Grand test roues full carbone 2011 – Partie 3: Rigidité latérale

Test rigidité_s

« Mes roues sont rigides », « ces roues sont souples », sont des phrases très courantes dans les pelotons cyclistes, et dans les magasines spécialisés. Pourtant, il est souvent difficile de déterminer, sur le vélo, quelle roue est plus raide qu’une autre. Ces termes souples/rigides sont donc parfois attribués à tord à certains modèles.
Cet article mettra en lumière les raisons des conceptions favorables à la rigidité, leur rôle sur la performance, et comment ceci peut-il être perçu. Continuer la lecture

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Grand test roues full carbone 2011 – Partie 2: Inertie

Grand test photo ensemble

Grand test 2011, acte 2. L’inertie est une caractéristique importante pour toute pièce en mouvement. Elle caractérise le niveau de résistance qu’à une pièce lors d’une modification de son état, de sa vitesse pour être plus précis. Cette notion a été mise en avant par Isaac Newton en 1686: « La force qui réside dans la matière est le pouvoir qu’elle a de résister. C’est par cette force que tout corps persévère de lui-même dans son état actuel de repos ou de mouvement uniforme en ligne droite. » Continuer la lecture

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Grand test roues full carbone 2011 – présentation

RAR grand test 2011 balance

Voici donc la première partie du test, ouf!
Comme pour la dernière partie du grand test de 2008, nous avons pris un retard difficile à rattraper au niveau du site internet. Entre l’activité professionnelle et la vie privée, difficile de trouver des heures pour tester, comparer, rédiger, mettre en page puis traduire! Ceci dit nous y sommes et cette fois ci c’est parti pour de bon. Merci pour votre patience.

Les constructeurs nous ayant fait confiance pour ce test sont Aerozenith, Corima, Lightweight, Mavic et Reynolds. En tout 9 paires de roues actuellement commercialisées seront testées. Continuer la lecture

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Un cadre chez Lotz Carbon

Lotz Carbon

Petite brève pour vous annoncer un projet très ambitieux mais, semble t-il, parfaitement maitrisé. Je veux parler de Lotz Carbon. Continuer la lecture

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Great wheel test – Part 3 – Stiffness

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Stiffness tests

Photo by Alessandro Trovati

We are delighted to finally publish the third part of The RouesArtisanales 2008 great wheel test focusing on stiffness – a somewhat hazy and complicated concept. Continuer la lecture

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Grand test de roues 2008 – Partie 3 – Rigidité

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Tests de rigidité

Photo by Alessandro Trovati

Avec pas mal de retard, nous publions enfin la troisième partie du grand test de roues 2008: celle qui traite donc de leurs rigidités, notions aussi floues que compliquées. Continuer la lecture

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Grand test de roues 2008 – Partie 2 – Inertie

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Tests d’inertie

Crédit photo : www.photos-dauphine.com

Cette seconde partie traite de l’inertie des roues, caractéristique ô combien importante, qui entre dans les mœurs des cyclistes. L’évaluation des performances d’une paire de roues
passe forcément par son évaluation, même si son importance est somme toute relative sur l’ensemble coureur plus vélo. Continuer la lecture

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Great wheel test 2008 – Part 2 – Inertia

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Inertia tests

Photo credit : www.photos-dauphine.com

Our second installment focuses on inertia - another very important characteristic. Inertia has a signficicant impact on performance, although it has to be viewed in the context
of the total weight of bike and rider. Continuer la lecture

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Great wheel test 2008 – Part 1 – Aerodynamics

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Aerodynamics tests

The windtunnel gives some useful insights into the test wheels’ aerodynamic performance. Drag measured in the wind tunnel is a reasonable indicator of the wake generated behind the wheel. Continuer la lecture

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Great wheel test 2008 – Intro

After the good response to our 2005 and 2006 wheel tests, we would like to update the series, finally helping you to make the right choice, without being blinded by marketing or simple
stiffness results that don’t truly reflect how wheels perform on the road.

We mustn’t forget that a wheel is made up of several interdependent parts that work together. Performance on the road depends in part on each of these parameters, taken separately!
Aerodynamics, inertia and bearing friction are at least as important as lateral stiffness. However, these factors are rarely evaluated in the available magazine tests.

The results, proposed in the following pages, have been performed by the German magazine Tour, then, more recently, by the French
magazine L’Acheteur Cycliste. Where tests have been performed using the same protocol, we can compare the results
directly.

Between 60 and 77 wheelsets have been tested and we hope you will like this data base as much as we do.

Part 1 – Aerodynamics
Part 2 – Inertia
Part 3 – Stiffness
Part 4 – Bearing resistance
Part 5 – Conclusion

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Grand test de roues 2008 – Partie 1 – Aéro

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Les tests aérodynamiques

La soufflerie révèle le comportement aérodynamique de la roue. La traînée, critère d’évaluation, représente en quelques sortes le niveau de turbulences générées derrière la roue. Continuer la lecture

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Grand test de roues 2008 – Intro

Après les succès rencontrés par les tests de roues proposés en 2005 puis en 2006, nous aimerions renouveler ce type d’article qui permet, enfin, de faire le bon choix, sans être aveuglé par
les outils marketing des constructeurs ou de simples résultats de rigidité, rarement représentatifs de la réalité sur la route. N’oublions pas qu’une roue est un ensemble composé de
plusieurs éléments solidaires, dépendants, qui interagissent entre eux. Les performances sur la route ne dépendront que partiellement de chaque paramètre, pris séparément!
L’aérodynamisme, l’inertie et la résistance au roulement seront des critères au moins aussi importants que la rigidité latérale. Pourtant, ils sont rarement évalués dans les tests que l’on
peut découvrir dans les magazines.

Les résultats interprétés dans les pages qui suivent ont été effectués par le magazine allemand Tour, puis, plus récemment, par le
magazine français L’Acheteur Cycliste. Les protocoles de certains tests étant similaires, les résultats seront comparés
directement.

En tout et pour tout, entre 60 et 77 paires de roues, selon le test, composent cette base de données géante et nous espérons que vous serez aussi intéressé que nous par ces résultats.

Partie 1 – Aéro
Partie 2 – Inertie
Partie 3 – Rigidité
Partie 4 – Résistance au roulement
Partie 5 – Bilan

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3 high end wheelsets in test

German magasine Tour, november edition, has been released. They tested the three best wheelsets of the world.
Lew Racing, Lightweight Standard Generation 3 and the Mavic Cosmic Carbone Ultimate are in this test. The results are
very interesting and the Lew wheels, although being super light, were amazingly stiff and fast.
Here are their test results:

  LewRacing Pro VT-1 Lightweight Standard III Mavic Cosmic Carbon Ultimate
Price per pair (germany): 4,499 Eur 2,750 Eur 2,300 Eur
Spokes front – rear 16/20 20/20 20/20
Testing values
Aerodynamics (30/40/50km/h): 5.1/12.0/23.4 W 5.3/12.6/24.6 W 4.9/11.7/22.9 W
Moment of inertia: 77 J 87 J 95 J
Front stiffness: 45 N/mm 72 N/mm 55 N/mm
Rear stiffness: 50 N/mm 49 N/mm 59 N/mm
Rim (width x height): 20 x 46 mm 20 x 53 mm 21 x 40 mm
Weight front – rear – pair: 370 – 529  – 899g
483 – 620 -1103g 512 – 693 – 1205g
Weight limit: 85 kg (Clydesdale version available also) 110 kg none


Since the magasine in the newspaper kiosk, go ahead and buy it if you are close from the border or simply suscribe.

The super light weight wheels Lew Racing performed very well in this test and won a few days ago their first UCI classic in Australia:




Photo ©: Malcolm Sawford / Cyclingnews.com

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3 roues haut de gamme en test

Le magazine allemand Tour vient de sortir. Au menu, le test de trois paires de roues haut de gamme.
Voyez plutôt: les Lew Racing, les Lightweight Standard Generation 3 et les Mavic Cosmic Carbone Ultimate. Les résultats
sont plutôt intéressants: les roues Lew bien qu’hyper légères, s’avèrent rigides et rapides.
Voici les résultats de leur test:

  LewRacing Pro VT-1 Lightweight Standard III Mavic Cosmic Carbon Ultimate
Prix de la paire: 5100 € 2860 € 2300 €
Rayons avant – arrière 16/20 20/20 20/20
 Valeurs testées:      
Aerodynamisme (30/40/50km/h): 5,1/12,0/23,4 W 5,3/12,6/24,6 W 4,9/11,7/22,9 W
Moment d’inertie: 77 J 87 J 95 J
Rigidité avant: 45 N/mm 72 N/mm 55 N/mm
Rigidité arrière: 50 N/mm 49 N/mm 59 N/mm
Jante (largeur x hauteur): 20 x 46 mm 20 x 53 mm 21 x 40 mm
Poids avant – arrière - paire: 370 – 529  – 899g
483 – 620 – 1103g 512 – 693 – 1205g
Limite de poids: 85 kg (version spéciale pour coureur plus lourds disponible aussi) 110 kg aucune




Etant donné que le magazine est dans les kiosques allemands, n’hésitez pas à l’acheter si vous n’êtes pas loin de la frontière, ou, à vous abonner.


Les roues Lew hyper légères qui s’en sortent plutôt bien d’après ce test sont montées sur la plus haute marche du podium d’une classique UCI en Australie:




Photo ©: Malcolm Sawford / Cyclingnews.com

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Great wheel test, 2006 version

Link great wheel test 2008 version

The last year in August we were glad to analyse the wheels test performed by the german magasine called TOUR. This year, they have done it again with some
other models. The protocol is similar to assure the tests reproductibility. An important data base is available and we propose it here.


Tests criterions:

Aérodynamism: Ability of a wheel to penetrate the airflow. The lowest this number is, the better is the wheel. The unit is the Watt. In the test,
the watts absorbed at 30, 40 et 50km/h are given. We will only use the figure at 50km/h.

Inertia: Ability of the wheel to keep its speed. The lowest the value, the easier is the wheel to change its speed (acceleration or deceleration).
On the other hand, the higher the value, the longer the wheel keeps its speed. The inertia directly translates the behaviour of the wheels, it’s a more important value than the weight itself. The
unit is the Joule in this test but normaly the gr/mm², see the measure protocol to know more.

Lateral stiffness: Ability of the wheel to lateraly move under strain. The highest the value, the less flexy is the wheel under your pedal stroke
and while cornering. So it translates the stiffness of the wheel and how much it will flex when the wheel won’t be perpendicular to the ground. The unit is the N/mm.

Weight limit: Maximal user weight for a safe use. Over this limit, one should contact the manufacturer to know if the wheels can be used because it
may be dangerous.


Protocols:

Aerodynamism test: The test was performed at the Technical University of Lyon. The open windtunnel design has been optimized for wheel testing by
Mavic. Only front wheels are tested. Wind speed is 50km/h. The wind and drive forces of the belt driven wheel is measured. Using this method both aero drag and drag that’s caused by the rotating
wheel itself can be measured. The aero drag is tested at several angles by turning the wheel away from the wind direction between 0 to 15 degrees. The testing procedure is fully automated. In every
position 3 test values are taken which have to correlate closely to each other for the test to be valid. The curve only represents data taken from a single speed. "postbody">

Inertia test: The wheel is hung up with a magnet at the bottom. They then swing it and the tachometer at the bottom measures the period duration.
They repeat the test 3 times. Then, calculate the energy required to accelerate the front and rear wheelset including tires to 30km/h. (see "http://www.analyticcycling.com/WheelsInertia_Page.html" target="_blank">this page)

Lateral stiffness test: Wheel is fixated with a skewer to their testing equipment. A line is tied to the rim between the spokes. The force necessary
to deflect/pull the wheel sideways and the resulting amount of movement are registered by computer. The resulting value is N/mm and it take from both front and rear wheel.


