Les roulements sont au cœur de chaque pièce rotative de votre vélo, mais remplacer l'acier par de la céramique fera-t-il une différence pour votre conduite ?
Depuis que les anciens Égyptiens utilisaient une plate-forme de troncs d'arbres pour déplacer des blocs de pierre géants en place lors de la construction des pyramides, les roulements ont aidé la race humaine à continuer à rouler.
Il est intéressant de noter que le premier brevet officiel pour un roulement à billes concernait un vélo. Le mécanicien français Jules Suriray les a montés sur un vélo qui a remporté la première course cycliste sur route de ville à ville au monde, Paris-Rouen, en novembre 1869. De nos jours, les roulements sont mieux connus de tous les cyclistes comme ces choses qui s'effondrent pendant le démontage et nécessitent des heures sur les mains et les genoux à chercher sous les établis ou les réfrigérateurs pour les récupérer.
Leçon d'histoire mise à part, les roulements jouent un rôle énorme dans la façon dont les vélos peuvent se déplacer si librement. Pédales, manivelles, roues, jeux de direction, roues jockey… s'il tourne, les roulements sont au centre de celui-ci, et sans eux, nous aurions du mal à rouler n'importe où vite. Il existe de nombreux types de roulements différents, il est donc utile de clarifier quelques définitions à ce stade pour éviter toute confusion.
Lorsque nous nous référons à un « roulement », nous entendons un composant composé de cinq éléments de base: billes, joints, cages à billes, bagues et graisse. Le concept est simple - plusieurs balles sont prises en sandwich entre deux surfaces concaves (courses), ce qui leur permet de tourner l'une contre l'autre (l'une est généralement fixe) avec un minimum de frottement. Les cages et les joints maintiennent tout en place et empêchent la saleté d'entrer, tandis que la graisse lubrifie et protège le système mobile.
La plupart des applications de vélo modernes privilégient désormais les "roulements à cartouche". Ces unités scellées présentent plusieurs avantages par rapport aux anciens systèmes de `` roulements libres '', qui sont largement confinés aux composants bas de gamme et moins chers (bien que quelques pièces de haut niveau choisissent toujours de s'en tenir au système de billes, de coupelles et de cônes lâches en raison à son ajustement plus fin). Les roulements à cartouche nécessitent généralement beaucoup moins d'entretien, et lorsqu'ils finissent par s'user, cela ne cause généralement pas de dommages terminaux aux pièces qui les entourent. De plus, ils peuvent être remplacés facilement.
'Roulements à billes' fait référence aux billes elles-mêmes. Les roulements à billes peuvent être fabriqués à partir de différents matériaux, notamment l'acier chromé, l'acier inoxydable et - l'arrivée la plus récente dans le monde du vélo (dont plus tard) - la céramique, généralement le nitrure de silicium (Si3N4). Un roulement "hybride" est un roulement avec des billes en céramique et des bagues en métal.
Tous les roulements ne sont pas créés égaux, quelle que soit leur composition. Une fois, j'ai vu un mécanicien de vélo de haut niveau sortir la loupe d'un bijoutier, scruter un roulement à billes apparemment propre et brillant et déclarer: «Je ne les mets pas dans mes moyeux. Ils sont comme des décorations de gâteaux. Comme pour la plupart des choses, une hiérarchie existe dans les roulements et vous en avez pour votre argent.
Ce qui circule… n'est pas forcément rond
Les roulements à billes les moins chers ne sont peut-être même pas parfaitement ronds. Les roulements sont généralement classés selon une échelle de rondeur, mesurée au millionième de pouce. Une bille en acier de grade 200 signifie qu'elle est ronde avec une tolérance de 200 millionièmes de pouce. Par conséquent, un nombre inférieur - grade 25 par exemple - est une balle fabriquée avec beaucoup plus de précision. Pour les tailles utilisées dans les vélos, les notes varient de 2 000 à 3, tout ce qui est inférieur à 100 étant généralement considéré comme une « balle de précision ». Ce système de classement est utilisé à la fois pour les billes en acier et en céramique, ainsi qu'une autre gradation pour la rugosité de surface, où la céramique permet généralement d'obtenir un résultat beaucoup plus lisse - juste l'un de ses avantages inhérents.
