Vélo sans rayon: Avantages et Inconvénients

Les roues représentent à peu près 20 % du poids du vélo et sont presque aussi importantes que le choix du cadre ! Le poids n’est pas le seul critère à prendre en compte car les roues constituent votre premier point de contact avec le sol, elles jouent donc un rôle décisif dans le confort et la performance de votre vélo.

Caractéristiques d’une jante de vélo selon le matériau utilisé

La jante est la partie circulaire contre laquelle on vient placer le pneu ou le boyau. Les matériaux utilisés pour la fabriquer ont évolué avec le temps et la pratique. Les toutes premières jantes de vélo étaient en bois ! Puis le bois a vite été remplacé par l’acier jusqu’à l’arrêt de sa production dans les années 1980.

Les jantes en acier présentent 2 inconvénients majeurs: elles sont lourdes et le freinage à patin manque d’efficacité, notamment par temps de pluie.

Roues en aluminium

Les roues en aluminium sont le modèle le plus répandu aujourd’hui. Ce sont les roues équipées de base sur un vélo vendu dans le commerce. Elles sont confortables, assez légères et conviennent à la plupart des cyclistes dans le cadre d’une pratique loisir (vélo de route, gravel, vtt, vélo de ville). L’avantage des roues en aluminium est qu’elles sont fiables et polyvalentes, une seule paire suffit pour tous les usages.

L’autre gros avantage des roues en aluminium est qu’elles sont économiques. Pour une centaine d’euros, il est par exemple possible d’équiper votre vélo avec une paire de roues en aluminium d’entrée de gamme à double paroi (résistante), d’un poids raisonnable et confortable.

Roues en carbone

Dans une optique de performance, il est possible de faire faire évoluer vos roues sur le matériau carbone. Mais il est important de garder à l’esprit que cela coûte bien plus cher, prévoyez dans ce cas un budget supérieur à 1000€.

Très rigides (ce qui permet une bonne transmission de la puissance) et très légères en même temps, les roues en carbone sont idéales pour la performance et la compétition. Plus votre hauteur de jante est haute, plus votre roue vous entraîne (inertie). Mais l’inertie (ou énergie de rotation) est efficace à partir d’une certaine vitesse. L’accélération préalable pour atteindre cette vitesse demande plus d’effort.

Une roue avec des jantes hautes nécessite donc une certaine puissance dans les jambes. La roue carbone est rigide donc elle transmet pleinement votre puissance mais en échange elle transmet aussi les vibrations du sol et ses aspérités, vous perdez donc en confort.

Dans une côte ou un col pentu, des roues à jantes hautes vont plus vous handicaper qu’autre chose. Une roue pleine, appelée roue lenticulaire, s’utilise principalement à l’arrière du vélo. Elle est utilisée dans le cadre des épreuves de course contre la montre car elle permet d’économiser de précieux watts et de gagner des secondes sur le chrono.

A partir d’une vitesse élevée, on roule plus vite et plus longtemps grâce à une roue pleine. Attention toutefois elle peut se révéler dangereuse en cas de rafale de vent latérale. Dans le cadre d’une pratique de vélo sur piste, on équipe aussi ce type de roue pleine à l’avant du vélo, puisqu’il n’y a pas de vent en intérieur.

Le freinage à patin sur jantes en carbone chauffe davantage que sur jantes en aluminium. Pour éviter la surchauffe, il nécessite des patins plus onéreux. Il se révèle aussi moins efficace par temps de pluie.

Roues carbones en VTT

Est-il intéressant d’avoir une paire de roues carbones en VTT ? En VTT et en Gravel, le gain de poids des roues en carbone vous permet de faire des économies d’énergies. Principal point de contact avec le sol, la rigidité de vos roues est aussi très importante en termes de ressenti.

L’énergie cinétique étant moins dispersée, votre direction vous obéit avec précision et dynamisme ce qui rend le pilotage agréable. Il est important de préciser que le carbone est plus résistant que l’aluminium contrairement à une idée reçue. À choc égal, c’est l’aluminium qui plie en premier. Le carbone lui résistera. En cas de choc trop important en revanche, le carbone se casse net.

