La physique et la construction de roues

Les roues sont l'une des inventions les plus impressionnantes sur un vélo : avec un poids relativement faible, elles peuvent résister à des forces immenses et sont déterminantes pour les caractéristiques de conduite de votre vélo. Si tu veux construire tes roues sur mesure et pour cela approfondir la question ou simplement comprendre un peu mieux pourquoi tes roues de système ont certaines propriétés, tu trouveras ici quelques aspects théoriques qui valent la peine d'être connus.

La force du rayonnage

Les rayons faits de fil fin sont beaucoup plus résistants en tension qu'en compression. La jante, elle, est plutôt résistante à la pression. Les rayons chargés en tension subissent un changement subissent un changement de longueur élastique pendant le fonctionnement. C'est pourquoi les rayons doivent être pré-tendus de manière à ce que le système puisse compenser ce court étirement. Et les rayons qui se trouvent sur la partie inférieure de la jante et ne subissent pas de force ne peuvent pas se soulever du fond de jante. Un tel desserrage et resserrage provoquerait un effet d'entaille entre la courbure du rayon et la bride du moyeu - et affaiblirait le rayon à cet endroit. Pour cette raison, la prétension doit être aussi élevée et uniforme que possible. Si tous les rayons sont soumis à une tension suffisante, les pics de sollicitation pendant les sprints, les sauts et les freinages brusques sont répartis uniformément sur tous les rayons porteurs. Il ne faut néanmoins pas non plus exagérer avec la tension des rayons. Les jantes en carbone, en particulier, sont quelque peu sensibles à cet égard et sont plus susceptibles de se casser que de se plier lors du montage. Veille donc en tous les cas à suivre les instructions du fabricant de ton moyeu, tes écrous, tes rayons et ta jante et utilise un tensiomètre, en cas de doute et surtout pour rayonner une jante en carbone. La liaison entre le rayon et la jante rend la roue théorique perpendiculaire stable en elle-même, de sorte qu'elle peut absorber les forces verticales. Mais en réalité, la roue doit également résister à des extrêmes forces de torsion et latérales. L'absorption de ces forces est possible par au moins deux brides de moyeu. Le support des deux côtés définit l'angle des disques de rayon et peut absorber des forces élevées - c'est comparable, par exemple, au mât d'un bateau à voile qui est maintenu en place pas les haubans précontraints sur les côtés.
Si un rayon devait se casser, les autres rayons sont d'abord en mesure de compenser les forces accrues. À long terme, cependant, cela peut résulter en une surcharge des rayons voisins. Il est donc recommandé de remplacer le rayon endommage aussi rapidement que possible.

Radial vs. tangentiel (croisement de rayons, côté cassette et côté frein)

Avec un rayonnage radial, le rayon est la connexion la plus courte et la plus directe entre le moyeu et la jante - son prolongement imaginaire est aligné par le centre de l'axe de la roue. Les roues radiales sont donc légères et ont un bon niveau de stabilité latérale. Pour absorber les couples de torsion provoqués par l'accélération ou le freinage (frein à disque, rétropédalage), néanmoins, le rayonnage radial n'est pas d'un grand secours, car il ne peut transmettre que de faibles forces de torsion. C'est pourquoi les roues radiales conviennent le mieux comme roues non freinées (sur une remorque, par exemple) ou comme roue avant à frein sur jante. Il vaut mieux ne pas rayonner radialement le côté cassette de la roue arrière et le côté du frein à disque des roues avant et arrière. Pour pouvoir absorber plus efficacement les forces de rotation, les rayons doivent arriver plus à plat dans le moyeu. L'idéal serait à angle droit par rapport à une ligne qui coupe le centre de l'axe. La bride du moyeu agit comme un levier : plus le diamètre de la bride est grand, plus la roue est stable. Un croisement triple des rayons permet d'atteindre l'équilibre idéal entre le poids et la stabilité, ce qui est la raison pour son utilisation sur la majorité des vélos. Le nombre de croisements indique le nombre d'autres rayons qu'un rayon croise sur son chemin du moyeu à la jante. Dans le triple croisement classique, chaque rayon croise ses premier, troisième et cinquième rayons voisins. Il passe par-dessus les deux premiers rayons qu'il croise, mais par-dessous le troisième.

Plus rigide = mieux ? Considérations pour une flexibilité ciblée

Lors de la construction de roues sur mesure pour ton vélo tout-terrain, tu peux influencer le niveau de rigidité/élasticité de la roue via différents facteurs. Différents philosophies existent à ce sujet, qui se retrouvent également dans les roues de système. Un exemple : L'approche provenant du motocross et transférée aux E-VTT modernes stipule que la roue arrière doit être aussi rigide et large que possible, mais peut aussi être plus petite car elle transmet la force motrice, est exposée à des forces latérales plus élevées et doit être plus agile. La roue avant, en revanche, peut être un peu plus souple pour garantir une traction maximale. Elle est pour cela un peu plus étroite et plus grande. De nombreux sets de roues Mullet, c'est-à-dire 29 pouces à l'avant et 27,5 pouces à l'arrière, tiennent compte de cette considération, comme par exemple les sets de roues de système de la famille Crankbrothers-Synthesis. Le point de vue opposé plaide en faveur de roues avant plus rigides pour une précision de direction maximale et de roues arrière un peu plus souples qui suivent mieux le terrain. Un exemple extrême de cette philosophie est la première paire de roues Crossmax Enduro de Mavic, dotée de 24 rayons à l'avant et seulement 20 à l'arrière, développée avec Fabien Barel. Zipp mise le tout sur la souplesse et la flexibilité ciblée pour maximiser la traction avec sa série 3Zero-Moto, qui se caractérise par des jantes dites à simple paroi au lieu des habituelles jantes creuses. Elles permettent à la roue de se tordre spécifiquement autour du siège des écrous, augmentant ainsi la surface de contact du pneu avec le sol. Zipp appelle ce principe ankle compliance ("souplesse de la cheville") en référence au modèle biomécanique qu'est la cheville humaine.
Tu es le seul à pouvoir décider quelle est la meilleure approche pour toi et ton style de conduite. Et c'est aussi la beauté d'une roue personnalisée : tu décides, dans le cadre des possibilités physiques, quels critères sont importants pour toi et tu peux ainsi construire la meilleure roue pour toi. Tu trouveras de nombreux conseils à ce sujet dans nos autres textes thématiques sur la construction de roues :