[Néophyte] Rendement de la transmission

Je lis, par ci par là, en parcourant le forum, des remarques (souvent très générales) sur le rendement de la transmission de tel ou tel vélo. J'ai cru comprendre que pour l'améliorer, rien de tel que de simplifier le chemin de la chaîne et de tendre vers le saint graal de la transmission directe. Cela revient à dire que les systèmes de rattrapage de la longueur de chaîne (comme sur Catrike ou Hase) sont une catastrophe à ce niveau. Me trompé-je ?

Voilà en vrac quelques questions turlupinantes :

Qu'est-ce que le rendement d'une transmission ?
Comment l'évaluer (sur son vélo, par exemple) ?
Comment l'améliorer ?
Quel gain peut-on attendre d'une amélioration du rendement de transmission ?

Sans doute y a-t-il quelques réflexions proches par ici, là, ou encore là...

Merci, maître Jéjon, d'avoir comblé mes recherches par trop lacunaires ...

bonsoir,

Je ne suis pas un cador en mécanique mais un adepte de la logique floue :

voici quelques réponses perso :

"Qu'est-ce que le rendement d'une transmission ?" : une sensation de fluidité

"Comment l'évaluer (sur son vélo, par exemple) ?" : si on a pas d'appareil de mesure , c'est à l'instinct; sinon il faut avoir l'esprit rigoureux et savoir utiliser du matériel , cela semble assez complexe à mesurer ; j'ai cependant pris le temps de lire une partie de la prose de Jean Thevenet .

"Comment l'améliorer ?" : un zeste de bon sens, j'ai personnellement les mots clefs suivants en tête : frottement (à diminuer le + possible), alignement des roues (le mieux possible), réglage , aérodynamisme, roulettes, guide chaîne, roulements .... il y a a beaucoup de paramêtres...

"Quel gain peut-on attendre d'une amélioration du rendement de transmission ?" du rendement ... = moins d'énergie pour aller d'un point à un autre.

Voilà , si mon message peut être utile ... (on m'a déjà aidé dans les forums, alors, quand j'ai 5 mn j'essaye de renvoyer un peu l'ascenseur"
ci joint un lien sur les roulements , je me suis incrusté dans une discussion : http://velorizontal.1fr1.net/forum-du-matos-f7/roue-406-a-roulement-grippe-t9665-15.htm.

bonne lecture

Bonsoir,
je collectionne les articles sur les rendement des transmissions par chaîne et pignon.
je ne trouve pas de sujet parfaitement adapté...
je commence ici par un article assez utile dans notre activité...
....
https://www.matosvelo.fr/index.php?post/1455/etude-friction-facts-petit-ou-grand-plateau

Dans ce document proposé par Samural on peut voir  que les mono-vitesse ont un rendement 97 % .

https://fahrradzukunft.de/17/wirkungsgradmessungen-an-nabenschaltungen-2

propose par Fleur :
http://velorizontal.1fr1.net/t272p775-moyeu-rohloff
etc ..

La différence de rendement entre une transmission mono- et bi-plateau: https://www.velonews.com/gear/gear-issue-friction-differences-between-1x-and-2x-drivetrains/

Le gain apporté par des roulettes de dérailleur "oversized": https://www.velonews.com/gear/tour-de-france-pros-are-using-oversize-rear-derailleur-pulleys-should-you/

10 manières de diminuer les pertes dans la transmission: https://www.ceramicspeed.com/en/cycling/inside/test-data-reports/10-ways-to-minimize-drivetrain-friction/

Influence de la tension de la chaîne et de la taille des pignons sur le rendement. Le rendement augmente avec la force transmise par la chaîne : https://pdfslide.net/documents/effects-of-frictional-loss-on-bicycle-chain-drive-efficiency.html

Plein d'autres publications intéressantes ici: https://www.ceramicspeed.com/en/cycling/inside/test-data-reports/

Edit: Il serait intéressant de trouver une étude sur l'influence de la longueur de chaîne sur le rendement.

Thèse en anglais datant de 2000 sur le rendement des transmissions par chaîne: https://core.ac.uk/download/pdf/29823669.pdf

Bonne lecture des 255 pages!

Si les pertes de rendement engendrées par les galets de dérailleur sont connues et déjà évoquées plus haut, les pertes dans les roulettes des transmissions sur le brin tendu sont moins connues et ne peuvent être comparées avec celles des galets de dérailleur, car ces derniers sont sur le brin retour de la chaîne.

Il faut donc se tourner vers le monde du VTT, où certains vélos disposent d'une roulette sur le brin tendu de la chaîne:


Le site Pinkbike a fait des mesures de rendement en comparant des transmissions avec et sans roulette sur le brin tendu. Il apparaît qu'une roulette (18 dents?) fait perdre à peu près 2% de rendement pour une puissance à la roue de 230W.