2005 and 2006 results by alphabetical order:

Model Aero (W) Inertia (J)
Lateral stiffness front / rear
(N/mm²)
Weight limit
(Kg)
Ambrosio X-Carbo 31,5 114 65 / 40 90
Bontrager Race X Lite Carbon aero 23,4 105 67 / 44 no limit
Campagnolo Eurus 27,8 123 61 / 58 82
Campagnolo Hyperon 32,1 97 55 / 53 82
Campagnolo Bora G3 23 103 53 / 44 82
Citec 3000S 30,6 127 57 / 56 99
Citec 3000S Aero 25,5 129 55 / 56 89
CKT Splendor 21,7 115 64 / 54 110
Corima Aero 24,7 106 65 / 38 no limit
Corima Turbospoke 23,1 111 34 / 34 no limit
Easton Tempest II Carbon 21,6 101 61 / 46 no limit
FRM FL-R 23 SD Aerolight 24,6 105 53 / 32 no limit
FSA RD-600 28,7 124 40 / 33 no limit
Fulcrum Racing Speed 23,7 102 55 / 42 no limit
Gipiemme Carbon 5-5 24,1 148 68 / 40 120
HED Hed 3 19,7 129 36 / 35 100
Lightweight Obermayer 24,8 84 78 / 57 80
Lightweight Ventoux/Standard 27,3 88 55 / 50 no limit
Mavic Aksium Race 30,0 143 74 / 48 no limit
Mavic Ksyrium ES 33,2 120 56 / 47 no limit
Mavic Cosmic Carbone SL 21,9 143 59 / 53 100
Ritchey WCS Carbon 19,3 97 37 / 32 no limit
Rose Aerospoke 23,0 165 33 / 29 no limit
Shimano WH-7801 Carbon 50 22,9 110 78 / 51 no limit
Shimano WH-7801 Carbon 24,4 98 64 / 51 no limit
Shimano WH-R560 26,1 132 58 / 48 no limit
Tune Olympic Gold 2005 24,1 88 37 / 33 90
Tune Skyline 2006 28,1 78 42 / 28 85
Vuelta Carbon Pro WR 20,8 108 46 / 30 100
Xentis Mark 1 25 103 40 / 37 no limit
Zipp 808 18,1 107 53 / 41 no limit

Graphs of the results:

Aerodynamism; front wheels ranked from the fastest to the slowest. The wind is 0°.

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The Zipp 808 tested the last year are still the fastest of this comparative. It will be hard to beat it, the 82mm dimpled deep rim is very efficient. The Ritchey and Easton are close, they use the
old Zipp 404 rims without the dimples. They are very good too. The special 3 spokes HED and the Vuelta are at the front of the first pack while the Corima Turbospoke (3 spokes) and the Rose
Aerospoke (4 spokes) are a little slow compared to some conventionnal wheels like Mavic Cosmic Carbone, Shimano Carbon 50mm or Campagnolo Bora G3. It shows that a conventionnal wheel well designed
can be faster than a time-trial specific wheel.
The Ksyrium ES are very bad compared to the peloton. The thick spokes and the flat machinned rim isn’t a good combo.
As a whole, on this graph the deep rims are obviously leading. They are followed by some wheels we could qualify as « transitory » such as the Citec 3000S aero to the FSA RD-600. Then the wheels non
designed for the speed are at the bottom of the rank.

As information, a standard wheel with a flat rim and 36 round spokes absorbs 48W at 50km/h.

Inertia; wheels ranked from the easiest to change its speed to the hardest.

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The weight of the rim is here what is going to have the most influence on the inertia of the rim. Thus, the Tune Skyline based upon Reynolds KOM rims, Cx-ray spokes and Mig45&Mag140
(1, 2, "article-2184979.html">3, 4) are on the highest place of the podium, a little before the
Lightweight Obermayer tested in 2005. The Tune Olympic Gold used the very light X-treme high profile (45mm) rims and so they are obviously on the podium as well. It’s a draw with the combo
Lightweight Ventoux/Standard (low profile rim at the front and deep
profile
rear rim).
These four sets are far in front of the principal peloton closed by the Shimano WH-R560. The following wheels are far from this pack because of their heaviness. They will be prefect for
cruising.

Stiffness; front then rear wheels ranked according to their lateral rigidity properties from the stiffest to the
flexiest.

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First of all, carbon spoked wheels are pretty flexy, the HED 3, Corima Turbospoke and Rose are far from the head. A lot of thin spokes is stiffer than a couple of big spokes.
High profile wheels are at the top of this rank even through there are some exceptions as the ones using light hubs or low bracing angle on the non drive side. For example Ritchey, FRM, Tune
Olympic Gold. The low spoke count is not really the problem because the Easton, with only 18 and 20 spokes are very stiff (16/24 for the Ritchey and 18/24 for the Tune). It proves that the wheel
build or the design of the hub has a great influence on the overall stiffness of the wheel and can compensate for a low spoke count. The perfect example is the rear Campagnolo Bora G3: a low non
drive side spokes count (8) but the bracing angle is very important and so the stiffness is not that bad. The Eurus using a similar pattern is pretty good too.
Last important point about the Shimano Carbone (flat and deep rims), they are very stiff. The spoke count is very low (16/20) but the drive side radial pattern and non drive side crossed pattern
(the same as the IsoPulse system from mavic) gives a good spoke tension balance and beside this a good stiffness. It seems Shimano has pushed further this mavic design since Shimano wheels
stiffness is higher than the Ksyrium ES. They certainly use stiff carbon rims as well.

Quick remark about the Obermayer tested the last year: the rear wheel stiffness wans’t good because a pre-production version had been tested. The current versions reach 57 to 60N/mm for the rear
wheel (instead of 37N/mm the last year for the pre-production version and 50N/mm for the Standard). So the Tune carbon axle is not bad but stiff.

Interpretations

Like the last year, here are some ratio that will show the ability of the wheels for differents use.
The ratio are not fully representative of the reality, it gives an idea on how good a wheel can be for an application.

In first, the moment of inertia/aerodynamism ratio will show the ability of the wheels to suit for high speed cruising rides or time-trials with no regular
accelerations. The high moment of inertia will keep the speed while the aerodynamism has to be the best as possible to reduce the drag.

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There is no big surprise here since the high profile wheels and (relatively) heavy are at the top while light wheels are doubly disadvantaged for
these exercises because most of them are flat.
The two first positions are taken by carbon spoked wheels (4 and 3 spokes) while the well known Mavic Cosmic Carbone is very close.
Some low/medium profile wheels as the Citec 3000S Aero or the Shimano R560 are in the first half thanks to the high inertia and relatively good aero combo.

Then the stiffness/moment of inertia ratio will translate the ability of the wheel to climb or accelerate. In mountain or hill, while accelerating after a
corner or in the peloton, the cyclist stands on the bike from the left to the right transmitting an important and irregular torque. Therefore he needs stiffness and low inertia to be the least
tired.

You will find here, both front and rear wheel graphs ranked from the best wheel to climb to the worst one of this comparative.

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Carbon wheels are at the top of the cobble. The Lightweight Obermayer are unbeaten, very stiff and very light, they easily win the uphill race. Shimano wheels are excellent as well and the deep
front wheel is even better to climb (theorically) than its little sister with flat rims (should be verified in real conditions though). No huge surprise here either even through the Tune Skyline
2006 are disappointing although they have the lowest moment of inertia.
It seems lightness and stiffness are rarely associated.

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As for the front wheels, rear wheel rank follow a similar outline. Carbon in first and TT or medium range wheels at the bottom. It seems there are two intruders in the first places: the Campagnolo
Eurus and the CKT Splendor.
We spoke in ’05 about the Reynolds KOM or the Zipp 250 which should take the first places in such a table. This is finally not the case since the TUNE Skyline 2006 using Reynolds KOM rims can’t
even reach half the table. They will anyway be very easy to use in mountain whether the rider is very light or accelerate smoothly.

Conclusion

From the tests, a wheelset seems to be overall better than the others. It is the Shimano WH-7801 Carbon 50mm. A good aero, an excellent stiffness and a medium inertia, here are the characteristics
of this versatile wheelset that should get much more attention. We can notice many sets destinated to the mountain or the criteriums such as the Campagnolo Hyperon, the Lightweight Obermayer or the
Ventoux/standard, the Shimano Carbon…
Of course some others sets differ from the others thanks to their qualities in the differents domains. We let you make your own opinion about the wheels we didn’t speak about.

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Grand test de roues version 2006

Lien grand test de roues version 2008

En aôut dernier nous avions été très heureux de décortiquer les tests de roues éffectués par le magasine allemand TOUR. Cette année ils ont récidivé avec des
modèles différents mais en gardant un protocole parfaitement identique pour assurer la reproductibilité des tests. Une base de donnée importante et de qualité est donc disponible et nous vous la
proposons ici. Les interprétations sont en plus en bas comme nous l’avions fait en 2005 (ici et "article-778230.html">ici).


Critères de tests:

Aérodynamisme: Aptitude de la roue à pénétrer l’air. Plus cette valeur est faible, meilleure sera la roue. Elle s’exprime en Watts absorbés à 30, 40
et 50km/h. On ne prendra en compte dans ce comparatif que celle absorbée à 50km/h.

Inertie: Aptitude de la roue à maintenir une vitesse. Plus la valeur est faible, plus facile sera la roue à changer de rythme (accélérations ou
freinages). A l’inverse plus cette valeur est élevée, plus la roue conservera sa vitesse. L’inertie d’une roue transcrit directement le comportement d’une roue, c’est une valeur plus importante que
le poids de la roue elle même . Elle s’exprime en Joules dans ce test mais normalement en gr/mm², voir protocole de mesure de l’inertie ci dessous pour en savoir plus.

Rigidité latérale: Aptitude de la roue à se déformer latéralement. Plus cette valeur est élevée, plus la roue sera inflexible à vous accoups de
pédalage et en virage, donc plus la roue sera rigide et meilleure pour transmettre l’énergie du coureur. Elle s’exprime en N/mm.

Poids limite: Valeur donnée par le constructeur comme poids limite à ne pas dépasser par l’utilisateur. Au dessus de cette limite les roues ne sont
pas conseillées et leur utilisation pourrait s’avérer dangereuse.


Protocoles (idem article de 2005):

Test d’aérodynamisme: le test a été effectué à l’université de Lyon. Le tunnel n’est pas fermé et a été optimisé pour les tests Mavic. Seules les
roues avant sont testées. La vitesse du vent est de 50km/h. Les forces du vent et celle nécessaire pour faire tourner la roue sont mesurées donc la traînée causée par la rotation de la roue elle
même est connue. L’aérodynamisme est testé à differents angles en tournant la roue de 0 à 15° par rapport à la direction du vent. La procédure de test est complétement automatisée. A chaque
position, trois valeurs sont prises en comptes et elles doivent être proches les unes des autres pour être valides.La courbe représente les données prises à une certaine vitesse. "postbody">

Test d’inertie: la roue nue est suspendue par la jante et un aimant est ajouté à la roue. La roue est balancée et un compteur mesure la durée de la
période. Ce procédé est répété 3 fois, la moyenne est faite pour la roue avant et arrière puis est utilisée pour calculer l’énergie nécessaire pour accélérer le roue avec un pneumatique lambda
(identique pour toutes les roues) de 0 à 30km/h (voir cette page)

Test de rigidité latérale: Les roues sont montées sur un bâti grâce avec une attache rapide et sont contraintes par l’intermédiaire d’un câble sur
et entre les rayons. La force et la distance sont enregistrées par ordinateur. La rigidité minimale est prise en compte.


