L’assise du rayonnage

Dans l’article précédent, nous avons mis en évidence l’impact d’un changement de section rayon sur la rigidité de la roue. Attaquons nous maintenant à l’influence de l’angle du rayon vis-à-vis du moyeu.

Rappel du protocole

Comme précédemment, nous utiliserons une masse de 10kg, chargée perpendiculairement à la jante sur le rayon adjacent à la valve.

Les courbes analysées représentent le comportement en déformation que subit la roue sur la totalité de sa circonférence. Les points significatifs étant le 0° : point d’application et le 180° : la zone de freinage.

Quel paramètre varie ?

L’angle que prend le rayon en sortie de moyeu est modifié. Il s’agit de l’angle correspondant à la roue vu de l’arrière : l’assise de la jante sur le moyeu en quelque sorte. Il se dit couramment que cet angle a une influence majeure dans la raideur roue.

Sur cette illustration d’une roue arrière, les distances d et D représentent l’assise partielle (c’est un des paramètres) du rayonnage du centre de la roue jusqu’au flasque où s’accrochent les rayons. Sur une roue arrière ou une roue avant à freins à disque, d est toujours plus petit que D ce qui amène à des différences de tension de rayon gauche/droite et des différences de raideur dans certains cas. Sur une roue avant à frein sur jante, d=D. A partir de ces distance, les angles ALPHA et BETA représentent l’assise réelle du rayonnage: ils prennent en compte les distances d et D ainsi que la hauteur de jante et éventuellement son asymétrie de forme.

Afin de limiter les facteurs extérieurs ayant une influence sur le test, nous varierons simplement l’orientation du coude rayon : soit en le positionnant à l’intérieur, soit à l’extérieur du flasque du moyeu avant route. Ainsi les valeurs d et D seront augmentées.

Afin de mieux appréhender l’influence de l’angle, nous allons donc utiliser l’article précédent en référence.

BLEU = rayons à coude interne/tête externe au flasque
ROUGE = rayons à coude externe/tête interne au flasque

Déformation sous la charge de 10kg.

Pour rappel du cas précédent, nous avions pris la configuration rayon Aerocomp en référence car il était le plus favorable à la raideur. Le déplacement des versions allégées était plus conséquent: de l’ordre de +25% pour une roue entièrement en Aerolite.

En modifiant la section rayon nous nous sommes rendu compte que le gain de masse sur le rayon était directement proportionnel à la perte de rigidité de la roue. En clair, 1% de masse de rayon en moins = 1% de rigidité roue en moins.

En comparant le visuel des courbes en version coude extérieur, on se rend compte que la roue reprend un comportement similaire. Les roues fabriquées exclusivement sur rayons Aérolite et Aerocomp fixent les limites basses et hautes de rigidité de la roue. A ce niveau, nous pouvons déjà affirmer que le changement d’angle moyeu/jante n’apporte pas de spécificité sur le comportement circulaire de la roue à la déformation.

Comparaison sur l’orientation des angles

Déformations aux points stratégiques	0° (point d’application de la charge)
	Coude intérieur	Coude extérieure	Différence	Ecart
Aerocomp /Aerocomp	1.85	1.78	0.07	-3,9%
Aerolite /Aerolite	2.27	2.01	0.26	-12,9%
AeroliteC /Aerocomp	2.07	1.84	0.23	-12,5%
AerocompC /Aerolite	2.10	1.86	0.24	-12,9%

Déformations aux points stratégiques	180° (à l’opposé de la charge = entre les haubans)
	Coude intérieur	Coude extérieure	Différence	Ecart
Aerocomp /Aerocomp	-0.50	-0.62	-0.11	23%
Aerolite /Aerolite	-0.54	-0.57	-0.03	7%
AeroliteC /Aerocomp	-0.51	-0.55	-0.04	8%
AerocompC /Aerolite	-0.56	-0.61	-0.05	9%

• On constate que la déformation des roues dont le coude est à l’extérieur est bien plus faible, une différence de 3 à 12% en raideur est enregistrée. Nous constatons aussi que les rayons les plus fins, les plus souples, tirent davantage profit de cette configuration puisque la roue Aerocomp/Aerocomp ne gagne que 3% de rigidité en passant des coudes intérieurs vers extérieurs.

• De même, une augmentation de la déformation à 180° apparaît curieusement : elle va à l’encontre de la baisse de déformation enregistrée à 0°. Habituellement nous avions, lors d’une diminution de la déformation (augmentation de la rigidité), une diminution de la déformation à 180°. Etonnant.

• Cette hausse de déformation (+23%) est par ailleurs la plus importante sur la roue Aerocomp/Aerocomp, qui est pourtant celle n’ayant quasiment pas gagné en raideur à 0°.

 

Et la raideur dans tout ça ?

Rigidité (N/mm)	Intérieur	Extérieure	écart
Aerocomp/Aerocomp	54.98	56.97	3,9%
Aerolite/Aerolite	44.71	50.54	12,9%
Aerolite C/Aerocomp	49.14	55,25	12,5%
Aerocomp C/Aerolite	48.44	54.69	12,9%

Après conversion de la déformation en valeur de raideur brute, en N/mm, les chiffres sont plus faciles à remettre dans leur contexte pour comparaison avec d’autres configurations.

Concrètement, et nous n’avons pour l’instant pas l’explication, les roues en rayons Aerocomp tireront moins profit d’un angle plus favorable.

Par contre il est clair que le fait de mettre les coudes en extérieur pour une roue en Aerolite permet de compenser la baisse de rigidité issue du choix de section. L’utilisation d’Aerolite au lieu d’Aerocomp nous avait fait perdre 20% de rigidité, mais grâce à ce changement d’angle nous en récupérons 13%. Loin d’être négligeable, cette modification nous permet ainsi une réduction de masse de 20% sur les rayons pour seulement 8% de perte de rigidité.

 

En bref

La rigidité d’une roue dépend des rayons utilisés : le changement de section ou d’épaisseur a mis en évidence que le rayonnage était une part importante de la roue sur son comportement à un chargement latéral mais cette modification s’accompagne aussi d’un changement de masse du système.

Ici, nous trouvons de nouvelles pistes : la perte de rigidité engendrée par une réduction de la section se compense par une influence d’orientation. Logique, cet article a l’avantage de mettre en lumière les proportions de gain ou de perte.

La bizarrerie de cet article concerne le rayon Aerocomp de forte section qui tire beaucoup moins profit d’un angle favorable que le Aerolite fin. Nous avons vérifié les valeurs, démonté, ré-assemblé les roues de toutes les configurations pour trouver le problème : il s’avère que le phénomène est confirmé. Ceci méritera d’être éclairci !

Le changement d’orientation angle sur cette roue avant nous amène aussi à nous poser des questions supplémentaires vis-à-vis du comportement que prendrait une roue arrière avec de telles modifications. Direction le prochain article pour tenter de retrouver les pièces du puzzle…