Ces petites différences de rondeur et de surface font-elles une réelle différence pour le cycliste moyen ? Alan Weatherill du fabricant de composants basé au Royaume-Uni, Hope Technology, déclare: « En fin de compte, si les billes sont de mauvaise qualité et ne sont pas parfaitement rondes ou lisses, elles entraîneront une augmentation de la friction et une usure prématurée de tous les composants du roulement. Il échouera inévitablement. La qualité du ballon, quel que soit le matériau, est le facteur le plus important.’
L'importance des roulements à billes est bien plus grande que leur taille ne le suggère, c'est pourquoi l'industrie du cyclisme fait tant d'histoires avec les billes en céramique. Voici le problème: les billes en céramique sont généralement plus rondes, plus lisses, plus dures et plus légères que les billes en acier, elles devraient donc théoriquement offrir moins de frottement et une plus grande longévité. Elles sont également beaucoup plus chères, il vaut donc la peine de bien examiner les avantages potentiels des boules en céramique avant de vous séparer de votre argent…
Jacob Csizmadia, fondateur de CeramicSpeed, a été la première personne à introduire les roulements hybrides en céramique dans le cyclisme professionnel en 2000. Les données de test de CeramicSpeed revendiquent, un peu audacieusement, une économie d'énergie de six à neuf watts par rapport aux roulements en acier. Si c'est vrai, c'est une bonne quantité d'énergie et potentiellement un gain de temps en remplaçant simplement vos roulements, mais tout le monde ne pense pas que les roulements en céramique sont tout à fait le miracle que certains voudraient nous faire croire.
Weatherill explique pourquoi Hope a ressenti le besoin d'offrir une option de roulement en céramique pour ses moyeux et ses boîtiers de pédalier: "Nous l'avons fait parce que cela nous a été demandé [par le marché]. Nous ne l'avons pas fait d'un point de vue technique. C'est beaucoup de battage médiatique. Les roulements en céramique sont utilisés dans les machines industrielles car ils tournent à 25 000 tr/min et il y a des avantages significatifs, mais une roue de vélo ne tourne qu'à, disons, 300 tr/min, donc les différences par rapport aux billes d'acier de très haute qualité que nous utilisions déjà sont très léger.'
Le directeur de CeramicSpeed, Martin Banke, tient à contester le point de vue de Weatherill et défend ses données de test en disant: «Les roulements en céramique ne sont pas un battage publicitaire. Les billes en céramique sont supérieures aux billes en acier sous n'importe quelle charge rencontrée sur un vélo - en supposant une qualité de céramique haut de gamme appropriée. '
C'est cette question de qualité, suggère Banke, qui pourrait expliquer pourquoi certaines personnes ne sont toujours pas convaincues par les roulements en céramique: "La qualité des roulements en céramique [d'autres fabricants] varie. Cela signifie que des roulements très médiocres, généralement bon marché, avec un frottement plus élevé, une fragilité plus élevée et une courte durée de vie sont sur le marché et c'est pourquoi certains, pour une bonne raison, remettent encore en question les roulements en céramique.
Lorsqu'on lui a demandé de commenter la déclaration de Weatherill sur la nécessité des billes en céramique aux vitesses de rotation inférieures du vélo, Banke a déclaré: "Si vous regardez la première page du gros livre sur les roulements hybrides, vous diriez la réponse est non [pour en avoir besoin sur un vélo]. En fait, c'est loin d'être vrai. Il est exact que les roulements en céramique ont été inventés à l'origine pour les applications à grande vitesse où le poids inférieur et la rigidité élevée des billes et le faible frottement des roulements permettaient aux machines de tourner plus rapidement sans détruire le roulement. Mais, comme pour beaucoup d'autres technologies, les roulements en céramique se sont avérés également très bons pour les vélos. Un matériau comme la fibre de carbone n'a pas non plus été inventé à l'origine pour les vélos, mais est maintenant utilisé par tout le monde.'
Comme pour étayer le point de vue de Banke, une entrée récente sur le marché de la céramique après une première période d'incertitude est Chris King, la marque américaine avec peut-être le nom le plus prestigieux dans les roulements pour vélos. Au début du «boom» de la céramique, Chris King n'avait pas envie de se lancer et a continué à se battre pendant un certain temps pour le coin de l'acier. Pourtant, il propose également désormais des mises à niveau en céramique pour tous ses composants, à l'exclusion des casques.
