Étroit ou large ? Haute pression ou basse pression ? Tubs ou clinchers ? Nous étudions les complications liées au choix des pneus
Suite à notre test: les pneus plus larges sont-ils vraiment plus rapides ? Nous avons décidé de poursuivre notre enquête sur les complications du choix des pneus.
L'un des plus grands progrès jamais réalisés dans la technologie du vélo est venu d'une source improbable: un vétérinaire écossais du nom de John Boyd Dunlop. En 1888, dans un changement significatif par rapport à son travail quotidien, Dunlop a créé le premier pneu pneumatique dans le but de débarrasser son fils des maux de tête et de l'inconfort qui avaient troublé le garçon alors qu'il conduisait son tricycle à pneus pleins autour des pavés cahoteux de Belfast.
Avance rapide jusqu'à aujourd'hui et le concept de base n'a pas changé - une chambre à air scellée fournit une couche d'amorti entre le pilote et la route - mais cela ne signifie pas que tous les pneus sont égaux. Certains pneus sont plus rapides que d'autres, mais il faut un peu de compréhension de la technologie des pneus avant de pouvoir trouver le meilleur pour vous.
Résister à un repos
'Pendant qu'il roule, un cycliste doit faire face à différents types de résistance: la résistance de l'air, le poids (en cas d'accélération ou de freinage) et la résistance au roulement du pneu, qui est la perte d'énergie due au roulement du pneu vers l'avant, ' déclare Nicolas Cret, développeur de pneus route chez Michelin. « Nous mesurons la résistance au roulement avec des paramètres fixes tels que la pression régulée, la vitesse constante, la charge et la température. La machine de mesure est généralement composée d'un tambour, qui doit être aussi grand que possible pour simuler un terrain plat. Le pneu est mis en rotation à une vitesse/charge/pression donnée lors d'une séance d'échauffement, puis nous arrêtons la puissance du tambour et mesurons la distance jusqu'à ce que le pneu arrête de rouler. Plus la distance est longue, plus la résistance au roulement est faible.’
En termes simples, la résistance au roulement est donc la force qui agit contre le mouvement vers l'avant d'un pneu roulant sur une surface. En termes pratiques, avec des facteurs tels que la résistance de l'air, cette force de résistance signifie que lorsque vous êtes en roue libre sur une surface plane, vous finirez par vous arrêter. Mais puisque l'énergie ne peut être ni créée ni détruite, seulement changée, où est passée l'énergie qui nous propulsait vers l'avant ?
«La résistance au roulement des pneus est l'énergie consommée pour surmonter la déformation des pneus», explique Wolf VormWalde, chef de produit pneus chez Specialized. « Lorsqu'un pneu est sous charge, il se déforme et déformer un matériau nécessite de la force. Lorsque le pneu roule, la déformation se poursuit lorsque la bande de roulement et le flanc du pneu traversent la zone de contact [là où le pneu rencontre la surface de la route] lorsque la roue tourne. Le pneumatique est donc sollicité et déformé en entrant dans l'aire de contact et se détend en sortant de l'aire de contact. Mais contrairement à un ressort parfait, le pneu ne restitue pas l'énergie qu'il a investie en se déformant.'
Observez ce qui arrive aux pneus d'un vélo stationnaire sous le poids d'un cycliste et vous comprendrez ce que signifie VormWalde. Un pneu sous la charge d'un cycliste se gonflera sur les flancs et la bande de roulement s'aplatira pour épouser la forme de la surface en dessous. Lorsque le vélo est en mouvement et que le pneu tourne, ce processus se répète à l'endroit où le pneu rencontre la surface de la route. Dans un monde idéal, le pneu `` donnerait aussi bien qu'il a obtenu '', rebondissant sur la surface de la route avec autant de force qu'il en fallait pour l'écraser sur la surface de la route en premier lieu, et donc l'énergie mise en mouvement vers l'avant serait conservé. Malheureusement, les composés de caoutchouc des pneus sont « viscoélastiques », ce qui signifie que lorsqu'ils se déforment sous la charge, les molécules des chaînes polymères du composé se réarrangent et, ce faisant, se frottent les unes contre les autres. Cette friction interne crée de la chaleur, qui, malheureusement, est un sous-produit inutile dans la quête pour propulser votre vélo vers l'avant. Sentez simplement votre pneu arrière après une heure sur le turbo trainer et vous aurez bientôt l'image.