Ça dépend certainement aussi de l'angle de la chaîne. Sur la photo ci-dessus, il y a quasiment 90°, c'est énorme. Sur nos VC, on doit être en 5 et 20° maxi non ? On peut donc espérer une très faible perte de rendement

En effet, sauf sur les TAI, style Zox ou Toxy ZR où l'angle est aussi de plus de 90°. Et sur les VM il y a souvent 2 roulettes.

En fait, cette roulette sur le brin tendu a un impact dépendant du rayon de la roulette plus que de l'angle que fait la chaine.

Plus le rayon est grand, moins les maillons auront de rotation à l'engagement dans la roulette. Une fois engagés, quel que soit l'angle total que fera la chaine, le maillon ne tourne plus, et donc l'angle que fait la chaine (grand ou petit) n'impacte plus le rendement.

Sur le Toxy la roulette semble assez grande pour minimiser la perte (contrairement à ce VTT...).
Sur les VC propulsion, le galet sur le brin tendu a également un impact, et on a également tout intérêt à maximiser son rayon pour limiter les pertes. Faut que je compte le nombre de dents de mon galet...).

Les galets sur le brin mou ont également un impact sur le rendement, mais limité du fait de la moindre tension de ce morceau de chaine.

Oui, sur le Toxy ZR, la roulette est beaucoup plus grande que celle de 11 dents la plus courante sur un dérailleur (mais la tendance est à l'augmentation du nombre de dents des roulettes de dérailleur).

Comme elle n'a pas de dents, pas possible de compter, il faudrait mesurer son diamètre intérieur (difficile sans retirer la chaîne) et convertir en nombre de dents ou mesurer le diamètre a fond des dents d'une cassette

Samural a écrit:

Edit: Il serait intéressant de trouver une étude sur l'influence de la longueur de chaîne sur le rendement.

Oui et plus encore, il serait très utile de mener une étude sur le rendement global de la transmission avec les différentes géométries / matériaux des cadres de vélos couchés, en comparaison bien sûr avec un étalon vélo droit carbone standard.
On verrait probablement des différences notables apparaître....

En tout cas, je suis frappé par la différence d'efficacité que je ressens quand j'essaie un VD carbone performant. Par exemple, il est très facile de rouler à 35 km/h sur le plat alors que ça me demande un effort bien plus élevé sur mon Métabike alu qui offre pourtant moins de résistance aérodynamique. Je ne parle pas d'accélération mais de vitesse stabilisée sur le plat. Il y a la qualité des pneus, roues, roulements qui joue aussi, mais quand même. Sur des petites distances, on peut faire abstraction des notions de confort ou de désagrément tel que mal au cul / cou / poignets.... qui deviennent déterminants dans la durée.

Il me semble difficile e faire une étude sur la transmission "des vélos couchés" en général.

Contrairement au VD ou la transmission est similaire d'un modèle à l'autre (les seules variations étant la taille des plateau, cassette et roulettes de déraileur) il y a énormément de variation dans le trajet de la chaîne, le nombre et la taille des roulettes sur les VC que le résultat risque d'être très différent d'un modèle à l'autre.

Hum !…. Le premier objet de l’étude serait justement de définir les variables à étudier en fixant arbitrairement d’autres critères (roues-pneus…). Pas impossible que cela puisse être fait sur home-trainer pour avoir des conditions identiques d’un essai à l'autre !
Et puis il n’y a pas besoin de tester tous les vélos, mais un nombre restreint de modèles emblématiques.

Le seul type de vélo qui paraît impossible sont les TD puisque le pilotage a une influence déterminante pour contre-balancer les mouvements du pédalier.

cyclopette a écrit:

Samural a écrit:

Edit: Il serait intéressant de trouver une étude sur l'influence de la longueur de chaîne sur le rendement.

Oui et plus encore, il serait très utile de mener une étude sur le rendement global de la transmission avec les différentes géométries / matériaux des cadres de vélos couchés, en comparaison bien sûr avec un étalon vélo droit carbone standard.
On verrait probablement des différences notables apparaître....

