La rigidité d'un vélo de route est essentielle, mais elle doit également être mise en balance avec le confort, le poids et le coût. Nous étudions comment
Recherchez sur Internet en utilisant le terme "raideur" et vous n'irez pas loin avant de voir des publicités colportant des solutions pharmaceutiques pour les problèmes des hommes. Les vélos et les chambres, semble-t-il, partagent une paranoïa inébranlable à propos des performances molles, ce qui explique pourquoi le bumf marketing qui accompagne chaque nouveau vélo est invariablement parsemé d'affirmations sur la façon dont le cadre est désormais super rigide, tout en étant plus léger et plus confortable. Mais, en théorie du moins, les trois qualités sont en conflit, et les concepteurs de vélos essaient continuellement de trouver le juste milieu entre eux en bricolant avec les dimensions des tubes et la science des matériaux.
Pédalez jusqu'au carbone
Lorsque les ingénieurs parlent de rigidité du cadre, ils abordent en fait deux domaines différents de la performance d'un vélo. Le premier concerne le fait d'avoir une rigidité latérale suffisante pour permettre à l'effort de pédalage d'un cycliste de se transférer aussi efficacement que possible sur la route. Le second concerne la prévisibilité et la stabilité du comportement d'un vélo.
En termes de rigidité latérale, chaque fois que votre pied appuie sur la pédale, vous créez des contraintes latérales substantielles (d'un côté à l'autre) ainsi que des forces de torsion (torsion), qui se combinent pour faire levier sur la partie inférieure du cadre d'alignement. Chaque millimètre de mouvement du cadre absorbe une énergie précieuse qui pourrait être canalisée vers la route, donc minimiser ce flex maximise efficacement l'efficacité du pédalage, d'où l'accent sans relâche sur la rigidité des cadres.
'La façon dont vous obtenez l'énergie que vous mettez à travers les manivelles à la roue arrière concerne vraiment le boîtier de pédalier, les bases, les décrocheurs et la rigidité de la roue ', déclare Gerard Vroomen, co-fondateur d'Open bicycles et précédemment co- propriétaire de Cervélo. Ce défi est compliqué par la transmission unilatérale d'un vélo, qui crée une charge inégale à l'arrière du vélo. La nécessité de résister aux forces plus importantes sur le côté droit du cadre est la raison pour laquelle de nombreux vélos optent pour une conception asymétrique des bases et des tubes de selle.
Mais comme nous le rappelle Ben Coates, directeur des produits routiers de Trek, ce que vous faites sur une zone d'un vélo a un impact direct sur une autre: Vous pouvez augmenter la rigidité du boîtier de pédalier, par exemple, en ajoutant du stratifié au côté inférieur du tube de direction, mais chaque morceau de stratifié affecte l'ensemble du vélo. Vous risquez des effets indésirables si vous ne comprenez pas comment l'ajout ou le rodage de matériaux affecte les autres parties du vélo.
‘Nous pouvons rendre les vélos plus rigides que ne le souhaitent même les cyclistes les plus grands et les plus exigeants du monde, mais le simple fait de le rendre plus rigide, ou plus léger d’ailleurs, n’est pas nécessairement la recette d’un meilleur vélo. La conversation doit commencer par la façon dont vous voulez que le vélo roule, et non par où vous voulez qu'il soit rigide.'
Ridité technique
Comment les concepteurs rigidifient-ils un cadre aux bons endroits ? La réponse réside dans le diamètre de la section transversale des tubes, ainsi que dans leur longueur et, dans le cas des vélos en carbone, dans les multiples couches de fibre de carbone
utilisé dans leur construction.
« Plus le diamètre d'un tube est grand, plus il sera rigide », déclare Adam Wais, PDG et fondateur du fabricant de vélos en carbone faits à la main Rolo. "Et c'est avant même que vous ne commenciez à regarder les matériaux."
Cela explique la tendance de la conception des vélos vers des tubes inférieurs surdimensionnés, des jonctions de pédalier et des bases. Les progrès de la fibre de carbone ont permis aux fabricants de réduire l'épaisseur des parois des tubes, leur donnant la liberté de créer des tubes d'apparence gargantuesque sans ajouter de poids.
Donc, si d'énormes tubes de descente et des boîtiers de pédalier sont utilisés pour canaliser chaque watt de puissance du pilote vers la route, pourquoi ne pas suivre la même philosophie au niveau du tube supérieur et du tube de direction pour résister aux forces de virage et assurer une direction précise ?
