Comparatif moyeux freinage disque

Plus de 12 années en R&D, en assemblage et tests pour isoler et optimiser les choix techniques les plus efficaces. Au moins 100 millions de kilomètres parcourus. Nous avons conçu nos propres solutions moyeux depuis 2012 ayant abouti au lancement de notre fleuron : les moyeux RAR ESO V1 en 2016 et leur petit frère RAR FIRST V1 en 2018.

Chaque choix technique proposé aujourd’hui a fait l’objet de tests intenses et prolongés : gage de sérénité à l’utilisation.

Plusieurs marques entrent dans notre sélection de moyeux pour leurs qualités complémentaires et démontrées de longue date. Nous proposons Acros, Tune, DT Swiss, et avons intégré dans ce comparatif Hope et Extralite qui proposent aussi des moyeux à tirage direct.

 

Straight pull: tête de rayon cachée dans le moyeu, écrou accessible près de la jante

Véritable base de construction d’une roue, le dimensionnement du moyeu affecte la dynamique et la fiabilité de la roue. Chaque propriété prise en compte dans ce comparatif impacte le fonctionnement à petite ou longue échéance.

Le design d’un moyeu peut prendre diverses orientations.
De la performance brute avec concessions sur la durabilité à l’inverse : la durabilité maximale avec concessions sur la performance.

Entre ces deux extrêmes, le curseur peut être placé à discrétion du fabricant. En gardant à l’esprit qu’il est infiniment plus économique, en coût et en temps de design et d’usinage, de privilégier la durabilité à la légèreté.

Comparatif moyeux

Géométrie moyeu avant

La situation d’une roue avant pour freinage disque s’approche grandement d’une roue arrière pour freinage jante: un seul côté du moyeu transfère l’énergie du moyeu vers la jante. Les solutions sont donc similaires, avec quelques subtilités.

Sur une roue arrière freinage jante, à cause de l’encombrement cassette qui frôle les 40mm et le faible empattement du moyeu, l’écartement du centre de la roue au point d’accroche des rayons côté cassette prend une importance capitale. Cette zone exigüe profite de chaque dixième de millimètre supplémentaire qui favorise la tenue latérale de la roue, et génère un équilibre des tensions plus sain. Les meilleurs espacements rencontrés atteignent 18mm.

Dans le cas des roues avant disque, d’une part il n’y a aucun transfert d’énergie motrice, d’autre part il y a un rapport des masses du pilote plus favorable (généralement 40% avant et 60% arrière), pour finir il n’y a pas cette cassette encombrante.

L’espacement critique atteint facilement, sans recherche majeure ni prise de risque, 20mm. Bien suffisant compte tenu des contraintes de torsion pure rencontrées au freinage, d’autant plus que les roues avant ont toujours au moins 24 rayons. Les meilleurs valeurs atteignent 23.5mm, à la limite de faire frotter l’étrier de frein sur les rayons.

Du côté opposé au disque, une situation analogue aux roues arrière freinage jante existe : plus l’ancrage des rayons est éloigné du centre de la roue, plus déséquilibrée sont les tensions gauche/droite, en faveur de la tenue latérale de la roue. Il n’y a pas de mauvaise solution : tout est affaire de compromis.

 

 

Autre paramètre concernant la géométrie

Le diamètre d’ancrage des rayons. Sur une roue arrière il a toute son importance pour favoriser un bon transfert des énergies du pédalage. Dans le cas du ESO arrière justement, le fort diamètre d’ancrage arrière est aussi issu du placement vertical des rayons pousseurs et tracteurs qui optimise la distance centre de roue-flaque roue libre.

Sur une roue avant, ces diamètres d’ancrage sont secondaires dans le sens où l’importance de la distance centre roue-flasque est réduite. Au contraire la masse l’est : les flasques sont donc généralement de très petite taille. Au-delà de ces considérations d’ordre technique, l’aspect coût usinage/matériau donne encore plus de sens à un petit diamètre de flasque.

La barre de départ est de plus petite section, donc moins coûteuse, les copeaux générés sont réduits : l’usure outillage/machine et les temps d’usinage sont minimisés.

Globalement tous les moyeux avant à freinage disque sont usinés en une seule pièce. Gage de sécurité et de fiabilité. Seul Extralite s’était aventuré sur une conception 3 pièces pour réduire drastiquement les coûts d’usinage mais ils reviennent sur du monobloc en 2020.

 

Géométrie moyeu arrière

130+12 = 142. DOUZE millimètres. C’est le gain d’empattement entre un moyeu freinage jante et son homologue à disque, dans son standard définitif actuel.

Ouf, il était temps d’accroître cette dimension. Elle créait de réels problèmes d’encombrement avec les cassettes de plus en plus dentées.

Ces 12mm paraissent peu au premier abord, mais ils génèrent une différence appréciable de maintien latéral. Ce supplément accroît la (trop) faible distance centre roue/point d’accroche rayons côté cassette issue des quasi 40mm de largeur des cassettes 11/12/13v actuelles.

Sa particularité de passer du couple moteur et de freinage oblige à orienter, de chaque côté, les rayons tangentiellement au moyeu: ils travaillent alors dans le sens le plus résistant. Les multiples usinages rendent alors les corps de moyeu agressifs et esthétiques.

 

Position des points d’accroche et rigidité de la roue

La position de leurs points d’accroche prend toujours cette importance capitale sur la rigidité et la performance de la roue.
Plus ils sont écartés l’un de l’autre, meilleure est la stabilité de la roue.
En gardant à l’esprit que le corps de roue libre encombre de 40mm le côté cassette et qu’il devient donc critique de positionner ce point d’ancrage :
il sera maître du ratio d’équilibre gauche/droite des tensions.

