Roulements céramique vs acier
L'un des sujets les plus controversés dans le cyclisme est de savoir si les roulements en acier ou en céramique sont supérieurs. Le marketing a souvent affirmé que les roulements en céramique réduisent la résistance et durent plus longtemps. La question est de savoir si cela est vrai ? Cet article vous donnera une explication détaillée des roulements céramique vs acier, ainsi que leur comparaison.
En passant, nous parlerons des roulements à cartouche car ils sont la norme dans les moyeux, puisqu'ils nécessitent moins d'entretien, sont plus faciles à remplacer, plus légers et plus compacts, et ont généralement une meilleure étanchéité. Certains roulements à cartouche peuvent cependant s'user plus rapidement, ce qui sera abordé dans cet article.
Chez Particle, nous utilisons des roulements en acier et céramique S&S ainsi que des roulements céramique TPI selon le moyeu.
Construction interne
Bien que nous appelions les roulements utilisés dans les applications cyclistes « céramique », la vérité est qu'ils sont en fait hybrides céramique, ce qui signifie que seules les billes sont en céramique. Contrairement aux roulements en céramique, les roulements en acier contiennent des billes en acier durci ainsi qu'une piste intérieure et extérieure en acier.
Les billes sont en céramique, tandis que les pistes intérieure et extérieure sont en acier. Les roulements en céramique ont généralement un jeu C3. Le jeu utilisé dans les roulements en acier est typiquement CN. Le jeu du roulement est une mesure définissant l'écart entre la piste intérieure, la piste extérieure et les billes. Ce jeu est important car un jeu approprié empêche un roulement de gripper lorsqu'il chauffe et se dilate inévitablement.
Les cages utilisées sur les deux types de roulements sont également différentes. Les cages maintiennent les billes correctement espacées à l'intérieur du roulement. Sur les roulements en acier de qualité, la cage est faite d'une pièce de métal embouti, rivetée entre les billes. C'est une méthode coûteuse pour produire un roulement, mais elle réduit la friction et améliore la rigidité. Avec pratiquement tous les roulements hybrides en céramique, les cages sont généralement en composite ou en caoutchouc. Elles s'enclenchent et maintiennent l'espacement des billes. Sous de fortes charges, ce type de cage est plus susceptible de se déformer ou même de se détacher, ce qui cause une friction notable.
Nos roulements en acier S&S utilisent des pistes en acier de qualité.
Construction externe
Les roulements ont soit des joints sans contact, des joints à contact, ou un de chaque côté. Les joints à contact touchent à la fois la piste intérieure et extérieure pour maintenir l'étanchéité. Cela entraîne une perte par friction. Lorsqu'on roule, cela n'est pas aussi perceptible, mais il y a une différence. Les joints sans contact offrent moins de résistance, mais sont plus facilement contaminés par l'eau ou la saleté.
Nos roulements utilisent un mélange de joints à contact vers l'extérieur et de joints sans contact vers l'intérieur. Cela confère à nos roulements les avantages des roulements sans contact et à contact, leur permettant d'être à la fois performants et durables.
Friction des roulements
L'un des points les plus importants à comprendre concernant la résistance au roulement des roulements est que les billes elles-mêmes jouent un rôle très faible. En réalité, ce sont les joints des roulements qui causent la plus grande perte par friction, environ 60 %. La graisse en cause environ 30 %. Enfin, la friction de la cage, la déformation des billes et la déformation des pistes représentent les 10 % restants. Ces chiffres sont des approximations proches, avec de légères variations selon le roulement lui-même. La déformation des billes contribue à environ 3 % de la perte totale par friction, bien qu'en réalité, la différence entre les roulements en céramique et en acier soit d'environ 10 % de ces 3 %, soit une économie d'environ 0,3 %, toutes choses étant égales par ailleurs.
Cependant, il y a une mise en garde : les roulements en céramique ont dans presque tous les cas des cages à encliquetage, qui produisent généralement plus de friction que les cages en métal embouti, réduisant ainsi l'efficacité.