Lorsque vous penchez un vélo dans un coin, trois grandes forces convergent: la gravité, qui tire verticalement vers le bas; l'énergie cinétique, qui vous fait avancer, et la force centripète, qui vous pousse vers l'extérieur - vers la gauche lorsque vous tournez à droite et vice versa. Si le cadre est trop flexible, ces forces peuvent désaligner les roues et le tube de direction, ce qui entraîne une direction imprécise.
« Vous avez besoin des roues pour suivre, et mieux elles suivent d'avant en arrière, plus elles sont prévisibles dans un virage », déclare Thomas McDaniel, chef de produit chez BMC. Disons que vous traversez un virage que vous avez parcouru mille fois, de sorte que vous êtes confiant et que vous portez beaucoup de vitesse, mais un jour, vous trouvez un énorme rocher en plein milieu de la ligne que vous prenez toujours. Dans quelle mesure le vélo peut-il accepter votre besoin de faire un changement au milieu d'un virage ? C'est là que la rigidité frontale entre en jeu.'
Il s'avère que si un vélo est trop rigide à l'avant, il devient difficile de se pencher, ce qui crée un autre type de problème de maniabilité. Chris D'Aluisio, directeur créatif chez Specialized, reprend l'histoire en rappelant le moment où le Tarmac SL4 de l'entreprise a remplacé le SL3. Auparavant, lorsque Specialized développait un nouveau vélo, il utilisait la taille de cadre de 56 cm comme référence pour un nouvel ensemble d'objectifs, y compris la rigidité. Une fois les cibles atteintes, le cadre serait alors mis à l'échelle, avec des tubes légèrement plus petits pour les plus petits cadres et des tubes plus gros pour les plus grands cadres.
‘Avec le SL4, nous avons rendu le 56 plus rigide et plus léger, et les cyclistes plus grands – taille 56 et plus – ont dit: « Wow ! C'est tellement mieux. Mais à ma taille, 52 ans, c'était pire », dit D'Aluisio avec une franchise rafraîchissante. «C'était trop dur, non seulement verticalement, mais aussi lorsque vous vous penchiez dans un coin. Il avait trop de rigidité à l'avant, et il ne permettait pas au vélo de plus petites tailles d'être conforme au milieu de la route, donc cela ferait claquer l'avant, en particulier sur une surface de route cahoteuse, ce qui pourrait être énervant.'
Il s'est avéré que les ajustements apportés à la mise à l'échelle du vélo n'étaient pas allés assez loin, et que des cadres plus petits, avec des tubes d'une section transversale similaire et une couche de carbone jusqu'à 56 cm, étaient incroyablement rigides parce que ceux les tubes étaient plus courts.
«Les petits vélos étaient proportionnellement beaucoup plus rigides que les vélos plus gros, ce qui est complètement à l'opposé de ce dont le cycliste a besoin», explique D'Aluisio. «Le pilote plus grand, avec une tige de selle plus longue et un centre de gravité plus élevé, oblige le vélo à faire beaucoup plus de travail. Lorsque vous demandez au vélo de se déplacer de droite à gauche dans une manœuvre, ce vélo fait tout le travail pour déplacer le poids de ce cycliste d'un côté à l'autre et empêcher ce cycliste de tomber. Nous devons regagner de la traction lorsque le pilote tourne. '
En conséquence, Specialized a décidé qu'il devait traiter efficacement chaque taille de cadre différente comme s'il s'agissait de son propre projet personnalisé, un processus qu'il appelle Rider First Engineering.
Cela aide à expliquer pourquoi les ingénieurs ne se contentent pas de rendre l'ensemble du vélo aussi rigide que possible, mais il y a aussi une autre raison: le confort, également connu sous le nom de conformité, qui est la capacité du cadre à faire face aux imperfections de la route surface et absorber les vibrations du tarmac.
Ayant créé le Cervélo R3, un vélo qui a figuré sur le podium sur les pavés brutaux de Paris-Roubaix pendant sept années consécutives, Vroomen sait ce qu'il faut pour un vélo capable de fournir de la puissance à la roue arrière tout en protégeant le cycliste des pires surfaces.
« Idéalement, vous voulez le moins de rigidité verticale possible afin d'obtenir un certain confort et une certaine conformité », dit-il. «Mais le tube que vous agrandissez pour obtenir de la rigidité en torsion devient également plus gros verticalement et plus rigide verticalement, et il n'est pas facile de dissocier ces deux facteurs. En ce sens, ce sera toujours un compromis - le vélo le plus confortable sera inutilisable car il est si flexible dans toutes les directions, et le vélo le plus rigide possible sera également inutilisable car il est extrêmement rigide, ce qui est non seulement inconfortable mais aussi plus lent. Vous avez besoin d'une sorte de conformité pour éliminer les aspérités de la route. '
Les pneus font une grande partie de ce travail, mais les concepteurs introduisent également un certain degré de flexion dans le cadre, en particulier dans le tube de selle et via des haubans très fins ou aplatis, afin de dissiper les chocs de la route qui se propagent à l'arrière du vélo au cycliste.
