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LE PROJET 3.7

LA CONCEPTION DU VÉLO DE ROUTE RECORD DE CANYON

Le vélo de route le plus léger au monde – les gènes du cadre en carbone du Canyon F10.

Dépasser les limites établies – relever les défis. Lors de l’Eurobike 2004, Canyon et Hans Christian Smolik ont présenté le vélo de route le plus léger du monde. Basé sur le cadre en carbone Canyon F10 et équipé de pièces ultralégères, le vélo entièrement monté atteint le poids incroyable de 3 784 grammes. Des technologies d’avenir qui nous montrent ce qu’un développement de pointe permet d’obtenir. Une production en série est prévue pour bon nombre des composants qui ont été conçus et brevetés spécialement pour cette merveille de technologie. Avec ses 6,4 kg, le Ultimate CF 9.0 SL, qui porte les gènes du Project 3.7, montre ce qu’il est possible de faire aujourd’hui, dans la série, avec les composants les plus nobles, tout en assurant sécurité de conduite et stabilité. Grâce à ce vélo record : le Project 3.7, ces limites seront, à l’avenir, encore repoussées.

Description par Hans Christian Smolik

J’ai essayé de me baser sur notre cadre F10 afin de concevoir un vélo de route pour Canyon qui soit le plus léger possible. Il faut considérer ce travail comme une étude, un « dépassement des limites » en matière de technologie. Nous avons utilisé des pièces extrêmement légères fabriquées en série, mais la plupart des composants ont dû être conçus à la main. Le choix des matériaux ne s’est pas effectué selon des critères économiques ou des techniques de fabrication mais plutôt selon leur poids et la possibilité de les réaliser de manière artisanale. Pour ce genre de tâches, un constructeur se doit de voir plus loin et d’innover. Cela lui permet en outre d’acquérir une expérience qui peut influencer la fabrication en série de composants futurs. Au départ, les moyeux, les freins et le dérailleur faisaient ainsi l’objet d’essais de présérie. En guise de test, j’ai également utilisé à plusieurs reprises un alliage corroyé de magnésium offrant une résistance de 320 N/mm² pour remplacer l’aluminium 6061.

En s’appuyant, ci-dessous, sur chaque composant de ce vélo record, Hans-Christian Smolik démontre le caractère révolutionnaire de l’étude.

Cadre (Canyon) 818 g et fourche (Canyon) 260 g
Le cadre F10 a été conçu en collaboration avec un institut spécialisé en matières composites et de nombreux détails ont fait l’objet de réelles innovations. Ainsi le tube de selle comportant une face plate et une face ovalisée augmente par exemple la rigidité de l’axe du pédalier de plus de 20%.

La fourche a elle aussi été traitée avec un peu de vernis transparent. En revanche, les pattes arrière, le collage interne et l’adaptateur conique pour le jeu de direction sont en magnésium. Le poids de la fourche, fabriquée en série, est ainsi descendu jusqu’à 260 grammes.

Jeu de direction (Canyon) 73g
Pour le jeu de direction, nous avons dû augmenter légèrement le poids car les roulements à billes à contact oblique apportaient déjà à eux seuls 49 grammes à la balance. Toutefois, les 52 mm de diamètre du roulement inférieur permettent (comme sur les modèles de série) d’amortir les chocs plus facilement et d’apporter plus de longévité. Les quelques grammes restants sont à attribuer aux vis d’ajustage en aluminium, au spacer supérieur et au couvercle de réglage en carbone.

Collier de selle (Smolik) 8g
Viennent s’ajouter un collier de selle en aluminium et une vis en titane, fabriqués à la main, d’un poids total de 8 grammes. En outre, le matériel étant allégé, le collier agit comme une bande de serrage et exerce une pression régulière sur le tube de selle.

Manivelles (Propeller Titan) avec boîtier de pédalier 296 g
Pour le jeu de manivelles hélicoïdales qui, de par son poids, défie toute concurrence (poids total avec boîtier de pédalier : 330 grammes), j’ai remplacé les plateaux par un exemplaire en carbone et j’ai renoncé aux vis de serrage classiques. J’ai dû en outre donner une forme spéciale aux adaptateurs (en carbone) de l’axe du pédalier pour pouvoir disposer les cliquets en fonction de la charge et calibrer l’intérieur sur le diamètre du roulement à billes de 31 mm. Le poids final s’élève à 296 grammes.