Résultats bruts année 2005 et 2006 par ordre
alphabétique:

Modèle de roue Aéro (W) Inertie (J)
Rigidité latérale avant / arrière (N/mm)
Poids

limite (Kg)
Ambrosio X-Carbo 31,5 114 65 / 40 90
Bontrager Race X Lite Carbon aero 23,4 105 67 / 44 pas de limite
Campagnolo Eurus 27,8 123 61 / 58 82
Campagnolo Hyperon 32,1 97 55 / 53 82
Campagnolo Bora G3 23 103 53 / 44 82
Citec 3000S 30,6 127 57 / 56 99
Citec 3000S Aero 25,5 129 55 / 56 89
CKT Splendor 21,7 115 64 / 54 110
Corima Aero 24,7 106 65 / 38 pas de limite
Corima Turbospoke 23,1 111 34 / 34 pas de limite
Easton Tempest II Carbon 21,6 101 61 / 46 pas de limite
FRM FL-R 23 SD Aerolight 24,6 105 53 / 32 pas de limite
FSA RD-600 28,7 124 40 / 33 pas de limite
Fulcrum Racing Speed 23,7 102 55 / 42 pas de limite
Gipiemme Carbon 5-5 24,1 148 68 / 40 120
HED Hed 3 19,7 129 36 / 35 100
Lightweight Obermayer 24,8 84 78 / 57 80
Lightweight Ventoux/Standard 27,3 88 55 / 50 pas de limite
Mavic Aksium Race 30,0 143 74 / 48 pas de limite
Mavic Ksyrium ES 33,2 120 56 / 47 pas de limite
Mavic Cosmic Carbone SL 21,9 143 59 / 53 100
Ritchey WCS Carbon 19,3 97 37 / 32 pas de limite
Rose Aerospoke 23,0 165 33 / 29 pas de limite
Shimano WH-7801 Carbon 50 22,9 110 78 / 51 pas de limite
Shimano WH-7801 Carbon 24,4 98 64 / 51 pas de limite
Shimano WH-R560 26,1 132 58 / 48 pas de limite
Tune Olympic Gold 2005 24,1 88 37 / 33 90
Tune Skyline 2006 28,1 78 42 / 28 85
Vuelta Carbon Pro WR 20,8 108 46 / 30 100
Xentis Mark 1 25 103 40 / 37 pas de limite
Zipp 808 18,1 107 53 / 41 pas de limite

Graphiques des résultats bruts:

Aérodynamisme; roues avant classées de la plus rapide à la moins rapide.

Cliquez pour agrandir

Les roues Zipp 808 testées l’an dernier sont toujours les premières de ce comparatif. Il sera très difficile de les détrôner puisque que la jante de 82mm de hauteur associée aux fossettes est très
efficace. Les roues Ritchey et Easton qui suivent utilisent les jantes Zipp 404 sans les fossettes et sont aussi très efficaces. Les HED à 3 bâtons et les Vuelta atypiques font parties du peloton
de tête tandis que la Corima Turbospoke (3 bâtons) et les Rose Aerospoke (4 bâtons) trâinent un peu la patte par rapport à des roues plus conventionnelles comme les Mavic Cosmic Carbone, les
Shimano Carbon 50mm ou les Campagnolo Bora G3. Preuve qu’une roue classique bien dessinée peut être plus rapide qu’une roue spécifique pour contre-la-montre.
Les Ksyrium ES sont très mauvaises comparées au gros de la troupe. Les rayons assez épais et la jante plate usinée ne font pas très bon ménage.

Globalement, sur ce graphique les jantes profilées sont logiquement en tête. Elles sont suivies par certaines roues que l’on peut qualifier de transitoires à partir des Citec 3000S Aero jusqu’au
FSA RD-600. Suivent ensuite les roues destinées à un tout autre usage que celui de la vitesse.

A titre d’information, une roue classique à jante plate et 36 rayons ronds absorbe 48W à 50km/h.

Inertie; roues classées à partir de la plus facile à changer de rythme à la plus difficile.

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Le poids de la jante est ici ce qui va influer le plus sur l’inertie de la roue. Ainsi, les Tune Skyline 2006 basées sur des jantes Reynolds KOM, des rayons Cx-ray et des moyeux Mig45 et
Mag140 (1, 2, "article-2184954.html">3, 4) sont sur la plus haute marche du podium, peu avant les
Lightweight Obermayer testées l’an dernier. Les Tune Olympic Gold testées en 2005 utilisaient des jantes X-Treme profilées (45mm) très légères et sont donc logiquement aussi sur le podium. Elles
font match nul avec le combo Lightweight Ventoux/Standard (roue à jante plate à l’avant: ici, roue à jante profilée à l’arrière:
ici ).
Ces quatre paires de roues ont une longueur d’avance par rapport au peloton principal fermé par les Shimano WH-R560. Les roues qui suivent sont lachées par ce peloton et seront parfaitement à leur
aise lors des exercices à allure constante.

Rigidité; roues classées par roues avant puis roues arrières de la plus rigide à la moins rigide.

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Premièrement les roues à bâtons sont généralement très peu rigides, les HED 3, Corima Turbospoke et Rose sont à la traîne. De multiples rayons fins valent mieux qu’une poignée de bâtons pour
la rigidité des roues.
Les roues à jantes profilées tiennent généralement le haut du classement même si des exceptions arrivent notamment pour celles basées sur des moyeux très légers ou avec un faible parapluie comme
les Ritchey, les FRM ou les Tune Olympic Gold. Le faible nombre de rayons n’est pas le souci puisque les Easton avec uniquement 18 et 20 rayons sont très rigides (contre 16/24 pour les Ritchey et
18/24 pour les Tune). Preuve que la construction de la roue à savoir le design des moyeux et donc le parapluie de la roue influe fortement sur la rigidité de cette dernière et peut compenser un
faible nombre de rayons. L’exemple parfait est la Campagnolo Bora G3 arrière: très peu de rayons côté opposé roue libre (8) là où l’angle de paraluie est très important et pourtant une rigidité
très correcte. Dans le même ordre d’idée la roue Eurus se comporte particulièrement bien.
Dernier point important concernant les Shimano carbone (jante plate ou profilée) qui sont très rigides. Leur nombre de rayons est pourtant très faible (16/20) mais le rayonnage radial côté roue
libre et croisé côté opposé (identique à l’IsoPulse de chez Mavic) permet un bon équilibre des tensions des rayons et une bonne rigidité. Apparement Shimano a poussé encore plus loin le concept
Mavic puisque la rigidité des roues Shimano est meilleure que celle des Ksyrium ES. Les Shimano utilisent des jantes carbone sans doute plus rigides aussi.

Petite remarque concernant les Obermayer testées l’an dernier: la rigidité de la roue arrière n’était pas valable car des versions de pré-production avaient été testées. Les versions actuelles
atteignent 57 à 60N/mm pour la roue arrière (au lieu de 37N/mm l’an dernier sur la version de pré-production et 50N/mm pour les Standard). Donc l’axe carbone Tune n’est pas du tout mauvais et très
rigide.

Interprétations

Comme l’an dernier, nous vous proposons quelques rapports qui refléteront les aptitudes de diverses roues.
Les rapports ne sont pas parfaitement représentatifs de la réalité mais permettent d’avoir une image de l’aptitude des roues pour différentes applications.

Premièrement le rapport moment d’inertie/aérodynamisme caractérisera l’aptitude des roues à être utilisées pour les sorties rapides au train ou les
contre-la-montres sans relances régulières. Le moment d’inertie important permettra de conserver la vitesse tandis que l’aérodynamisme devra être le meilleur possible pour offrir le moins de
résistance au vent.

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Pas de grosses surprises ici puisque les roues profilées et (relativement) lourdes prennent les premières places alors que les roues légères sont
doublement désavantagées dans ces exercices puisque souvent peu profilées.
Les deux premières places sont prises par des roues à bâtons (4 et 3 bâtons) tandis que la fameuse Mavic Cosmic Carbone complète le podium.
Certaines roues peu profilées comme les Citec 3000S Aero ou les Shimano R560 sont dans les premières grâce à une forte inertie combinée à un aérodynamisme pas forcément très mauvais.

Ensuite le rapport rigidité/moment d’inertie sera synonyme de capacité à grimper ou à accélérer régulièrement. En montagne ou en montée, en relance après un
virage ou en peloton, le cycliste balance le vélo de droite à gauche en transmettant un couple important et irrégulier. Il a donc besoin de rigidité et de faible inertie pour être le moins
fatigué.

Voici donc, séparés, les deux graphiques classés de la roue la plus apte à grimper à la moins bonne de ce comparatif.

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Les roues carbone tiennent le haut du pavé à ce niveau. Les Lightweight Obermayer testées en 2005 sont invaincues, très rigides et très légères, elles s’imposent aisément. Les roues Shimano sont
excellentes aussi et la roue avant profilée est même plus apte à grimper que sa petite soeur à jante plate (à vérifier en conditions réelles ceci dit). Pas de grosses surprises ici non plus même si
les Tune Skyline 2006 sont décevantes bien qu’elles aient un moment d’inertie très bas. Décidemment la légereté s’associe rarement avec la rigidité.

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Comme pour les roues avant, le classement des roues arrières suit le même schéma. A savoir du carbone en tête et des roues de chrono ou de moyenne
gamme au fond du tableau. Petite remarque tout de même avec deux petites intrues dans les premières places: les Campagnolo Eurus et les CKT Splendor.
Nous avions parlé l’an dernier des roues Reynolds KOM ou des Zipp 250 qui devraient prendre de loin la tête d’un tableau de ce type. Ce n’est finalement pas le cas puisque les Tune Skyline 2006 qui
utilisent les jantes KOM de chez Reynolds peinent à atteindre le milieu du peloton. Le manque de rigidité de ces roues à 885gr la paire leur joue des tours. Elles seront tout de même très à leur
aise en montagne pour peu que le coureur soit très léger ou relance en souplesse.

Conclusion

D’après ces tests une paire de roues est définitivement sortie du lot. Il s’agit de la Shimano WH-7801 Carbon 50mm. Un bon aérodynamisme, une excellente rigidité et une inertie moyenne, telles sont
les caractéristiques de cette paire de roue passe-partout qui mérite qu’on lui prête plus attention. On remarquera plusieurs paires de roues définitevement destinées à la montagne ou aux courses à
relances comme les criteriums à savoir les Campagnolo Hyperon, les Lightweight Obermayer ou Ventoux/Standard, les Shimano carbon…
Bien entendu, plusieurs autres paires se distinguent dans ce peloton pour leur qualités dans les différents domaines mentionnés. Nous vous laissons le soin de forger votre opinion sur les roues que
nous n’avons pas cité.

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Fonds de jante allégés

Les fonds de jante disponible facilement dans le commerce sont solides, résistants et fiables mais ont l’inconvénient d’être "très" lourds.
Le fond de jante fait parti des éléments en rotation sur un vélo, il est donc doublement utile de l’alléger quand les grammes éliminés sont une priorité.
Le gain de poids réalisé en passant d’un fond de jante classique à un fond de jante très léger n’est pas énorme puisqu’il est de l’ordre d’une quinzaine de grammes mais représente en dynamique un gain d’environ 1,44 g.m² (mR²).

Sur une roue arrière allégée utilisant par exemple une jante plate de 360gr, 28 rayons de 4,8gr chacun, des écrous alu de 0,3gr, un pneu de 170gr et une chambre à air de 55gr le gain dynamique représente un peu plus de 2%. Donc la résistance aux changements de rythme (accélérations ou décélérations) due aux roues sera diminuée de 2%. Sur un vélo complet avec son coureur, ce sera négligeable mais il est tout de même intéressant de gagner quelques grammes sur cet élément du vélo pour mettre le plus de chances de son côté lors d’une course.
NB: les moyeux interviennent extrémement peu dans le moment d’intertie d’une roue et on les considère donc négligeables. Vous pouvez télécharger ce tableau Excel représentant plus en détails ce qui est expliqué ci dessus (avec un exemple différent).

Je suis donc parti à la recherche des fonds de jante les plus légers possibles. Après quelques recherches, les rubans les plus légers sont les Rox, ils sont malheuresement très peu distribués en Europe et il a donc fallu passer par Fairwheelbikes pour se les procurer.


Un rouleau de Rox permet de réaliser plusieurs roues, le poids pour une roue s’élève entre 3 et 4 grammes en moyenne contre 18 grammes pour un fond de jante Michelin classique.

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Light rim tape

The rim tapes you can find easily in shops are durable, reliable, sturdy but unfortunately "very" heavy.
Rim tape is among spinning elements of the bike, so it’s twice useful to make it lighter when you’re looking for gramms saved.
The weight save realized while switching from a normal rim tape to a very light one isn’t huge since it’s only around 15 gramms but it represents a dynamical gain of 1.44 g.m² (mR²).

