Test d'efficacité des boîtiers de pédalier céramique et acier par Friction Facts

Le test complet est payant (un PDF de 18 pages), mais je l'ai acheté pour vous en faire un petit résumé. Vous ne bénéficierez pas de tous les graphiques détaillés avec les gains de chaque modèle. Si vous êtes intéressé par cela, vous pouvez toujours acheter le fichier pour 4.95$.

Par contre, c'est en anglais, raison pour laquelle je me suis permis de faire cet article résumant le tout en français. Ça restera assez succinct, mais sans interprétation de ma part !

Protocole de test

Commençons par le protocole de test. Car celui-ci ne réside pas dans le simple fait de compter le nombre de tours qu'effectue un pédalier à vide !

Même si la conception du banc paraît relativement simple, le boîtier de pédalier est installé dans un support sur lequel peut être appliqué une charge. Car mesurer l'efficacité d'un boîtier à vide ne rime à rien !
Lorsque l'arbre tourne, le frottement total du système est mesuré et les pertes dues aux paliers de fixations sont soustraites de la mesure.
Plusieurs supports étaient disponibles afin de satisfaire aux différents standards (BB30, Press Fit 30 et filetage standard. Ce support est en fait réalisé avec les mêmes coques que celles utilisées par les fabricants de cadres et ont été achetées auprès des fournisseurs.

Enfin, un cycliste ne pédale pas toujours assis. En danseuse, les roulements sont soumis à des charges latérales qu'ont essayé de reproduire les gens de chez Friction Facts grâce à des charges. Toujours 50kg de charge verticale, mais aussi 10kg de charge latérale (mesure droite puis gauche) en plus pour reproduire les effets d'un pédalage en danseuse. Il en résulte une augmentation moyenne des frottements de 0.08W avec des charges latérales (+9.7% !) par rapport à une simple charge verticale.
La charge de 50kg simule une puissance de 250W du cycliste à 95tr/mn. Les calculs partent d'une hypothèse d'un coureur ayant un plateau de 53 dents et des manivelles de 175mm.

Leçon 1 : les roulements céramiques ne sont pas toujours meilleurs que l'acier

J'avais déjà indiqué dans les articles "L'utilité des roulements céramique en cyclisme : mythe ou réalité ?" et "La réalité des roulements céramique et plateaux ovales" que les gains à attendre de roulements céramiques étaient vraiment dérisoires, voire nulles.

Cette étude conforte en partie cela. Les fabricants de roulements céramiques avancent que leurs roulements (bien plus chers que ceux en acier) sont à la fois plus rapides (car moins de frottements) mais aussi plus durables. Ce test n'a pas à vocation à tester la durabilité des roulements, nous mettrons de ce côté ce paramètre.

Comme l'indique Jason Smith de Friction Facts, "l'efficacité d'un boîtier de pédalier est principalement basé sur la qualité des matériaux utilisés et non sur le choix du matériau".
A l'issue de ce test, on constate qu'entre le meilleur boîtier de pédalier céramique (Gold Race) et le meilleur boîtier avec roulements acier (Hawk Racing), il n'y a que 0.03W de différence (0.32W de friction pour l'acier, 0.29W pour la céramique).
Le boîtier Gold Race coûte en revanche 5x plus cher que le boîtier Hawk Racing (à base de billes haute qualité ABEC 3 fabriquées au Japon).
Et sur 5 fabricants proposant à la fois leur boîtier en version acier et céramique, 3 d'entre eux offrent des rendements supérieurs avec les boîtiers acier.

En vert, les roulements céramique, en bleu, ceux en acier

Leçon 2 : des écarts à relativiser

Si on ne s'en tient qu'à ce graphique, on se dit que les différences sont énormes entre le meilleur et le moins bon. Mais il s'agit tout de même de relativiser cette échelle.
Le meilleur roulement génère seulement 0.29W de friction, le plus mauvais, 1.64W ! 1.35W de perte donc au final pour des boîtiers dont les prix varient de 1 à 10 !

