Le rendement : l'ennemis caché du cycliste

(page en cours de rédaction, les images arrivent… mais je sais pas quand)

Introduction

Quand je fais remarquer à des cyclistes que leurs pneus sont dégonflés, que leur chaîne couine, j’entends souvent “Mais je fais pas la course”.

Mais Justement c’est parce qu’on ne fait pas la course qu’on veut un vélo qui ne fatigue pas !

Mon vélo qui roule le moins bien, c’est le vélo avec lequel je vais au boulot tous les jours, ça me permet de garder un peu d’efforts, vu le peu de km ;-)

ce nouveau vélo, qui va moins bien

J’en ai pris conscience quand j’avais 17 ans environ. J’avais un Mercier à boyaux très ancien, et je me suis acheté un Peugeot d’occasion, beaucoup plus récent.
Rapidement, j’ai eu l’impression qu’il allait moins bien. Mais c’est compliqué à mesurer. C’est typiquement le genre de truc où il faudrait un banc de mesure spécialisé. Donc, on reste au ressenti, et ça se voit pas forcément au compteur, parce qu’on compense en pédalant plus fort sans même s’en apercevoir.
J’ai ensuite acheté un vélo neuf, et là, ça allait beaucoup mieux. La raison ? Les roulements probablement.

Pourquoi un vélo roule, ou se traîne

Il y a 3 sources de ralentissement pour un véhicule :

• l'aérodynamisme,
• le poids,
• le rendement.

Les 2 premiers, on les sent bien : si le vélo est lourd, il accélère moins bien et perd de la vitesse en côte : c’est immédiatement perceptible.
L'aérodynamisme, on le sent vraiment quand le vent tourne, on prend une rafale de face et on perd 10 km/h. Quand on passe du vélo droit au vélo couché, on roule 20% plus vite, ça se sent tout de suite.

Dans un monde parfait, on considère que sur du plat, 80% de l'énergie sert à lutter contre le vent (aérodynamisme) et les 20% sont “les autres pertes” dans lesquelles on place volontiers le poids. En côte, la vitesse est directement proportionnelle au poids. facile.

Influence du poids sur votre parcours

Imaginons une randonnée à la journée de 8h avec 2h de montée (pourquoi pas). Si je double le poids de mon vélo, par exemple de 9 kg à 18 kg, l’ensemble cycliste (70 kg) + bagage (5 kg avec l’eau) + vélo passe 84 à 93 kg, soit environ 10% de plus.
Sur le plat, ça ne changera presque pas la vitesse, juste un peu les accélérations. Par contre en côte, je serais 10% plus lent. Mes 2h de côtes me prendront donc 2h et 12 minutes (10% de 120 minutes en plus), donc la rando me prendra 8h12 minutes. Au prix des vélos légers, passer d’un vélo de 9kg à un vélo de 7kg fait gagner environ 3% en cote… Ça fait cher la minute gagnée en côte (Ci-contre 120 km en 6h20, avec le col de Romeyère en 1h25).

Parlons du rendement

Dans un monde réel, on introduit l'énergie fournie perdue dans la mécanique. Le vélo, si on appuie pas sur les pédales, ne sortira pas du garage. Donc, 100% de l’énergie fournie est fournie par les jambes.
Dit autrement, 100% de l'énergie fournie est transmise entre la jambe et la route, en passant par tous les roulements, la chaîne, tout ça :

• les roulements des pédales (chaque pédale voit la moitié de l’énergie transmise),
• les roulements du pédalier,
• la chaîne à rouleaux,
• les roulements de la roue arrière,
• les roulements de la roue avant, qui est entraînée par la route. N'empêche qu’elle est entraînée par le cycliste, au bout du compte.
• perte des pneus par déformations (2 fois)

L’énergie qui fait avancer le vélo à la fin, c’est :

energie finale = énergie initiale * rendement

avec rendement < 1.

Si chaque élément ci-dessus a un rendement de 0,90 (90%) c’est presque 1, mais ça fait une fois tout multiplié : 0,48 (allez 50% je vous l’accorde). Ça voudrait dire que 50% de l'énergie du cycliste est perdue dans le vélo et ne sert pas à la motricité.
Et ça, tout le temps. Qu’on soit sur du plat, en côte, le vent de face, etc. Et ce qui est terrible, c'est qu'on ne se rend pas compte d'avoir un rendement plus faible de 10% qu'un autre vélo.