Si votre pratique est récréative, qu’elle expose votre roue à de nombreux chocs par ce que vous débutez, vous faites de la descente à haute intensité ou que vous faites du bikepacking en gravel, alors les roues en aluminium sont plus indiquées.

Le moyeu

Commençons par le moyeu. Situé au centre de la roue, le moyeu est la pièce cylindrique qui permet la rotation. Le moyeu en aluminium est le plus répandu. Vous pouvez opter pour un moyeu en carbone pour gagner en légèreté, les moyeux en carbone sont souvent équipés sur des roues très haut de gamme.

A l’avant comme à l’arrière, un moyeu est composé de deux flasques. Les rayons partent des flasques jusqu’à la jante. Entre ces deux flasques se trouve une partie cylindrique, c’est cette partie qui accueille les roulements à bille.

Type de roulement et Caractéristiques:

• Roulement à billes libre en acier: Les billes roulent dans les cuvettes et sont calées par les cônes.

A gauche une cassette, système le plus récent. La roue libre se visse directement sur le moyeu. On la retrouve sur les vélos de course vintage, les vélos de ville et les bmx. L’avantage de ce système est qu’il est économique et compatible entre les différents constructeurs, en revanche on ne peut monter qu’à 8 vitesses maximum.

Une cassette quant à elle se fixe sur un corps de cassette (aussi appelé corps de roue libre) lui-même fixé sur le moyeu. Ce système est plus rapide à démonter, il vous permet de changer de cassette en fonction du dénivelé de votre sortie. Plus léger, ce système est devenu la nouvelle norme.

Bon à savoir : DT Swiss a mis au point un système de corps de roue libre doté de 2 petites rondelles remplies de couronnes dentées. Plus dynamique, ce système permet de supprimer le temps mort entre deux coups de pédales.

Les rayons

Les rayons jouent aussi un rôle important dans la longévité, le confort et la performance de votre roue. Ce sont eux qui assurent la connexion entre le moyeu et la jante. Les rayons classiques ont une forme ronde. Leur montage est le plus simple. Si vous voulez jouer sur l’aérodynamisme, il est possible d’opter pour une roue à rayon plat.

Avec l’arrivée des freins à disque, on a dû adapter le rayonnage aux contraintes générées par ce système. La force de freinage s’applique au niveau du moyeu, ce qui vient comprimer et étirer certains rayons.

De manière générale en vélo, les 3 principaux matériaux principaux qui s’offrent à vous pour l’équipement de votre vélo sont l’acier, l’aluminium et le carbone. Chacun a ses avantages et ses faiblesses.

Améliorer son vélo

Souvent avec le carbone, le prix à mettre pour gagner légèreté et rigidité n’est justifié que dans un cadre compétitif. Une roue basique en aluminium par exemple est déjà légère et permet d’avoir un très bon rapport performance/prix (100-200 euros).

Si vous voulez upgrader votre vélo sans en racheter un nouveau, il peut être intéressant d’équiper ce dernier de roues de gammes supérieures, une nouvelle paire de roues permet de complètement changer vos sensations sur le vélo. Hors compétition, c’est un “achat plaisir” en quelque sorte. Dans ce cas, prévoyez un budget d’environ 1500 euros pour une bonne paire de roues carbones.

Que vous souhaitiez améliorer votre paire de roues, créer des roues sur mesure ou simplement vous intéresser aux dernières technologies cyclistes, il est essentiel de comprendre les différences entre les rayons en fibre de carbone et les rayons traditionnels en acier. Avec de nouveaux matériaux et une ingénierie qui repoussent constamment les limites de la performance, un choix éclairé peut influencer considérablement la qualité de vos sorties, la durabilité et l'expérience cycliste globale.

Rayons en acier : un classique qui a fait ses preuves

Les rayons en acier sont la référence du secteur depuis des décennies, appréciés pour leur durabilité, leur polyvalence et leur rentabilité. Fabriqués à partir d'alliages d'acier inoxydable à haute résistance, comme les célèbres rayons en acier Sapim CX-Ray, ils offrent une excellente résistance et des performances fiables dans diverses conditions.

