Qu'est-ce que la résistance au roulement ? Comparaison de la résistance au roulement entre les pneus à chambre à air, les pneus sans chambre à air et les pneus à chambre à air.

Qu'est-ce que la résistance au roulement ?

La résistance au roulement est une force critique que les cyclistes doivent surmonter lorsqu'ils roulent. Lorsque l'on monte une côte, on s'oppose à la gravité, ce qui permet de gagner de l'énergie potentielle que l'on peut utiliser dans les descentes. Une étude réalisée en 2020 par Malizia et Blocken dans la revue Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics (Journal du génie éolien et de l'aérodynamique industrielle) sur l'aérodynamique des vélos indique qu'à des vitesses supérieures à 40 km/h sur terrain plat, environ 90% de la résistance est due à la traînée de l'air, ce qui explique l'obsession des cyclistes pour l'aérodynamique. Au-delà de la résistance de l'air, le frottement entre les pneus et la route - connu sous le nom de résistance au roulement - est une force primaire que vous devez surmonter pour démarrer et maintenir votre vitesse.

Selon le fabricant de pneus Schwalbe, la résistance au roulement est l'énergie perdue lorsqu'un pneu roule. Cette perte provient de plusieurs sources, la principale étant l'énergie dissipée par la déformation du pneu. Le frottement entre le pneu et la surface de la route joue également un rôle, ce qui fait qu'il est plus facile de rouler sur de l'asphalte lisse que sur du gravier ou du tout-terrain. La déformation ou le déplacement relatif du pneu génère de la chaleur et du bruit, ce qui contribue encore à la perte d'énergie. Des facteurs tels que la largeur, le diamètre et la pression des pneus influencent la déformation, tandis que la flexibilité des pneus et les rapports de mélange de caoutchouc ont également leur importance. Le remplacement d'une partie du noir de carbone dans les composés des pneus par de la silice réduit la perte d'énergie due au déplacement, raison pour laquelle les pneus haute performance contiennent souvent de la silice. Le graphène, ajouté par Vittoria dans ses pneus haut de gamme, aurait un effet similaire.

Pour les contre-la-montre ou les courses, vous pouvez sacrifier la durabilité du pneu et la protection contre les crevaisons au profit de la vitesse, en utilisant des carcasses plus fines et des flancs sans couche anti-crevaison. Inversement, si vous roulez sur des routes accidentées ou si vous n'aimez pas les réparations sur le bord de la route, vous pouvez accepter une résistance au roulement plus élevée pour une protection accrue contre les crevaisons, une meilleure adhérence et une plus grande longévité.

Qu'est-ce que la résistance au roulement ?

La résistance au roulement est l'une des forces les plus visibles qui vous ralentissent et l'une des plus faciles à traiter. Outre la résistance de l'air, elle constitue une part importante de la résistance que vous rencontrez, dépassant souvent la résistance de l'air à des vitesses plus faibles. Presque tous les cyclistes cherchent à rouler plus vite, plus loin ou avec moins d'effort, et la réduction de la résistance au roulement est un moyen simple et rentable d'y parvenir. Comme le souligne Schwalbe, "les cyclistes disposent d'une énergie physique très limitée qu'ils veulent utiliser le plus efficacement possible". Le passage à des pneus à faible résistance au roulement est relativement peu coûteux et permet d'optimiser les conditions de roulage et les itinéraires.

Comment la résistance au roulement est-elle testée ?

Les pneus sont montés sur une roue d'essai et gonflés à une pression prédéterminée. Ils entrent en contact avec un tambour d'essai sur lequel une pression est appliquée par le haut pour simuler le poids d'un cycliste, ce qui entraîne une déformation du pneu. Le système mesure l'excès de puissance ou de couple nécessaire pour maintenir une vitesse donnée, déterminant ainsi la résistance au roulement. De multiples répétitions garantissent la précision et la répétabilité, souvent précédées d'une période d'échauffement pour équilibrer le système et les pneus. La résistance au roulement des pneus de bicyclette est généralement exprimée en watts (W), une unité familière aux cyclistes et aux amateurs, bien que le coefficient de résistance au roulement (Crr) - la force nécessaire pour surmonter la résistance divisée par la charge de la roue, souvent en N/kg - soit également utilisé.

