Vous êtes vous déjà demandé comment était votre cadre de vélo, à l’intérieur ? Est-il plein ou creux ? Est-ce différent selon le matériau du cadre : aluminium, carbone, titane ou encore bambou ? La conception d’un vélo n’est pas si simple que ça, et pourtant, le cadre de vélo n’a pas tant évolué que ça dans sa forme, depuis plus de 100 ans.
Les cadres de vélo sont-ils creux ?
Les cadres de vélo sont creux en partie grâce au génie de la conception, à celui de la science et à la puissance de l’ingénierie. La structure emblématique du cadre en “double diamant“ n’a pas réellement changé depuis plus de 125 ans. Toutefois, les composants et les matériaux employés pour la fabrication des cadres se sont adaptés au fil du temps.
Un des principes clés est que le cadre doit garder autant que possible sa forme originale sous la charge (rigidité du cadre) quand vous tournez les pédales, que vous prenez un virage ou que vous vous arrêtez. Les différents matériaux de conception du cadre permettent de parvenir à ce résultat à des degrés divers.
Parmi les autres principes de conception, on trouve la capacité du cadre à supporter les chocs et sa tolérance aux déformations répétées dans le temps (fatigue du cadre). Les designers prennent également en compte l’influence des matériaux du cadre sur le confort du cycliste.
L’avantage d’un cadre creux est de permettre de passer les câbles du vélo, pour les rendre invisibles.
De quoi sont faits la plupart des cadres de vélo ?
La plupart des tubes de cadre de vélo sont fabriqués à partir d’un mélange de métaux. L’aluminium est le principal matériau utilisé, dépassant l’acier, qui a dominé pendant une centaine d’années. Ce phénomène s’explique principalement par des raisons économiques et par le développement de l’ingénierie. La fibre de carbone est destinée à des modèles plus onéreux.
Pour les fabricants, l’aluminium est le matériau le plus avantageux, car il permet à un cadre d’être suffisamment rigide pour restituer le maximum de la puissance du cycliste à chaque coup de pédale. Ce ratio “rigidité-poids” est un critère important pour la conception de la plupart des matériaux de cadre, et n’est pas limité aux vainqueurs du Tour de France. L’aluminium est également plus léger que l’acier. Il est cependant plus sujet à la fatigue, car il n’est pas aussi dense.
Aluminium et acier : quelles différences pour un cadre de vélo ?
Les cadres en acier sont plus robustes que les cadres en aluminium. Le cadre en acier est un peu plus souple que le cadre en aluminium, ce qui permet une utilisation plus confortable. Il est aussi plus facile à réparer que d’autres matériaux, ce qui le rend plus résistant aux accidents.
Les spécialistes du secteur sont de plus en plus conscients de l’importance de la durabilité dans le domaine du cyclisme, et nous y reviendrons plus en détail ici.
La conception en fibre de carbone constitue le meilleur rapport “rigidité-poids” du moment. Le carbone est un matériau extrêmement léger. Il est généralement fabriqué en bandes. Pour lui donner de la rigidité, ces bandes sont recouvertes les unes sur les autres selon une sorte de grille ou de matrice spéciale, puis collées. Cette opération est effectuée dans un moule et le cadre est cuit dans un four spécial.
Pourquoi les cadres de vélo sont-ils creux ?
Il est inutile d’avoir des cadres de vélo pleins, car on considère qu’un cadre creux est le plus apte à résister aux éléments qui déterminent la rigidité. En effet, il est scientifiquement prouvé que si l’on prend une tige solide et un tube, tous deux de même diamètre, le tube est plus solide et plus léger.
La largeur du tube du cadre contribue à augmenter la rigidité, en particulier avec l’aluminium. En effet, l’épaisseur du tube renforce la solidité là où elle est nécessaire.
Les tubes en aluminium peuvent être “aboutés”, ce qui veut dire qu’ils sont plus épais aux extrémités, là où il y a le plus de tension. Cette technique permet de réduire la fatigue du cadre. Le tube est plus fin à d’autres endroits, là où la résistance est moindre et où le poids est moins important.
Les cadres ont besoin d’être solides et rigides, et plus ils sont légers, mieux c’est. Votre budget déterminera probablement lequel de ces facteurs sera le plus pris en compte. Il est rassurant de savoir que l’ingénierie et la conception ont joué un rôle pour s’assurer que les fabricants tirent le meilleur parti de chaque matériau.
