Pourquoi les rayons de bicyclette se croisent-ils ?

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Celine Jean-Louis
Pourquoi les rayons de bicyclette se croisent-ils ?

Nous travaillons sur l'équilibre et avons étudié la bicyclette. J'aimerais savoir pourquoi les rayons de bicyclette se croisent.

Guy Manneux

Les rayons de roue de bicyclette se croisent justement pour ne pas être des rayons du cercle constitué par la jante et ayant pour centre l'axe du moyeu.
Si les rayons (fines tiges métalliques) occupaient effectivement la place d'un rayon (géométrique) du cercle, au moment où celui-ci est parfaitement vertical il supporterait à lui seul (presque) tout l'effort dû à la réaction du sol sur la roue, de la masse du vélo plus du passager.
Mécaniquement, il serait alors sollicité en compression et, vu sa section, il "flamberait" jusqu'à se plier. Pour vous rendre compte de ce phénomène, serrez entre vos deux paumes une règle en plastique. Vous verrez ce qu'est le flambage.

Dans la réalité, du fait de ce que vous avez repéré comme un "croisement des rayons", vous pouvez constater qu'au moment où le pied du rayon (partie attenante à la jante) est à la verticale du point de contact de la roue sur le sol, la tête du rayon se trouve déportée par rapport au rayon géométrique du cercle. Le rayon (partie mécanique) n'est pas sollicité mécaniquement par deux forces d'une intensité aussi grande que dans le cas théorique évoqué précédemment.
Si vous observez de près la liaison mécanique de la tête du rayon sur le moyeu vous verrez qu'un mouvement de rotation relatif du rayon par rapport au moyeu est possible. C'est l'ensemble des rayons, croisés deux à deux et liés alternativement à gauche et à droite du moyeu qui forment des structures géométriques imbriquées, réputées indéformables puisque constituées de triangles. Les arêtes de ces structures sont les rayons bien sûr, mais aussi la distance constituée par la largeur du moyeu.

Quand les roues de vélo ne comportent pas de rayons (les roues "bâtons" c'est le cas sur certains vélos de bicross mais aussi de vitesse) ces "bâtons" occupent parfois la position du rayon géométrique de la roue, mais ils sont alors d'une toute autre section pour résister aux efforts de compression sans déformation permanente ni rupture.