As example, on a light rear wheel using for example a flat 360gr rim, 28 spokes weighting 4.8gr each, 0.3gr alloy nipples and a 170gr clincher coupled with a 55gr air tube, the dynamical gain is slightly over 2% so 4% for a wheelset. It means that the wheel resistance to speed changes (accelerations or decelerations) will be decreased of 4%. On a bike and its rider it’s negligible but still, it’s interesting to do it to make races (especially criteriums) easier.
NB: hubs play almost no role in momentum of inertia of a wheel, we do consider them as negligible. You can download this Excel sheet representing what is explained just before.(with a different example).

So I looked for the lightest rim tapes I could find. After a few searches, Rox rim tapes seemed to be the lightest ones. Unfortunately they are almost not sold in Europe. I had to ask Fairwheelbikes to get some.


A Rox roll is enough for several wheels, the weight for one wheel is about 3 or 4 gramms while it’s 18 gramms for a classic Michelin rim tape.

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Transfert du couple d’une roue

Théorie:

Afin de rendre constamment les roues artisanales de meilleure qualité, j’ai cherché à optimiser le transfert du couple de la roue arrière en étudiant de près la géométrie des roues.

La qualité du transfert du couple d’une roue dépend de deux angles que font les rayons en sortie du moyeu.

  • Le premier angle est celui que fait le rayon quand on regarde la roue de côté, plus il est près de 90°, donc plus le rayon est tangentiel au moyeu, meilleur sera le transfert du couple. Si le rayon est parfaitement tangentiel au moyeu, on dira que le transfert du couple longitudinal ( CL ) est de 100%. Si le rayon est radial, on dira qu’il est nul puisque le rayon travaillera en flexion (et il n’est pas fait pour ça) plutôt qu’en traction.
  • Le second angle est le parapluie de la roue. Quand on regarde la roue de derrière, il s’agit de l’angle entre le rayon et la droite imaginaire passant par le flasque du moyeu. Plus cet angle est près de 0°, meilleur sera le transfert du couple. Si cet angle s’approche de 90°, on dira que le transfert du couple transversal ( CT ) est nul (impossible d’avoir un angle de 90° ceci dit puisqu’il faudrait un moyeu de largeur infinie). Cette angle est toujours très faible notamment côté roue libre, on peut presque le considérer négligeable dans le transfert du couple. (Il s’agit aussi d’un angle qui qualifiera la rigidité de la roue.)

Le transfert du couple total de la roue sera alors caractérisé par ces deux pourcentages.

On aura donc:

 

Pour connaître CL, il faut donc déterminer en premier l’angle caractérisant le transfert du couple longitudinal.
On connaît l’angle du parapluie et la longueur du rayon, on détermine donc sa projection sur la droite imaginaire crée par le flasque du moyeu:


On a donc:

A partir de cette longueur, on appliquera le théorème d’Al Kashi afin de déterminer l’angle caractérisant le transfert du couple longitudinal.

Recapitulatif du théorème d’Al-Kashi; on peut appliquer la formule du théorème de Pythagore généralisé à un triangle non rectangle;



A partir de la longueur B obtenue précedemment, on applique le théorème donc ce théorème dans le triangle suivant constitué par les droites A, B et C afin de déterminer l’angle vert. On recherche l’angle bleu qui est l’angle complémentaire à cet angle.  

On obtient alors la formule pour TêtaL :

La valeur du cos-1 [A2+B2-C2/(2AB)] doit être multipliée par 57,296 dans le cas où vous seriez resté en radians. Cette valeur vient de 180/pi; le rapport entre les radians et les degrés.

On est à présent en mesure de déterminer CL la qualité du transfert de couple longitudinal par un produit en croix à partir de l’angle 90° et son transfert de 100%.


Dans le même ordre d’idée, on établit la courbe de la fonction de transfert du couple transversal en fonction de l’angle du parapluie, on obtient la relation suivante:


L= longueur du rayon
A= rayon du flasque du moyeu
B= projection de la longueur du rayon sur le plan imaginaire créé par le flasque du moyeu
C= Rayon effectif de la jante

ӨL= angle de transfert de couple dans le plan du flasque du moyeu
ӨT= angle de transfert de couple dans le plan transversal au flasque du moyeu (parapluie)


Exemple:

Exemple de la roue arrière présentée dernièrement sur Roues Artisanales (Zipp 285, TUNE Mag190, 28 rayons croisés à 3):

On a L= 273,3mm (théorique) et ӨT= 4.4° donc B= 272,5mm. On obtient alors ӨL = 80° et donc CL=88%. Aussi, on obtient par la dernière formule de l’article CT=95%.

On détermine donc la qualité du couple droit total par la dernière formule; CTotal = 84%.


Interprétation:

La qualité du couple total côté droit est de 84% ce qui signifie que si l’on applique un couple au moyeu, un rayon sur deux ( les rayons pousseurs n’agissent que lors des phases de freinage) transmettra 84% du couple par de la traction.
Les 16% restants seront donc transmis par de la flexion. Les rayons ne sont pas fait pour travailler en flexion puisqu’ils subissent des déformations qu’ils ne sont pas fait pour encaisser et il est donc évident qu’on va chercher à obtenir un ӨT et un ӨL le plus proche de 90 et 0° pour minimiser la fatigue des rayons.
Cependant, certaines roues comme les Neutron qui sont parmi les roues les plus solides et fiable du marché sont montées avec un rayonnage radial côté opposé roue libre. Ceci s’explique par le fait que le côté opposé roue libre transmet moins de couple que le côté roue libre (environ 85%/15%) , les rayons côté gauche subissent donc une flexion évaluée comme négligeable compte tenu de la qualité des rayons actuels. De plus, ces roues possèdent des écrous spécifiques afin de minimiser les contraintes au niveau de la tête du rayon.
Un autre contre exemple concerne les Ksyrium qui ont un rayonnage radial côté roue libre. Ce type de rayonnage est facilité entre autres grâce à des rayons aux caractéristiques extraordinaires (mais qui perdent en tension rapidement), à un moyeu très rigide qui permet de retransmettre le couple le mieux possible et à une jante qui optimise le placement des écrous afin que les rayons côté opposé roue libre ne travaillent presque uniquement en traction.


J’ai établi cet article à partir de mes connaissances, si vous rencontrez le moindre problème ou erreurs dans l’article, n’hésitez pas à m’en faire part.
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Wheel torque transfer

Theory:

In order to optimize custom wheel build quality, I looked for methods to achieve maximum benefit from rear wheel torque by closely studying wheel geometry.

Wheel torque transfer efficiency depends on two spokes angles in relation to the rear hub.

  • The first one is the angle the spoke makes when we look at a wheel from the side, as it approaches 90°, the more tangential it is, the better the torque transfer will be. If the spoke is perfectly tangential to the hub, we can state that the longitudinal torque (CL) transfer is 100%. When the spoke is radial, we can state that it’s null, since the spoke will work under a bending load (it’s not made for that) rather than a pulling load.
  • The second one is the bracing angle. Look at a rear wheel from the back, it’s the angle between a given spoke and the imaginary line perpendicular from the hub. The closer its to 0°, the more efficient torque transfer will be. If this angle approaches 90°, we can state that the transversal torque (CT) transfer is null. (impossible in practice as it would require an infinite hub width).  This angle is always very small, we can consider that it has almost an insignificant effect on torque transfer. (To a far greater extent it’s the angle that effects the lateral stiffness of a wheel).

Total wheel torque will then result in the following equation:

 

To calculate CL, we take the first angle that is the key feature of longitudinal torque transfer.
Using a known bracing angle and spoke length, and by projecting it against the imaginary straight line coming from the flange hub axle, we will then find its length on the plane made by the flange.


We can find B through:


From this length, we’ll apply the Al Kashi theorem in order to calculate the longitudinal torque angle.

Al-Kashi’s theorem reminder; we can apply the generalized Pythagoras formula in a non right-angled triangle.



From the B length we just found, we apply this theorem in the following triangle made by the straight lines called A, B and C to calculate the green angle. Actually we’re looking for its complementary angle; the blue one.

We find this formula for TêtaL :

The figure of cos-1 [A2+B2-C2/(2AB)] has to be multiplied by 57.296 when working in radians. It’s derived from 180/pi; the ratio between radians and degrees.

Now we can determine CL; the longitudinal torque transfer efficiency through an easy cross calculus from the perfect transfer (100%) and its angle (90°)


With similar thoughts, we can establish the curve of the transversal torque transfer according to the bracing angle;


L= spoke length
A= flange radius
B= spoke length projected on the plane created by a flange.
C= Effective radius of a rim.

ӨL= Torque transfer angle on the plane created by a flange.
ӨT= Torque transfer angle on the transversal plane created by a flange (bracing angle)



Example:

Example of the rear wheel that was presented a few days ago on Roues Artisanales (Zipp 285, TUNE Mag190, 28 spokes crossed 3 times);

We know L= 273,3mm (theoretically) and ӨT= 4.4° so B= 272,5mm. We then get ӨL = 80° and so CL=88%. In addition, we get CT=95% through the last formula.

We are now able to assess the efficiency of  torque transfer on the right hand side of the wheel; CTotal = 84%.


Interpretation:

The efficiency of  the right side torque transfer is 84%. It means that when we apply torque to the hub, one spoke in two (the pushing spokes only act while braking) will transmit 84% of the torque by traction.
The last 16% percent will be transmitted through spoke bending. Spokes aren’t made to work under bending loads due to the almost complete lack of rigidity. Meaning, that we have to try and achieve angles for ӨT and ӨL as close to 90° and 0° respectively in order to reduce spoke stress to a minimum.

However, some factory wheels such as the Neutron, that are amongst the strongest and the most reliable we can find on the market, are built with a radial left pattern. It can be explained by the fact that the non drive side transmits less torque than the drive side (balance ratio is around 85%/15%). Meaning, that the left spokes which are submitted to a bending loading is kept to a minimum. Nowadays spoke quality is of such a high level that it doesn’t have a significant impact on durability. Additionally, these wheels use specials nipples that minimize head spoke strain level.

Another "against the grain example " is the Ksyrium wheel, which has a radial spoke pattern on the drive side. This kind of spoke pattern is possible due to extraordinary mechanical properties of the spokes (but they lose tension quickly), a very stiff hub that maximizes torque transmission, and a rim with optimized nipple placement,  allowing for the non drive spokes to work almost exclusively under a pulling load.


I wrote this article based on my own knowledge, if you find a problem or you think something is wrong, feel free to contact me.
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Tire Rolling Resistance

When selecting new tires, rolling resistance is probably one of the most underestimated and often ignored factors of tire performance. Most of us simply assume that the narrower a tire is, the better it’ll roll. That’s basically as far as our attention on the subject extends, before we quickly move on and concentrate our thoughts on more common factors such as puncture resistance, durability, weight, and grip.


The basics


In general terms, the total drag of a cyclist will consist of 80% tire rolling resistance and 20% wind resistance at 10 km/h or 6 mph. At 40 km/h or 25 mph the numbers will reverse, with total drag consisting of 80% wind resistance and 20% tire rolling resistance.

A durable tire with a sturdy casing and a high level of puncture resistance, will not roll as well as a tire that’s very compliant, light, and more delicate of construction. A wider tire will roll better and have better grip compared to a very narrow tire, but will suffer at high speeds due to aerodynamic drag.

The best rolling tubular tires also include Latex inner tubes, which reduces rolling resistance even further compared to a Butyl inner tube. Generally they aren’t present in tubular tires with high puncture resistance qualities, as the addition of an extra low rolling resistance inner tube will have almost no effect, unless the tire casing is extremely supple as well.


The effects of tire width on rolling performance





Balancing of performance factors




The perfect tire with all variables are at their maximum. Too bad it doesn’t exist!



Wide tires larger than 23 mm allow for good rolling performance and comfort at low inflation pressures.
Adding a high puncture resistance layer to the tire construction slightly effects performance. The tire becomes a little less compliant, which results in lower rolling performance and comfort.



Narrower tires of 23 mm and less, decrease rolling performance and require higher inflation pressures, which adversely effect riding comfort. Gains are made in aerodynamics requiring less energy for  maintaining speeds exceeding 40 km/h or 25 mph.

Again, by adding a high puncture resistance layer, rolling performance and tire compliancy is slightly decreased.


