Les secrets inavouables des roulements à billes, partie 4

octobre 17, 2015 3 Commentaires

La quatrième et dernière partie de notre série sur les roulements à billes s'intéresse à la manière dont ces petits mécanismes influencent la fabrication de nos roues.

Les roulements rendent le montage des roues possible. Cependant, leur influence est considérable. Ce qui se passe au niveau du moyeu est décuplé au niveau de la jante (là où nous intervenons). Ceci est dû à la géométrie de la roue et doit être pris en compte tout au long du montage. Le jeu des roulements a un impact disproportionné sur le voile, mais il est essentiel à notre bon fonctionnement.

Le jeu est bon
Pour qu'un mécanisme fonctionne librement, il faut du jeu, un léger espace entre les pièces mobiles afin d'éviter les frottements et l'usure prématurée. Les contraintes liées au cyclisme sont déjà suffisantes. Les charges internes évitables sont inacceptables. Le jeu peut être minime si les pièces roulantes sont fabriquées et alignées avec une grande précision. Bien que la graisse atténue la perception de ce jeu, il n'en demeure pas moins présent. Si un moyeu est monté trop serré, en l'absence de ce jeu, l'usure le créera. Un moyeu trop serré engendre une usure inutile qui finit par créer le jeu manquant.

Un monteur de roues recherche un moyeu sans jeu afin que la jante ne soit pas soumise aux mouvements générés par les roulements plutôt que par les rayons. Le problème, c'est qu'un jeu de moyeu de 0,05 mm (moins que l'épaisseur d'une feuille de papier) multiplie par dix le jeu de la jante. La plupart des cyclistes considèrent un jeu de jante de 0,05 mm comme excessif. Si une jante vibre en raison du jeu des roulements, le dévoilage devient extrêmement difficile. Auparavant, la plupart des moyeux pouvaient être serrés excessivement (ce qui était néfaste pour le pilotage) afin d'éliminer tout jeu (ce qui facilitait le montage), puis desserrés pour l'utilisation. Les moyeux actuels sont plus souvent équipés de roulements à cartouche non réglables (les roulements magnétiques utilisés dans les moyeux Odom constituent une exception). De nombreux cyclistes perçoivent les moyeux sans jeu comme étant supérieurs, mais le plus souvent, l'absence de jeu est la preuve d'un frottement sous charge.

Un monteur de roue ne peut pas faire grand-chose pour corriger le jeu ou le frottement d'un moyeu. Il faut observer si le voile semble varier d'une rotation à l'autre. Si le voile de la jante n'est pas exactement le même à chaque tour de roue, il y a fort à parier qu'un problème au niveau des roulements est en cause. Vous pourriez craindre d'être tenu responsable d'un voile dû au jeu des roulements, mais cela arrive rarement. Lors du dévoilage, maintenez un doigt sur un côté de la jante en appliquant une légère pression latérale pour amortir le jeu des roulements. Vous pourrez ainsi mieux visualiser le voile réel et obtenir une roue parfaitement droite malgré le jeu.

Il est important de comprendre le jeu des roulements, car il garantit un fonctionnement plus fluide et une durée de vie accrue des mécanismes. Tous les petits roulements à cartouche, conçus pour des charges modérées (hors moteur), présentent un jeu. Ce jeu est facilement détectable individuellement. Les fabricants spécifient la valeur exacte pour chaque produit. Les roulements de moyeu sont utilisés par paires, ce qui annule presque complètement le jeu, mais au prix d'un frottement microscopique. Les moyeux à cartouche qui se disent réglables sans recourir au système traditionnel cône-coupelle (comme pour les allumages par magnéto) sont en réalité soumis à une charge latérale. Le jeu disparaît, mais uniquement grâce au frottement.

Le jeu est inévitable
Un jeu de 0,2 mm (mesuré au niveau de la jante) est généralement acceptable pour une roue de vélo. Un jeu aussi faible ne peut engendrer de problèmes de maniabilité, de vibrations à haute vitesse ni d'usure prématurée du moyeu. Pour le mesurer, placez un comparateur sur la jante et exercez une pression minimale, à peine perceptible, sur la roue avant ou arrière, jusqu'à ce que vous constatiez sa flexion. Ceci prouve que le jeu des roulements est négligeable comparé à la flexion normale de la structure à rayons.

Le jeu des roulements (et le voile) influent sur la mesure du centrage. Un outil de centrage appliqué des deux côtés d'une roue offre une grande précision. De légers voiles et un faible jeu des roulements peuvent inverser les mesures de centrage si elles sont effectuées plusieurs fois. Pas d'inquiétude, l'important est de ne pas se focaliser excessivement sur le centrage.