En tout cas, je suis frappé par la différence d'efficacité que je ressens quand j'essaie un VD carbone performant. Par exemple, il est très facile de rouler à 35 km/h sur le plat alors que ça me demande un effort bien plus élevé sur mon Métabike alu qui offre pourtant moins de résistance aérodynamique. Je ne parle pas d'accélération mais de vitesse stabilisée sur le plat. Il y a la qualité des pneus, roues, roulements qui joue aussi, mais quand même. Sur des petites distances, on peut faire abstraction des notions de confort ou de désagrément tel que mal au cul / cou / poignets.... qui deviennent déterminants dans la durée.

est-ce qu'il n'y a pas une plus grande facilité à developper de la puissance en VD? Le haut du corps est très peu sollicité en vc, toute la puissance doit passer par les jambes. Est ce qu'il n'y a pas un peu de watts fournis par le reste du corps qui donne une plus grande impression de facilité tout en consommant plus dans l'ensemble ?
Par exemple, je tiens environ 30 minutes sur mon velotaff à 30km/h sans avoir l'impression d'etre au taquet. Mais au bout de 30 minutes, en vrai je suis fin cuit et en transpi.
Sur le vc en tid, à 30 km/h, j'ai l'impression de plus appuyer sur les pedales, mais je peux tenir des heures.

Il y a quantité de sujets qui traitent de "qui que c'est mieux en VD ou VC comme-ci ou VC comme-ça" et autant d'avis différents / pertinents..... Donc j'en sais rien de plus car il y a tellement de facteurs qui interviennent.

Ma remarque a pour but, non pas de dire la meilleure géométrie du vélo, mais de chercher à évaluer le seul critère du rendement de la transmission sur un vélo couché (très long cadre, chaîne avec renvois....), sujet qui n'a manifestement jamais été traité au vu de la citation de Samoural.

Cela fait suite à la discussion (prise de tête) sur les transmissions électriques dans laquelle certains avancent un rendement de 95-97% pour une transmission à chaîne + dérailleur classique alors que ces chiffres / courbes sont tirés d'articles ou études concernant des chaînes courtes pour VD dont la triangulation arrière est très rigide. Or, personne ne semble avoir jamais évalué formellement ( dans une publication) ce qui se passe sur les VC dont les cadres et cheminements de chaîne se déforment.

Ma proposition est simplement d'émettre le voeu qu'un étudiant puisse faire pour les VC le boulot qui a toujours été fait sur des VD. Ainsi, on s'écharpera moins sur ce forum et on fera peut-être des progrès substantiels en comprenant mieux comment fonctionnent nos bécanes.  

Bonjour cyclopette,

Il faut que je retrouve les analyses de Cebd sur l'influence du nb de dents sur la perte de rendement liée à la poulie.

Dans tous les cas, même si on retire 2% aux 95-97% de rendement d'une transmission de VD, on reste avec 93-95% de rendemen (à 200W la perte n'est que de 10 à 14W)
Ceci reste bien meilleur que les 70-80% de rendement estimés pour une transmission électrique hybride série (à 200W les pertes sont de 40 à 70W suivant le rendement pris en compte pour les moteurs électriques - entre 80 et 90%).

Bonsoir zapols,

Que le rendement d'une chaîne de VD soit bien meilleur que celui d'une transmission électrique est évident mais n'est pas du tout le sujet, ici.
La question est de connaître sérieusement le rendement d'une transmission mécanique sur un vélo couché, éventuellement en fonction des divers types de VC
Sur quoi se base un tel calcul de " retirer 2% aux 95-97% de rendement d'une transmission de VD " ?
Excuse-moi, mais où est la science dans une telle approximation ?

En fait, je suis effaré de constater que l'on affirme / balance des chiffres alors que l'on ne sait pas grand chose. Les chiffres avancés sont basés sur une extrapolation au doigt mouillé et alors même que les 95-97% sont très probablement mesurés avec une chaîne courte sur un banc rigide. Nos VC propulsion du commerce nécessitent une chaîne 3 fois plus longue + 1 à 3 maillons rapides + des poulies de renvoi + joints toriques anti grincements + un cadre qui est dans sa plage de déformation élastique, sans parler du réglage de bôme.... La somme de tous ces petits jeux consomme énormément d'énergie, je suppose.

cyclopette a écrit:

Bonsoir zapols,

Que le rendement d'une chaîne de VD soit bien meilleur que celui d'une transmission électrique est évident mais n'est pas du tout le sujet, ici.
La question est de connaître sérieusement le rendement d'une transmission mécanique sur un vélo couché, éventuellement en fonction des divers types de VC  
Sur quoi se base un tel calcul de " retirer 2% aux 95-97% de rendement d'une transmission de VD " ?
Excuse-moi, mais où est la science dans une telle approximation ?

