Définitions
La transmission
La transmission désigne tout ce qui est relatif au passage de vitesse et à la conversion de l’énergie en vitesse. Le système de transmission est le lien entre la puissance transmise par les jambes sur les pédales et la rotation de la roue arrière. La transmission permet donc de faire avancer le vélo. Elle comprend :
Le pédalier : Il est équipé de plateaux. Il existe un grand nombre de configurations possibles avec des pédaliers en triple plateaux, en double plateaux, en compact, en double compact. Il existe également une solution en mono plateau dont l’usage est plutôt réservé à la pratique du VTT, du cyclo-cross, du Gravel ou du vélo urbain.
Suivant les types de pédaliers, le nombre de branches et l’entraxe de l’étoile varie également :
- Triples : 5 à 4 branches en entraxe de 74 mm,
- Doubles : 5 à 4 branches en entraxe de 130mm (Shimano et SRAM), 135 mm (Campagnolo),
- Compacts : 5 à 4 branches en entraxe de 110 mm
- Double compact : 4 branches en entraxe 110 mm (Shimano et SRAM) et 112mm (Campagnolo)
Chaque plateau possède un nombre de dents. Les dents sont nécessaires pour entraîner la chaîne. Là encore, il existe différentes configurations possibles :
- triples :50/40/30, 52/42/32, 52/40/30, 48/38/30.
- doubles :53/39, 52/42, 50/38, 52/39.
- compacts : 52×36, 50×34 ou 50×36
Les manivelles sont les leviers présents sur le pédalier reliant les pédales de vélo. Différents tailles existent et il convient de réaliser son choix en fonction de la dimension de son entrejambe :
Les dimensions les plus courantes de manivelles sont :
- 170 mm
- 172,5 mm
- 175 mm
Les pédales présentes sur les manivelles, elles sont la liaison physique entre la transmission et le pied du cycliste. La majeure partie du temps elles sont dites automatiques, car les pieds sont maintenus en place au moyen d’une cale fixée sur chaque chaussure.
La chaîne est l’élément clé qui transfert le mouvement du pédalier vers la roue arrière en passant par la cassette. C’est l’élément qui concède le plus d’usure. Pour ma part je change ma chaîne tous les 6000 kilomètres ou à chaque fois que je constate son usure au moyen d’un outil approprié.
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Le contrôle de l’usure (allongement) de la chaîne peut-être contrôlé au moyen d’un outil de contrôle de l’usure :
Le dérailleur avant permet de faire passer la chaîne du petit plateau vers le grand plateau et inversement. La commande du dérailleur avant est située dans la poignée ou levier gauche.
Concernant le montage et le réglage ci-joint les notices des trois grandes marques :
Le dérailleur arrière est le rouage du changement de vitesses. Il est composé d’un ressort et de galet. Il vient se fixer au cadre du vélo, sur la patte de dérailleur prévue à cet effet. La commande du dérailleur avant est située dans la poignée ou levier droite.
Attention, car le nombre maximal de dents du grand pignon de la cassette est déterminé par le dérailleur arrière. En effet, un dérailleur arrière standard est dit « à chape courte » et ne permettra de monter des cassettes avec un pignon de 28à 30 dents maximum. Pour aller au-delà, il faudra changer le dérailleur arrière et opter pour un dérailleur dit « à chape moyenne ou à chape longue ».
Concernant le montage et le réglage ci-joint les notices des trois grandes marques :
La cassette est l’élément qui vient se monter sur la roue arrière. Une cassette est constituée par un ensemble de pignons qui correspond au nombre de vitesses (11 pignons = 11 vitesses). Une cassette se caractérise par le nombre de vitesses, le nombre de dents du plus petit pignon et le nombre de dents du plus grand pignon. Ainsi, par exemple on achètera une cassette Shimano Ultégra 11v 11/25 cela veut dire que l’on achète une casse de 11 pignons dont le premier à 11 dents et le onzième à 25 dents.
Pour connaître la denture des autres pignons (étagement), il faut aller dans le descriptif technique de la cassette.
Aujourd’hui, les marques sur le marché (Campagnolo, Shimanno, SRAM) proposent en standard des transmissions à 11 vitesses. Mais nous pouvons encore avoir chez nous des vélos dotés d’une transmission à 10 voir 9 vitesses. Plus récemment la marque Campagnolo propose une transmission à 12 vitesses. De façon standard en 11 vitesses les choix de cassettes sont : 11-25 | 12-25 | 11-28 | 11-30 | 11-32| 11-34| 12-25| 14-28.
