Peut-on mieux utiliser de façon plus rationnelle la force donnée aux manivelles de façon aussi irrégulière ?
La question est la depuis maintenant plus d'un siècle, depuis pratiquement les débuts du vélo tel que nous le connaissons aujourd'hui.
Ci-dessous, un croquis montrant les variations de forces appliquées sur les manivelles.
L'idée de faire un plateau « Ovale » est venue tout de suite et beaucoup ont cru avoir réglé le problème. On pensait que c'était une question de forme à adapter, plus ou moins elliptique, l'ovale (Stern), en forme de came ( O'symétric) ou bien encore en écartant deux arcs de cercle (Polchlopeck). Il y en a eu des centaines et aussi des manivelles qui se décalaient l'une de l'autre pour passer plus rapidement les points morts, des manivelles à coulisse qui s'allongeaient etc.....................
On sait maintenant que cela n'a pas été pas la solution rationnelle. Même si l'on a vu quelques coureurs arriver à gagner le « Tour de France » avec de tels plateaux. Mais alors pourquoi cela ne s'est pas généralisé auprès de tous les cyclistes ? La raison est simple, chacun peut s'équiper de ces plateaux et alors, il se rend compte que les gains ne sont pas au rendez-vous tout de suite et qu'il faut beaucoup d'entraînement pour en tirer un quelconque bénéfice, ces plateaux font tout au mieux, jeu égal avec des ronds.
Alors, pourquoi avoir fait un plateau avec 2 arcs de cercle ? Après toutes ces tentatives.
Et bien voilà : j'ai étudié le mouvement circulaire des manivelles, sans me préoccuper du plateau.
Je me suis dit qu'il faut, si l'on veut faire une variation (de grandeur de plateau, de braquet, de vitesse de rotation ou de variation de couple), il faut le faire de la façon la plus simple et la plus régulière possible.
J'ai donc tracé un angle correspondant à l'avance d'une dent pour un plateau de 48 dents. 360°/ 48= 7,5°pour une dent et c'est cet angle que je vais faire varier régulièrement pour obtenir une variation de vitesse de rotation des manivelles. Il n'y aura qu'une seule dent sur le plus grand rayon de façon à en avoir le maximum sur les plus petits pour faciliter au mieux les passages des points morts hauts et bas, lorsque la jambe donne le moins de force. Pour faire varier cet angle de rotation, que l'on appelle variation angulaire, c'est la longueur de chaque rayon qui va varier régulièrement. Je veux une variation de 30% donc l'angle le plus petit sera de 7,5° x 0,85= 6,375° et l'angle le plus grand de 7,5° X 1,15= 8,625°
Ce principe est défini par le théorème suivant :
Toutes roues, poulies, engrenages constitués de deux arcs de cercle, tournants autour de l'axe de leurs cordes communes, et ayant une vitesse régulière et constante à leur circonférence, ont une vitesse de rotation qui varie régulièrement suivant la longueur des rayons utilisés.
Ci-dessous, un croquis montrant des variations angulaires pour un plateau de vélo ayant une variation de longueur de rayon de 42,8 % soit des arcs de cercle de 140 °
Chaque dent, sur 1 / 4 de tour, tourne sur un rayon différent, passant d’un petit plateau à un plus grand
Cette progression et régression de la longueur des rayons se fait régulièrement comme on le voit sur les trajectoires circulaires de chaque dent
Cette différence de longueur de rayon, entraîne une légère variation de vitesse de rotation du plateau que l’on constate sur la variation angulaire nécessaire à l'avance d'un maillon de chaîne.
C’est cette variation régulière de braquet qui est utilisée pour optimiser au mieux le coup de pédale en passant les points morts haut et bas sur un petit développement.
C’est également cette variation régulière qui permet sur le plus grand rayon d’avoir une meilleure efficacité dans la phase de poussée.
Comme on le constate sur le croquis, la variation de vitesse se fait sans aucun temps mort ni à-coup sur les plus grandes dents comme sur les plus petites, ce qui permet d’enrouler au mieux pour un pédalage fluide.
Le dérailleur arrière ne bouge que très peu car lorsque le plateau grandit dans un sens, il rétrécit dans l’autre et il y a toujours la moitié des dents sur la chaîne
Avec ce principe, l'on a la possibilité de réaliser toutes les variations souhaitées, de 1% à 100 % Cela en théorie bien entendu car il y a les contraintes mécaniques qui font qu'au delà de 50% , les risques de saut de chaîne sont importants.
Avec cette forme ogivale, l'on a vu que la variation de vitesse de rotation est parfaite, ça c'est une chose, mais il y a aussi un autre phénomène tout aussi intéressant : Le ratio < > par rapport à un plateau rond. C'est 1/3 du tour qui est plus grand qu'un plateau rond pour 2/3 plus petit.
COMPARONS le plateau OGIVAL avec un OVOÏDE