 

Positionnement côté disque

Côté disque, l’amplitude dans leur positionnement est plus intéressante. Ils pourront être davantage éloignés du centre de la roue, dans la limite de l’encombrement du disque.
Positionnés à équidistance des points ancrage rayons côté cassette, la tension des rayons gauche/droite sera équilibrée : 100% de chaque côté.

Augmenter cette distance améliore la stabilité de la roue mais détériorera l’équilibre des tensions : 100% côté cassette et sensiblement moins côté disque, sous réserve d’une jante de forme symétrique naturellement.

 

Contraintes spécifiques des moyeux arrière

Les moyeux arrière sont donc « bridés » de chaque côté. La bride la plus sensible étant celle côté cassette, c’est de ce côté que sont originaires les déséquilibres de tensions.

Côté disque, comme pour les roues avant à freinage disque ou les roues arrière à freinage jante, le positionnement des points d’accroche rayons est une question de choix et de compromis.
Sachant qu’au meilleur est le positionnement côté roue libre, au plus il est possible d’éloigner le flasque côté disque sans déprécier les tensions de rayons.

 

Conception du moyeu RAR ESO

C’est dans ce contexte que nous avons conçu le moyeu RAR ESO.
Ses points d’accroche rayons côté roue libre sont particuliers :
ils sont placés verticalement plutôt que latéralement afin d’augmenter sensiblement la distance avec le centre du moyeu.

Cette particularité oblige à une hausse du coût matériau et des temps d’usinage : le bloc aluminium 7075T6 de départ est forcément plus grand.

 

 

Position du flasque côté roue libre

La position du flasque côté roue libre du RAR ESO atteint en moyenne 20.75mm du centre de la roue, l’extrême limite vis à vis de l’encombrement cassette. Ce positionnement associé au grand diamètre d’ancrage autorise un angle de maintien de la jante inédit.

Avec 19.25mm le Extralite de dernière génération offre une géométrie excellente. Suivent le Tune, le Hope et le RAR FIRST sérieux, eux aussi. La suite du tableau comprend le Acros dont la géométrie reste satisfaisante, puis les DT Swiss 180/240s/350 que l’on pourra qualifier de moyens sur ce critère.

Ces derniers moyeux requerront idéalement une jante de forme asymétrique pour compenser leur géométrie.

 

Jantes asymétriques

À ce propos, la jante asymétrique corrige l’angle des rayons en sortie de moyeu : l’équilibre des tensions s’améliore en modifiant les dimensions natives représentées ci-dessus.

Par exemple pour un DT180, utiliser une jante asymétrique de 3mm équivaudra artificiellement à une distance centre roue-flasque de 20mm côté cassette au lieu de 17, et 30mm côté disque au lieu de 33.

La situation s’assainit, elle reste bien inférieure à celle d’un RAR ESO qui passerait à 23.75mm côté cassette et 29mm côté opposé pour un quasi équilibre gauche/droite.

 

Rayonnages 2:1

Une solution particulière existe avec le rayonnage 2:1 qui corrigera les tensions de rayons de chaque côté de la roue. Utiliser deux fois plus de rayons du côté où le moyeu est étroit oblige à augmenter la tension des rayons du côté où il sont moindres, pour compenser leur nombre.

Une roue avant aura alors 16 ou 14 rayons côté disque, pour 8 ou 7 côté opposé. L’arrière recevra les 16 ou 14 rayons du côté cassette, et les 8 ou 7 côté disque.

L’équilibre des tensions de rayons s’améliore. En réalité, c’est le côté où les rayons étaient les moins tendus qui devient le plus tendu car la correction est trop importante. Elle oblige à allonger le corps de moyeu pour récupérer un équilibre idéal.

Possible sur un corps avant puisqu’il y a de « la place » côté opposé disque. Impossible sur l’arrière qui est encombré du disque et dont les tensions de rayons resteront déséquilibrées, sens inverse d’une roue rayonnée en 12/12.

 

Rigidité latérale et contraintes mécaniques

Un point capital sur le rayonnage 2:1 concerne la tenue latérale de la roue. Augmenter de 33% le nombre de rayons d’un côté ne compense pas la suppression de 33% de rayons de l’autre, quand bien même sa distance du centre de la roue serait augmentée.

La baisse de rigidité latérale est significative, mesurable sur banc de déformation, elle se ressent à l’utilisation et contraint à utiliser une jante renforcée pour rattraper.

Cette géométrie spécifique génère un angle considérable entre deux rayons : 45° à 51° de « vide » entre deux rayons du côté où ils sont peu (360°/7). La jante subit des contraintes accrues, générées par la traction de deux rayons d’un côté pour un de l’autre, ce qui nécessite, encore une fois, une jante renforcée donc alourdie.

Au delà de ces deux aspects cruciaux mais invisibles, la roue devient inutilisable en cas de bris d’un rayon du côté où ils sont 7 ou 8. Son absence crée un « vide » de 90° à 100° d’un côté alors que l’autre côté conserve, dans cette tranche, ses 4 rayons pleinement tendus.

Dangereux dans une descente notamment car le risque de blocage de la roue est réel.

 

Cas particulier du rayonnage 14/7

Particularité du 14/7 d’une roue arrière par rapport au 16/8, le nombre impair des 7 rayons oblige à rayonner « droit » : le chemin le plus court du moyeu vers jante.

Positionnés radialement, les rayons sont inaptes à passer du couple, qui doit donc transiter du disque jusqu’au côté cassette. Le corps doit être rigidifié en torsion : épaissit, donc alourdit.

Nous estimons la solution du rayonnage 2:1 sur une roue freinage disque comme non saine mécaniquement, non performante, et potentiellement dangereuse si des éléments légers sont utilisés.