En fait, je suis effaré de constater que l'on affirme / balance de5s chiffres alors que l'on ne sait pas grand chose. Les chiffres avancés sont basés sur une extrapolation au doigt mouillé et alors même que les 95-97% sont très probablement mesurés avec une chaîne courte sur un banc rigide. Nos VC propulsion du commerce nécessitent une chaîne 3 fois plus longue + 1 à 3 maillons rapides + des poulies de renvoi + joints toriques anti grincements + un cadre qui est dans sa plage de déformation élastique, sans parler du réglage de bôme.... La somme de tous ces petits jeux consomme énormément d'énergie, je suppose.

il me semble avoir trouvé sur ce forum tout un protocole pour calculer le cx, puis les pertes liées aux pneux, et forcément après doit y avoir moyen d'en extrapoler les pertes liées aux restes non?
Faut que je retrouve le truc...

cyclopette a écrit:

Bonsoir zapols,

Que le rendement d'une chaîne de VD soit bien meilleur que celui d'une transmission électrique est évident mais n'est pas du tout le sujet, ici.
La question est de connaître sérieusement le rendement d'une transmission mécanique sur un vélo couché, éventuellement en fonction des divers types de VC  
Sur quoi se base un tel calcul de " retirer 2% aux 95-97% de rendement d'une transmission de VD " ?
Excuse-moi, mais où est la science dans une telle approximation ?

Je trouve ton intervention un peu agressive, mais j'imagine que tel n'était pas son but...
Je n'ai fait qu'extrapoler à partir des données partagées plus haut dans le post (notamment l'impact de la poulie sur le brin tendu).
Pour être honnête, je ne suis pas en train de chercher trois chiffres après la virgule, la réalité montre que l'on a pas mal de dispersion ne serait-ce que celle liée au niveau de lubrification de la chaine (qui varie au cours de la sortie, surtout si tu fais de la longue distance).

cyclopette a écrit:

En fait, je suis effaré de constater que l'on affirme / balance des chiffres alors que l'on ne sait pas grand chose. Les chiffres avancés sont basés sur une extrapolation au doigt mouillé et alors même que les 95-97% sont très probablement mesurés avec une chaîne courte sur un banc rigide. Nos VC propulsion du commerce nécessitent une chaîne 3 fois plus longue + 1 à 3 maillons rapides + des poulies de renvoi + joints toriques anti grincements + un cadre qui est dans sa plage de déformation élastique, sans parler du réglage de bôme.... La somme de tous ces petits jeux consomme énormément d'énergie, je suppose.

Le fait que la chaine soit longue ou courte n'a pas d'impact sur le rendement.
Le nombre de maillons rapides n'a pas d'impact sur le rendement.

ce qui a un impact sur le rendement de transmission :
- le nombre de poulies, surtout celles sur le brin tendu, leur nombre de dents.
- le lubrifiant
- le type de chaine
- le nombre de dents, notamment au niveau de la K7

Les liens donnés par Samurai sont une excellente base de données pour extrapoler à nos vélos couchés, même si les architectures ne sont pas strictement les mêmes.
Personnellement, je n'ai pas de moyens de mesure (ni le temps), à part mesurer l'effort statique pour faire bouger le pédalier (info partielle certes, mais info quand même) que j'ai pu comparer entre mon VC propulsion et mon VD.
Tu peux en faire de même, si tu le souhaites.

Vu sur L'Eurobike pour gagner quelques pouillèmes sur un VD CERVELO de piste

On parle de gain de poids, pas de rendement?
Car comme les maillons s'enroulent sur le même rayon, j'ai envie de dire que le rendement est le même, avec toutes les dents, ou en enlevant certaines....

Non non il s'agit bien de rendement, c'était en anglais donc j'y entrave que dalle mais ils parlaient d'un gain de 2 à 3% et 1km/h  

Enduo envolve

zapols a écrit:

Le fait que la chaine soit longue ou courte n'a pas d'impact sur le rendement.

Bien sûr qu'il y a un impact, à commencer par le poids de la chaîne (600-800 g) qui s'exerce perpendiculairement à la force d'entraînement (horizontale) qu'elle transmet. Je ne suis pas capable de la quantifier mais je doute que ce soit négligeable. Et si on considère qu'à chaque axe de maillon correspond un frottement + jeu infinitésimal, si on multiplie par > 300 il doit y avoir une énergie certaine qui se dissipe.

zapols a écrit:

Le nombre de maillons rapides n'a pas d'impact sur le rendement.

C'est sans doute peanuts mais il y a forcément plus de jeu dans un maillon rapide (double lame de ressort) que les maillons rivetés d'origine.

zapols a écrit:

ce qui a un impact sur le rendement de transmission :
- le nombre de poulies, surtout celles sur le brin tendu, leur nombre de dents.
- le lubrifiant
- le type de chaine
- le nombre de dents, notamment au niveau de la K7

Excuse-moi de me répéter, mais sur un VC propulsion, l'oscillation / résonance qui se crée dans le cadre, du fait du pédalage alternatif (d'une jambe à l'autre) est un facteur qui altère sensiblement la transmission de la force de pédalage vers la roue motrice, quand bien même ça ne se voit pas à l'oeil nu ! De ce point de vue, un cadre monocoque en carbone doit être évidemment meilleur, et un VD encore mieux du fait de la  triangulation parfaite du cadre !