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

Je vois des vélos de triathlon avec différents styles de rayons, du fil normal aux lames de forme aérodynamique aux roues complètement solides, mais je ne comprends pas pourquoi il devrait y avoir autant de styles.

Je peux comprendre avoir besoin de moins de rayons sur une piste en salle, car vous n'aurez pas de bosses, donc je suis d'accord, mais quelqu'un peut-il faire la lumière sur les décisions derrière les autres styles?

J'ai également vu cette question sur des rayons plats, mais cela n'expliquerait pas l'aile comme les rayons ou les roues solides, n'est-ce pas?

Oui, il existe différents types de rayons, comme déjà expliqué. Il existe également différentes façons de "lacer" les rayons et divers comptages de rayons.

Lors du choix d'un schéma de laçage de rayons, il y a six considérations de base:

1. Force
2. La flexibilité
3. Résistance au couple
4. Résistance à l'air
5. Poids
6. Apparence / sexe / dépenser bêtement de l'argent

La force est déterminée par le nombre de rayons, leur disposition et leur interface avec le moyeu et la jante. Si vous regardez une roue "à trois croix" normale, le rayon quitte le moyeu à un angle presque tangent à la circonférence du moyeu. De cette façon, la contrainte sur le moyeu est minimisée. Un laçage «à quatre croix» (communément utilisé sur les vélos de tourisme lourds et similaires) va mieux que cela et fait que le rayon est vraiment tangent à la circonférence du moyeu (plus la longueur accrue du rayon donne à la roue plus de «ressort»).

Vous voyez rarement des laçage «deux croix» et probablement jamais des laçage «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 de «montagne» ou vélos "cross". Le laçage radial exerce une contrainte considérable sur un moyeu conventionnel, et avec des roues à lacet radial, vous verrez souvent les rayons inversés, avec les écrous à l'extrémité du moyeu, car le moyeu doit être repensé pour supporter la contrainte. De plus, à la fois parce qu'une roue à rayons radiaux est si rigide et parce que généralement les roues radiales ont un faible nombre de rayons, la contrainte sur la jante est plus élevée, de sorte que les écrous seraient aptes à passer. Vous verrez donc parfois l'extrémité courbée du rayon (inversé) engagée dans une fente de la jante ou quelque chose du genre.

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 transmission entraînerait la roue à se tordre dans un sorte de spirale, gênant la transmission de 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 convient de noter que certaines personnes aiment denteler leur roue arrière avec un motif en croix d'un côté et des rayons radiaux de l'autre. Cela fournit la rigidité en torsion nécessaire tout en permettant à la moitié de la roue d'être radiale, mais il n'est pas clair qu'il y ait un réel avantage au système.]

La résistance à l'air augmente évidemment avec le nombre de rayons et est également affectée par le profil des rayons. 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, il est probablement sûr de dire que la résistance à l'air due aux rayons d'une roue à trois branches standard à 32 rayons ne serait pas remarqué par la plupart des motards 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 avec 1, 2 ou 3 larges "rayons" plats faits de composites à haute résistance liés à la jante et au moyeu. Mais en général, vous ne verrez les roues à disque sur les roues arrière parce que le disque devient un cerf-volant s'il se met en travers du vent comme cela se produirait sur la roue avant.

Le poids est réduit en utilisant des matériaux plus exotiques (en particulier pour la jante) et en réduisant le nombre de rayons. Plus la jante est exotique, plus la conception de la jante est intimement liée au schéma de rayonnage. Une légère réduction de poids est également possible en réduisant la "croix" du rayonnage (et donc en réduisant la longueur des rayons).

Et, bien sûr, le sexe. Bon nombre des schémas ci-dessus (en particulier des choses comme la roue avant à rayons radiaux à faible nombre de rayons avec des rayons inversés) ont peu d'avantages pratiques pour le cycliste moyen, augmentent les coûts et réduisent la fiabilité. (Avez-vous déjà entendu un de ces fantastiques rayons à haute tension disparaître? Cela ressemble à un coup de feu. Et si l'un se casse, vous êtes probablement mort dans l'eau jusqu'à ce que vous puissiez vous rendre dans un magasin de vélos, alors qu'avec un standard à trois croix à 32 branches la première roue peut généralement "rentrer à la maison" si une réparation en bordure de route n'est pas possible.

De Sheldon Brown :

Les rayons à double renfort 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 épaisseur font plus que gagner du poids. Les extrémités épaisses les rendent aussi solides dans les zones fortement sollicitées que les rayons droits de même épaisseur, mais les sections centrales plus minces rendent les rayons effectivement plus élastiques, leur permettant de s'étirer (temporairement) plus que les rayons plus épais.