L’étagement correspond au nombre de dents de chaque pignon de la cassette. Prenons deux exemples :
Cassette Shimano Ultegra de 11 vitesses :
- 11/25 : 11-12-13-14-15-16-17-19-21-23-25
- 11/28 : 11-12-13-14-15-17-19-21-23-25-28
- 11/30 : 11-12-13-14-15-17-19-21-24-27-30
- 11/32 : 11-12-13-14-16-18-20-22-25-28-32 (nécessite l’utilisation d’un dérailleur à chape moyenne)
- 11/34 : 11-13-15-17-19-21-23-25-27-30-34 (nécessite l’utilisation d’un dérailleur à chape moyenne)
- 12/25 : 12-13-14-15-16-17-18-19-21-23-25
- 14/28 : 14-15-16-17-18-19-20-21-23-25-28.
Cassette CAMPAGNOLO Centaur 11V :
- 11/29 : 11-12-13-14-15-17-19-21-23-26-29
- 11/32 : 11-12-13-14-15-17-19-22-25-28-32
- 12/32 : 12-13-14-15-16-17-19-22-25-28-32
Plus il y a de pignons, plus la largeur de la chaîne est diminuée et donc fragilisée.
Une cassette doit être changée selon son kilométrage et son usure. Une cassette fortement usagée endommage la chaîne et offre peu de rendement au moment du passage des vitesses. Il faut alors changer la chaîne, lorsque l’on change la cassette. Il convient également entretenir la cassette : Nettoyage, et lubrification répétées pour améliorer sa durée de vie.
Les commandes de transmissions (leviers) commandent par des poignées à câblage standard l’action sur les dérailleurs avant et arrière. Les câbles de dérailleurs relient les commandes aux dérailleurs. Les cadres de vélo offrent désormais la possibilité d’intégrer le câblage dans la tubulure. Il existe également des leviers à commande électrique ou hydraulique.
Le Braquet
Le braquet est le rapport entre le nombre de dents du plateau du pédalier et le nombre de dents du pignon de la roue arrière.
Mathématiquement, il s’obtient en divisant le nombre de dent du plateau par le nombre de dent du pignon sur lequel se trouve la chaîne. Si par exemple la chaîne se trouve sur le plateau de 50 et le pignon de 11 le braquet sera égal à 50/11 = 4,54.
Mais que représente concrètement ce braquet de 4,54 ? Il s’agit, dans les faits, du nombre de tours de roue réalisés pour un tour complet de pédale. Ainsi, avec l’exemple ci-dessus, à chaque tour de pédale je réalise 4,54 tours de roue.
Avec un braquet de 34/25 j’obtiens 1,36 tour de roue. Dans le premier cas le vocabulaire cycliste parle de « gros braquet » et pour le second exemple de « petit braquet ». La notion de braquet nous permet d’aborder la notion de développement.
Le Développement
Le développement est la distance en mètres parcourue à chaque tour de pédale en fonction du braquet engagé. La formule de calcul permettant de déterminer le développement pour un braquet donné est la suivante :
(Nombre de dents du plateau / Nombre de dents du pignon) X circonférence de la roue.
Aussi, pour connaître le développement, il faut connaître La circonférence de la roue. Excepté quelques cas particuliers, les roues avant et arrière d’un vélo ont les mêmes dimensions, généralement 700 et parfois 650 mm. En cas de différence de dimensions entre la roue avant et arrière, le développement se calcule toujours sur la dimension de la roue propulsive soit la roue arrière.
Il existe aujourd’hui, plusieurs tailles de pneumatiques mais la taille la plus courante est le 23 mm de diamètre. Pour un pneumatique de 700x23C monté sur une roue de 700, la circonférence est calculée à 2,100 mètres. Cependant, avec le poids du cycliste et du vélo, le pneumatique à tendance à s’écraser. Aussi, il est de coutume de retirer 4 mm à cette circonférence pour obtenir le diamètre efficace pour les calculs qui suivent. La valeur retenue est alors de 2,096 m. Si je reprends le premier exemple ci-dessus avec un braquet de 50/11 j’obtiens un développement de (50/11) x 2,096 = 9.53 mètre. Cela signifie qu’à chaque tour de pédale je réalise 4,54 tours de roue et parcours 9,53 mètres.