Sans doute le meilleur exemple de la façon dont la conformité verticale peut être dissociée de la rigidité du boîtier de pédalier et du tube de direction est le Trek Domane, le vélo de course qui a porté Fabian Cancellara sur la plus haute marche du podium au Tour des Flandres et Paris-Roubaix. Le tube de selle du Domane est «découplé» du tube supérieur, ce qui permet au tube de selle de fléchir presque indépendamment du cadre sans sacrifier la rigidité. Le nouveau découpleur IsoSpeed du dernier Domane SLR est même doté d'une "conformité réglable", de sorte que le cycliste peut personnaliser le niveau de rigidité.
« La plage de réglage du Domane commence à peu près au même niveau de conformité verticale que le Madone [le gréement de course aérodynamique de Trek] et va jusqu'à 35 % plus de conformité sans affecter la rigidité du pédalage », déclare Coates.
Cadres du futur
La poursuite incessante de cadres plus rigides, plus légers et plus confortables ne montre aucun signe de ralentissement, les fabricants étant en quête constante d'exploration de nouveaux matériaux et technologies. La marque britannique de vélos Dassi, par exemple, étudie les possibilités du graphène, la substance merveilleuse qui recèle un potentiel extraordinaire si les fabricants peuvent trouver des moyens d'exploiter ses capacités.
« Le graphène présente des propriétés qui dépassent de loin les carbones traditionnels qui sont déposés dans un cadre de vélo », déclare Stuart Abbott, un ancien ingénieur en conception aérospatiale qui a créé Dassi il y a six ans. Il existe une opportunité mystique de créer un cadre qui pourrait peser aussi peu que 300 g, car le graphène est tellement plus léger et tellement plus résistant que vous avez la possibilité de remplacer des zones de carbone qui pourraient avoir 2 mm ou 3 mm d'épaisseur à certains endroits sur le cadre - en particulier autour du boîtier de pédalier - avec quelque chose qui est 100 fois plus léger et un millième d'épaisseur.'
Pour l'instant, cependant, une vérification rapide de la réalité s'impose à toute personne sur le point d'acheter un nouveau vélo. Le cyclisme n'est pas comme la Formule 1, où la meilleure voiture gagne toujours, quel que soit le pilote. De nombreuses courses majeures de cette année - dont Paris-Roubaix, le Tour des Flandres, Milan-San Remo, Paris-Nice et le Tour de Romandie - ont été remportées par des coureurs sur différents vélos. En d'autres termes, les performances ultimes concernent le cycliste, pas le vélo, et il n'y a pas de niveau de rigidité "correct" objectif dans un cadre, seulement le niveau qui vous convient.
Top 10 des vélos les plus rigides
Comment mesurer la rigidité d'un vélo ? Malheureusement, nous n'avons pas de laboratoire pour effectuer les tests de flexibilité, mais nous connaissons un endroit qui le fait. Nos amis du magazine cycliste allemand Tour sont réputés pour leur approche scientifique des tests de vélo, qui consiste à soumettre chaque cadre nu à une batterie rigoureuse de tests au banc pour déterminer les valeurs de rigidité.
Une équation basée sur le score de rigidité obtenu par le cadre au niveau du tube de direction (mesuré en Nm/°), divisé par la masse globale du cadre (en kg), fournit un indice rigidité/poids qui donne au Tour son classement des cadres les plus rigides…
| Vélo | Date | Ridité par rapport au poids |
| 1. Cervelo Rca | Jan 2015 | 142Nm/°/kg |
| 2. Tarmac spécialisé SL4 | décembre 2011 | 141.2Nm/°/kg |
| 3. Cannondale SuperSix Evo Ultimate | sept 2011 | 139.2Nm/°/kg |
| 4. Canyon Ultimate CF SLX | Jan 2016 | 131.5Nm/°/kg |
| 5. Trek Émonda | Déc 2014 | 131.3Nm/°/kg |
| 6. Focus Izalco Max | Juillet 2013 | 127.1Nm/°/kg |
| 7. Feutre F1 | décembre 2011 | 125.3Nm/°/kg |
| 8. Flacon AX Lightness Evo | Jan 2015 | 125.1Nm/°/kg |
| 9. Storck Aernario | octobre 2015 | 123.9Nm/°/kg |
| 10. Rose X-Lite Team 8000 | Déc 2014 | 123.7Nm/°/kg |
Jargon carbone: qu'est-ce que tout cela signifie ?