Avantages des rayons en acier

• Durabilité et robustesse: Les rayons en acier sont très résistants aux impacts et à la fatigue, ce qui les rend parfaitement adaptés à tous les styles de conduite, y compris le cyclisme sur route et sur gravier.
• Facilité d'entretien et de remplacement: Les rayons en acier étant omniprésents, il est facile de trouver des pièces de rechange partout dans le monde. Leur conception simple permet un centrage et une réparation aisés, un atout précieux pour les cyclistes de tous les jours.
• Rentabilité: Les rayons en acier offrent un excellent rapport qualité-prix, offrant des performances fiables sans se ruiner.
• Confort et conformité: La légère flexion des rayons en acier peut absorber les vibrations, contribuant ainsi à une conduite plus confortable sur des surfaces rugueuses.

Limites

• Poids: Les rayons en acier sont plus lourds que leurs homologues en carbone, ce qui peut légèrement affecter l'accélération et les performances en montée.
• Aérodynamique: Les rayons en acier traditionnels sont généralement ronds et non optimisés pour l'aérodynamisme, bien que certains fabricants produisent des rayons en acier à lames pour réduire la traînée.

Rayons en carbone : l'innovation de pointe

Les rayons en carbone représentent une avancée relativement récente dans la technologie des roues, visant à repousser les limites de performance dans poids, rigidité, et aérodynamique. Roues Elite fait partie des pionniers intégrant des rayons en carbone dans des roues hautes performances.

Avantages des rayons en fibre de carbone

• Poids léger: Les rayons en carbone sont nettement plus légers que l'acier, ce qui réduit la masse rotative des roues et améliore l'accélération et l'efficacité en montée.
• Haute résistance à la traction: La fibre de carbone présente des rapports résistance à la traction/poids supérieurs, permettant des tensions de rayons plus élevées qui améliorent la rigidité et la réactivité des roues.
• Aérodynamique: Les profils plats et aérodynamiques des rayons en carbone réduisent la traînée, offrant des gains de performances à haute vitesse.
• Amortissement des vibrations: L'absorption naturelle des vibrations du carbone peut améliorer le confort de conduite en atténuant les vibrations de la route.

Défis et considérations

• La fragilité: Les rayons en carbone sont plus sensibles aux chocs et à une tension incorrecte. Contrairement à l'acier, ils peuvent se fissurer ou se fendre, ce qui les rend moins résistants aux chocs.
• Prix: Les coûts de fabrication et de matériaux avancés rendent les roues à rayons en carbone plus chères, ce qui limite l'accessibilité.
• Compatibilité: Les rayons en carbone nécessitent des interfaces moyeu-jante précises conçues pour gérer leur répartition unique des contraintes, limitant souvent les options de mise à niveau.

Comparaison technique approfondie : rayons en carbone vs rayons en acier

Pour bien comprendre les différences entre les rayons en carbone et en acier, il est essentiel d'examiner leur composition, leurs propriétés mécaniques et leurs performances dans des conditions réelles.

Composition des matériaux et propriétés mécaniques

• Acier: Généralement fabriqués à partir d'alliages d'acier inoxydable qui équilibrent la résistance à la traction et la ductilité, les rayons en acier peuvent supporter la déformation et maintenir leur intégrité au fil du temps.
• Fibre de carbone: Fabriqués à partir de feuilles de carbone stratifiées liées par de la résine, les rayons en carbone offrent une excellente résistance à la traction, mais une flexibilité limitée. Leurs couches spécifiques optimisent la rigidité et la durabilité, mais leur mode de rupture est plus brutal que la fatigue progressive de l'acier.

Poids et masse rotationnelle

La réduction de la masse en rotation améliore directement l'accélération et la maniabilité. Les rayons en carbone, souvent jusqu'à 30 à 40 % plus légers que l'acier, y contribuent. Pour les cyclistes de compétition, gagner ne serait-ce que quelques centaines de grammes peut se traduire par de meilleurs temps en montée et des sprints plus rapides.

Rigidité et tension des roues

Les rayons en carbone offrent généralement une rigidité 7 à 8 % supérieure à celle de l'acier. Une tension plus élevée des rayons améliore la rigidité de la roue, améliorant ainsi le transfert de puissance et la réactivité. Cependant, cette sensation de rigidité peut parfois réduire le confort, notamment sur les longs trajets.

