L'ANGLE D’ENGAGEMENt

L’angle d’engagement est un sujet brûlant en matière de conception. De quoi s’agit-il exactement, quel est son influence sur le pédalage et un petit angle d’engagement est-il toujours préférable ?

L’angle d’engagement 

L’angle d’engagement est le degré de rotation maximum que le corps de roue libre peut effectuer avant que les dents du système s’emboîtent les unes dans les autres et accélèrent le moyeu. Cet angle peut être calculé en divisant 360° par le nombre de points d’engagement du système de roue libre.

 

36 POINTS D'ENGAGEMENT = 10º

EFFETS SUR LE PÉDALAGE 

Maintenant que nous savons ce qu’est l’angle d’engagement, la question est de savoir quand et comment il influe sur le pédalage ?

Jeu

jeu

Le jeu est la course de rotation à vide maximale que la manivelle peut parcourir avant que le mécanisme de roue libre s’enclenche et convertisse la force appliquée à la manivelle en accélération sur l’axe.
Ce jeu dépend de trois facteurs : la longueur de la manivelle, le rapport de transmission et l’angle d’engagement.

La longueur de la manivelle et l’angle d’engagement sont proportionnel à la course à vide de la manivelle, tandis que le rapport de transmission a un effet inversement proportionnel sur le jeu.

Plus le rapport de transmission est faible, plus la course à vide maximale de la manivelle est élevée.

Quand un jeu faible est-il important ?  Lors des ascensions et dans les situations nécessitant une accélération immédiate pour franchir les obstacles. 
 

\(JEU = 2\cdot \pi \cdot  longueur\ manivelle \cdot {angle\ d'engagement \over 360} \cdot {pignons \over plateaux}\)

 

PéDALe KICK-BACK

Le kick-back désigne la rotation arrière des manivelles du fait de l’allongement de la chaîne lors de la compression de la suspension.
Forces de la chaîne qui empêchent le libre mouvement de la suspension

Afin de décrire cet effet en détail, nous émettons d’abord deux hypothèses. La roue arrière est fixe et ne peut tourner ni dans un sens, ni dans l’autre. La seconde hypothèse est que le vélo est statique, c’est-à-dire que la vitesse n’est pas prise en considération.

Que se passe-t-il lorsque suspension arrière se comprime ?

  1. L’amortisseur arrière du vélo se comprime.
  2. La roue arrière tourne autour du centre instantané de rotation. 
  3. Sur la plupart des vélos, la distance entre le boîtier de pédalier et l’axe de roue arrière change. Cela ne se produirait pas si le point de pivot du bras oscillant se trouvait exactement sur le boîtier de pédalier.
  4. Ainsi, la longueur de la chaîne change, ce qui provoque le retour en arrière de la manivelle.

Quelle est l'influence de la suspension?

Si l’on empêche la manivelle de tourner sous l’effet du poids du corps, la chaîne ne peut pas s’allonger, empêchant alors le bras oscillant de bouger librement.

PéDALe KICK-BACK 
angle d'ENGAGEMENT

Quel est le rapport entre le kick-back et les points d’engagement ? Afin de comprendre l’incidence de l’angle d’engagement sur le kick-back, le plus simple est d’abord d’observer les deux cas extrêmes.

ENGAGEMENT INSTANTANÉ 
∞ PDE

L’engagement instantané serait possible avec un système de roue libre doté d’une infinité de points d’engagement (PDE). Quelle que soit la situation, le corps de roue libre est couplé au corps de moyeu. Le corps de roue libre peut tourner uniquement dans le sens inverse des aiguilles d’une montre.

Lorsque la suspension est comprimée, l’augmentation de la distance entre le boîtier de pédalier et l’axe arrière force la chaîne à s’allonger, ce qui est rendu possible par le dérailleur ou le tendeur de chaîne.

Étant donné que le corps de roue libre ne peut tourner que dans le sens inverse des aiguilles d’une montre, la chaîne doit également tourner uniquement dans ce sens.

Par conséquent, la chaîne est guidée sur le plateau pour pouvoir allonger sa partie supérieure. L’engagement des dents du plateau, qui est solidement fixé à la manivelle, dans les maillons de la chaîne entraîne la rotation de la manivelle. 

Si l’on se tenait alors sur la manivelle, cet allongement ne pourrait pas se produire et le triangle arrière ne pourrait pas bouger librement.

