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Nov 23
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Roulements à cones et cuvettes : quels avantages ?

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Et si on parlait un peu technique ? Juste un tout petit peu…

Shimano ne peut décidément pas faire comme les autres.

Alors que bon nombre de fabricants de roues optent pour des moyeux à roulements industriels, plus communément appelés roulements à billes ou à cartouches, le constructeur japonais est resté fidèle aux roulements à cônes et cuvettes. « C’est archaïque », diront les mauvaises langues, « c’est dépassé », diront les ignares.

Mais savent-ils que tous les roulements de moyeux de motos et de voitures sont des roulements à billes ou à rouleaux à contact oblique. Pourquoi ? Pour la bonne et simple raison qu’une roue ne tourne pas constamment perpendiculaire à la surface de la route, elle s’incline selon les courbes et les appuis, elle encaisse des efforts radiaux et axiaux.

Résultat, les charges sont réparties sur les chemins de roulements selon les inclinaisons des roues, augmentant considérablement leur durée de vie contrairement aux roulements à billes classiques. Seule précaution : il est nécessaire de démonter au moins une fois par an le moyeu de roue pour contrôle et graissage. Une opération qui ne demande pas plus d’une demi-heure pour les deux roues grâce au système breveté Shimano d’ajustement manuel qui équipe toutes les roues Dura-Ace, Ultegra et RS81.

Mais comme tout équipement technique sur un vélo (jeu de direction, transmission, fourche, frein…), un entretien annuel est nécessaire !

Août 19
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Du peps dans les batteries grâce au lithium

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Utilisé dans les batteries des vélos à assistance électrique, le lithium, un métal hyper léger, va bientôt devenir aussi convoité que le pétrole. Son extraction suscite déjà d’énormes enjeux économiques.

Le vélo à assistance électrique serait-il vraiment une simple mode ou une solution écologique parmi tant d’autres pour lutter contre la pollution ? Du moins, l’ensemble des Français semble y croire au vu de la progression des ventes de ces dernières années. De 2005 à 2010, elles ont été multipliées par 10, pour atteindre les 40 000 unités sur un marché national annuel de 3 millions de bicyclettes qui a tendance à stagner depuis ces cinq dernières années, voire à fléchir en 2011. Ce vélo à assistance électrique doit son succès en partie à l’utilisation de batteries hyper performantes au lithium au point d’avoir conquis une population essentiellement citadine, en majorité féminine et souvent âgée. Mais derrière se succès, se cachent moult problèmes de pollution liés à l’extraction de ce fameux lithium, le plus souvent dans des pays pauvres, et face à des ambitions politiques et économiques.

Un métal mou

Le lithium est en fait un métal mou, présent dans des argiles et saumures enrichies en chlorure de lithium, de couleur blanc argenté, extrêmement léger. Ses applications industrielles sont nombreuses comme dans la réalisation des verres, des céramiques réfractaires, de certains médicaments, et d’alliages dédiés à l’aéronautique. Mais c’est son utilisation dans la fabrication de certaines piles et de batteries à haute performance que le lithium a éveillé de nombreuses convoitises. Pensez donc, les géants automobiles ont développé leur voiture électrique en lui promettant un superbe avenir grâce aux batteries au lithium. C’est la seule technologie qui à ce jour permet d’offrir à ces voitures (et vélos) une autonomie suffisante, contrairement aux autres batteries au plomb, en emmagasinant un maximum d’énergie dans un volume beaucoup plus faible. Idem, pour les petites batteries indispensables pour les ordinateurs et autres téléphones mobiles, smartphones, lecteurs MP3, tablettes numériques… Le marché du lithium est donc colossal et est considéré comme le pétrole de demain.