C'est cette déformation du pneu qui est la clé de sa résistance au roulement et donc de sa "vitesse". Vous pouvez affecter la façon dont un pneu se déforme de différentes manières, dont l'une consiste à faire varier la pression de l'air que vous y pompez.
Déformation du caractère
Si plus un pneu se déforme, plus il a de résistance au roulement. être minimisé ? La vérité – comme toujours – est un peu plus compliquée.
Christian Wurmbäck, chef de produit chez Continental, déclare: L'augmentation de la pression dans un pneu diminue la résistance au roulement, mais seulement jusqu'à un certain point. Par exemple, si vous prenez un pneu de 23 mm et augmentez la pression de 85 psi à 115 psi, vous aurez moins de résistance au roulement. Mais si vous prenez le même pneu et augmentez la pression de 115 psi à 140 psi, il n'y a pratiquement aucune différence. '
VormWalde de Specialized est d'accord: « Sur une surface parfaitement lisse, la pression plus élevée est toujours plus rapide. Mais cet effet diminue sur les vraies routes, de sorte que nous disons qu'à 130 psi, vous pompez le pneu à mort [c'est-à-dire qu'il ne peut pas devenir plus utilement rigide]. La chose importante à retenir est que la relation entre le pneu et la route est symbiotique et que les routes ne sont jamais parfaitement lisses.
‘Vous ne voulez pas que le pneu soit si dur que lorsque vous roulez sur la route, il ne puisse pas absorber les fréquences de surface. Il est plus efficace pour le pneu d'absorber les rugosités et les bosses que de transmettre ces amplitudes au vélo et au cycliste. Soulever le vélo et le cycliste consommera toujours plus d'énergie que d'écraser un pneu. C'est l'une des raisons pour lesquelles vous voyez des cyclistes de cyclo-cross et de VTT exécuter des pressions aussi basses », ajoute-t-il.
Il marque un point. Car au lieu de permettre à une section particulièrement cahoteuse de le propulser dans les airs, le coureur de VTT chevronné essaiera de garder son corps sur un plan plat, en utilisant ses bras et ses jambes pour absorber toutes les bosses du terrain. En termes simples, si vous voulez avancer horizontalement, vous ne gaspillez pas votre énergie à monter et descendre verticalement.
L'astuce consiste à déterminer la meilleure pression des pneus pour la route sur laquelle vous roulez - quelque chose qui peut nécessiter un peu d'essais et d'erreurs. Et puis vous devez vous demander si vous êtes sur la bonne largeur de pneus en premier lieu.
La petite question de taille
Au bon vieux temps, les coureurs pensaient que les pneus plus fins étaient meilleurs, la plupart des roues professionnelles étant équipées de tout, d'un pneu de 21 mm de large à un minuscule 18 mm. Au fil du temps, les cyclistes ont peut-être mis plus d'emphase sur le confort et moins sur la vitesse engourdissante, de sorte que les pneus de 23 mm sont devenus la norme des vélos de route.
Cependant, Marcus Hachmeyer, chef de produit chez Schwalbe, déclare que des études sur le comportement des pneus ont révélé des choses plutôt surprenantes: Si vous comparez des pneus de largeurs différentes mais de spécifications identiques - même composé, même profil arrondi, même pression de gonflage - on peut dire en termes de résistance au roulement: plus elle est large, plus elle est rapide !'
Cela semble contre-intuitif - après tout, les vélos de route sont bien plus rapides que les vélos de tourisme ou les VTT - mais l'analyse de la zone de contact d'un pneu a aidé des concepteurs tels que Hachmeyer à dépasser la croyance populaire selon laquelle "plus étroit équivaut à plus rapide".