Le tableau ci-dessous indique les développements pour les braquets les plus courants et pour une roue de 700 équipée d’un pneumatique de 23 mm :
Applications concrètes
Lorsque nous pédalons sur notre vélo, rares sont ceux qui exploitent ces notions de braquet et de développement qui paraissent plutôt abstraites. En effet, lorsque nous pédalons, nous nous soucions peu des développements. Nous nous concentrons essentiellement sur nos sensations : ça monte, ça descend, c’est dur, ça mouline… Et nous jouons du dérailleur en fonction des sensations d’efforts ou de facilité sans nous soucier du développement. Tout au plus, nous nous jugeons notre forme physique à notre capacité à emmener un gros braquet en côte.
Alors pourquoi, s’intéresser à ces notions ? Dans les faits, connaître les notions de braquets et de développement permet notamment de faire des choix matériels éclairés lorsque nous envisageons de changer un pédalier ou une cassette usée ou de remplacer en prévision d’une épreuve une cassette ou des plateaux de pédalier pour adapter les braquets au profil du parcours.
Des choix de braquets dans les cols
La connaissance de ces notions de braquets, développement peut surtout nous permettre de réaliser des choix techniques éclairés en matière de transmission. En effet, quel cycliste ne s’est pas un jour interrogé sur la transmission à adopter lors de l’achat d’un nouveau vélo ou lorsque par exemple nous quittons la plaine pour une course en montagne de type Haute route, Marmotte, Trois Ballons… Il faut dire que les possibilités techniques sont multiples et que le choix peut s’avérer parfois cornélien au regard des solutions offertes. Quel étagement de cassette ? Dois-je aussi changer mes plateaux de pédaliers ? Faisons un rapide état des lieux.
Cassettes :
Un parcours montagneux comprend par définition, des portions plates en vallées, des portions montantes dans les ascensions et des portions descendantes une fois les cols franchis. Le choix de la cassette peut rapidement devenir compliqué. Il faut donc revenir sur l’origine des transmissions à 11 et 12 vitesses. En mettant au point la transmission 11 vitesses voir 12 vitesses, les constructeurs n’ont pas simplement proposé un rapport supplémentaire, mais également une transmission mieux étagée :
- et les 8 premiers pignons (11 ou 12 et suivants…) sont étagés pour rouler en plaine ou sur des parcours cassants,
- les 3 derniers pignons, sont étagés pour affronter les cols.
Sur l’achat d’un vélo, la question ne se pose donc pas, le 11 vitesses étant devenu un standard, Mais pour un changement de cassette pour une course en montagne, les cassettes en 11/30 ou 11/32 peuvent s’avérer fort utiles :
- 11/30 : 11-12-13-14-15-17-19-21-24-27-30
11/32 : 11-12-13-14-16-18-20-22-25-28-32. cette cassette nécessite cependant l’utilisation d’un dérailleur à chape moyenne.
Suivant la dureté des ascensions (% + longueur) le choix se fera au regard des trois derniers pignons pour les cols, mais aussi des huit premiers pour les vallées un peu accidentées.
Pédaliers :
Revenons donc à note choix technique éclairé pour passer de la plaine à un parcours montagneux de type Marmotte ou Haute Route. Prenons l’exemple d’un cycliste qui roule avec un plateau en 50/36 et une cassette 10 vitesses en 11/25. L’étagement de sa cassette en 11/25 est le suivant : 11-12-13-14-15-17-19-21-23-25. Sa cadence moyenne sur le plat oscille autour de 80 et de 60 dans les cols.
Il se pose deux questions : dois-je changer les plateaux du pédalier ? Et que dois-je mettre en cassette ? Il hésite pour une cassette en 11/28 ou 12/30 et un petit plateau de 34. Avec une cassette de 12/30 l’étagement est le suivant : 12-13-14-15-17-19-21-24-27-30
Dans cet exemple, il faut calculer tous les développements de la cassette de plaine et la comparer avec les développements de tous les pignons de la cassette 12/30 avec un pédalier en 50/36 et 50/34 que le cycliste souhaiterait installer sur son vélo pour l’épreuve.
On peut ainsi évaluer les différences apportées par les différentes configurations afin d’être au mieux en plaine et dans les longues montées.
En plaine, avec une cassette en 11/25, et une cadence de pédalage de 80 rpm, sans surprise la configuration de plateau en 50/36 offre le plus grand développement et la meilleure vitesse par rapport à une configuration en 50/34. Le changement de petit plateau ne s’impose donc pas.
En montagne, avec une cassette en 12/30, et une cadence de pédalage de 60 rpm, l’écart entre les deux configurations 50/36 et 50/34 en beaucoup moins important. Il est notamment de seulement 1,26 kilomètres par heure pour le pignon de 12 et de 1/2 kilomètre par heure pour le pignon de 30. A contrario, l’effort sera moins important pour tenir la cadence de 60 avec un plateau de 34 par rapport au plateau de 36.