Des réserves mondiales

D’où vient donc ce métal qui va sauver le monde d’une pénurie de carburant ? Les réserves mondiales semblent estimées à des dizaines de millions de tonnes présentes en grande partie en Amérique du Sud, notamment en Bolivie. Le désert d’Uyuni au sud de la Bolivie détiendrait 47 % des réserves mondiales connues. Suivent le Chili et l’Argentine. Puis l’Australie, le Canada, et surtout le Tibet et l’Afghanistan. Ces deux derniers pays, qui représentent de fabuleux gisements, suscitent beaucoup d’intérêt de la part de la Chine et des grandes puissances occidentales dont certaines n’ont pas que des vues à but humanitaire. Pour l’instant, la Bolivie semble représenter le filon le plus rapidement exploitable, loin de tout conflit armé. Mais son président, Evo Morales, ancien leader syndicaliste d’origine aymara, ne veut pas que les multinationales « pillent son pays », comme le firent naguère les colons espagnols en exploitant les mines d’argent, de zinc et d’étain. Contrairement à ses voisins chiliens et argentins qui ont confié l’exploitation du lithium à des groupes privés, la Bolivie a mis en place sa propre unité d’exploitation selon un mode plus écologique. Ce procédé consiste en l’évaporation des saumures dans de vastes piscines en plein désert afin d’en extraire les éléments.
Une méthode aux dires de certains spécialistes trop longue et qui ne suffira pas à répondre à la demande mondiale. Mais toutes ces exploitations minières qu’elles soient par bassins d’évaporation, par absorption d’alumine ou par extractions souterraines, ne sont pas sans causer de profonds dommages à l’environnement et à la faune. Le vélo à assistance électrique n’est peut être pas si écologique que cela. Mais après tout, le vélo est composé d’une multitude de pièces détachées dont beaucoup engendrent des niveaux de pollution plus ou moins importants, comme toute filière industrielle. Faut-il pour autant arrêter de pédaler au nom de l’écologie ? Cette batterie a au moins le mérite d’assurer le succès d’une gamme de vélos, alors que l’ensemble des autres ventes s’essouffle quelque peu.

Juin 23
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Cadre en carbonne

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Qui n’a pas son carbone ? Plus léger, plus résistant, plus esthétique et aussi plus cher, le vélo en carbone n’est plus réservé à une élite fortunée.

Cadres en carbone, une conception high tech

Qui n’a pas son carbone ? Plus léger, plus résistant, plus esthétique et aussi plus cher, le vélo en carbone n’est plus réservé à une élite fortunée.

La fibre de carbone est une matière aussi complexe que miraculeuse. Une singularité qui amène nombre d’amateurs de beaux vélos à faire l’amalgame entre les différents classements de fibres, leurs appellations commerciales et les procédés de fabrication. Et pour rendre le sujet encore plus confus, chaque fabricant de cadres y va de sa formule secrète pour affirmer sa supériorité dans ce domaine qu’il s’appelle Specialized (avec sa série OCLV Carbone), Orbea (avec sa technologie Carbon GSB), Time (avec sa technologie RTM), Look, Giant ou Scott… Une chose est sûre, la fabrication de cadres en carbone est une affaire de spécialistes limitée à un petit cercle de constructeurs. En conséquence, il est extrêmement aventureux d’acquérir des produits trop bon marché auprès de marques inconnues ou non reconnues dans ce secteur.

Cuisine chimique

Face à l’importance du sujet, cet article se limitera donc aux différents types de fibres utilisées dans la fabrication des cadres et n’entrera pas dans l’élaboration de la fibre de carbone, vaste cuisine chimique.
Au départ, les groupes industriels mettent sur le marché différents types de fibres en fonction de leurs destinations finales et des procédés de transformation chimiques (à l’origine de tous ces process, la matière première s’appelle l’acrylonitrile, sous-produit du pétrole). Cette fibre revêt en effet différentes formes selon les applications industrielles : enroulements filaires (pour concevoir des réservoirs haute pression, tubes), produits tissus secs (pour l’industrie automobile, cyclisme, bateaux), tissus pré-imprégnés (aéronautique)… Le plus important de ces groupes, le Japonais Toray, produit 34 % du marché mondial de la fibre de carbone, soit environ 14000 t/an, profitant de l’explosion de la demande notamment dans l’industrie aéronautique civile. Ces industriels proposent donc trois familles de fibres qui offrent des prestations différentes et complémentaires : la HR (haute résistance), ayant une très forte résistance à la rupture, la HM (haut module), très bonne résistance à l’allongement permettant d’obtenir des produits extrêmement rigides et VHR (très haut module). Ces fibres disposent de résistances égales aux meilleurs aciers pour une densité cinq fois moindre. Des fibres aux appellations commerciales différentes, comme la M30S (à haut module) de chez Toray, ou encore la MS40 (haut module) de l’américano-japonais Hexcel, soit en tout une trentaine de fibres de carbone commercialisées par les huit plus gros producteurs mondiaux.

