Pourquoi certains vélos ont des roues beaucoup plus grandes que la plupart des motos?

Prenons un vélo de montagne et une moto. Chacun a besoin d'être aussi utilisable que possible et de surmonter plus efficacement les obstacles. Des roues plus grandes signifient généralement une plus grande capacité de cross-country. Alors, quelle est la théorie derrière les vélos ayant généralement des roues plus grandes que les motos?

L'engrenage est un facteur, bien que nullement le seul facteur. Les tailles de roues courantes permettent des pignons de taille pratique, à la fois avant et arrière. L'industrie du vélo a toujours été motivée par les besoins des coureurs, et les cyclistes professionnels peuvent atteindre 100 km / h en descente. Plus une vitesse est élevée, moins vous avez de chances de "tourner" et de ne plus pouvoir pédaler efficacement. Plus la roue est grande, plus vous avancez en une révolution. Le moteur à combustion interne peut atteindre des milliers de tr / min, un ordre de grandeur supérieur à ce que les jambes humaines peuvent supporter, ce qui au moins dans un environnement de laboratoire commence à perdre de son efficacité d'environ 100 tr / min ( http://link.springer.com/article/10.1007 % 2Fs00421-004-1175-5), et au-delà d'un certain point (qui est peut-être le sujet de sa propre question) sont totalement incapables de suivre les pédales, sans parler d'appliquer une puissance significative. C'est pourquoi les vélos de style penny-farthing avaient de si grosses roues, puisque les manivelles étaient fixées directement à la roue, la seule façon d'aller plus vite était d'obtenir une roue plus grosse.

L'entraînement par chaîne et les engrenages ont résolu ce problème, permettant des roues plus petites et plus légères et un tube supérieur sous la hauteur de l'entrejambe. Mais il y a des limites pratiques à la taille d'un plateau et à la petite taille d'un pignon arrière que vous pouvez utiliser. Un plateau trop grand commencera à fléchir (c'était plus un problème avant les matériaux modernes), et actuellement le plus petit pignon arrière sur une cassette standard est de 11 dents, sur les vieilles roues libres à 5 vitesses, il était généralement de 14 dents. Une roue de 700c avec un pneu de 25 mm peut atteindre ~ 73 km / h à une cadence de 120 tr / min avec un plateau de course standard de 53 dents et un pignon arrière de 11. Pour obtenir le même engrenage, une roue BMX de 20 "aurait besoin d'un plateau de 75 dents qui serait d'environ 12" de diamètre, et une roue de vélo pliante de 16 pouces aurait besoin d'un plateau de 83 dents, 14 "de diamètre. En plus de la flexion,

Et certains vélos ont en fait de très petites roues, comme les vélos pliants. Mais leur vitesse de pointe est limitée. Certaines cassettes arrière avec les plus petits pignons à 9 dents ont été fabriquées (voir http://www.sheldonbrown.com/capreo.html ), mais les problèmes d'ingénierie les rendent chères et sujettes à l'usure. Et même alors, des tailles de roues standard de 26 "et 28" (alias 700C alias 29 ") ont été définies il y a plus de 100 ans, et les vélos pliants ont tendance à paraître" loufoques "aux gens par rapport aux vélos plus conventionnels. Et l'UCI aime rendre obligatoire les vélos de course ont à peu près la même forme que dans les années 70, y compris un cadre en diamant et des roues entre 55 et 70 cm.

Une autre raison standard pour laquelle les vététistes devraient privilégier les roues de 29 "par rapport aux roues de 26" est qu'ils "roulent mieux". Le plus grand diamètre signifie qu'il se coince moins dans les petites ornières et les trous, roulant dessus plutôt que vers le bas. Les pneus plus gros signifient également un plus grand volume d'air, et donc moins de suspension. Les motos sont déjà beaucoup plus lourdes (avec la puissance requise pour déplacer beaucoup plus de poids), donc renforcer la suspension est moins un problème. La question du 26 "vs 29" (vs 27,5 ") est loin d'être réglée, mais la tendance s'oriente vers des roues plus grandes, pas plus petites.

Je ne pense pas que "beaucoup plus gros" soit une description appropriée:

Tout au plus, les roues de vélo ont tendance à être "légèrement plus grandes".

Et il convient de noter que dans les deux cas, un facteur limitant est la "hauteur de maintien" - la position la plus basse du pilote (pour un style de cadre relativement simple) est essentiellement limitée par la taille de la roue. Les roues plus grandes nécessitent soit des jambes plus longues sur le cycliste, des conceptions de cadre bizarres (qui rendent le vélo plus long et plus maniable), soit un montage / démontage de type "penny farthing".

Résumé: les motos ont des roues plus lourdes, les rendre plus petites les rendent plus maniables. Les motos vont plus vite, donc la résistance à l'air est plus importante et les roues plus grandes en ont plus. Les motos ont beaucoup plus de puissance disponible et vont plus vite, donc la suspension est à la fois plus facile à transporter et plus nécessaire.