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

Les rayons à triple épaisseur , tels que le DT Alpine III, sont le meilleur choix lorsque la durabilité et la fiabilité sont le principal objectif, comme avec les tandems et les vélos pour les randonnées chargées. Ils partagent les avantages des rayons à simple épaisseur et à double épaisseur. La 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 épaisseur résolvent l'un des grands problèmes de conception des roues: comme les rayons utilisent des fils roulés et non coupés, le diamètre extérieur des fils est plus grand que le diamètre de base du fil de rayon. Étant donné que les trous dans les brides de moyeu doivent être suffisamment grands pour que les filetages puissent passer à travers, les trous, à leur tour, sont plus grands que le fil ne l'exige. Cela n'est pas souhaitable, car une correspondance étroite entre le diamètre des rayons au niveau du coude et le diamètre du trou de bride est cruciale pour résister à la rupture liée à la fatigue.

Étant donné que les rayons à simple et triple épaisseur sont plus épais à l'extrémité tête qu'à l'extrémité filetée, ils peuvent être utilisés avec des moyeux qui ont des trous juste assez grands pour passer le fil épais à l'extrémité tête.

Les rayons aérodynamiques (elliptiques) sont une variété de rayons à double section dans laquelle la partie mince est emboutie dans une section elliptique, ce qui rend ces rayons un peu plus aérodynamiques que les rayons à section ronde. Les rayons de ce type les plus largement disponibles sont le Wheelsmith Æro. Ceux-ci mesurent 2,2 x 1,8 mm aux extrémités, et les middles 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 haute performance, non seulement en raison de l'avantage aérodynamique qu'il peut offrir, mais 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 aide à construire une roue qui restera vraie.

Les rayons aérodynamiques (à lamelles) ont une forme aérodynamique plus prononcée, plate, plutôt qu'elliptique. Bien qu'ils soient les plus aérodynamiques des rayons, ils ne rentrent normalement pas dans les trous d'un moyeu standard car ils sont trop larges. Pour utiliser des "lames", le moyeu doit être fendu avec une lime. L'entaillage des trous peut affaiblir la bride et annulera généralement la garantie du moyeu. C'est aussi beaucoup de problèmes.

En théorie, les rayons "aéro" devraient être plus aérodynamiques, cependant si vous pensez à solliciter le rayon, il serait plus rigide dans la direction de rotation de la roue car il est plus épais et aurait plus de flexion perpendiculaire à cela, puisque le rayon est mince ou plat sur le côté.

J'ai des rayons à double épaisseur sur mon VTT de cross-country et j'ai couru dessus pendant des années sans falsifier les roues, et cela économise un peu de poids par rayon mais c'est à un point où le rayon n'est pas fortement sollicité, donc il conserve l'essentiel de sa force. Particulièrement bon pour les cyclistes plus légers sur des vélos tout suspendus où les roues ne seront pas soumises à autant de coups en premier lieu.

Cela se résume à l'aérodynamique, la fiabilité et le coût.

Une roue avec de nombreux rayons légers sera fiable et restera relativement roulable même si un rayon se casse. Mais tous ces rayons sont comme un batteur à oeufs dans le vent: pas aérodynamique. Ainsi, les roues comme celle-ci sont principalement utilisées par les conducteurs plus lourds ou en tourisme, où la durabilité l'emporte sur la vitesse.

Une roue avec moins de rayons met plus de charge sur chacun de ces rayons et ne peut tolérer aucun d'entre eux se briser. De plus, à la fois pour compenser le nombre de rayons inférieur et parce que tout l'intérêt de réduire le nombre de rayons est d'améliorer l'aérodynamisme, ces roues ont généralement des jantes à section profonde avec une section transversale en forme de larme. Ceux-ci augmentent la résistance de la roue (au prix du poids) et améliorent son aérodynamisme en remplaçant ce qui serait les parties les plus rapides des rayons (aux extrémités) par une jante solide de forme aérodynamique.

Une roue à trois branches ou à disque est la prochaine étape logique. Ceux-ci sont beaucoup plus chers à fabriquer, et les disques sont particulièrement problématiques dans les vents traversiers. Ils ont également tendance à être lourds, ce qui les rend inappropriés pour certains types de courses, mais pas tant pour les triathlons, qui nécessitent un effort constant.

Les rayons à lames sont légèrement plus aérodynamiques que les rayons ronds. À l'extrémité supérieure, certaines roues utilisent des bandes de fibre de carbone de type fettucini à la place des rayons en acier - cela peut coûter autant qu'une très belle moto.