Comparaison des pneus ouverts, des pneus à crampons et des pneus à chambre à air

L'un des facteurs influençant la résistance au roulement est le frottement entre la chambre à air et le pneu extérieur, qui se produit lors de la déformation sous charge. Un test a évalué l'impact de 10 chambres à air différentes en TPU, latex et butyle associées à un pneu extérieur Continental GP5000 STR de 25 mm, en les comparant également à des montages sans chambre à air. Les résultats ont montré que les chambres à air augmentaient la résistance au roulement de 0,2 à 3,8 W par rapport à un pneu sans chambre à air. Les chambres à air en latex ont eu le moins d'impact, tandis que la plupart des chambres à air en TPU ont été plus performantes que les chambres à air en butyle. La conclusion privilégie les pneus sans chambre à air pour une efficacité maximale ; pour les chambres à air, la version à pneu GP5000 sans chambre à air est plus rapide, plus légère et moins chère. Les pneus à chambre à air, similaires aux pneus à chambre à air mais plus chers, peuvent égaler les pneus à chambre à air avec chambre à air en latex en termes de résistance au roulement.

Les pneus à carcasse en coton peuvent également réduire la résistance au roulement, bien que le type de colle, la quantité et le temps de séchage influent sur les résultats, ce qui rend difficile l'établissement de conclusions définitives à partir de comparaisons. En général, la différence de résistance au roulement entre les pneus sans chambre à air et les chambres à air en latex ou en TPU est minime, ce qui permet de choisir en fonction de ses préférences. Les pneus sans chambre à air offrent une protection accrue contre les crevaisons, et le mastic d'étanchéité peut permettre de rentrer chez soi après une crevaison dans la plupart des cas.

Comment la résistance au roulement varie-t-elle en fonction de la largeur du pneu ?

Un test comparatif de deux versions Pirelli P Zero Race TLR (26 mm et 30 mm) a permis de déterminer si des pneus plus larges sont plus rapides. Les résultats dépendent des conditions. Sur des rouleaux en salle, à pression égale, le pneu de 30 mm a nécessité moins de puissance pour maintenir la vitesse en raison d'une déformation réduite due à une surface de contact plus large et plus courte. À pression égale ajustée à la largeur, le pneu plus étroit était plus efficace. Théoriquement, un ajustement parfait de la pression pour maintenir des zones de contact identiques donnerait une résistance au roulement égale. Dans le monde réel, les pneus plus larges ne sont pas plus lents sur les bonnes routes et sont plus performants que les pneus plus étroits sur les terrains accidentés, car ils offrent une meilleure compliance et une meilleure adhérence - c'est pourquoi les coureurs de gravel élite choisissent des pneus ultra larges pour des événements tels que Unbound. La taille des pneus doit être adaptée au terrain et aux objectifs de conduite.

La résistance au roulement est-elle importante pour Vélos de montagne et Vélos de gravier?

La réponse courte est oui, mais moins que pour les vélos de route. Pour de nombreux cyclistes de montagne et de gravier, la résistance au roulement n'est pas la priorité absolue. Des pneus plus légers, plus fins et moins résistants risquent de se crever plus facilement, un compromis indigne des courses d'endurance ou des sentiers difficiles. Les vététistes peuvent sacrifier l'adhérence au profit d'une résistance au roulement plus faible dans les courses XC, où la vitesse est importante sur des parcours moins exigeants, et il en va de même pour le gravel. Dans la plupart des cas, l'adhérence et la protection contre les crevaisons l'emportent sur une faible résistance au roulement.

Dans quelle mesure les résultats des tests de résistance au roulement sont-ils reproductibles ?

Les différences de résistance au roulement entre la plupart des pneus testés sont faibles, et d'autres facteurs - tels que la pression du pneu, la largeur intérieure de la jante et votre poids combiné avec le vélo - peuvent affecter l'efficacité. Les tests ont contrôlé les variables avec des chambres à air en latex de 80 psi, mais cette pression était trop élevée pour certaines configurations, comme la jante sans crochet Zipp 454 NSW (max 72,5 psi/5 BAR, largeur intérieure de 23 mm) par rapport à la Hunt 54 Aerodynamicist Carbon Disc (largeur intérieure de 20 mm), ce qui a modifié la résistance au roulement dans les deux cas. Dans le secteur automobile, les normes ISO unifient les tests de résistance au roulement, mais les tests de vélo dépendent du testeur. Les testeurs expérimentés fournissent les méthodes les plus complètes et les plus cohérentes. En fin de compte, la résistance au roulement implique des compromis avec la traînée de l'air, la durabilité et l'adhérence, ce qui nécessite des décisions équilibrées sur le choix du pneu, les conditions et la pression.