Mais les études précédentes de Friction Facts ont montré des gains intéressants au niveau des galets de dérailleurs, des lubrifiants pour la chaine et des chaines en elles-mêmes. Dans ce cas, si on cumule toutes ces petites améliorations mises bout à bout, on arrive à un gain intéressant de 11.29W. Un gain intéressant seulement si on est à son poids de forme et que l'on déjà fait le nécessaire du côté de l'entraînement.

Leçon 3 : Performance et prix ne sont pas toujours liés

On le savait depuis longtemps, mais ce ne sont pas les produits les plus chers qui offrent les meilleures performances.
Mais j'ai tout de même été surpris par les résultats des boîtiers SRAM et Shimano puisque dans ces deux marques, les boîtiers bas de gamme offrent un meilleur rendement que les haut de gamme. La course à l'allègement se fait au prix de certains sacrifices.
Un boîtier Dura Ace 7900 génère une perte de 1.38W (1.45W pour le Dura Ace 9000) et seulement 0.94W pour le Shimano 105 ! Idem chez SRAM où les version acier offrent moins de pertes que leurs homologues céramique !
Une des explications à cela, c'est que les boîtier haut de gamme sont en général mieux scellés et donc plus étanches que les versions d'entrée de gamme. Comme quoi, il ne faut pas se contenter des chiffres.

Leçon 4 : les normes de montage ne modifient rien

BB30, FP30, BBright, BB386 EVO ou filetage BSC traditionnel, rien de tout cela ne modifie la donne en terme de friction.
Le test n'avait pas vocation à mesurer la rigidité, point sur lequel les différents standard peuvent jouer.

Leçon 5 : Importance des joints et de la graisse

Pour beaucoup, l'attention sera portée sur les matériaux utilisés (céramique, acier) ou leur qualité (note ABEC), mais les graisses et joints utilisés sur un boîtier de pédalier ont encore plus d'importance.
En prenant par exemple le boîtier de pédalier C-Bear céramique, celui-ci existe en version route et VTT. Les deux versions ne diffèrent que par la solidité des joints, la viscosité et la quantité de graisse dans le pédalier.
La version route ne génère que 0.31W de pertes contre 0.85W pour la version VTT.

Il y a donc plus de pertes par frottement dues aux joints d'étanchéité et au lubrifiant (graisse) que de pertes liées aux billes et à la piste ! Sur ce point, je me souviens que Bernard Hinault utilisait pour les chronos un boitier de pédalier sans joints et sans graisse mais uniquement de l'huile...il était dans le vrai.

Leçon 6 : Les pertes dues aux frictions ne font pas tout

Il faut garder en tête que ces tests réalisés par Friction Facts ne tenaient compte que d'un seul paramètre, le coefficient de friction. Or, lors de l'achat de roulements pour votre boîtier de pédalier, d'autres facteurs seront à mettre dans la balance.
Poids, étanchéité, durabilité, autant de points que vous prendrez soin de mettre en balance en fonction de votre utilisation (si vous ne sortez jamais sous la pluie, l'étanchéité peut être mise de côté).

L'exemple le plus parlant est sans doute le boîtier Gold Race, dont on a tant parlé il y a plusieurs mois. Des roulements céramique qui certes, ont le coefficient de friction le plus faible du plateau (400€ le boîtier !), avec 0.29W, mais qui sont dépourvus de joints et de graisse (remplacée par de l'huile).
Gold Race recommande d'ailleurs de n'utiliser ces roulements qu'en intérieur (sur piste par exemple).

Au-delà de ces considérations, Friction Facts a le mérite d'apporter un éclairage les pertes que peuvent engendrer les boîtiers et les gains à attendre de roulements céramique question performances.

Conclusion

Le boîtier qui arrive en quatrième position de ce classement Friction Facts est un Hawk Racing, avec 0.32W de pertes (contre 0.29W pour le Gold Race céramique), muni de billes acier ABEC 3.
Une surprise car je connaissais pas la marque. Et un boîtier qui coûte environ 80€ (pour 87g) au cours du dollar actuel et disponible dans de nombreuses couleurs.

Déception en revanche du côté de Chris King qui arrive dans la fin du classement.

Mais à moins d'avoir déjà tout optimisé (entraînement, poids, etc...), le consommateur ne devra pas se baser que sur ce classement pour son achat.