Quels sont les avantages ou les inconvénients des différents styles de rayons

Oui, il existe différents types de rayons, comme nous l'avons déjà expliqué. Il existe également différentes manières de “laçage” des rayons, et différents nombres de rayons.

Pour choisir un schéma de laçage des rayons, il y a six considérations de base :

1. Force
2. Flexibilité
3. Résistance au couple
4. Résistance à l'air
5. poids
6. Apparence/sexe/ dépense d'argent stupide

La résistance est déterminée par le nombre de rayons, leur disposition et leur interface avec le moyeu et la jante. Si vous regardez une roue normale à “trois croix”, le rayon quitte le moyeu à un angle presque tangentiel à la circonférence du moyeu. De cette façon, la contrainte exercée sur le moyeu est réduite au minimum. Un laçage en “quatre croix” (communément observé sur les vélos de tourisme lourds et similaires) est plus approprié et fait que le rayon est vraiment tangentiel à la circonférence du moyeu (de plus, l'augmentation de la longueur du rayon donne à la roue plus de “ressort”).

Vous voyez rarement des laçages en “deux croix” et probablement jamais des laçages en “une croix”, mais le laçage “radial” (où les rayons quittent le moyeu à angle droit par rapport à la circonférence) devient assez courant, en particulier sur les moyeux avant des vélos de montagne ou “cross”. Le laçage radial exerce une contrainte considérable sur un moyeu conventionnel, et avec des roues à laçage radial, vous verrez souvent les rayons inversés, avec les écrous à l'extrémité du moyeu, car le moyeu doit être redessiné pour résister à la contrainte. De plus, à la fois parce qu'une roue à rayons radiaux est très rigide et parce que les roues radiales ont généralement un faible nombre de rayons, la contrainte exercée sur la jante est plus élevée, de sorte que les écrous sont capables de passer au travers. Vous verrez donc parfois l'extrémité pliée du rayon (inversé) engagée dans une fente de la jante ou autre.

Notez que si les roues à rayons radiaux sont plus rigides contre les forces radiales sur la roue, elles ne résistent pas très bien au couple : si une roue arrière devait être rayonnée radialement, le couple de la chaîne cinématique ferait tourner la roue en une sorte de spirale, entravant la transmission de la puissance à la circonférence de la roue. De même, si des freins à disque étaient utilisés sur une roue avant radiale, la roue se tordrait fortement lorsque les freins à disque étaient appliqués.

[Cependant, il faut noter que certaines personnes aiment lacer leur roue arrière avec un motif en croix d'un côté et des rayons radiaux de l'autre. Cela permet d'obtenir la rigidité en torsion nécessaire tout en permettant à la moitié de la roue d'être radiale, mais il n'est pas certain qu'il y ait un réel avantage à ce système]

La résistance à l'air augmente évidemment avec le nombre de rayons, et est également affectée par le profil du rayon. Bien que la résistance à l'air soit importante pour les coureurs professionnels parce que le haut de la roue avance à deux fois la vitesse du vélo, on peut probablement dire que la résistance à l'air due aux rayons d'une roue standard à 32 rayons en trois parties ne serait pas remarquée par la plupart des cyclistes moyens, même à des vitesses assez élevées.

La roue ultime à faible résistance au vent est la roue à disque, bien sûr, et il existe d'autres modèles exotiques à 1, 2 ou 3 “rayons” larges et plats en composites haute résistance collés à la jante et au moyeu. Mais en général, vous ne verrez les roues à disque que sur les roues arrière, car le disque devient un cerf-volant s'il est perpendiculaire au vent, comme cela se produirait sur la roue avant.

Le poids est réduit en utilisant des matériaux plus exotiques (surtout pour la jante), et en réduisant le nombre de rayons. Plus la jante est exotique, plus sa conception est intimement liée au système de rayons. Une légère réduction de poids est également possible en réduisant le “croisement” des rayons (et donc la longueur des rayons).

Et, bien sûr, le sexe. Beaucoup des systèmes ci-dessus (en particulier des choses comme la roue avant à rayons radiaux à faible nombre de rayons et à rayons inversés) ont peu d'avantages pratiques pour le cycliste moyen, augmentent les coûts et réduisent la fiabilité. (Vous avez déjà entendu parler d'un de ces rayons fantaisistes à haute tension ? On dirait un coup de feu. Et si l'un d'eux se brise, vous êtes probablement mort dans l'eau jusqu'à ce que vous puissiez vous rendre dans un magasin de vélos, alors qu'avec une roue standard à trois croix et 32 rayons, on peut généralement “boiter” à la maison si une réparation sur le bord de la route n'est pas possible).

De Sheldon Brown :

Les rayons double bout sont plus épais aux extrémités qu'au milieu. Les diamètres les plus populaires sont 2,0/1,8/2,0 mm (également connu sous le nom de calibre 14/15) et 1,8/1,6/1,8 (calibre 15/16).

Les rayons à double face font plus que gagner du poids. Les extrémités épaisses les rendent aussi solides dans les zones fortement sollicitées que les rayons de jauge droite de même épaisseur, mais les sections médianes plus fines rendent les rayons effectivement plus élastiques, ce qui leur permet de s'étirer (temporairement) plus que les rayons plus épais.