Cependant, il y a plus de considérations que de simples bosses. Oui, les roues plus grandes gèrent mieux les bosses que les petites. Si vous vous souciez seulement du fait que la taille des roues ne sera limitée que par les roues que vous pouvez acheter - c'est pourquoi la taille des roues 36 "/ ISO787 est populaire dans certains milieux. Vous pouvez obtenir des roues plus grandes, mais les pneus deviennent très difficiles à trouver et devra probablement fabriquer vous-même des pneus, des chambres à air et des jantes.

Les roues plus grandes sont plus faibles pour le même poids , et le poids compte beaucoup pour un vélo. En fait, vous répartissez la même quantité de matériau sur une jante et des pneus plus gros, donc tout devient plus mince. Dans le même temps, étant donné que les vélos ont au moins une largeur de moyeu assez restreinte, la roue s'affaiblit latéralement car l'angle entre les rayons gauche et droit diminue en même temps que le bras de levier devient plus grand.

Les roues plus grandes ont plus de résistance à l'air car elles ont plus de surface frontale. Bien sûr, vous pouvez y travailler, mais tout ce que vous pouvez faire pour réduire la résistance à l'air d'une roue de mors vous pouvez également le faire pour une petite roue ... et si vous regardez les vélos Battle Mountain, ils utilisent les mêmes techniques que les Des vélos UCI sur leurs petites roues.

Par exemple, le record du monde de vitesse en vélo établi par un vélo Moulton à petites roues :

En 1986, Jim Glover a roulé sur ce vélo à 51 mph sur un parcours volant de 200 mètres pour établir un record du monde de vitesse à ce jour.

Alors pourquoi les vélos ont-ils des roues plus grandes?

Comme vous l'avez dit, les roues plus grandes gèrent mieux les bosses. Cela est particulièrement vrai lorsqu'il y a peu ou pas de suspension (vélos de route), mais s'applique également aux vélos de montagne. Une roue plus grosse ne tombe pas aussi loin, vous perdez donc moins d'énergie dans la suspension.

Les motos vont plus vite que les vélos et ont des vitesses de pointe plus élevées. Beaucoup de choses en découlent.

Cela signifie que les motos doivent avoir une suspension , où elle est facultative pour les vélos. Si une moto heurte une bosse et prend l'air, c'est excitant et inhabituel. Mais même beaucoup de cyclistes ne savent pas que leurs roues de vélo décollent, car cela ne fait que partie de la conduite de votre vélo (vous "alourdissez la selle" du vélo sur les bosses et utilisez votre corps comme partie de la suspension). Mais dès que vous avez une suspension, l'avantage de la bosse des roues plus grandes disparaît largement.

Le revers de la médaille des "grosses roues sont plus faibles" est que les motos mettent beaucoup plus de pression sur les roues . Ils sont plus lourds, plus puissants et vont plus vite. Ils parcourent également de plus longues distances - une balade à vélo de 1000 km est un long chemin et prend des jours, mais sur une moto ce n'est pas remarquable à moins qu'il y ait des facteurs exceptionnels. Beaucoup de motocyclistes parcourent plus de, disons, 50 000 km par an en moto, mais presque aucun cycliste ne fait de même. Ainsi, une moto doit durer plus longtemps qu'un vélo, ce qui rend la force plus importante. Les pannes sont également plus dangereuses à des vitesses plus élevées et avec une moto plus lourde qui peut tomber sur le pilote en cas de collision. Encore une fois, plus fort est important et les petites roues sont plus fortes.

Les gros pneus ont plus de caoutchouc, donc ils durent plus longtemps . Les pneus de vélo doivent être fins pour fléchir, ce qui signifie que la solution pour les motos qui consiste à rendre les pneus plus épais pour prolonger leur durée de vie ne fonctionne vraiment pas. Cela fait d'une roue plus grande l'une des rares options.

Le confort de conduite et l'efficacité sur des surfaces rugueuses jouent tous les deux un rôle. Une roue plus grande aide à ces deux - lisser les bosses pour le confort et réduire le mouvement vertical (énergie gaspillée).

Les petits vélos à roues tels que les vélos pliants sont tolérables sur des surfaces lisses, mais ne sont pas réputés pour leur capacité hors route, leur confort ou leur vitesse.

L'extrême dans les grandes roues était le vélo ordinaire, (alias penny farthing) qui fournissait un "engrenage" approprié avec une roue à entraînement direct - mais il offrait également confort et efficacité (pas tellement de sécurité!) Sur les routes non goudronnées de l'époque.

Lorsque les engrenages sont devenus pratiques et acceptés, les tailles de roues ont diminué pour plus de commodité et de sécurité - en effet, les vélos à engrenages étaient connus sous le nom de "sécurité" par opposition aux vélos "ordinaires" - mais jusqu'à présent, grâce au besoin de confort et d'efficacité sur les routes accidentées.

