour éviter cela, Swissalpswheel vous propose un ligaturage à froid, au fil de nylon. Pas de chauffe, et facile à démonter si besoin.
Le mixage des hauteurs
Pour choisir la hauteur de ses roues, il est nécessaire d'avoir quelques principes à l'esprit :
- Plus la jante d'une roue est plate, plus elle est confortable, car elle filtrera les imperfections de la route. Au contraire, plus une jante est haute et plus elle transmettra les chocs au vélo (rigidité frontale).
- Plus une jante est haute, plus son coefficient de pénétration dans l'air sera élevé. Toutefois, elle aura plus de prise au vent et pourra être difficile à contrôler lors de vents violents. Le phénomène est amplifié sur la roue avant qui dirige le vélo.
- Plus une jante est haute, plus son poids est élevé (pour un même modèle). Un poids plus important en périphérie de la roue augmente son inertie d'où moins de facilité à augmenter sa vitesse de rotation (relance) ou à diminuer sa vitesse de rotation (freinage). Il faut aussi considérer la force gyroscopique qui augmente avec le poids en périphérie. Plus cette force gyroscopique est élevée et plus le vélo sera difficile à mettre sur l'angle (vivacité en virage).
- Plus une jante est haute, plus elle est rigide latéralement.
Partant de cela, il peut être intéressant de mixer les hauteurs des jantes lors du montage de sa paire de roues. Il n'est pas rare de mettre une roue plutôt haute à l'arrière, pour s'assurer d'une certaine rigidité latérale qui va convenir au coureurs puissants, et de placer une roue assez plate devant pour limiter la prise au vent, et ainsi, réduire le risque d'être déporté lors d'une rafale de vent.
Swissalpswheel vous offre la possibilité de mixer les hauteurs de votre paire de roue. Une jante de 55 mm à l'arrière et de 35 mm à l'avant ? C'est possible ! Si vous recherchez un compromis entre rigidité/aérodynamisme à l'arrière et légèreté/faible prise au vent à l'avant, alors contactez nous.
Les jantes asymétriques
Pourquoi une jante asymétrique ? C'est une question que l'on me pose de plus en plus souvent car ce type de jante connait un regain d'intérêt depuis quelques temps.
Ce concept n'est pas nouveau, loin s'en faut ! On trouvait déjà ce type de cercle bien avant l'apparition du carbone dans le monde du vélo. Il s’agissait de jantes très "haut de gamme" réservées au montage des roues arrières route.
Par souci de simplification, nous allons d'ailleurs prendre pour exemple une paire de roues route (freinage traditionnel sur jante).
En théorie, pour qu'une roue travaille de la même façon sur le côté droit et sur le côté gauche, il faut que les rayons aient la même tension des deux côtés. Pour cela, il faut que les rayons soient implantés dans le moyeu à égale distance du centre. C'est le cas d'une roue avant. (schéma1)
Pour la roue arrière, le corps de roue libre prend une place importante sur le côté droit. Aussi, l'implantation des rayons droits se retrouve décalée vers le centre pour laisser la place aux pignons. (schéma 2) L’angle est donc différent entre les rayons droits et les rayons gauches. Plus l'angle (autrement appelé "le parapluie") formé entre le moyeu et les rayons est ouvert (rayons vers le centre), plus la tension des rayons doit être augmentée pour compenser la tension des rayons gauches et garder la jante au centre du vélo.
Pour rééquilibrer cette différence de tension, deux solutions :
Soit on décale également vers le centre du moyeu l'implantation des rayons gauches (schéma 3),
soit on décale vers la gauche l'implantation des rayons au niveau de la jante (schéma 3b). Dans ce cas, les trous ne sont plus au centre de la jante (car décalés vers la gauche) et on peut considérer qu'un côté de la jante est plus large que l'autre (jante asymétrique).
Ces deux solutions, décaler les rayons au niveau du moyeu ou décaler les rayons au niveau de la jante, ne rattrapent pas complètement les différences de tension, mais une partie seulement. C'est mieux que rien, n'est-ce pas ?
La première solution est utilisée par certains fabricants de moyeux, mais elle affaiblit la rigidité latérale en réduisant la largeur totale de l'assise des rayons. Les deux flasques du moyeu sont très proches l'une de l'autre (schéma 4). Pour schématiser, imaginez un tabouret dont on réduirait l'écartement des pieds. Moins les pieds sont écartés, moins le tabouret est stable !
La deuxième solution (jante asymétrique) a aussi ses limites. En effet, plus les trous sont décalés, plus le grand côté de la jante perd sa rigidité et devient fragile aux chocs (schéma 5). Ici comme ailleurs, les compromis sont nécessaires.
Inutile de vous préciser que l’association des deux solutions est largement employée.
On voit là toute l'importance de combiner la "géométrie" d'un moyeu (écartement et diamètre des flasques) avec celle d'une jante. Comme je l'ai déjà évoqué pour d’autres sujets, les assemblages des composants d'une roue (moyeu, rayons, jante) ne doivent pas se faire au hasard car les résultats peuvent varier du très bon… au très mauvais !!
Par exemple, un moyeu arrière vtt en version boost (148x12), n’a rien à voir en terme de géométrie avec son homologue 142x12. Les angles des rayons changent radicalement d’un moyeu à l’autre car les flasques ne sont pas aux mêmes endroits.
Autre exemple, le diamètre d’une roue VTT (26", 27,5" ou 29") conditionne la distance entre la jante et le moyeu. Les angles sont donc différents. Dans la même logique, la hauteur d’une jante influx également sur les angles des rayons. Plus une jante est haute, plus l’implantation des rayons sur la jante est proche du moyeu (Schéma 6) et donc, plus les angles sont fermés.
Une dernière chose à signaler. Pour un vélo à freinage disque (route ou VTT), la présence du disque sur la roue arrière décale l'implantation des rayons vers le centre du moyeu et... a pour conséquence de réduire la différence de tension des rayons droits et gauches.
Pour la roue avant, c'est la présence de ce même disque de frein qui crée, cette fois, la différence d'angle entre les rayons droits et gauches car il oblige la flasque gauche à se décaler vers le centre du moyeu (schéma 7). Décidément, la perfection n'est pas de ce monde !!!