A special case, as seen in tires with less supple tire casings, such as Tufo racing tires. Rolling resistance is very high at common running pressures of between 7 and 8.5 bar (~101 – ~123 psi).
When pumped up very hard in excess of 9.5 bar (~140 psi), rolling perfomance will improve quite dramatically. Comfort on the other hand will decrease by the same extent. No optimal balance between pressure and rolling performance can be found for normal road riding conditions with these types of tires. They quite literally put you between a rock and a hard place.

How to find the best tire


In order to match a tire to a given performance requirement, one has to take into account factors that are often mutually exclusive. Riding conditions and purpose (racing or training), have to be weighed against factors such as rolling resistance, comfort, reliability, grip, wear rate, and general cost of running. Only then can one arrive at an optimal compromise and claim to have chosen the most suitable tire.

The stats




Testing was conducted at the Continental fascilities in Korbach – Germany.

Protocol: The Coefficient of Rolling Resistance (Crr), was aquired by testing all tires on a 120 cm (47.244") drum at 30 km/h (18.64 mph). Loading was similated with a 44/56% balance of front and rear tire. Total bike including rider weight was 85 kg (187.39 lbs).



Click thumbnail to view tubular tire test results.
Click thumbnail to view clincher tire test results.



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Résistance au roulement.

En choisissant de nouveaux pneumatiques, la résistance au roulement est un des facteur de la performance les plus sous éstimé et souvent ignoré. La plupart d’entre nous supposent que plus le pneu est fin, mieux il roule. C’est fondamentalement la que notre connaissance sur le sujet s’arrête avant qu’on ne se concentre sur des facteurs plus communs que sont la résistance à la crevaison, la durabilité, le poids et l’accroche.


Les bases


Globalement, la trainée d’un cycliste est constituée de 80% de résistance au roulement et 20% de résistance au vent à 10 km/h. A 40 km/h, les chiffres sont inversés puisque 80% de la trainée totale est causée par la résistance au vent tandis que 20% provient de la résistance au roulement.

Un pneumatique durable avec une carcasse robuste et un bonne résistance à la crevaison ne roulera pas aussi bien qu’un pneumatique très souple, léger et réalisé avec plus de soin. Un pneumatique plus large roulera mieux et aura une meilleure accroche qu’un pneumatique très fin, mais causera à haute vitesse plus de résiatance aérodynamique.
Le boyau roulant le plus facilement aura une chambre à air en Latex, ce qui réduit encore la résistance au roulement comparé à une chambre classique en Butyl. Elles ne sont en général pas présentes dans les boyaux qui ont de bonnes qualités de résistance à la crevaison car ça n’aurait presque aucun effet sur la performance général, à moins que la carcasse soit très souple aussi.


Les effets de la largeur du pneumatique sur la résistance au roulement






Les critères de performance




Le pneumatique parfait avec tous les critères au maximum. Dommage qu’il n’existe pas.



Pneumatiques plus large que 23mm rendent de bonnes qualités de roulement et de confort à faibles pressions.
En ajoutant une couche de résistance à la crevaison, l’ensemble devient légérement moins performant. Le pneumatique devient un peu moins souple, ce qui diminue la qualité du roulement et le confort.



Les pneumatiques de 23mm et moins  diminuent la qualité du roulement et demandent de plus hautes pressions ce qui affecte négativement le confort général. Les gains sont obtenus au niveau aérodynamique en demandant moins d’énergie à partir de 40 km/h que pour une enveloppe de plus de 23mm.

Comme précedemment, en ajoutant une couche de résistance à la crevaison, la souplesse de l’élément roulant diminue et par la même occasion la résistance au roulement augmente.


Un cas spécial; comme vu pour les pneumatiques avec des carcasses assez rigides, comme les Tufo racing. La résistance au roulement est très élevée à des pressions habituelles entre 7 et 8,5 bar (~101 – ~123 psi).
Quand ils sont gonflés très fort; au dessus de 9,5 bar (~140 psi), la qualité du roulement s’améliore significativement. D’un autre côté, le confort diminuera dans les mêmes proportions. Il n’y a donc pas d’équilibre optimal entre la pression et la résistance au roulement pour des conditions normales avec ce type de pneumatiques. Ces enveloppes vous forcent vraiment à faire un choix entre deux paramètres important du pneumatique.

Comment trouver le meilleur pneumatique


Afin d’associer une enveloppe à une , on doit prendre en compte des facteurs qui sont particulièrement hors du commun et peu connus. Les conditions d’utilisation et le but (course ou entrainment), doivent être évalués comme  plus ou moins important que la résistance au roulemement, le confort, la fiabilité, l’accroche, la vitesse d’usure et le coût global d’utilisation.
Seulement ensuite, on arrive à un compromis optimal et on peut revendiquer avoir choisi le pneumatique le plus adapté.

Les stats




Les tests ont été réalisés par les usines Continental à Korbach en Allemagne.

Protocole: Le coefficient de résistance au roulement (Crr; coefficient of rolling resistance) a été obtenus à l’aide d’un banc d’éssai constitué d’un tambour de 120 cm à 30 km/h. La charge appliquée est équivalente à un poids de 85 kg (vélo plus coureur) et est répartie à 44% sur la pneumatique avant et 56% sur l’arrière.



Cliquez sur la miniature pour voir les résultats des tests des boyaux.
Cliquez sur la miniature pour voir les résultats des tests des pneus.



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Les roulements céramique, suite || Ceramic bearings, suite.

Click here for English translation

 

Etant resté sur ma faim après avoir publié cet article sur les roulements céramiques, je cherche depuis longtemps des documents où le gain apporté par de tels roulements sur des moyeux de vélo est mesuré et comparé à des roulements classiques. Ainsi, avec l’aide de Ceramic Speed une société spécialisée dans les roulements céramique de haute qualité, je réussis enfin à me procurer la perle rare. J’ai pu trouver sur le net ou en bibliothèque des dizaines de documents traitant de ce sujet mais il n’était à chaque fois question que de "la différence par rapport à des roulements classique est considérable" ou "on gagne facilement 3km/h par rapport aux roulements classiques" mais jamais des preuves étaient apportées afin de laisser les sensations de côté. Une série de test est donc efféctuée pour quantifier un gain éventuel.

En premier, un test est éffectué afin de vérifier la validité des formules employées pour quantifier la résistance au roulement et surtout pour évaluer le gain ou la perte apportée par la céramique au niveau des roulements. Les formules seront ensuite réutilisées pour d’autres tests.

Je mettrai les formules théoriques des résistances en bas de page.



Protocole du test: un coureur enfourche son vélo sur une route descendante à partir d’un point défini avec des roues X dotées de roulements classiques. Il descend cette route dix fois dans une certaine position et on mesure la vitesse et la distance parcourue après 55 secondes. Une moyenne est faîte sur ces 10 descentes. Ce même coureur réalise à nouveau 10 descentes dans des conditions similaires mais cette fois si avec des roues X dotées de roulements céramiques. On calcule à nouveau la moyenne des distances et vitesses atteintes après 55 secondes.



Le coureur et son vélo équipé des roulements en céramique arrive en bas après 55 secondes 3,8% plus vite qu’avec les roulements normaux.





Afin de comparer la théorie de la pratique, des calculs exprimant la vitesse en fonction du temps furent réalisés en prenant en compte les valeurs théoriques correspondant au coureur ci dessus:


  • Poids du coureur plus le vélo: 81Kg
  • Coefficient de résistance au vent: 0,39
  • Pente moyenne de la route: 3,25° en descente bien entendu! ;)
  • Accélération gravitationelle: 9,82 m/s²






Vous pouvez remarquez au final, après 55 secondes que la courbe bleue représentant le vélo équipé des roues à roulements céramique atteint 47,3 Km/h tandis que la rouge synonyme de roulements classique n’atteint que 45,4km/h. L’augmentation de vitesse est donc de 3,8%. La théorie est la pratique sont assez proches puisqu’on obtient la même augmentation de vitesse aux incertitudes de mesures près.

Les cages céramiques produisent une force résistive équivalente à 2,6N tandis que celles en acier absorbent 5,2N.

Les roulements céramique ont donc un couple deux fois moins résistants que les roulements acier.







Ici, l’augmentation de distance causée par la céramique par rapport à l’acier est de 4,3% environ au bout de 55 seconde de descente sur le même vélo et le même coureur. Ces 4,3% représentent tout de même 22m. 22 mètres gagnés sur une descente de 3,25° de moyenne (2,925%) en changement uniquement les roulements est énorme!




La pratique a donc montré que la théorie était assez proche de la réalité et qu’il ést donc possible de s’y fier pour évaluer les effets de divers résistances s’appliquant sur un vélo et son coureur en mouvement.








Ce graphique résume les forces nécessaires en fonction de la vitesse à laquelle le coureur évolue. Ainsi, la résistance au roulement est toujours la même quelque soit la vitesse tandis que la résistance aérodynamique est toujours plus élevée au fur et à mesure que la vitesse augmente. Ainsi, à 12km/h environ, la résistance aérodynamique est équivalente à la résistance au roulement tandis qu’à vitesse élevée la résistance au roulement est presque négligeable par rapport à l’aérodynamique. La résistance causée par la transmission est aussi en constante augmentation mais reste tout de même assez faible. Elle est la seule composante théorique non vérifiée et est évaluée à 95%. Elle reste quasiment négligeable à n’importe quelle vitesse.






Voici le graphique résumant la puissance nécessaire pour telle ou telle partie du vélo et du coureur en fonction de la vitesse. La puissance absorbée par la résistance au roulement est très faible comparée à l’aéro mais n’est plus négligeable en dessous de 30 km/h par exemple puisqu’elle représente 25% de la puissance totale absorbée.





Formules:



F roulement = Cr * m * g

avec Cr= coefficient de résistance au roulement, m= masse du vélo + coureur; g= constante d’attraction gravitationelle



F pente = s* m * g

avec s = gradient de pente



F accélération = a * m

avec a = acceleration en m/s²


F vent =

* Cw * A * V² /2

avec

= masse volumique de l’air en kg/m3, Cw = coefficient de résistance au vent, A = surface frontale en m², V = vitesse du vent en m/s



F total = ( F roulement + F pente + F accélération + F vent) / h

avec h = rendement de transmission



P = F total * v

avec P = puissance nécessaire pour rouler à v une vitesse quelconque (m/s).



En conclusion, on peut légitimement affirmer que les roulements céramiques font parti d’une des solutions ultimes pour gagner les derniers kilomètres heures en course, en contre la montre ou simplement pour se faire plaisir. Le prix de ces joujoux est bien plus éleve que des roulements classique mais le prix est tout de même abordable.



Ceramic Speed fabrique les roulements céramique pour l’équipe CSC, voici les roulements produits; le premier est un roulement céramique complet, le second est hybride (billes céramique et portées acier):



 




Exemple d’application des billes céramique sur des Lightweight:






Voici l’état de deux billes ayant subi un test de compression identique; la première est en céramique, la seconde en acier:








Laurent Jalabert a utilisé les roulements céramique produits par Ceramic Speed en 2001 quand il apporta le maillot à pois à Paris. Ces roulements étaient montés sur ses Lightweight mais aussi sur ses roues Shimano carbone.







I wasn’t really satisfied after having published this article about ceramics bearings, I looked since a long time for documents where the gain brought by suchs bearings on bikes hubs was mesured and compared to normals bearings. This way, with the help of Ceramic Speed, a company specialized in high quality ceramic bearings, I finally managed to find a precious document. I found on internet or in library ten or so documents dealing with this subject but it was always only about feelings like "the difference with classics bearings is huge" or "it saves easily 3km/h on normals bearings" but there were never evidences to prove it. A testing serie have been done to quantify a possible gain.

In first, a test is done to verify the validity of formulas used to quantify the rolling resistance ans especially to evaluate the gain or lose brought byt the ceramic in the bearings. The formulas will be reused in others tests.

I’ll put the theoricals resistances formulas above.



Test protocol: a cyclist rides his bike on a downhill road from a point with X wheels equipped of normals bearings. He goes down this road in a position then we mesure the speed and the distance covered after 55 seconds. The average value is done from these tens descents. This same rider goes down again 10 times in similars conditions but now with the X wheels equipped with ceramic bearings. An average value is done again for the speed and the distance covered after 55 seconds.



