L’apport des sciences et de la technique dans le cyclisme.


L’apport des sciences et de la technique dans le cyclisme.

Très instrumenté, le cyclisme a évolué parallèlement aux innovations. Ce sport, déjà âgé d’un siècle, a vu ses records augmenter de manière spectaculaire. Hormis la suspicion de dopage généralisé qui s’est abattue sur ce sport de compétition, il est évident qu’il faut voir dans ces progressions les effets de méthodes de préparation et d’entraînement qui ont gagné en efficacité, ainsi que ceux d’innovations technologiques.

A – Le record de l’heure

B – Les contre le montre

C – La route

A – L’explosion du record de l’heure … avant un formidable retour en arrière !

Le premier record de l’heure homologué par l’U.C.I. (Union Cycliste Internationale) est détenu par Henri Desgrange, cofondateur du Tour de France . Ces 35,325 km.h-1 peuvent aujourd’hui paraître ridicules, mais ils constituaient un exploit à l’époque. En effet, de nos jours, n’importe quel junior (17-18 ans) entraîné serait capable de le battre… avec le matériel actuel. Il faut effectivement considérer le fait qu’en 1893, les dérailleurs existaient, mais dans l’anonymat le plus complet, et que les vélos pesaient près de 20 kilogrammes. De plus, les cyclistes étaient souvent des coursiers dans la vie quotidienne et les fabricants de vélo consacraient relativement peu d’argent à la recherche.

En 1969, le record de l’heure amateurs (attention, il s’agit ici d’amateurs de haut niveau) est porté à 47,513 kilomètres par le Danois Frey. Une telle performance est due à l’exploitation de la nouvelle piste de Mexico, à 2277 mètres d’altitude.

A lire absolument, cette précision m’a été apportée par un internaute, Mr Pierre Rieuvernet, dont voici l’adresse e-mail : mailto:pierre.rieuvernet@free.fr

Concernant l’apport de la réduction de la gravité lors des records du monde en altitude:

La gravité décroit avec le carré de la distance entre les centres de gravité des masses qui interfèrent, dans notre cas, le cycliste et la Terre. Le centre de gravité de la Terre étant situé au centre de celle-ci, la distance du centre de gravité de la Terre au centre de gravité du cycliste est égale au rayon terrestre, soit environ 6400 km, s’élever de 2 km revient à réduire la force de gravité d’environ 0.6 pour mille. Ce qui réduit dans la même proportion le poids, et donc la puissance perdue par frottement des pneus sur la piste.

A 50,4 km/h, soit 14 m/s, avec un coefficient de frottement de 0.002 (réaliste pour un roulage sur vélodrome) pour un ensemble cycliste+velo de 80kg, cette puissance est de 22.4 W, gager 0.6 pour mille de cette puissance c’est gagner 0,13W sur les 500 à 550 W qu’exige un record du monde de l’heure! (le reste étant essentiellement consommé par les frottements aérodynamiques). Le seul interêt de rouler à Mexico est donc la réduction de la densité de l’air (environ 20% par rapport au niveau de la mer qui se traduisent par la même réduction des frottements aérodynamiques), partiellement annulé par la réduction de la performance humaine due au manque d’oxygène).

1984 marque une petite révolution dans l’histoire du record de l’heure. C’est en effet un « vieux » coureur de 33 ans (et déjà des cheveux grisonnants) qui l’explose en la personne de Francesco Moser. Lui aussi, comme Frey et tant d’autres le bat à Mexico. La barre mythique des 50 km/h est battue avec 50,808 km puis 51,151 km quatre jours plus tard. Sur le plan matériel, il inaugure les vélos plongeant (vers l’avant) et de moins de 8 kilogrammes ! Il s’agit véritablement d’un « scientifisation » du cyclisme qui fait exploser cette année là Moser qui remporte également le Giro. Un précurseur de « l’homme bionique » comme disait si bien Claudio Chiapucci, pour expliquer ses facilités.

En 1993, Chris Boardman battit le record du monde de l’heure, détenu par le Britannique Graeme Obree (51,596 km), en parcourant 52,270 km. Il utilisait un vélo en carbone, cadre monobloc, c’est à dire coulé d’une seule pièce, sans soudures. C’est la très confidentielle société Corima , que l’on compare à Rolls Royce dans ce milieu, qui avait fabriqué ce vélo. Les roues à bâtons supprimaient totalement les vibrations. L’athlète était littéralement couché sur son vélo, utilisait un braquet d’environ neuf mètres (8,27 m pour Moser en 1984 à sa première tentative), et utilisait un casque profilé qui marquait la continuité entre sa tête et son dos. Il se servait de pédales automatiques, ce qui est rare sur la piste, afin de produire un effort régulier. Nous reviendrons plus en détail sur leur fonctionnement dans la partie consacrée au cyclisme sur route.