Aérodynamique

Les rayons en carbone plats et aérodynamiques perturbent moins le flux d'air que les rayons ronds en acier, réduisant ainsi la traînée. Cet avantage aérodynamique peut s'avérer crucial lors des contre-la-montre et des courses où chaque watt compte.

Tableau comparatif des rayons en acier et en carbone

Les roues d’un vélo ont un rôle très important dans la performance globale. Ce sont elles qui transmettent la force qui fait avancer le vélo. Ce sont elles également qui sont en contact avec la route pas toujours très “lisse” ni très “plate”.

Avant d’aborder le sujet principal consacré aux roues examinons ce qui peut interagir sur la performance: une route qui monte et qui descend, avec des revêtements de diverses natures, du vent de face mais parfois de côté ou arrière. Le combat est toujours inégal pour le cycliste.

Vouloir rouler à une certaine vitesse ou maintenir une certaine moyenne impose de produire une puissance capable de vaincre trois formes de résistances très inégales suivant les circonstances, résistance due à la gravité, résistance due à l’air et résistance due aux autres frottements.

Pour chacune de ces formes de résistance il existe un ensemble de facteurs dont certains dépendent de votre capacité ou des choix maîtrisés que vous ferez … d’autres pas..

Enfin, avant de se concentrer sur les roues, il faut également évoquer sa pratique du vélo, sa condition physique, son poids et en dernier ressort, et ce n’est pas le moindre, le budget dont nous disposons. La roue idéale restera un compromis et le terme de polyvalence prendra ici tout son sens.

Oublier d’avoir passé en revue tous ces points peut conduire à un mauvais choix.

Les pneus

Alors pneus, boyaux ou tubeless ? … C’est une querelle de spécialistes qui rebondit avec l’arrivée du tubeless. Comment s’y retrouver dans une avalanche d’affirmations péremptoires avec autant de critères : poids, résistance à la crevaison, watts consommés, confort, usure, qui sont impossibles à chiffrer pour étayer une conclusion objective.

Il existe un grand choix de dimensions et de profils avec de nombreuses marques sauf pour le tubeless qui entre depuis peu sur ce marché avec plusieurs types : Tubeless UST, Tubeless No Tubes, Tubeless avec flap. Quel que soit le choix de pneus choisis, la jante doit rester compatible. En bref vous n’avez que l’embarras du choix pour composer votre roue idéale.

Revenons sur la route

Notre ami “Roger” va donc prendre la route où il sera confronté aux différentes résistances et en fonction des circonstances elles agiront plus ou moins sur les trois facteurs principaux : frottements mécaniques, gravité, aérodynamisme.

Plus la masse est éloignée du centre (le pneu et sa chambre, la jante, une partie des rayons), plus la puissance supplémentaire à produire lors de l’accélération devra être importante. La puissance sur ce camembert représente le cas d’une vitesse constante.

Facteurs indépendants de la volonté du coureur dans la formule, la pente, l’accélération de la pesanteur, le vent s’il y en a. Pour d’autres on doit s’en accommoder, les conditions atmosphériques, l’altitude.

Reste l’aptitude du coureur à offrir le moins de surface frontale (S) possible et à optimiser son coefficient de pénétration dans l’air (Cx) intervenant dans l’effet de traînée.

Dernier facteur et non des moindres, la vitesse. Cette résistance à l’air est proportionnelle au carré de la vitesse (donc la puissance qu’elle absorbe est proportionnelle au cube de cette vitesse relative). Plus on va vite et plus il faut appuyer sur les pédales.

Mais c’est seulement au-delà de 20 km/h sur le plat que la puissance à développer pour vaincre la résistance de l’air devient plus importante que la résistance aux frottements mécaniques. Cette puissance à fournir est bien sûr établie pour un coureur solitaire.

Dans le cas où le coureur se trouve protégé dans un groupe, la puissance à fournir sur la partie aérodynamique diminue d’environ 30%.

Au vu des différents camemberts, on peut constater qu’il faut d’abord se préoccuper de sa tenue et de sa position sur le vélo avant d’examiner ses roues.

La roue parfaitement aérodynamique pour un record sur piste est une roue lenticulaire mais son ennemi est le vent. Pour cette raison, suivant les conditions météo, cette roue n’est pas autorisée en contre la montre sur route, question de sécurité.