The cyclist and his bike equipped with ceramics bearings arrive after 55 seconds 3,8% faster than with classics bearings.



In order to compare the theory and the reality, calculs were done about the speed as a function of the time with these theoricals values corresponding to the cyclist just over:


  • Weight of the cyclist and his bike: 81kg
  • Coefficient of wind resistance: 0,39
  • Average slope gradient: 3,25°
  • Acceleration due to gravity: 9,82m/s²




You can notice that at the end, after 55 seconds, the blue curb corresponding to the bike equipped with ceramics bearings reaches 47,3km/h while the red one synonym of classic bearings reaches only 45,4km/h. The speed rise is 3,8%. Theory and reality are pretty close since we get the same speed increase within the mesuring uncertainty.

The ceramic bearings cause a 2,6N resistive force while classics ones cause 5,2N.

Ceramic bearings produce two times less resistive torque than normals bearings.







Here the distance increase caused by ceramic bearings compared to steel is about 4,3% after descending 55 seconds on the same bike and the same rider. The 4,3% represents 22 meters. 22 additionnals meters on a 3,25° descending road in 55 seconds only by changing the bearings is huge!




The reality shows that the theory is close to it and it’s possible to trust it to evaluate the consequences of many resistances preventing the cyclist motions.








This graph summarizes the forces that need the rider to advance according to the speed. This way, the rolling resistance stays constant whatever the speed while the aerodynamic resistance always goes up with the speed. At 12km/h for example, rolling and aerodynamic resistances are the same while at high speed, rolling resistance is almost insignificant compared to aerodynamic resistance. The force from drivetrain efficiency is increasing too with the speed but remains low compared to the others forces. It’s the only theorical value non verified, it’s evaluated at 95%.








Here is the graph that summarizes the power needed for the differents parts of the bike according to the speed. the power absorbed by the rolling resistance is low compared to the aero but isn’t insignificant under 30km/h for example since it represents 25% of the total power.





Formulas:



F rolling = Cr * m * g

with Cr= coefficient of rolling resistance, m= mass of the bike + the rider; g= acceleration due to gravity



F solpe = s* m * g

with s = slope gradient



F acceleration = a * m

witha = acceleration in m/s²



F wind =

* Cw * A * V² /2

with

= density of air in kg/m3, Cw = coefficient of wind resistance, A = frontal area in m², V = wind speed in m/s



F total = ( F roll + F slope + F acceleration + F wind ) / h

with h = drivetrain efficiency



P = F total * v

with P = power needed to ride whatever the speed (m/s).





As conclusion, we can say that the ceramic bearings are an ultimate solution to save the lasts kilometers per hour, pretty interesting for races, time trials or simply to enjoy more the bike. The price of these jowels is much more expensive than classics bearings but remains reasonable.



Ceramic Speed makes ceramic bearings for CSC, here are its products; the first bearing is a full ceramic one while the second one is an hybrid one:



 




Example of ceramic balls application:






Two balls are evenly compressive stressed, the first one is a ceramic one, the second one is a steel one; see the difference:








Laurent Jalabert used ceramic bearings and balls made by Ceramic Speed in his Lightweight and his Shimano carbon wheels in 2001 when he won the best climber red dot jersey.


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Grand test de roues 2 || Great wheel test 2.

Lien Grand test de roues 2008 "font-size: 18pt;">

Exploitation des résultats aérodynamiques:

Protocole: La roue est placée sur une fourche inversée. Un moteur fait tourner la roue a
une certaine vitesse, un capteur situé sur ce moteur prend la puissance nécessaire pour faire tourner la roue à cette vitesse. La « tare » est faite pour mettre le tout à 0 W. La soufflerie est mise
en route, le moteur garde la vitesse initiale tandis que le capteur relève la différence de puissance nécessaire pour faire tourner la roue avec et sans vent. Seule la roue avant est testée.

Les résultats aéros ne seront exploités qu’à une seule vitesse puisque le rapport « Puissance absorbée à 50km/h / Puissance absorbée à
30km/h » est pour chaque roue quasi identique (1,95).

Résultats aérodynamique classés par ordre croissant; la roue absorbant le moins de puissance est la plus aérodynamique:

Modèle de roue Puissance absorbée à 50km/h (W)




Zipp 808. 18,1
Ritchey WCS Carbon 19,3
Easton Tempest II Carbon 21,6
CKT Splendor 21,7
Mavic Cosmic Carbone SL 21,9
Campagnolo Bora G3 23
Bontrager Race X Lite Carbon Aero 23,4
Gipiemme Carbon 5-5 24,1
Tune Olympic Gold 24,1
Corima Aero 24,7
Lightweight Obermayer 24,8
Xentis mark1 25
Citec 30005 aero 25,5
Ambrosio X Carbo 31,5

Première remarque; la Zipp 808 est la plus aérodynamique, preuve que les fossettes des roues très hautes Zipp (82mm) sont efficaces:


Les deux roues qui suivent; Ritchey WCS carbon et Easton Tempest sont toutes deux basées sur les jantes Zipp 360 (les mêmes qui équipent les roues Zipp 404), la
différence de puissance est causée principalement par un nombre différent de rayons (16/24 pour la Ritchey contre 18/20 pour la Easton) et un parapluie moins prononcé sur la Ritchey. Cependant,
les moyeux influent aussi sans doute un peu dans la différence.

Comparons maintenant par exemple deux roues ayant le même nombre de rayons avant; la Cosmic Carbone SL et la Tune Olympic Gold. La différence de puissance absorbée provient principalement de la
différence de jante; une hauteur de 52mm pour la Mavic contre 46mm pour la Tune permet à la Française d’être plus rapide. Les rayons sont différents aussi et jouent certainement aussi un rôle
important dans la différence.

En gros, les exploitations aérodynamiques suivent logiquement les résultats de cet ancien article.



Exploitation des résultats de rigidité:

Protocole: la roue est placée sur un banc d’essai qualifié d’indéformable au vu des contraintes appliquées à la roue. Elle subit des
déformations latérale en fonction d’un poids connu (N). Ces déformations sont mesurées(mm) et la rigidité est ensuite traduite(N/mm).

En premier, exploitons les résultats de rigidité des roues avant:

Modèle de roue Rigidité roue avant (N/mm)


Lightweight Obermayer 78,3
Gipiemme Carbon 5-5 68,3
Bontrager Race X Lite Carbon Aero 67,41
Ambrosio X Carbo 65,2
Corima Aero 65,2
CKT Splendor 64
Easton Tempest II Carbon 60,9
Mavic Cosmic Carbone SL 58,7
Citec 30005 aero 55,3
Zipp 808. 52,9
Campagnolo Bora G3 52,5
Xentis mark1 39,8
Ritchey WCS Carbon 37,4
Tune Olympic Gold 37

La roue avant la plus rigide est donc la Lightweight Obermayer, elle est loin devant le peloton des autres roues, preuve que les grandes joues très rigides sont efficaces.
La corima aéro et la Ambrosio x-carbo ont des rigidité équivalentes alors que la française n’a que 18 rayons contre 28 pour l’Italienne lacés à un moyeu à grande joues. Les jantes sont
identiques pourtant, elles sont fabriquées par Corima, étrange phénomène qui se passe ici puisque les 10 rayons de plus de la Ambrosio devraient jouer en sa faveur, peut être que le moyeu a
grandes joues ne joue pas pleinement son rôle. En fait, les rayons de la  Ambrosio ont leur têtes à l’extérieur ce qui diminue fortement la rigidité! Les tensions sont sans doute aussi
différentes. Il est aussi possible que la qualité du montage Ambrosio ne soit pas excellente…
Les roues Ritchey et Easton bénéficiant d’une jante identique ont pourtant une rigidité très différente. 60,9 contre 37,4N/mm à l’avantage de la Easton. Il n’y a que deux rayons de plus sur la
Easton, la  différence ne peut pas provenir complétement des rayons, en examinant de près les moyeux, on s’aperçoit que les distances « centre de roue/ flasque de moyeux » des Easton sont
plus important. Le parapluie est donc plus grand et permet de gagner beaucoup de rigidité.

Maintenant les résultats des roues arrières:

Modèle de roue Rigidité roue arrière (N/mm)


Citec 30005 aero 55,9
CKT Splendor 54
Mavic Cosmic Carbone SL 52,8
Gipiemme Carbon 5-5 48,2
Easton Tempest II Carbon 46,1
Campagnolo Bora G3 44,1
Bontrager Race X Lite Carbon Aero 43,8
Zipp 808. 40,7
Ambrosio X Carbo 39,7
Corima Aero 37,7
Lightweight Obermayer 37,1
Xentis mark1 37
Tune Olympic Gold 32,6
Ritchey WCS Carbon 31,9

Constatation principale; les roues avant sont plus rigides que les roues arrières. Logique puisque la roue avant est parfaitement symétrique et bénéficie d’un double parapluie souvent important
contrairement à la roue arrière dont le parapluie droit est très faible.
Première grosse surprise; les Lightweight pourtant annoncées depuis longtemps comme très rigides sont en queue de peloton. La roue avant est même plus de deux fois plus rigide que la roue
arrière. Le faible parapluie de la roue est sans doute la principale cause, l’axe carbone est peut être la seconde.
La Cosmic Carbone SL ne trahit pas sa réputation de roue très rigide puisqu’elle est parmi les meilleures.
Les Easton et Ritchey quant à elles ont encore des rigidités très différentes; le concept d’équilibre des parapluies de chez Ritchey est apparement loin d’être au point quand on teste la
rigidité. Bien sur il permet d’obtenir une roue normalement très fiable car équilibrée presque comme une roue avant mais niveau rigidité, la roue bouge beaucoup à cause d’un parapluie gauche
faible contrairement à la Easton.

Puisqu’une paire de roues est rarement dissociée, j’ai décidé d’ajouter les rigidités des deux roues pour comparer la rigidité totale de la paire. Pas très intéressant à exploiter mais
permet  une vue globale des paires:

Modèle de roue Rigidité totale (avant+arrière) (N/mm)




CKT Splendor 118
Gipiemme Carbon 5-5 116,5
Lightweight Obermayer 115,4
Mavic Cosmic Carbone SL 111,5
Bontrager Race X Lite Carbon Aero 111,21
Citec 30005 aero 111,2
Easton Tempest II Carbon 107
Ambrosio X Carbo 104,9
Corima Aero 102,9
Campagnolo Bora G3 96,6
Zipp 808. 93,6
Xentis mark1 76,8
Tune Olympic Gold 69,6
Ritchey WCS Carbon 69,3

Ce tableau ne reflète en aucun cas la rigidité des roues puisque de grosses variation existent souvent entre la roue avant et la roue arrière. (cf Lightweight)



Exploitation des résultats des moments d’inertie.

Le moment d’inertie représente la résistance de la roue a voir changer son état.
Ainsi, quand vous voulez augmenter votre vitesse, plus le moment d’inertie est élevé, plus la roue sera difficile a accélérer. Inversement, moins le moment d’inertie est élevé, plus facile sera la
roue à accélérer.
Mais on peut interpréter différemment le moment d’inertie; plus le moment d’inertie est élevé, plus difficile sera la roue à ralentir et inversement.
Le moment d’inertie d’une roue est beaucoup plus important que le poids d’une roue pour la qualifier.
C’est pour ça qu’une roue a fort moment d’inertie est très bien pour rouler à une vitesse de croisière qui varie très peu tandis qu’un moment d’inertie faible facilitera les changements de
rythme.
Habituellement le moment d’inertie est exprimé en gr/mm² mais dans ce test, ils ont préféré l’exprimer en Joules ce qui ne change rien à l’ordre des résultats.