Pour un cycliste qui fait 10km en ville, passer d’un rendement théorique de 100% à 50% fait qu’il fournit l’effort d’un trajet de 20km (à la même vitesse).

Influence du rendement sur votre parcours

Si je reprends ma randonnée de 8h, dont 2h de côtes. Si mon rendement passe de 95% (bon vélo neuf) à 85.5% (vélo mal entretenu) soit 10% de perte en plus (95 -10%), je perdrai 10% sur tout le parcours (sauf en descentes, puisque de toutes manières je freine).
L’augmentation de temps sera donc de 40 minutes environ (dépend du temps de descente, hein !).
Doubler le poids du vélo fait perdre 12 minutes, perdre 10% de rendement fait perdre 40 minutes, je vous laisse en déduire l’importance du poids et du rendement.

note : je fais le raccourci suivant : pour le calcul de la perte de vitesse dû à l'aérodynamisme, je considère la courbe localement linéaire.

Qualité des composants

Pour avoir un bon rendement, on peut agir sur :

• la propreté des composants,
• l’état et la qualité des composants,
• les technologies utilisées.

Vérifier et augmenter le rendement de votre vélo

Ceci peut s’appliquer quelque soit votre vélo, bien que sur certains vélos on ne peut plus accéder aux roulements (il faut les changer).
La liste est donc du haut vers le bas.

petit entretien courant

1. pression des pneus : la pression est marquée sur le pneu. En général pour un vélo en ville, entre 4 et 5 bars c’est bien. Pour un vélo de course à chambre à air, 6 à 8 bars. à vérifier une fois par mois.
2. nettoyage et lubrification de la chaîne. Une chaîne qui souffre se fait entendre. Une chaîne trop pâteuse en sortie d’hiver est dure à entraîner aussi. À noter que la cire aurait un meilleur rendement, mais à réserver pour les vélos de route.
3. nettoyage des roulements de roues. Les roues voient le poids du vélo (et du cycliste), les frottements sont proportionnels au poids. Faites le test de lancer la roue à la main, elle doit tourner environ 1 minute. Sur toutes les vieilles roues, je nettoie de temps en temps le roulement, et le regraisse.
4. Réglage du serrage des roulements de roues (impossible sur les vélos récents). J’ai acheté des roues bas de gamme pour mon vélotaf ~25€ la roue, j’ai commencé par reprendre le réglage : elles étaient trop serrées et tournaient mal.

Je vous promets que sur n’importe quel vieux vélo de ville, quand vous avez contrôlé ces 4 points, vous avez un vélo qui roule bien assez pour ne pas se fatiguer sur les trajets quotidiens.

Ci-dessous, une vidéo d'une roue de vélo enfant des années 1980 à 25€ sur LBC, après nettoyage, graissage et réglage. Comparé au B'Twin que ce vélo remplace, le gain s'est vu immédiatement (les B Twin enfant n'avancent pas) !

changement des composants

1. roulements des roues. billes cassées
2. pédalier (ajouter photo pédalier usé)
3. pneus. La chambre à air frotte dans le pneu, et absorbe donc de l’énergie. Les pneus tubeless ont donc un meilleur rendement.
4. rigidité du cadre. Certains cadres ont un rendement exécrable. C’est le cas de nombreux vélos couchés en alu “monopoutre” ou certains vélos de ville monopoutre aussi. Et évidemment les premiers b'twin XD.
5. bannir les vitesses dans le moyeu. Vous imaginez bien que si le rendement était meilleur que celui d'un dérailleur (comme vanté par Rolhoff), ils se seraient imposés en compétition, comme le frein à disque s'est imposé malgré un poids supérieur. En fait, dans mon métier, je suis intervenu 2 fois sur des systèmes qui avaient perdu de la puissance lors d'un changement de transmission (produits électroniques). Dans les 2 cas, la transmission était passée en train épicycloïdal. Ces moyeux sont une insulte à la transmission des vélos !

Conclusion

Un bon vélo, même ancien, a un rendement supérieur à 95% depuis très longtemps. Les vélos modernes n’ont gagné en performance que sur les pneus tubeless et les chaînes cirées (et non plus huilées).
Si le vieux vélo du fond du garage est en bon état, bien graissé, et propre, alors il ira bien. La preuve avec mon Terrot 650B.
Les composants plus haut de gamme, roulements céramiques etc. gagnent si peut que la différence ne se fera pas sentir pour la rando. D’ailleurs ces composants ne se sont pas vraiment imposés.