En termes de performance, les roulements en acier et en céramique ont une résistance au roulement globale similaire, la céramique ayant un léger avantage, toutes choses étant égales par ailleurs.
Durée de vie des roulements et évolution de la friction dans le temps
L'un des aspects les plus négligés des roulements est la rapidité avec laquelle ils peuvent s'user. Bien que les billes en céramique soient nettement plus dures que les pistes en acier, elles peuvent plus facilement user les pistes en acier plus tendres. Cela entraîne une augmentation progressive de la résistance au roulement au fil du temps. Les roulements en céramique TPI utilisés dans nos moyeux SR1 offrent une meilleure étanchéité et des tolérances plus strictes, ce qui prolonge leur durée de vie par rapport à la plupart des autres roulements en céramique.
La vérité est que certains roulements hybrides en céramique ont une bonne résistance au roulement, et d'autres non, car les différences reposent principalement sur les joints, la graisse, et dans une moindre mesure sur la friction de la cage, plutôt que sur les billes elles-mêmes. Les roulements en acier et en céramique de qualité occupent les premières places en termes de résistance au roulement dès la sortie de la boîte, cependant, après un certain temps, les roulements en céramique sont dépassés par des roulements en acier de haute qualité.
Prolonger la durée de vie des roulements
Chez Particle, nous mettons un fort accent non seulement sur le choix des roulements, mais aussi sur le maintien des roulements exempts de contamination. Protéger les roulements des éléments est extrêmement important, car cela prolonge considérablement leur durée de vie.
Nous avons choisi notre fournisseur de moyeux avec soin. Les corps et axes de nos moyeux AR1 et SR1 ont été usinés avec des tolérances de 0,005 mm et 0,003 mm respectivement, ce qui en fait parmi les moyeux à cliquet les plus précis disponibles. Cela se traduit par une réduction de la résistance au roulement et une meilleure longévité, car les roulements subissent moins de stress. Les moyeux utilisent un joint labyrinthique et des barrières anti-contamination à double couche, réduisant significativement le risque d’infiltration, protégeant ainsi les roulements et les cliquets des éléments.
Pourquoi les tests de rotation de roue sont-ils une mauvaise méthode pour évaluer la fluidité ?
Bien qu’il soit courant que les gens jugent la fluidité d’un moyeu en faisant tourner une roue dans leurs mains ou sur leur vélo, cela ne reflète pas la qualité de rotation d’une roue en conditions de roulage.
Premièrement, les moyeux subissent des charges radiales et axiales de votre corps ainsi que des forces en virage, ce qui affecte la performance et la friction des roulements.
Deuxièmement, ce que vous voyez vraiment, c’est l’inertie d’une roue et non la résistance des roulements. Une jante ou un pneu lourd peut tourner plus longtemps même si le moyeu a une forte friction. Une roue légère, en revanche, peut s’arrêter rapidement même si le moyeu est fluide.
Troisièmement, des moyeux avec peu de graisse ou une graisse pas assez visqueuse peuvent tourner facilement mais s’user rapidement sous stress réel.
Pour ceux qui ne disposent pas d’équipements de test appropriés comme un dynamomètre, un test en conditions réelles peut être réalisé en roulant en roue libre sur une légère descente avec différentes roues, bien que ces tests doivent être pris avec un certain scepticisme car l’environnement n’est pas contrôlé.
Lequel devriez-vous choisir ?
La vérité est que vous ne pouvez pas vous tromper avec des roulements en acier ou en céramique. Pour ceux qui recherchent la longévité et une faible résistance au roulement à long terme, nous recommandons les roulements en acier. Pour ceux qui veulent un léger avantage et acceptent de changer les roulements plus souvent, les roulements en céramique sont faits pour vous. Les roulements S&S que nous utilisons sont de qualité, et associés à nos moyeux AR1, vous n’aurez pas à vous soucier des performances, de la contamination ou de la résistance au roulement. Les roulements céramiques TPI utilisés dans nos moyeux SR1 offriront une meilleure longévité comparée à la plupart des roulements céramiques grâce à des joints améliorés et des tolérances plus strictes.