« Des pneus plus larges sont plus rapides », fait écho Wurmbäck chez Continental. « Un 24 mm roule plus vite qu'un 23 mm, mais un pneu de 25 mm roule encore plus vite que ça. En fait, notre pneu GP4000s est environ 7 % plus rapide en version 25 mm qu'en version 23 mm.'
La raison revient à ce problème de déformation. Bien qu'à la même pression, les pneus larges et étroits aient la même surface de contact, la forme précise de chaque contact sera différente. Dans un pneu plus étroit, cette pièce sera plus mince mais plus longue, formant une forme ovale mince sur la longueur du bas du pneu, alors que pour un pneu plus large, la forme de la pièce de contact sera plus circulaire, car le pneu est plus aplati sur sa largeur.. Le résultat est que la surface de contact plus mince et plus longue du pneu plus fin encourage une plus grande déformation du pneu - en particulier du flanc - que son homologue plus large. Et comme nous l'avons déjà entendu, plus un pneu se déforme, plus il consomme d'énergie en le déformant. Mais si tel est le cas, ne devrions-nous pas tous rouler sur du 28 mm ?
L'affaire contre
‘Bien qu'un pneu de 28 mm soit plus rapide que sa version de 23 mm en termes de résistance au roulement, le poids du 28 mm sera supérieur à celui de 23 mm car une taille plus grande signifie plus de matériau. Cela risque de créer une différence notable en termes d'inertie, et cela aura un effet lors des phases d'accélération ou de décélération », explique Nicolas Cret de Michelin."Les propriétés aérodynamiques passeront également d'un pneu de 23 mm à un pneu de 28 mm."
Si poussé, que choisiraient les experts ? "Nous avons trouvé que 24 mm est le compromis idéal en termes de résistance au roulement, d'aérodynamisme et de poids", déclare VormWalde de Specialized. Cependant, Ken Avery de la vieille garde italienne Vittoria n'est pas d'accord: « Plus [largeur] n'est pas toujours mieux. La modération est la clé. Une fois que vous dépassez 26 mm, les gains subtils de résistance au roulement commencent à se dissiper. La formule est rejetée, pour ainsi dire. De plus, cela suppose que tous les pneus ont un profil cohérent, ce qui n'est pas le cas. Souvent, l'épaisseur de la bande de roulement [en coupe transversale] rend le pneu plus pointu que rond, de sorte qu'un pneu de 24 mm d'un fabricant peut être plus rapide ou plus lent dans un scénario donné qu'un 23 ou 25 mm.
Pour compliquer encore les choses, en plus des choix concernant la pression et la largeur des pneus viennent des considérations sur la souplesse d'un pneu.
Ce qui se cache en dessous
Si la déformation entraîne une perte d'énergie thermique, alors un pneu plus souple prendra moins d'énergie pour se déformer d'une manière donnée qu'un pneu dont la carcasse est plus rigide. Sous le composé de caoutchouc d'une bande de roulement de pneu se trouvent des milliers de fibres étroitement tissées. Selon le pneu, cette carcasse de plis peut contenir jusqu'à 320 fils par pouce (tpi), tous en coton très fin, ou peut-être aussi peu que 60, fabriqués à partir d'un nylon nettement plus épais. Le résultat, selon des fabricants tels que Vittoria et Challenge, est que plus le nombre de fils est élevé, plus le pneu est souple, et donc plus il se déforme facilement, et donc moins il aura de résistance au roulement.
« Plus le nombre de tpi est élevé, plus le pneu est souple », déclare Simona Brauns-Nicol de Challenge. « Au fil du temps, les fournisseurs ont livré des fils de qualité de plus en plus élevée qui ont permis aux fabricants de pneus de passer d'un tissage maximum de 280/300 tpi à 320 tpi. Plus la carcasse est souple et flexible, plus elle est confortable et, surtout, plus elle adhère à la route, permettant ainsi d'obtenir le plus de vitesse. Cependant, dans le monde des pneus, rien n'est simple, et donc plus de fils ne signifient pas automatiquement un pneu plus rapide.