Pour travailler avec les moyeux modernes et leurs roulements à cartouche, gardez à l'esprit quelques principes :

(1) La tension des rayons exerce une force considérable sur les moyeux. La plupart des moyeux se dilatent sous l'effet de cette tension, ce qui fait que les roulements à cartouche ne s'ajustent plus parfaitement dans le corps du moyeu. La solution consiste à fabriquer des moyeux trop serrés pour les roulements, mais qui, après la dilatation due aux rayons, maintiennent le roulement avec une force légère appropriée. Cette caractéristique est universelle, mais difficile à maîtriser. Qui peut prévoir avec exactitude la tension des rayons à laquelle un moyeu sera soumis ? Comment compenser une charge inconnue ? L'industrie gère généralement bien ce problème. Il faut simplement être conscient qu'il est à l'origine des problèmes de jeu dans les roulements. Aucun roulement à cartouche à rotation libre ne serait conçu pour supporter l'ajustement serré des moyeux de vélo. La dilatation des corps de moyeu sous l'effet de la tension des rayons est censée réduire la compression génératrice de frottement. La presse à roulements utilisée pour l'entretien du moyeu serait un véritable cauchemar pour un ingénieur en roulements qui ignorerait que l'ajustement se desserre sous l'effet de la tension des rayons.

(2) Les moyeux à roulements à cartouche individuels présentent un jeu radial et angulaire au niveau de l'axe. Comme les roulements sont généralement utilisés par paires dans les vélos et les moteurs électriques, ce jeu tend à s'annuler entre les paires. Des moyeux qui semblent exempts de jeu contiennent en réalité un excès de graisse, masquant ainsi le jeu ou le frottement. Heureusement, ce faible frottement et l'usure prématurée qui en découle sont des facteurs mineurs, et la plupart des moyeux offrent une bonne longévité malgré cela. En pratique, la contamination et la corrosion sont plus souvent à l'origine de la défaillance des moyeux que l'usure pure.

Aller aux extrêmes

(3) Pour que les roulements à cartouche fonctionnent parfaitement, une attention extrême à l'alignement est nécessaire. Un fabricant japonais de moyeux, Gokiso , a poussé le concept à l'extrême. Jetez un œil à leurs conceptions sophistiquées. Voici un moyeu conçu par roulements ! Un investissement conséquent, mais une véritable légende. Si 700 g et 5 000 $US peuvent paraître élevés pour des moyeux, ils bénéficient d'une excellente réputation. Certains modèles sont garantis 29 ans et vous pouvez visionner des tests d'usure sur 100 000 km à 300 km/h ! Conclusion : tous les moyeux du marché sont des compromis entre économie et poids. Nous les utilisons pour des sorties exceptionnelles, mais il faut en tenir compte.

(4) Résistez à la tentation de faire tourner votre roue rapidement sur le support de centrage. Si vous le faites, pas de souci, mais sachez que cela vous ralentit et rend le centrage plus difficile à isoler et à corriger. De courts demi-tours suffisent généralement. Ajustez une zone, mais ne repartez pas de zéro. J'ai fait cela pendant des années. On peut devenir assez rapide malgré cette méthode, mais à terme, elle limitera votre vitesse. Les indicateurs de contact vont bouger, brouillant l'image, et votre œil, même s'il perçoit un motif, sera désavantagé pour effectuer des corrections. Peu de personnes peuvent conserver l'image mentale 3D d'une roue complète avec suffisamment de précision pour agir efficacement. Ce n'est qu'un creux. Faites tourner rapidement pour vous détendre, mais pas pour atteindre la cible.

(5) Évitez de monter une roue autour d'un moyeu dont les roulements sont HS. Non seulement la tâche est plus difficile, mais une fois les nouveaux roulements installés, la roue risque d'être voilée ou asymétrique. Le monteur sera alors tenu pour responsable, ou du moins devra effectuer le recentrage gratuitement. Nous construisons les roues autour des roulements. Les variations minimes dues au remplacement des roulements auront des répercussions sur la jante. Bien sûr, les conditions sur le terrain peuvent ne vous laisser aucun choix.

Monteurs de roues, ne soyez pas trop critiques envers des composants comme les moyeux. Ils sont une cible facile. Devenez des experts pour que les roues que vous créez offrent un équilibre optimal entre coût et performance, dans l'intérêt de vos cyclistes. Ce savoir-faire est trop rare. Ne laissez pas le marketing dicter votre travail. Les excellents produits d'aujourd'hui seront bientôt obsolètes. On n'a rien sans rien : un moyeu performant est lourd et cher. Soyez reconnaissants des moyeux dont nous disposons et tenez-en compte !

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