Les motos n'ont pas le même besoin d'efficacité, car elles ont un peu plus de 1/4 de puissance pour jouer, elles peuvent donc utiliser une suspension plus sophistiquée et des pneus beaucoup plus doux et plus gros pour gagner sur le front du confort, même avec roues plus petites.

Les pneus plus gros sont également importants pour une meilleure tenue de route à des vitesses que les cyclistes ne connaissent pas normalement.

Les deux modes de transport semblent donc s'être fixés sur la taille de roue qui correspond le mieux à leurs conditions.

Les réponses précédentes portent sur différents rapports de transmission, une durabilité différente et un confort différent. Il y a aussi d'autres raisons.

1. Couple

tl; dr Bicycle est plus limité par la cadence; la moto est limitée par la résistance ultime à la traction du matériau.

Les moteurs Morotbike peuvent tourner à 12 000 tr / min avec un couple relativement faible sur le vilebrequin. L'homme peut faire 100 tr / min avec un couple relativement élevé. Dans la moto, il y a des engrenages, une boîte de vitesses et un engrenage à chaîne (engrenage à cardan) entre le moteur et la roue. Tous les engrenages réduisent la vitesse angulaire (partie RPM) mais augmentent le couple. Les engrenages entre la jambe d'homme et la roue augmentent la vitesse et réduisent le couple.

Pour Yamaha YZF-R1 (2003), le rapport de transmission (manivelle / essieu) varie de 10,6: 1 à 4,7: 1. Pour le premier rapport; cela signifie que la roue fait 10 fois moins de RMP que le moteur et le couple est 10 fois plus élevé sur l'axe de roue que sur le vilebrequin.

Pour les vélos à 11-25 casettes et 26 à 48 plateaux, les rapports de vitesse (pied / essieu) varient de 0,96: 1 (1: 1,04) à 0,22: 1 (1: 4,36).

Supposons que le couple soit mesuré à l'essieu (divisez la force par la circonférence de la roue uniquement) et à la vitesse supérieure. Le couple maximal de cette Yamaha est d'environ 100 Nm à l'essieu, ce qui donne 21,28 Nm au vilebrequin et 225,57 Nm à l'essieu avec la première vitesse appliquée. Un homme de 80 kg peut générer 140 Nm sur le plateau et 30,8 - 134,4 Nm sur l'essieu.

Si nous voulions utiliser la taille de roue de moto (190/55 R17, 2013 mm), qui est 1,05 fois plus petite que celle de vélo (700x38C, 2117 mm), nous aurions besoin de diminuer le rapport de transmission conduisant à un couple généré par l'homme allant de 29,3 - 127,8 Nm.
Si nous voulons utiliser la taille des roues de bicyclette, nous devons augmenter le rapport de transmission, ce qui entraîne un couple généré par le moteur de 105,2 à 237,2 Nm.

2. Maniabilité

Dans le système motard-vélo, le motard est la partie lourde. Dans le système motard-moto, le vélo est généralement plus lourd, parfois le poids du motard est presque négligeable. Une plus grande roue signifie un plus grand élan et un plus grand effet gyroscopique. Pour les vélos, cela signifie une meilleure stabilité; vous êtes moins vulnérable aux chutes ou aux virages sauvages. Pour les motos, cela conduit à une résistance plus élevée au virage et à une maniabilité globale plus mauvaise.

3. Sensibilité de surface

tl; dr Les roues plus petites sont plus vulnérables au blocage que les roues plus grandes.

Cela a déjà été mentionné, mais je vais l'étendre davantage. Les petites roues peuvent être coincées dans un trou beaucoup plus facilement que les plus grandes. C'est comme mettre une grosse pièce dans le trou pour la plus petite.
Lorsque la petite roue vient à une bosse, son angle d'attache est plus grand que la plus grande roue. La petite roue aura tendance à s'arrêter sur cette bosse, mais la plus grande aura tendance à la dépasser. Par exemple, comparez le patin à roulettes et le motard sur une chaussée de gravier.
Les roues plus petites ont également plus tendance à se coincer dans les surfaces molles (boue, sable, neige) que les plus grandes. Pour la même profondeur de pénétration, la plus grande roue a plus de matériau impliqué, dissipant ainsi la charge sur une plus grande surface et ayant également un meilleur angle d'attaque pour la plus petite roue. Les roues plus grandes ont également la chaîne plus éloignée des débris.

Les motos sont plus lourdes et ont beaucoup plus de puissance / couple que les cyclistes. Lorsqu'elle est coincée, la moto a l'avantage dans le centre de masse inférieur (moins vulnérable aux virages autour de la roue avant), à une impulsion plus élevée (elle labourera la boue) et à la puissance (elle creusera). Les motos sont beaucoup plus spécialisées - on ne peut presque pas utiliser le vélo de route hors route et vice versa. En revanche, les vélos peuvent rouler assez confortablement sur route et en terrain accidenté.