Potence (Syntace) calibrée 88 g | Guidon (Schmolke) 125 g
Pour le guidon (125 grammes) et la potence (88 grammes), nous avons pu, avec Syntace, recourir à des produits éprouvés, fabriqués en série, qui m’ont permis d’aléser encore un peu la zone de contact de la potence avec la douille de fourche, la douille de serrage étant solidement fixée dans la douillle de fourche.

Poignées de frein (Smolik) 94g
Pour les poignées et les manettes de frein en carbone (poids total : 94 grammes), j’ai disposé une structure en fibre de carbone autour d’un noyau de plâtre et je l’ai pressé fermement avec une bande en matière textile. Le noyau de plâtre a été ôté après la phase de durcissement. Les poignées ont ensuite été durcies à l’aide d’éléments en aluminium, collés au niveau des points de fixation et des charnières. Pour le frein droit, j’ai également collé une fixation en carbone à l’intérieur de la poignée, afin de cranter la manette de dérailleur en magnésium.

Plateaux (Tune Carbon) calibrés 72 g
Il faut compter au minimum 85 grammes pour des plateaux limés. D’autres vélos légers ayant déjà été conçus avec des plateaux en carbone, nous ne pouvions pas résister à la tentation. Cependant, les 13 grammes gagnés risquent de nuire à la longévité et à la résistance à l’usure. Les vis courtes faites maison ajoutent encore 8 grammes.

Pédales (Speedplay) 75g
Avec leurs 75 grammes, les pédales Aerolight défient également toute concurrence. Leur axe en titane est recouvert d’un rouleau en plastique rond. L’adaptateur situé un peu plus haut, juste sous le pied, sert au mécanisme d’enclenchement.

Chaîne (Connex) 232 g
Nous avons ici opté pour la chaîne Connex avec axe en titane foré au trépan. Avec ses 232 grammes, elle pèse près de 50 grammes de moins que la chaîne 10 vitesses de Campagnolo.

Boyaux (Tufo) 229 g
Boyaux Tufo de18 mm de 109 et 110 grammes.

Pignons (TA 12-18) calibrés 78 g
Dans le corps de cassette, les pignons Original TA en aluminium mesurent 3,4 mm de largeur et peuvent être encore légèrement alésés au tour pour obtenir des dents de pignon de 1,8 mm de large. L’utilisation d’un écrou de fermeture raccourci permet encore d’atteindre le résultat final de 78 grammes.

Dérailleur avant (Shimano-Dura Ace) calibré 65 g
Pour un bon fonctionnement, nous avons choisi ici le dérailleur Dura Ace. Pour atteindre les 65 grammes, je l’ai allégé grâce à une vis en titane et un travail de limage.

Roues (jantes en carbone/moyeux Smolik) 823 g
Les roues (poids total : 823 grammes) sont constituées de jantes en carbone Reynolds (212 et 224 grammes). Pour le modèle de présérie, j’ai également réalisé à la main un moyeu de roue avant 18 trous (54 grammes). Pour le montage des rayons, il dispose d’une épaisseur de 6 mm au-dessus des trous des rayons qui assure une sécurité contre l’arrachage des flasques. Il est équipé de quatre roulements à billes qui résistent durablement aux charges plus lourdes. Les extrémités sont en magnésium.

Le moyeu à cassette de la roue arrière 24 trous (130 grammes) est lui aussi un modèle de présérie. Il dispose de cliquets de positionnement Hügi modifiés et d’un axe en carbone. L’axe, composé de cliquets unidirectionnels, offre une plus grande rigidité qu’un axe en aluminium de la même dimension. La rondeur de l’axe est assurée par les extrémités en magnésium et de fines douilles en aluminium au niveau du logement des roulements à billes. Le corps de la cassette est alésé au tour à 29 mm et garni de magnésium pour le logement extérieur du roulement à billes.