VormWalde chez Specialized dit: « Un pneu de 60 tpi avec un bon composé de carcasse peut être aussi rapide qu'un pneu de 100 tpi. Le matériau est également important - certaines enveloppes en polycoton sont rapides, mais ce n'est pas à cause du nombre de fils, c'est à cause de l'imprégnation au latex qui la rend très élastique. Un nombre de fils élevé ne signifie pas nécessairement un pneu plus rapide.'
Si des pneus plus souples signifient une meilleure résistance au roulement, il en va de même pour les chambres à air. "Une conduite encore plus souple et résistante aux crevaisons peut être obtenue en utilisant une chambre à air en latex au lieu d'une chambre à air en butyle", déclare Simona Brauns-Nicol chez Challenge. «Les nôtres peuvent être gonflés à environ 300 fois leur volume d'origine. Le latex est solide et élastique à la fois, et ne se perfore pas aussi facilement, car l'élasticité signifie qu'un tube en latex a tendance à contourner les corps étrangers.'
En plus d'être un matériau intrinsèquement plus souple, le latex est également plus léger - il surpassera donc les tubes en butyle en termes de résistance au roulement. Cependant, cette souplesse a un coût: le latex est plus poreux que le butyle, ce qui signifie que l'air s'échappera de manière perceptible au fil des jours.
Les goûts de Specialized et Challenge pourraient probablement continuer à se disputer sur les tubes en latex, le nombre de fils et les carcasses pendant des jours (il n'est pas surprenant que Challenge se targue de produire des pneus avec un nombre de fils aussi élevé que 320 tpi, tandis que Specialized semble content avec une production maximale de 220 tpi), mais leurs points de vue opposés mettent en évidence le nœud même de cette question de « pneu rapide »: il n'y a pas de réponses définitives. Bien sûr, il y a des paramètres de base - taille, pression, souplesse - mais ces choses sont si inextricablement liées les unes aux autres et aux questions de résistance au roulement, d'aérodynamisme et d'inertie qu'il est inutile de se concentrer sur un seul aspect au détriment des autres.
Comme le dit Cret chez Michelin, "la conception d'un pneu doit être considérée comme une tentative d'amélioration simultanée de nombreux domaines de performances conflictuels". Un pneu est toujours un compromis de performance. Qu'est-ce qu'un pneu rapide ? Eh bien, cela dépend de ce que vous entendez par rapide. '
Et enfin… se baigner ou ne pas se baigner ?
Pendant des années, les boyaux ont été présentés comme le meilleur pneu qu'un cycliste sérieux puisse obtenir, les supporters affirmant que la seule raison de ne pas les utiliser quotidiennement est due aux inconvénients et au coût de la crevaison. Cependant, il y a quelques entreprises prêtes à bouleverser ce applecart particulier.
« Les pneus sont plus rapides que les boyaux », déclare Wolf VormWalde de Specialized. «C'est parce que la moitié de la chambre à air efficace est la jante. Les flancs de la jante ne se déforment pas au roulage et ne consomment donc pas d'énergie. Vous pensiez qu'on avait poussé Tony Martin à utiliser des clinchers pour des raisons commerciales, n'est-ce pas ? Non! Ils sont tout simplement plus rapides.'
Ce vol face à la sagesse conventionnelle n'est pas seulement d'un homme (bien qu'il soit au centre d'une assez grande société de vélos), mais c'est plutôt un sentiment partagé par des géants du pneu Schwalbe et Continental également. Mais si tel est le cas, pourquoi les pros ne montent-ils pas sur des pneus? Eh bien, dit Christian Wurmbäck de Continental, c'est une évidence.
'Une paire de roues tubulaires est légère mais, ce qui est important pour les cyclistes professionnels, elle offre une capacité de roulage à plat. En cas de crevaison à grande vitesse, un boyau reste sur la jante à cause de la colle, contrairement à un pneu, qui a tendance à tomber, ce qui donne un accident très désagréable.’