Par conséquent, lorsque la roue est soumise à des contraintes localisées importantes, les rayons les plus fortement sollicités peuvent s'allonger suffisamment pour déplacer une partie de la contrainte vers les rayons voisins. Ceci est particulièrement souhaitable lorsque le facteur limitant est la quantité de contraintes que la jante peut supporter sans se fissurer autour des trous de rayons.

Les rayons à triple butée, tels que le DT Alpine III, sont le meilleur choix lorsque la durabilité et la fiabilité sont l'objectif principal, comme c'est le cas pour les tandems et les vélos de tourisme chargés. Ils partagent les avantages des rayons à simple butée et des rayons à double butée. Le DT Alpine III, par exemple, mesure 2,34 mm (calibre 13) à la tête, 1,8 mm (calibre 15) au milieu et 2,0 mm (calibre 14) à l'extrémité filetée.

Les rayons à simple et triple butée résolvent l'un des grands problèmes de la conception des roues : Comme les rayons utilisent des filets roulés et non coupés, le diamètre extérieur des filets est plus grand que le diamètre de base du fil du rayon. Comme les trous dans les flasques du moyeu doivent être suffisamment grands pour que les filets puissent passer, les trous, à leur tour, sont plus grands que ce que le fil exige. Ceci n'est pas souhaitable, car une correspondance étroite entre le diamètre du rayon au niveau du coude et le diamètre du trou de la bride est cruciale pour résister à la rupture due à la fatigue.

Comme les rayons à simple et triple butée sont plus épais à l'extrémité de tête qu'à l'extrémité du filetage, ils peuvent être utilisés avec des moyeux dont les trous sont juste assez grands pour laisser passer le fil épais à l'extrémité de tête.

Les rayons aérodynamiques (elliptiques) sont une variété de rayons à double butée dans lesquels la partie mince est estampée dans une section elliptique, ce qui rend ces rayons un peu plus ærodynamiques que les rayons à section ronde. Les rayons de ce type les plus répandus sont ceux du Wheelsmith Æro. Ils mesurent 2,2 x 1,8 mm aux extrémités, et les milieux sont équivalents à un calibre 16, mais sous la forme d'une ellipse de 1,8 x 1,2 mm. Le Wheelsmith Æro est mon rayon préféré pour les applications de haute performance, non seulement en raison de l'avantage ærodynamique qu'il peut offrir, mais aussi parce que la section centrale plate fournit un excellent indicateur visuel pour aider le constructeur de roues à éliminer toute torsion résiduelle dans le rayon. Cela permet de construire une roue qui restera fidèle.

Les rayons aérodynamiques (pales) ont une forme aérodynamique plus prononcée, plate, plutôt qu'elliptique. Bien qu'ils soient les plus aérodynamiques des rayons, ils ne passeront normalement pas par les trous d'un moyeu standard car ils sont trop larges. Pour utiliser des “pales”, le moyeu doit être fendu avec une lime. Le fait de fendre les trous peut affaiblir la bride et annule généralement la garantie du moyeu. En théorie, les rayons “aérodynamiques” devraient être plus aérodynamiques, mais si vous pensez à les contraindre, ils seront plus rigides dans le sens de la rotation de la roue parce qu'ils sont plus épais, et ils auront plus de flexion perpendiculairement à cela, puisque le rayon est mince ou plat sur le côté.

J'ai des rayons à double butée sur mon VTT de cross-country, et j'ai couru dessus pendant des années sans déformer les roues, et cela permet d'économiser un peu de poids par rayon mais c'est à un point où le rayon n'est pas fortement sollicité, donc il conserve la plupart de sa force. Il est particulièrement adapté aux cyclistes plus légers sur des vélos à suspension complète, dont les roues ne sont pas soumises à de fortes contraintes au départ.

Cela se résume à l'aérodynamisme, à la fiabilité et au coût.

Une roue avec de nombreux rayons légers sera fiable et restera relativement praticable même si un rayon se brise. Mais tous ces rayons sont comme un batteur à œufs dans le vent : pas aérodynamiques. C'est pourquoi les roues de ce type sont surtout utilisées par des cyclistes plus lourds ou pour le tourisme, où la durabilité l'emporte sur la vitesse.

Une roue avec moins de rayons impose une charge plus importante à chacun de ces rayons, et ne peut tolérer qu'aucun d'entre eux ne casse. De plus, pour compenser la diminution du nombre de rayons et parce que le but de la réduction du nombre de rayons est d'améliorer l'aérodynamisme, ces roues ont généralement des jantes à section profonde avec une section en goutte d'eau. Ces jantes augmentent la résistance de la roue (au détriment du poids) et améliorent son aérodynamisme en remplaçant les parties des rayons qui se déplacent le plus rapidement (aux extrémités) par des jantes solides de forme aérodynamique.

Une roue à trois rayons ou à disque est la prochaine étape logique. Ces roues sont beaucoup plus coûteuses à fabriquer et les disques sont particulièrement problématiques dans les vents de travers. Elles ont également tendance à être lourdes, ce qui les rend inappropriées pour certains types de course, mais pas tellement pour les triathlons, qui nécessitent un effort régulier.

Les rayons pales sont légèrement plus aérodynamiques que les rayons ronds. Dans le haut de gamme, certaines roues utilisent des bandes de fibre de carbone de type fettucini à la place des rayons en acier, ce qui peut coûter aussi cher qu'un très beau vélo.