Les axes de serrage (poids total : 15 grammes) sont façonnés dans de l’ergal de 5 mm. Un contre-écrou en magnésium est collé sur l’axe, l’autre est prévu pour le serrage de l’axe avec une vis de 5 mm à six pans creux.

La roue avant est équipée de 18 rayons Prym chromés issus de mon stock de matériel et qui ne sont plus disponibles. Ces rayons, dont la partie centrale de 1,4 mm est amincie, présentent un diamètre de 1,8 mm aux extrémités. Il était nécessaire de prendre des rayons à tête droite pour la roue arrière : j’ai donc opté pour les rayons laser de Sapim, dont le poids est légèrement plus élevé.

La disposition des rayons dans la jante en carbone s’est avérée problématique. Les trous de 7,8 mm dans l’embase de jante ne permettent d’insérer que des rondelles plates de la même taille pour les écrous de rayon. En cas de forte tension des rayons, ceux-ci exerçaient une légère pression sur la jante en carbone. C’est pourquoi, après la présentation qui a eu lieu à Friedrichshafen, j’ai alésé les trous des écrous jusqu’à 10 mm et utilisé un outil spécial pour recourber des rondelles plus grandes de manière circonférentielle et vers les flancs de freinage.

Freins (Smolik) 96 g
Les freins actuels Dual Pivot offrent un rapport de levier d’environ 1,3 à 1,5 et pèsent environ 160 grammes. Il convenait donc ici de trouver un système un peu plus léger. Missions : remplacer l’aluminium par du magnésium, prévoir des dimensions plus larges aux endroits critiques et obtenir le plus grand braquet possible avec de petites mesures de freinage. C’est de là que provient la forme allongée du « X-Brake » avec ressorts intérieurs, qui devient automatiquement plus volumineuse dans les virages. La fourche et la partie arrière ont été abaissées afin de permettre de monter des freins plus courts ; les freins de 47 et 49 grammes peuvent désormais offrir un assez bon freinage.

Dérailleur arrière (Smolik) 56g
Un modèle de présérie a également été prévu pour le dérailleur arrière. J’avais songé à un double câble, afin d’éviter tout contact avec un ressort. Le dérailleur devait être actionné au moyen d’une roue à cliquet placée sur la poignée de frein afin de contourner les problèmes de brevet avec Shimano et Campagnolo (bien que je sois l’inventeur de la manette progressive de dérailleur intégrée à la poignée de frein). Certaines autres pièces du dérailleur sont elles aussi en magnésium. J’ai conçu la chape de dérailleur et les bras oscillants en carbone et suis parvenu à un poids de 56 grammes avec des mini-vis d’ajustage.

Lors du montage, il est apparu qu’il était inutile de procéder à un crantage puisque les câbles effectuaient une course morte considérable. La forte précontrainte a supprimé la course morte mais a aussi ôté la souplesse de la commande. Du coup nous avons encore effectué quelques modifications afin de gagner en fluidité. A présent, le dérailleur fonctionne parfaitement bien, mais Canyon a cessé de travailler avec ce principe.

LE PROJET 3.7

DÉTAIL DES COMPOSANTS :

Rahmen: Canyon 818g
Gabel: Canyon 260g
Steuersatz: Canyon 73g
Sattelschelle: Smolik 8g
Kurbel: Propeller Titan mit Innenlager 296g
Vorbau: Syntace 88g (getunt)
Lenker: Schmolke 125g
Bremsgriffe: Smolik 94g
Züge: Smolik 35g
Sattel+Stütze: Smolik 138g
Kettenblätter: Tune Carbon 72g (getunt)
Kettenblätterschrauben: Smolik 8g
Pedale: Speedplay 75g
Kette: Connex 232g
Schnellspanner: Smolik 15g
Reifen: Tufo 229g
Ritzel: TA 12-18 78g (getunt)
Umwerfer: Shimano-Dura Ace 65g (getunt)
Schalthebel: Smolik 6g
Laufräder: Carbon-Felgen/Smolik-Naben 823g
Bremsen: Smolik 96g
Schaltung: Smolik 56g
Spacer: Smolik 22g
Kleber/Luft/Lenkerband: 35g
Aufkleber+Führung:   4g
Das sensationelle Ergebnis:   3751g