'Il y a eu beaucoup de battage médiatique autour de la céramique depuis leur introduction, et un certain nombre de produits introduits sur le marché n'ont pas eu la conception globale pour amener ce matériau à ses meilleures performances, donnant ainsi dans certains cas c'est une mauvaise réputation », déclare King, propriétaire de la société éponyme. "La décision d'offrir une option céramique était un choix conscient, et non un choix marketing", souligne-t-il, et il justifie l'entrée tardive de l'entreprise dans la mêlée céramique en disant: "Les billes d'acier et les lubrifiants de qualité fonctionnent très bien et nous avons années d'expérience qui le prouvent. Pour en savoir plus sur les attributs des boules en céramique, nous les soumettons à des tests approfondis. La décision d'offrir une option céramique n'a été prise qu'après que nous nous soyons prouvés qu'il y avait de réels avantages.'
L'un de ces avantages, affirme King, est que "les boules en céramique ont une capacité exceptionnelle à conserver leur "véritable" forme sphérique sous charge". Cela crée les conditions pour que nos composants équipés de céramique aient une durée de vie exceptionnellement longue et fluide.’
Pourtant, King admet que les avantages en termes de performances ne sont pas énormes: "Nos recherches ont montré que nos roulements hybrides en céramique offrent des avantages subtils au consommateur averti." Les avantages résident principalement dans la possibilité d'utiliser des lubrifiants plus légers. King déclare: « Dans un roulement en céramique hybride King, l'utilisation d'une bille en céramique réduit les besoins en lubrification, de sorte qu'une graisse plus légère et moins importante peut être utilisée que sur un roulement en acier comparable. Moins de lubrifiant signifie moins de traînée sur les roulements.'
Cela ressemble à un territoire de "gains marginaux". Peut-être que plus de performances pourraient être tirées des roulements si toutes les pièces étaient en céramique au lieu de seulement les billes ? Chris King, Hope et CeramicSpeed fournissent tous des roulements en céramique « hybrides » (billes en céramique dans les courses en acier), alors la céramique sur la céramique serait-elle encore meilleure ?
King dit qu'il "n'a pas encore été en mesure de prouver qu'il existe un besoin de roulements entièrement en céramique" et cite également le coût comme la principale raison de ne pas passer entièrement à la céramique. Banke suggère que les races en céramique peuvent être plus fragiles avec un plus grand potentiel d'échec, alors lui aussi s'en tient à l'hybride.
Quand on leur demande ce qu'ils pensent que l'avenir leur réserve, Banke et King conviennent que les roulements en céramique sont là pour rester. Banke prédit même "une énorme augmentation du nombre de mises à niveau du marché secondaire - de nombreuses personnes qui achètent une paire de roues coûteuse une année achèteront probablement un kit de mise à niveau de roulements l'année suivante".
Comment ne pas repérer un bon relèvement
Levez la main si vous avez fait cela… mettez un vélo sur un support de travail ou retournez-le, faites tourner les roues ou le boîtier de pédalier rapidement, puis voyez combien de temps ils tournent. Plus ils tournent longtemps, meilleurs sont les roulements, n'est-ce pas ?
C'est une astuce utilisée par les fabricants dans les magasins de vélos et les salons professionnels, où les parieurs sont invités à faire tourner une roue ou un BB et à s'émerveiller pendant qu'il tourne sans effort pendant un certain temps. Un moyen simple d'y parvenir est de retirer la graisse des roulements et d'utiliser une huile légère pour réduire la friction et faciliter la rotation. C'est quelque chose que les coureurs sur route, en particulier les contre-la-montre, utilisaient pour essayer d'obtenir un avantage.
Bien sûr, ce que cela ne prend pas en compte, ce sont les forces importantes sur un roulement que l'action de pédalage et le poids du cycliste impriment. Dès que vous vous asseyez sur le vélo, sans parler de le sprinter sur la route, les balles seront forcées dans les courses, et à moins que le lubrifiant ne puisse supporter cette force, il sera simplement expulsé de la zone de contact, ce qui entraînera le bille en contact direct avec la surface de la piste non lubrifiée.
Banke explique: « Un roulement en acier sans joint, complètement propre et sec, pourrait très bien tourner dans le support. Mais dès que vous ajoutez du poids, les billes d'acier touchent les bagues en acier et la friction augmente considérablement. » Le même effet peut également être obtenu « en ajoutant trop de jeu dans le roulement. Sur la route, vous ressentirez du jeu et un taux d'usure accru, et le roulement tombera probablement en panne rapidement. '
La morale est la suivante: ne croyez pas le spin – littéralement. La seule façon d'assurer la longévité et des gains de performance réels, bien que marginaux, est d'être certain de la qualité de vos balles.
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