On décline la roue lenticulaire avec des modèles semi-aérodynamiques à bâtons ou à jantes et rayons profilés. les nouvelles technologies et les nouveaux matériaux font progresser en permanence les performances aérodynamiques des jantes tout en minimisant leur poids.

Les jantes parfaitement profilées sont en carbone. Plus la hauteur de la jante est importante plus elle sera sensible au vent.

Entretien des roues

Les roues sont en principe faites pour rouler le plus longtemps possible. Ce ne sont pas des pièces d’usure mais il faut leur accorder un entretien régulier. Il y a des roues pour lesquelles l’entretien est aisé, ce qui leur permettra de vieillir mieux que d’autres.

Le dévoilage d’une roue avec jante carbone est une affaire de spécialiste. Une roue à rayons nécessite de surveiller régulièrement la tension de ses rayons. La piste de freinage d’une roue carbone vieillit plus vite que celle d’une roue en alu.

Comme nous l’avons expliqué plus haut le premier acte dans votre choix est d’établir vos pratiques en vélo. Il faut que les rayons soient suffisamment tendus afin qu’à chaque rotation de la roue il n’y ait pas un relâchement des rayons situés en bas.

Pour le Gravel il faut rester sur des tensions assez fortes mais on peut jouer sur le nombre de rayons pour s’adapter à l’usage et au poids du cycliste.

Les roues ça se nettoie, et parfois il faut les réparer : voile, saut, rayon cassé …

A l’exception de roues vintage (rayons ronds), sur les roues haut de gamme actuelles (chères) les rayons ne sont plus ronds et réclament une forte tension. Les interventions ne sont donc plus à la portée de l’amateur mais celui d’un vélociste correctement équipé et expérimenté.

Types de Jantes : Symétriques vs Asymétriques

Jantes Symétriques

Les jantes symétriques présentent un profil identique de part et d’autre du trou de valve. Cette conception classique offre simplicité de fabrication et coût maîtrisé.

• Avantages
  • Fabrication simplifiée
  • Coût généralement inférieur
  • Facilité de montage
  • Large compatibilité
• Inconvénients
  • Tension des rayons moins uniforme
  • Rigidité latérale moindre
  • Déséquilibre côté transmission

Jantes Asymétriques

Les jantes asymétriques sont développées pour compenser le déséquilibre naturel des roues, particulièrement à l’arrière où la cassette crée un décalage important.

• Avantages
  • Équilibrage optimal des tensions
  • Rigidité latérale améliorée
  • Meilleure résistance aux contraintes
  • Durabilité accrue
  • Confort optimisé
• Inconvénients
  • Fabrication plus complexe
  • Coût supérieur
  • Montage plus délicat
  • Disponibilité limitée

Hauteur des Jantes et Performance

Matériaux : Aluminium vs Carbone

Jantes en Aluminium

• Points forts
  • Excellent rapport qualité-prix
  • Résistance aux chocs élevée
  • Facilité de réparation
  • Confort naturel par flexibilité
  • Freinage efficace sur jante
• Limitations
  • Poids supérieur au carbone
  • Possibilités aérodynamiques limitées
  • Usure progressive au freinage

Jantes en Carbone

• Points forts
  • Légèreté exceptionnelle
  • Profilage aérodynamique avancé
  • Rigidité ajustable par conception
  • Esthétique moderne
  • Pas d’usure au freinage à disque
• Limitations
  • Coût d’acquisition élevé
  • Sensibilité aux chocs violents
  • Réparation complexe
  • Freinage sur jante moins efficace

Systèmes de Montage : Hookless vs Hooked

Jantes Hookless (Sans Crochet)

Design moderne où le bord interne ne présente pas de crochet traditionnel. Le maintien du pneu s’effectue par la pression et la géométrie de la jante.

• Optimisées pour le montage tubeless
• Résistance aux chocs améliorée
• Profil interne plus large possible
• Compatibilité pneu spécifique requise

Jantes Hooked (Avec Crochet)

Conception traditionnelle avec crochet de maintien du talon de pneu.

• Compatibilité universelle des pneus
• Sécurité de montage éprouvée
• Facilité d’installation
• Standard historique fiable

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