Modèle de roue Moments d’inertie (Joules)


Lightweight Obermayer 84
Tune Olympic Gold 88
Ritchey WCS Carbon 97
Easton Tempest II Carbon 101
Xentis mark1 103
Campagnolo Bora G3 103
Bontrager Race X Lite Carbon Aero 105
Corima Aero 106
Zipp 808. 107
Ambrosio X Carbo 114
CKT Splendor 115
Citec 30005 aero 129
Mavic Cosmic Carbone SL 143
Gipiemme Carbon 5-5 148


On peut clairement scinder ce tableau en deux parties distinctes; les roues avec un moment d’inertie au dessus de 110 et celles inférieures à 110 Joules.
Les roues les plus lourdes en périphérie comme les Gipiemme et les Cosmic Carbone par exemple seront donc excellentes pour les sorties/courses très rapides avec peu de relances tandis qu’elles
accuseront le pas lors des montées ou des changements de rythmes en réclamant plus d’énergie que les autres.
On constate que les Ritchey et les Easton ont un moment d’inertie quasi similaire du à la même jante. La faible différence venant d’un nombre de rayons différents.
Les Lightweight Obermayer avec leur jantes à 300gr et les Tune Olympic Gold avec leurs jantes X-treme profilées à 315gr (réels mais annoncées à 295gr) occupent le peloton de tête.
Il serait très intéressant de tester les roues Bontrager disposant des jantes OCLV55 à 220gr. je serais curieux de voir le résultat. Une valeur de 60/65 joules ne m’étonnerait pas.



Rapports intéressant à développer.

Après tous ces chiffres bruts, il est judicieux de s’attarder sur des rapports qui caractérisent tel ou tel type de roue.

  • C’est pourquoi, afin de qualifier chaque type de roue, j’ai décidé d’étudier en premier le rapport moment
    d’inertie/aérodynamique
    pour déterminer les roues les plus adaptées aux contre la montre avec peu de relances par exemple.


Pour un tel effort individuel, un moment d’inertie élevé aidera à conserver une vitesse élevée tandis que l’aérodynamique doit être le meilleur possible pour pénétrer le mieux dans le flux d’air.
Donc le rapport moment d’inertie/aéro sera déterminé en divisant le moment d’inertie par la puissance absorbées par la paire de roues à 50km/h. Au vu des résultats pas très parlants, je décide de
multiplier toutes les valeurs trouvées par 15,3139… valeur qui correspond au facteur nécessaire pour faire passer la meilleure paire de roue de son chiffre brut à 100. Ainsi les résultats sont
plus exploitables car rapportés à 100 pour la meilleure roue, les autres roues ayant forcément une valeur inférieure à 100.

Modèle de roue Rapport (moment d’inertie/puissance absorbée à 50km/h)


Mavic Cosmic Carbone SL 100
Gipiemme Carbon 5-5 94,04
Zipp 808. 90,53
CKT Splendor 81,16
Citec 30005 aero 77,47
Ritchey WCS Carbon 76,97
Easton Tempest II Carbon 71,61
Bontrager Race X Lite Carbon Aero 68,72
Campagnolo Bora G3 68,58
Corima Aero 65,72
Xentis mark1 63,09
Tune Olympic Gold 55,92
Ambrosio X Carbo 55,42
Lightweight Obermayer 51,87


Ce classement reflète donc les roues les plus adaptées pour les parcours plats avec peu de relances.
Les Mavic Cosmic Carbone sont logiquement en tête du classement; très lourdes en périphérie et disposant d’un aérodynamique assez bon, elles s’imposent aisément.
La surprise vient des Zipp 808, elles ont un moment d’inertie assez bas comparé aux Cosmic Carbone par exemple et pourtant elles sont presque aussi efficaces que ces dernières grâce à leur
aérodynamique très pointu.
La déception des Lightweight est grande… très légéres en périphérie des qualités aérodynamiques pas si bonne que ça (bien que leur site veuille faire penser l’inverse) les placent en queue de
peloton.

  • Ensuite, le rapport rigidité/moment d’inertie peut refléter la qualité d’une roue à grimper où à ne pas grimper.

En grimpant, le cycliste est souvent en danseuse pour bénéficier de pics de puissance plus importants afin de ne pas rester planté à la route (sera développé dans un article prochain) et
stresse la roue latéralement plus qu’en restant assis. La rigidité doit donc être la plus importante possible tandis que le moment d’inertie devra être le plus faible puisque grimper équivaut à une
succéssion de petites accélérations à chaque coup de pédale. Pour déterminer ce rapport, je vais donc diviser la rigidité par le moment d’inertie en multipliant le tout par un facteur pour que la
meilleure roue ait une valeur de 100. (comme précedemment)
Les valeurs des moments d’inertie bruts des roues correspondent à la paire de roue. J’utiliserai cette valeur pour calculer les rapports des roues avant et
arrière
. Il s’agit donc d’une approximation mais elle est très faible étant donné que les paires de roues utilisent les mêmes jantes avant et arrière. Le moment d’inertie d’une roue étant à
presque 80% causé par la jante quand le boyau n’est pas en place et presque 50% quand le boyau ou le pneu est installés (téléchargez "http://ddata.over-blog.com/xxxyyy/0/02/72/10/etude-roue.zip">ce fichier ), on peut presque affirmer que le moment d’inertie de la roue avant ou arrière est la moitié du moment d’inertie de la
paire de roues. Imaginons que le moment d’inertie soit de 100 pour la paire, on peut dire que la roue avant et arrière auront presque un moment d’inertie égal à 50.
J’ai l’impression de mal m’exprimer… si vous ne comprenez pas, n’hésitez pas à me contacter.

Roues avants:

Modèle de roue Rapport rigidité roue avant/moment d’inertie


Lightweight Obermayer 100
Bontrager Race X Lite Carbon Aero 69
Corima Aero 66
Easton Tempest II Carbon 65
Ambrosio X Carbo 61
CKT Splendor 60
Campagnolo Bora G3 55
Zipp 808. 53
Gipiemme Carbon 5-5 50
Citec 30005 aero 46
Tune Olympic Gold 45
Mavic Cosmic Carbone SL 44
Xentis mark1 42
Ritchey WCS Carbon 41

La roue Lightweight Obermayer est logiquement au dessus du lot, bénéficiant d’une rigidité bien plus importante que les autres et d’un moment d’inertie très faible, elle est facilement en tête du
classement.
La ritchey est la plus mauvaise dans ce classement car sa faible rigidité ne l’avantage pas. Ritchey aurait du mettre les têtes de rayons à l’intérieur pour augmenter la taille du parapluie.

Roues arrières:

Modèle de roue Rapport rigidité roue arrière/moment d’inertie


CKT Splendor 100
Easton Tempest II Carbon 97
Lightweight Obermayer 94
Citec 30005 aero 92
Campagnolo Bora G3 91
Bontrager Race X Lite Carbon Aero 89
Zipp 808. 81
Tune Olympic Gold 79
Mavic Cosmic Carbone SL 79
Xentis mark1 76
Corima Aero 76
Ambrosio X Carbo 74
Ritchey WCS Carbon 70
Gipiemme Carbon 5-5 58

La CKT prend la tête dans ce classement ce qui est surprenant sur le papier. Pourtant en voyant les résultats des tests, il est logique qu’elle soit très bien placée.
La Easton est à mon avis la meilleure de ce comparatif car son moment d’inertie est bien plus faible que celui de la CKT, la rigidité étant juste un peu plus faible.
Les Lightweight tirent leur épingle du jeu grâce à un moment d’inertie très bas qui compense la faible rigidité de la roue arrière.
Dans ce test, toutes les jantes des roues ont au moins un profil moyen, ce ne sont pas des roues de montagne à part les Lightweight et les TUNE. Dans un rapport de ce genre de vraies roues légéres
de montagne auraient sans doute écrasé toutes ces roues. Je pense notamment aux Reynolds Cirro KOM ou aux Zipp 250.

 
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Grand test de roues 1 || Great wheel test 1.

Lien Grand test de roues 2008

TOUR; l’un des plus grand magasine allemand a publié pour le mois de Septembre un fantastique comparatif de roues.
Quatorze paires de roues ont été testées sur les points les plus importants.
Ce test fait penser aux excellents comparatifs de roues réalisés par Le cycle il y a quelques années.
Le tests ont donc été axés principalement sur la rigidité des roues, leur aérodynamisme et leur moment d’inertie qui sont les trois critères les plus importants d’une roue.
Les protocoles sont exactement identiques pour chaque roues, on peut donc aisément comparer les qualités de chacunes d’entre elles.

Voici donc les chiffres bruts:



Ambrosio X-Carbo

Prix: 1399€
Nombre de rayons avant/arrière: 28/28

Puissance absorbée à 30/40/50km/h: 6.8/16.1/31.5 W
Moment d’inertie (rapporté en énergie): "postbody">114 Joules
Rigidité avant et arrière: 65.2/39.7 N/mm
Dimensions: 20x46mm
Poids de la paire/ limite d’utilisation: 1655g/90kg
Qualité du freinage:
1/5

Bontrager Race X-Lite Aero

Prix: 1400€
Nombre de rayons avant/arrière: 16/16

Puissance absorbée à 30/40/50km/h: 5.1/12/23.4 W
Moment d’inertie (rapporté en énergie): "postbody">105 Joules
Rigidité avant et arrière: 67.41/43.8 N/mm
Dimensions: 20x43mm
Poids de la paire/ limite d’utilisation: 1420g/no
limit
Qualité du freinage: 1/5

Campagnolo Bora G3

Prix: 2300€
Nombre de rayons avant/arrière: 18/21

Puissance absorbée à 30/40/50km/h: 5/11.8/23 W
Moment d’inertie (rapporté en énergie): "postbody">103 Joules
Rigidité avant et arrière: 52.5/44.1 N/mm
Dimensions: 20x50mm
Poids de la paire/ limite d’utilisation: "postbody">1400g/82kg
Qualité du freinage: 3/5

 
Citec 3000s aero

Prix: 699€
Nombre de rayons avant/arrière: 12/16

Puissance absorbée à 30/40/50km/h: 5.5/13.1/25.5 W
Moment d’inertie (rapporté en énergie): "postbody">129 Joules
Rigidité avant et arrière: 55.3/55.9 N/mm
Dimensions: 18x30mm
Poids de la paire/ limite d’utilisation: "postbody">1695g/89kg
Qualité du freinage: 5/5

CKT Splendor

Prix: 1089€
Nombre de rayons avant/arrière: 16/24

Puissance absorbée à 30/40/50km/h: 4.7/11.1/21.7 W
Moment d’inertie (rapporté en énergie): "postbody">115 Joules
Rigidité avant et arrière: 64.0/54.0 N/mm
Dimensions: 20x45mm
Poids de la paire/ limite d’utilisation: "postbody">1565g/110kg
Qualité du freinage: 1/5

Corima Aero

Prix: 808€
Nombre de rayons avant/arrière: 18/24

Puissance absorbée à 30/40/50km/h: 5.3/12.6/24.7 W
Moment d’inertie (rapporté en énergie): "postbody">106 Joules
Rigidité avant et arrière: 65.2/37.7 N/mm
Dimensions: 20x46mm
Poids de la paire/ limite d’utilisation: 1455g/no
limit
Qualité du freinage: 1/5

Easton Tempest II Carbon

Prix: 1700€
Nombre de rayons avant/arrière: 18/20

Puissance absorbée à 30/40/50km/h: 4.7/11.1/21.6 W
Moment d’inertie (rapporté en énergie): "postbody">101 Joules
Rigidité avant et arrière: 60.9/46.1 N/mm
Dimensions: 20x58mm
Poids de la paire/ limite d’utilisation: 1380g/no
limit
Qualité du freinage: 2/5

Gipiemme Carbon 5.5

Prix: 1199€
Nombre de rayons avant/arrière: 20/20

Puissance absorbée à 30/40/50km/h: 5.2/12.3/24.1 W
Moment d’inertie (rapporté en énergie): "postbody">148 Joules
Rigidité avant et arrière: 68.3/40.2 N/mm
Dimensions: 20x55mm
Poids de la paire/ limite d’utilisation: "postbody">2040g/120kg
Qualité du freinage: 3/5

Lightweight Obermayer

Prix: 3690€
Nombre de rayons avant/arrière: 20/20

Puissance absorbée à 30/40/50km/h: 5.4/12.7/24.8 W
Moment d’inertie (rapporté en énergie): "postbody">84 Joules
Rigidité avant et arrière: 78.3/37.1 N/mm
Dimensions: 20x53mm
Poids de la paire/ limite d’utilisation: "postbody">1065g/80kg
Qualité du freinage: 3/5