Le 29 avril 1995 Cathy Marsal porte le record du monde de l’heure féminin cycliste sur piste à 47,112 km. En 1986, Jeannie Longo avait parcouru 44,77 km dans l’heure à Colorado Springs, en altitude. Son vélo s’articule autour d’une poutre principale constituant un pont entre l’axe de roue arrière et la tête de fourche avant. Cette poutre est étudiée pour conférer le maximum de rigidité en torsion grâce à sa construction (mousse structurale + pré-imprégnés de fibres de carbone H.R. et H.M) et pour présenter dans le sens de l’avancée du vélo la plus petite surface frontale possible. L’enfourchement arrière de la poutre est dessiné pour satisfaire aux exigences d’un aérodynamisme performant. (source Corima.fr)

Le 6 septembre 1996, le Britannique Christopher Boardman explosait le record de l’heure avec 56,375 kilomètres.

Depuis 1993, le record est tombé sept fois, et a été amélioré de cinq kilomètres par quatre coureurs différents. Tous étaient d’excellents rouleurs et s’étaient maintes fois illustrés dans les grands tours, comme Miguel Indurain (53,04 km en 1994) ou encore Tony Rominger. Ce dernier explose la barre des 55 km/h avec 55,291km en novembre 1994.

Aujourd’hui, l’UCI (Union Cycliste Internationale)a rétabli le record d’Eddy Merckx comme record de l’heure car il utilisait un vélo de route tout simple. Toutefois, ce record a été battu par Christopher Boardman en 2000, lorsqu’il a mis fin à sa brillante carrière. Il utilisait donc un cadre LOOK de son équipe Crédit Agricole, des jantes hautes non profilées. Le seul point de règlement qui a été favorable au Brittannique est la longueur de la potence, qu’il a faite très longue pour être plus couché. Le nouveau record est de plus de 49 km/h.

Depuis lors, personne ne s’y est préparé suffisamment. Lance Armstrong en avait évoqué l’hypothèse afin de justifier ses sulfureuses relations avec le professeur Ferrari. La dernière véritable en date est celle du Suisse Jean Nuttli, alors chez Saint Quentin Oktos, mais il n’a jamais inquiété les temps de Boardman.

En 2004, Ondřej Sosenka bat le record de l’heure avec 49,7 km/h. C’est le dernier record en date, même si depuis ce coureur tchèque a été contrôlé positif.

Le 15 mai 2014, l’UCI assouplit sa position et publie un communiqué de presse intitulé « Record de l’heure : modernisation et simplification de la règlementation« . Pour l’heure, même si Bradley Wiggins s’est dit intéressé, aucun cycliste ne s’est lancé dans une tentative. 

B -Les progrès spectaculaires des vélos de contre la montre.

Les contre la mùontre (CLM) constituent une vitrine publicitaire excellente pour les producteurs de vélos. En effet, ces vélos sont très voyants et composés demégatubes sur lesquels la marque peut s’exposer clairement. Ceci explique certainement la motivation et la qualité des recherches réalisées pour cette discipline.

La première révolution a eu lieu lors du CLM par équipes du Tour 1979. L’équipe Renault Gitane adopte les premiers guidons en forme d’aile d’avion (modification peu sensible à première vue) et les maillots moulants en Nylon. Bernard Hinault et ses coéquipiers remportent aisément l’étape.

Cinq ans plus tard, en 1984, apparaît le vélo Delta avec le guidon en forme d’aile d’avion. Ces guidons permettent de se tenir plus bas et d’avoir le buste plus dégagé (meilleure oxygénation) qu’avec un cintre traditionnel. Aujourd’hui, 90 % des coureurs utilisent cE principe en CLM.

En 1985, la roue lenticulaire, souvent seulement utilisée à l’arrière provoque un gain de puissance car l’aérodynamisme est amélioré. Cependant, elle est difficilement utilisable les jours de vent de côté car elle offre une plus grande surface de contact avec l’air ce qui rend le vélo plus difficile à manier.

BH LIberty

En juillet 1989, les Français découvrent amèrement les avantages du guidon de triathlète en CLM. En effet, lors de la dernière étape, le Français Laurent Fignon est dépossédé de son maillot jaune par l’Américain Greg Lemond qui utilise ce type de guidon, pour seulement huit secondes (ce temps est le record absolu de faiblesse d’écart entre le vainqueur et son dauphin dans le Tour de France).