L’âme du vélo

Les bureaux d’études des constructeurs, ayant conçu les cadres de vélos de course ou de VTT à partir de logiciels CAO, vont donc s’orienter vers telles ou telles fibres en fonction de critères techniques et financiers. C’est donc un travail délicat, car l’âme du vélo en dépend : il sera hyper sportif ou destiné au cyclotourisme, et devra concilier le confort, la rigidité, la nervosité et la légèreté. Ses concepteurs pourront faire appel, pour un même cadre, à un, deux, voire trois types de fibres selon qu’il s’agisse des haubans, bases, tubes supérieur et transversal. D’autres fibres comme le polyamide permettent également de filtrer certaines vibrations. D’autres encore, comme le lin, récemment employé sur les cadres de la marque belge Museeuw, toujours pour un meilleur confort, participent à la recette d’un cadre en carbone. De son côté, Orbea a conjugué pour son dernier Orca deux fibres : la M30S (à haut module) et la M40J (à ultra haut module). Un choix qui a permis de gagner 12% de poids par rapport à l’ancienne version de l’Orca, tout en gagnant en rigidité. D’ailleurs par simplification d’appellation et surtout par soucis du secret, Orbea a défini une nomenclature on ne peut plus simple : OMG pour Orbea monocoque gold, OMS pour Orbea monocoque silver et OMB pour Orbea monocoque bronze. La première appellation (OMG) indique le type de fibre de carbone ayant un module maximum. La résistance à la traction et à la compression s’en trouve ainsi considérablement améliorée, produisant des structures d’une rigidité extrême comme les cadres des Orca (route), Alma G Team et G10 (VTT).

Surenchère technologique

Mais les secrets de fabrication ne s’arrêtent pas au panachage de fibres ou à l’utilisation exclusive d’une seule d’entre elles. Chaque bureau d’études s’applique à définir la meilleure orientation et le nombre de couches des fibres selon les tubes constituant le cadre. Time fait varier l’angle de tressage de la fibre de 15 et 60° selon les caractéristiques dynamiques de torsion et de flexion souhaitées en différentes zones de contraintes du cadre. Et comme s’il cela ne suffisait pas, les constructeurs se différencient aussi par la méthode d’assemblage de leurs cadres et le choix des résines (appelées matrices) qui servent à coller les fibres entre elles. Et pour relancer la surenchère technologique, Look utilise sur son dernier cadre 595 de la résine enrichie en nanotubes de carbone, pour accroître encore plus la cohésion entre les couches. Les nanotubes, technologie du futur des fibres de carbone, sont des filaments qui présentent une résistance 100 fois supérieure à l’acier, pour un poids divisé par six, avec une résistance peu commune aux hautes températures. Leur diamètre est de l’ordre du millionième de millimètre.

Différentes constructions

Mais sans entrer dans les détails de l’assemblage des cadres, il existe deux principes de construction. Le premier, le moulage monocoque, consiste à obtenir la pièce d’un seul tenant sans raccords et très profilée, tel que l’a adopté Orbea ; ceci permettant non seulement une grande liberté dans le design de ses cadres, mais aussi de garantir au fil des ans les propriétés techniques de ses constructions. Le deuxième procédé fait appel à l’assemblage des tubes par raccords collés, retenu par Look, Time ou Lapierre.
Apanage des grandes « maisons du vélo », cette technologie des cadres en carbone ne finira-t-elle pas par être délocalisée vers les pays à faible coût de main-d’œuvre, tant le nombre d’opérations manuelles est important et la contagion du « pas cher » est forte ? Assimilée à de la haute couture, cette industrie devra plutôt affronter les copies asiatiques comme tous les produits de luxe qui se portent bien malgré les crises.