Mavic Cosmic Carbone SL

Prix: 1250€
Nombre de rayons avant/arrière: 16/20

Puissance absorbée à 30/40/50km/h: 4.7/11.2/21.9 W
Moment d’inertie (rapporté en énergie): "postbody">143 Joules
Rigidité avant et arrière: 58.7/52.8 N/mm
Dimensions: 19x52mm
Poids de la paire/ limite d’utilisation: "postbody">1985g/100kg
Qualité du freinage: 5/5

Ritchey WCS Carbon

Prix: 1868€
Nombre de rayons avant/arrière: 16/24

Puissance absorbée à 30/40/50km/h: 4.2/9.9/19.3 W
Moment d’inertie (rapporté en énergie): "postbody">97 Joules
Rigidité avant et arrière: 37.4/31.9 N/mm
Dimensions: 22x58mm
Poids de la paire/ limite d’utilisation: 1295g/no
limit
Qualité du freinage: 2/5

Tune Olympic Gold

Prix: 1583€
Nombre de rayons avant/arrière: 16/20

Puissance absorbée à 30/40/50km/h: 5.2/12.3/24.1 W
Moment d’inertie (rapporté en énergie): "postbody">88 Joules
Rigidité avant et arrière: 37.0/32.6 N/mm
Dimensions: 20x46mm
Poids de la paire/ limite d’utilisation: "postbody">1075g/90kg
Qualité du freinage: 1/5

Xentis Mark 1

Prix: 1718€
Nombre de rayons avant/arrière: 4/4

Puissance absorbée à 30/40/50km/h: 5.4/12.8/25 W
Moment d’inertie (rapporté en énergie): "postbody">103 Joules
Rigidité avant et arrière: 39.8/37 N/mm
Dimensions: 20x42mm
Poids de la paire/ limite d’utilisation: 1455g/no
limit
Qualité du freinage: 3/5

Zipp 808

Prix: 1960€
Nombre de rayons avant/arrière: 18/24

Puissance absorbée à 30/40/50km/h: 3.9/9.3/18.1 W
Moment d’inertie (rapporté en énergie): "postbody">107 Joules
Rigidité avant et arrière: 52.9/40.7 N/mm
Dimensions: 26x82mm
Poids de la paire/ limite d’utilisation: 1450g/no
limit
Qualité du freinage: 2/5

Deux paires de roues sont quasiment identiques; il s’agit des Easton et des Ritchey qui bénéficient des mêmes jantes. Je m’efforcerait donc de comparer ces deux paires de roues en
priorité.

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Impact du nombre de rayons sur l’aérodynamisme d’une roue.

Le nombre de rayons d’une roue a un impact direct sur la rigidité de cette dernière (voir l’article du 03/06/05) mais aussi sur son aérodynamique.

Il est intéressant d’étudier les proportions dans lesquelles les rayons influent sur la trainée de la roue.



Afin de déterminer cette influence, la société Zipp a éffectué plusieurs série de tests qui ont pour but de déterminer la puissance nécessaire à dévelloper dans un flux d’air pour faire tourner la roue à une certaine vitesse.

Ces tests ont été reconduits pour plusieurs roues et surtout pour des roues identiques dont le nombre de rayon change. (La Zipp 404).

Etant donné la grande marge d’incertitude causée par la difficulté à reproduire les tests par les moyens disponibles, une moyenne sera faite sur au moins trois éssais pour chaque roue.



Voici les résultats; en abscisse figure l’angle du vent imposé à la roue, la puissance en Watt est en ordonnée.










La première chose qui frappe aux yeux est la courbe la plus haute, donc la roue qui réclame le plus de puissance pour avancer à une certaine vitesse: il s’agit d’une roue plate à boyau type Mavic Gl330 à 32 rayons qui réclame près de 50% de puissance supplémentaire en plus pour tourner à la même vitesse que les autres roues à base de jante Zipp 404.

La seconde courbe qui se détache à forte inclinaison du vent est celle d’une roue classique à 20 rayons.



Le plus intéressant à exloiter concerne les Zipp, un seul paramètre change sur ces éssais; il s’agit du nombre de rayons, on est donc en mesure de voir directement l’impact du nombre de rayons sur l’aérodynamisme.



Première constatation; la roue avec 16 rayons nécessite plus de puissance que celle à 18 rayons pour tourner. C’est bien entendu causé par le manque de précision des tests durant lesquels la roue à 18 rayons à été testée 14 fois tandis que celle à 16 rayons n’a été testée que 3 fois. La moyenne des valeurs est donc plus précise pour la roue à 18 rayons et on s’approche plus de la réalité.



Seconde constation, et sans doute très intéressante: passer d’une roue à 18 rayons à une roue à 28 rayons ne fait gagner dans ce test qu’environ 12,5% de puissance ce qui est ma foi très faible car ça représente 55,5% de rayons en plus!

Attention à ne pas confondre la puissance que doit dévelloper le coureur sur le vélo et le gain causé par le nombre de rayons! Ici le gain de 12,5% ne veut pas dire que le coureur devra dévelloper 12,5% de puissance en moins mais ça veut seulement dire que la roue avant absorbera 12,5% de puissance en moins par rapport à une roue zipp 404 28 rayons au coureur. Il y a bien sur d’autres paramètres à prendre en compte pour évaluer le gain en puissance à développer par un coureur sur le vélo complet.




Finalement après interprétation de ce test, on peut affirmer que le nombre de rayon d’une roue est largement négligeable par rapport à la section de la jante.

Il vaut mieux donc préférer une jante haute avec beaucoup de rayons (24/28) plutôt qu’une jante basse avec peu de rayons (18/20) quand on recherche l’aérodynamisme et la rigidité.

Rien de bien nouveau en soit mais cet article à l’avantage de montrer dans quelles proportions cela a lieu.



Source : Zipp


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Impact du nombre de rayons sur la rigidité d’une roue.

Ce sujet réccurent connait une réponse simple: plus la roue a de rayons, plus elle sera rigide.
Pourtant, augmenter la nombre de rayons augmente le poids de la roue en plus de diminuer son aérodynamique.
On est donc en droit de se demander dans quelles mesures augmenter le nombre de rayons est bénéfique à la rigidité de la roue.


Le document suivant expose la déformation d’une roue avant Zipp 404 vantée pour sa rigidité en fonction de la charge qu’on lui applique et du nombre de rayons dont elle est constituée.


On remarque qu’à charge maximale passer de 16 à 20 rayons (+125%) augmente la rigidité de 9,2% , passer de 20 à 24 rayons l’augmente de 7,5% tandis que les quatres rayons supplémentaires pour passer de 28 à 32 rayons (+114%) augmentent la rigidité de 3,2%.

Donc l’ajout d’un rayon sur une roue peu rayonnée est bien plus profitable que l’ajout d’un rayon sur une roue déjà bien dotée en rayons.

La roue à 32 rayons permet de gagner 0,5mm de rigidité latérale à charge maximale par rapport à la roue à 16 rayons ce qui représente 31,25% de rigidité alors que l’augmentation de rayons est de 100%.


Finalement, on constate que le nombre de rayon idéal (en ne tenant compte que de la rigidité) pour un cycliste moyen se situe aux alentours de 24 rayons pour une jante telle que la Zipp 404. L’augmentation du nombre de rayons n’apporte quasiment rien à part du poids; environ 5 gramme par rayon et de la trainée supplémentaire (à suivre dans un prochain article).

Source: Zipp

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Les roulements céramique.

Les roulements en céramique sont de plus en plus présents sur les roues haut de gamme et sur les moyeux "tunables". Je pense notamment aux moyeux Tune MAG160 à axe carbone, aux moyeux ADA, American Classic, série Z des Zipp etc.
Sans oublier les moyeux des groupes Shimano et Campagnolo dont il est possible de changer les billes acier pour des céramique très facilement.
Voici donc les avantages que peuvent procurer de tels roulements:


Des caractéristiques toujours meilleures

Herman Paternoster

Voici dix ans, la céramique ou le nitrure de silicium faisait son entrée dans l’industrie des roulements à billes. Depuis, l’application des roulements en céramique a pris son envol. Nous vous expliquons ici les arguments techniques à la base de ce développement.

Les régimes excessivement élevés sont déconseillés aux roulements. Les forces centrifuges provoquent sur les roulements à billes qui tournent à la vitesse de la cage une charge telle qu’elle peut largement dépasser la charge admissible du roulement. Le choix de plus petites billes et d’une densité du matériau plus faible peut remédier à cette situation.

Deux facteurs influents
La force centrifuge est entre autres proportionnelle à la masse de la bille. Une bille en céramique de 9,525 mm pèse 1,5 gramme tandis que sa soeur de même diamètre en acier pèse 2 grammes de plus, soit 3,5 grammes. Cela représente une hausse de régime de 30% en faveur du roulement en céramique.

D’autre part, le module E du nitrure de silicium est le double de celui de l’acier. Ainsi, à charge égale, la surface de contact est plus petite et donc, la tension de contact plus élevée. On a calculé que la charge admissible d’un roulement en céramique sur l’acier est inférieure d’un tiers à la combinaison acier-acier.

Ces deux estimations donnent néanmoins un surplus de régime admissible de 15% au roulement en céramique. Cependant, la surface de contact plus faible donne encore un avantage supplémentaire : le frottement moins important dégage moins de chaleur par rapport à un contact acier-acier. Ce facteur permet d’augmenter encore légèrement le régime maximal.

Des plus petites billes
Si le diamètre des billes en acier est plus petit, la force centrifuge diminue. La force centrifuge est en effet proportionnelle à la puissance trois du diamètre des billes. La chargeabilité du point de contact est proportionnelle au carré du diamètre des billes. Mais la surface de contact diminue à nouveau ce qui, à charge égale, augmente la tension de contact. Il faut de même placer plus de billes dans la bague.

Au vu de tous ces facteurs, on peut dire qu’une réduction de moitié du diamètre de la bille entraîne le doublement de la vitesse de rotation maximale.

Si l’on dote les billes d’un revêtement en nickel-chrome, le dégagement de chaleur est moins important, à l’instar des billes en céramique.

Hybride
Les roulements à bagues en acier et billes en céramique sont appelés roulements hybrides. L’avantage d’inaltérabilité découlant des roulements complètement en céramique placés dans un environnement agressif est réduit à néant par la présence de l’acier. Pour cette même raison, le bénéfice en termes de température disparaît. Les billes en céramique conservent toutefois un avantage dans les environnements chargés de particules solides. De fait, les particules solides sont pressées par les billes en céramique dans la bague en acier dur ce qui permet de ne pas endommager les billes. Il suffit dès lors d’une seule bille en céramique par roulement.

Nous distinguons par conséquent trois variantes de roulements à billes :

* les roulements en acier dotés d’une seule bille en céramique
* les roulements en acier dotés uniquement de billes en céramique
* le roulement entièrement en céramique


Lubrification
A l’instar des roulements à billes en acier, les roulements à billes hybrides doivent être lubrifiés à l’huile. La lubrification peut être seulement omise à des températures très basses pour peu que la longévité et l’utilisation soient courtes. Les roulements entièrement en céramique se contentent généralement d’une lubrification à l’eau. Les roulements plastiques à billes en céramique peuvent fonctionner sans lubrification lorsqu’ils sont très peu chargés.

Isolation
S’il s’avère nécessaire de prévoir une isolation électrique du roulement, le roulement en céramique est le plus conseillé. Néanmoins, pour des tensions plus faibles, on peut se contenter d’appliquer un revêtement céramique sur la surface extérieure.

Conclusion
Les exigences toujours plus strictes posées par les constructeurs de machines peuvent largement être compensées par les roulements à billes hybrides. Ceux-ci garantissent de fait des régimes plus importants, un niveau de vibration plus faible et une plus grande longévité. Le jeu et l’usure progressent moins vite par rapport aux roulements en acier. Des secteurs comme l’astronautique, qui utilisaient avec modération les roulements hybrides dans leur première phase, les envisagent maintenant de plus en plus dans les réducteurs, pompes et électromoteurs.


                           


Des roulements céramique sont disponibles chez SKF au détail. Le prix est bien entendu à la hauteur des performances, il ne vous reste plus qu’à trouver le bon filon sur internet… ;)

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