En 1991, la roue à bâtons est le rempart aux inconvénients de l’utilisation de la roue lenticulaire lors de grand vent. En effet, ce type de roue supprime totalement les turbulences causées par le croisement des rayons et diminue la surface exposée au vent.

La même année, le vélo de CLM prend son allure moderne avec le vélo Manta en carbone Kévlar qui adopte les poignées de changements de vitesse au bout des mains, sur le guidon triathlète. Ceci permet de perdre moins de temps dans le changement de vitesses sur les portions planes des circuits.

Un visiteur de Cyclinfo, Patrick Colardeau, m’a informé de l’invention de l’équipe Castorama qui utilisée lors de sa dernière année d’existence : un pédalier de forme ovoïde qui permettait de gagner 20% d’énergie supplémentaire. Il s’appelait le pédalier harmonique. Il a été interdit depuis. On peut également citer le pédalier à géométrie variable dont la longueur des manivelles pouvait varier ce qui améliore le pédalage et diminue la période nulle ou la jambe remonte avant de « réécraser » la pédale. Son poids ne lui a jamais permis de s’imposer.

Patrick Colardeau, m’a également fait part du dérailleur électrique utilisé par Christopher Boardman en 1995, pour le prologue du Tour de France de Saint Brieuc. Les professionnels l’ont longtermps boudé. Cependant, en 2001, l’équipe Bigmat Aubervillers 93 utilise le dérailleur Mavic Mektronik qui corespond au prolongement du dérailleur de Boardman.

En 1995, dernier exploit technique. Le fabricant Pinarello produit l’Espada, vélo caractérisé par l’absence de tube horizontal ce qui présente l’avantage d’une nouvelle perte de poids. Malheureusement, l’UCI toujours aussi futée dans ses directives interdira l’utilisation de ce type de vélo.

Les casques profilés dont la forme assure la continuité entre la tête et le dos sont généralisés ; les équipements se standardisent.

Cependant, quelques vélos se différencient par la taille des roues comme celui de Jan Ullrich à Vérone (ville italienne des championnats du monde de cyclisme 1999), en septembre dernier. En effet, le champion du monde de la discipline cette année là utilisait une roue de 450 mm de diamètre à l’avant et une 650 mm à l’arrière. Cela entraîne une positon plus profilée et ramassée sur l’avant du vélo. Quant au champion du monde espoirs, il utilisait deux roues lenticulaires, ce qui est très rare (voir photo dessus de Miguel Indurain qui utilise deux roues lenticulaires). Les mécaniciens avaient monté une roue lenticulaire à l’avant, percée de quatre disquesassurant ainsi une stabilité et une maniabilité parfaite de l’engin.

Pour conclure voici quelques photos résumant les caractéristiques des équipements spécifiques au contre la montre.

Di Luca

MillarArmstrong

ScottGerolsteiner

C – Une différence moins spectaculaire mais tout aussi efficace dans le cyclisme traditionnel.

  • En 1903, Maurice Garin boucle le premier Tour de France de 2428 km à 25, 679 km/h.
  • En 1963, Jacques Anquetil gagne le Tour, long de 4210 km à 37,092 km/h.
  • En 1993, l’Espagnol Miguel Indurain est vainqueur des 3714 km du Tour à 39,193 km/h
  • Le record de vistesse sur une étape du tour est détenu par Mario Cipollini à 50,3 km/h.
  • Le record de vitesse sur un prologue de Tour national appartient à Rik Verbrugghe, sur le Giro 2001, en parcourant les 7,6 km à la moyenne de 58,874 km/h !
  • Sur le Tour de Suisse 2002, des coureurs ont été chronométrés à 110 km/h en descente de cols alpins !

Ces records de vitesse sont en partie les causes d’exploits techniques.

Le premier brevet de changement de vitesses est déposé en 1869. C’était l’époque des grands bi, des roues en bois. Les innovations allaient bon train mais il a fallu attendre les premières compétitions pour que les choses avancent réellement.

En 1935, le dérailleur est enfin autorisé. Il était jusque là interdit car il subtilisait l’effort à la ruse.

En 1948, la société italienne Campagnolo produit le premier dérailleur à baguette qui passait à l’époque pour un véritable bijou mécanique. L’Italien Gino Bartali, premier utilisateur de ce système fait exploser la moyenne horaire du Tour de deux kilomètres par heure ; performance d’autant plus spectaculaire que l’épreuve comportait 300 kilomètres de plus que la précédente.