Si l’on observe maintenant les deux dernières configurations 50/36-11/25 et 50/34-12/30 avec une cadence de pédalage de 60 rpm, avec un développement minimum de 3,02 mètre/rotation de pédale le 36/25 sera plus difficile à emmener que le 34/30 qui offre un développement de 2.38 m/rotation de pédale. Par contre effectivement la vitesse de progression sera bien plus élevée avec la première configuration, il faudra seulement avoir les jambes pour emmener un tel braquet sur toute la durée de l’épreuve ou du parcours.
Aussi, suivant la dureté de l’épreuve, la difficulté de la pente et l’entraînement du cycliste, ce dernier pourra choisir une configuration en 50/36 12/30 et améliorer encore son développement en changeant le plateau de 36 par celui de 34.
Choix des braquets pour un vire-vire
La maîtrise des notions décrites ci-dessus nous permet d’évaluer les vitesses potentielles d’une transmission (plateaux + pignons) à une cadence de pédalage donnée. En effet, la cadence de pédalage correspond au nombre de tour par minute qu’un cycliste imprime à son pédalier et comme nous l’avons vu plus haut, le développement exprime la distance parcourue sur un tour de pédale. Aussi, en multipliant le développement par la cadence, nous obtenons alors la vitesse de déplacement.
Reprenons l’exemple du 50/11 à 70 rpm :
- Avec un braquet de 50/11 le développement pour chaque tour de pédale est de 9,53 mètres
- Ajoutons à cette mesure une cadence de 70 rpm (rotation par minute) :
développement x cadence = 9.53 x 70 = 667.1 mètres/minute = 40 026 m/h = 40,026 km/h
Les notions de développement et de cadence permettent ainsi de définir des plages de vitesses potentielles pour l’ensemble des développements (étagements) de notre vélo. Les applications sont alors multiples : Ainsi, est-ce qu’avec un compact en 50/36 et une cassette 10 vitesses en 11/25, serais-je capable d’atteindre une vitesse moyenne de 35 et 40 km/h pour pouvoir tenir le peloton sur un vire-vire ? Devrais-je changer mes plateaux ? si oui pour lesquels ?
Reprenons nos calculs pour évaluer la cadences de pédalage pour atteindre les 40 km/h avec les différents braquets :
- 50/11 = 40,026 km/h à 70 rpm,
- 50/12 = 40,002 à 76,37 rpm,
- 50/13 = 40,008 à 82,73 rpm,
- 50/14 = 40,001 à 89,01 rpm,
- 50/15 = 40,002 à 95,38 rpm,
- 50/16 = 40,078 à 101,78 rpm…
Regardons maintenant avec un 52/39 en conservant la même cassette en 11/25 :
- 52/11 = 40,004 km/h à 67.28 rpm,
- 52/12 = 40.004 à 73,43 rpm,
- 52/13 = 40,002 à 79.56 rpm,
- 52/14 = 40,00 à 85.58 rpm,
- 52/15 = 40,003 à 91,71 rpm,
- 52/16 = 40.001 à 97.90 rpm.
Si l’on compare les plateaux de 50 et 52 à vitesse moyenne de 40 km/h et pour les mêmes pignons les écarts de cadences de pédalage sont comprises entre 3 et 4 rotations par minute ce qui est très faible et peu sensibles pour le commun des cyclistes.
La démonstration ci-dessus nous permet également de comprendre pourquoi il est inutile de s’épuiser à rouler en permanence sur la « plaque » avec un pignon de 11… En effet, nous pouvons atteindre la même vitesse sur un plus petit braquet en augmentant la vélocité qui en termes d’endurance sera plus facile à tenir qu’un travail en force avec des braquets en 50/11 ou 52/11.
Comparons maintenant les vitesses à cadence de pédalage identique, par exemple 70 rpm sur le 50/11 nous obtenons une vitesse potentielle de 40,026 km/h, contre 41,622 km/h pour le 52/11 soit un peu plus d’un kilomètre d’écart sur une heure. Renouvelons l’expérience avec les braquets de 50/15 et 52/15 et une cadence de pédalage qui demeure à 70 rpm. Pour le 50/15 nous obtenons une vitesse de 29,358 km/h et pour le 52/15 nous obtenons une vitesse de 30,354 km/h soit un écart d’un peu plus d’un kilomètre par heure. Pour un coureur de contre la montre, le choix du 52/39 sera plutôt judicieux pour glaner la moindre vitesse supplémentaire.