ABSENCE D’ENGAGEMENT
0 PDE

L’autre cas extrême serait un système de roue libre sans aucun point d’engagement : le corps de roue libre pourrait donc tourner dans les deux sens librement. 

Dans cette position de départ, le corps de roue libre peut également tourner dans le sens des aiguilles d’une montre. La chaîne peut maintenant s’allonger via la cassette, sans être guidée par le plateau. Même si la manivelle était bloquée par le poids du cycliste, le triangle arrière pourrait bouger librement.

EXEMPLE KICK-BACK 

Prenons un vélo avec un rapport de transmission de 32x14 qui présente avec un kick-back de 3° en cas d’impact de 50 mm. Qu’est-ce que cela implique pour le système de roue libre ?

Afin de comprendre l’effet de l’angle d’engagement sur le kick-back, il faut déterminer l’angle de rotation du corps de roue libre. Pour ce faire, il faut multiplier le kick-back par le rapport de transmission.
3° sur la manivelle donnent une rotation de 6,8° du corps de roue libre.

\(6.8° = 3°\cdot {32\over 14}\)

Dans un système sans engagement, le corps de la roue libre peut tourner sans limitation avec des angles prédéterminés sans kick-back des pédales.

A l’autre côté, un système avec une engagement immédiat ou un système avec des nombreuses point d’engagement, conduit à une forte chance d’un kick-back.

Lié à l’exemple ça veut dire, s’il y a une angle d’engagement moins de 6.8°, il y a aussi une haute probabilité d’un kick-ack des pédales. Ou plus haut l’angle d’engagement, moins probable est un kick-back.

Plus de points d’engagement =
haute probabilité d’un kick-back des pédales*

*dépendant la cinématique du cadre 

1: zéro engagement,     2: angle d'engagement 10º,     3: angle d'engagement <6.8º

REMARQUES SUPPLÉMENTAIRES

En roulant, le moyeu tourne à une certaine vitesse. Pour accélérer, la cassette doit tourner plus vite que le moyeu afin que le corps de roue libre puisse s’engager dans la pièce opposée.
Si la vitesse angulaire du moyeu est supérieure à celle de la cassette, le corps de roue libre ne peut pas s’engager et la roue ne peut pas accélérer.

Concernant le kick-back, cela signifie que si la vitesse angulaire du moyeu est supérieure à la vitesse du corps de roue libre générée par l’allongement de la chaîne, il n’y a pas de kick-back ou d’effet négatif sur la suspension.
Cependant, il est difficile d’atteindre cette vitesse critique, car plus on roule vite, plus la compression est dure et plus la vitesse du corps de roue libre atteinte sous l’effet de la tension de la chaîne est rapide. S’il était facile d’atteindre cette vitesse, les coureurs de Coupe du monde n’auraient pas à ôter de pignons de la cassette pour créer un passage à vide afin d’éliminer le kick-back.
Il est à noter néanmoins que la cinématique de certains vélos ne présente pas de kick-back. 

conclusion

Lors du développement d’un système de roue libre, trois facteurs peuvent être définis :  la fiabilité, le poids et le nombre de points d’engagement.
Toutefois, il convient de se rappeler qu’il y a toujours un compromis entre ces facteurs. 


Il est cependant important de savoir que l’angle d’engagement minimal possible est soumis à certaines limites, car de lui dépend aussi la fiabilité du système de roue libre.

Notre objectif est de toujours optimiser les performances d’un système. La fiabilité est notre principale priorité, car tout le monde préfère rouler au lieu d’entretenir sa machine. 
Le poids doit ensuite être réduit, car la légèreté de la roue et, par conséquent, du moyeu améliore les performances. . 
L’angle d’engagement doit être suffisamment faible pour obtenir les caractéristiques de pédalage souhaitées, telles qu’une accélération directe dans les ascensions. Cependant, mieux vaut optimiser les performances du système plutôt que réduire l’angle d’engagement.
Le système à 36 dents représente le nec plus ultra en matière de fiabilité, de légèreté et de transmission directe de la puissance.

 

Conversion kit

Pour les cyclistes qui préfèrent un angle d’engagement plus petit, nous proposons également un kit de conversion 54 dents, qui permet de réduire l’angle à 6.7°.

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