Vers la fin des années, 1980, Greg Lemond et ses coéquipiers se distinguent avec des prolongateurs de guidon situés sous la potence et permettant de descendre en position de « l’oeuf », c’est à dire couché sur le vélo, les bras repliés sur le torse.

Le Français Bernard Hinault qui s’adjuge le Tour 1985 est le premier utilisateur de la pédale automatique. Il a même participé à sa confection. La pédale automatique est un système complet. Il suffit de poser le pied sur la pédale pour enclencher le système de fixation et de faire pivoter le talon pour le désenclencher. Cela facilite la remontée du pied et donc une plus grande régularité dans le pédalage.

Les cales automatiques, encastrées dans les chaussures ne gênent pas la marche (seulement les pédales pour cyclotouristes, pas celles des professionnels).

Ce système est très utile chez les jeunes coureurs car il permet d’acquérir une meilleure vélocité (aptitude à avoir une bonne fréquence de pédalage). Par exemple, à Vérone en 1999, le champion du monde espoirs a presque fait le même temps que le vainqueur professionnel avec des braquets (nombre de mètres réalisés en un tour de roue) inférieurs. Ceci est du à un réglage parfait des pédales qui lui a permis de mouliner (entraîner un tout petit braquet, de sorte que les jambes tournent très vite) plus que d’ordinaire.

Avec ces pédales, la chaussure cycliste joue un rôle essentiel dans la transformation de l’énergie humaine en puissance mécanique. Elle maintient le pied sur la pédale, répartit mieux la force exercée et rend le pédalage plus confortable et plus efficace.

Aujourd’hui, quasiment toutes les chaussures sont compatibles avec les deux grands standards de cales : SHIMANO et LOOK. Si, quelquefois, la cale n’est pas assez haute pour la semelle de la chaussure et que l’enclenchement se fasse avec un peu de difficulté, il existe des entretoises qui rehaussent la cale. Les cales sont toujours vendues avec les pédales et non avec les chaussures.

En 1991, le pneu spécial Michelin réduit le frottement et augmente l’adhérence. Toutes les équipes sous contrat Michelin utilisent aujourd’hui ce modèle de pneu.

En 1992, le « vieux » Gilbert Duclos Lassalle attribue une part de sa victoire dans Paris Roubaix à la fourche Rock Scock issue du VTT et montée sur son vélo Greg Lemond. Elle est produite an alliage de titane et de magnésium et diminue les vibrations sur les célèbres pavés d’Arenberg ou d’ailleurs.

En 1995, les spinacis de Cinelli font leur apparition dans les courses, notamment par l’intermédiaire de Claudio Chiapucci. Ce sont des prolongateurs de guidon qui permettent une pénétration dans l’air plus aérodynamique et permet aussi des phases de repos en se couchant sur les spinacis . On parle souvent de position à la « Bartoli  » pour désigner un coureur penché sur son spinaci car l’italien vainqueur de la coupe du monde à deux reprises était un grand utilisateur de ces prolongateurs. L’UCI a malheureusement interdit leur utilisation lors de course en ligne ,après que des coureurs trop zélés les aient mal employés en descente.

En 1999, au Tour de France, le grimpeur français Richard Virenque s’adjuge le maillot à pois du vainqueur de la montagne avec un vélo spécial montagne.

Le vélo blanc comme l’appellent les journalistes est composé d’un cadre plus petit et de roues de 650 mm de diamètre pour être plus léger en grimpant. Le champion français ne l’a utilisé que pour la montagne car sur le plat il aurait été trop couché sur le vélo alors qu’en montagne la position en danseuse supprime cet inconvénient.

Toujours en 1999, la société italienne Campagnolo invente un système de transmission à 10 pignons. C’est un exploit technique car les ingénieurs ont réussi à loger 10 pignons dans un espace qui en comprenait seulement 9 avant cette invention. Ils ont même réussi à alléger la chaîne de 20 grammes par rapport à l’ancien modèle. Le dérailleur pèse 25 grammes de moins que celui pour 9 vitesses.

Le système a été essayé sur une petite dizaine de coureurs Elites amateurs italiens. Ceux-ci ont empoché quelques semaines plus tard les trois premières places du championnat du monde espoirs.

Enfin, même si son apparition n’est pas facile à dater, le cadre sloping (de l’anglais slope une pente) a été mis à la mode par les véos Giant (n°1 mondial) de l’équipe ONCE C’est le cadre horizontal qui s’oriente vers le bas du tube verticval, ce qui rallonge la tune de selle. Cela constitue des vélos plus nerveux et plus légers, puisqu’on économise du poids sur la taille du cadre et que la tige de selle en carbone ne compense pas.

Scott

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