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ManivellesCourtes

Les manivelles courtes, sujet qui fait couler beaucoup d’encre et qui est plus ou moins nécessaire sur un vélo couché.

Préalable

Pour se simplifier la vie au mépris de la physiologie des utilisateurs, les fournisseurs de vélos droits s’en tiennent généralement à deux tailles de manivelles, quelle que soit la taille du vélo et de l’utilisateur:

  • 170mm sur la majorité des vélos
  • 175mm sur quelques VTT

Les vélos ‘tailles adultes’ (de XS à XL) conviennent approximativement à des personnes de 70 à 95 cm d’entrejambe, ce qui fait une variation de 36%. Si on prend 170mm comme valeur médiane, logiquement la longueur des manivelles devrait varier de 146 à 198 mm…
Un point important de la physiologie humaine est que les femmes ont généralement les jambes plus longues par rapport à leur taille que les hommes et de plus pour une même taille, la longueur d’entrejambe varie de manière importante d’une personne à l’autre. Ceci fait que la longueur des manivelles (et la hauteur du cadre) n’est pas proportionnelle à la taille de l’individu mais bien à celle de son entrejambe. Ceci devrait aussi impliquer qu’un cadre de vélo femme a des proportions différentes de celle d’un vélo d’homme, mais ce n’est pas toujours le cas.
Mon vélo de ville, taille ‘S’ est équipé comme tous les vélos de manivelles de 170mm, alors que pour cette taille de vélo on devrait en principe utiliser des manivelles de 155 à 160mm. Pour faire deux ou trois kilomètres, il n’y a aucun problème, mais il m’arrivait régulièrement (avant de construire mon vélo couché) de faire de sorties de 40km et pour ce genre de distance, un vélo doit être adapté à la physiologie de son utilisateur, ce qui n’est pas franchement le cas (et la longueur des manivelles n’est qu’une partie du problème).

Qu’est ce que des manivelles courtes apportent ?

Une moindre flexion des articulations en particulier l’angle de pliage du genou mais aussi celui des cuisses, et la sensibilité a des flexions plus élevées dépend évidemment de l’état de santé de l’utilisateur et de son age.
Du fait d’une rotation (cadence) plus rapide, une meilleure irrigation des jambes, ce qui est important sur un vélo couché ou les jambes sont plus ou moins horizontales.

Est-ce qu’avoir des manivelles courtes réduit la puissance?

Les études montrent que pour des coureurs cyclistes, la puissance varie extrêmement peu suivant la longueur des manivelles, la diminution du couple étant compensée par une vitesse de rotation plus élevée (ce qui nécessite d’adapter le diamètre des plateaux). Des essais menés pour des manivelles de longueur 120 à 220mm ont montré que la variation de puissance n’excédait pas 4%.
Les coureurs cyclistes sont une espèce à part, habituée à s’entraîner, aussi l’adaptation d’un cycliste ordinaire sera sans doute un peu plus longue.
Il faut noter que le record de vitesse féminin en vélo caréné et le second record masculin ont été battus en 2019 avec des manivelles de 140mmm (sur l’Altaïr 6), a la longueur augmentée par rapport au vélo de 2018 (130 mm). L’auteur du record féminin (Ilona Peltier) avait a peine plus d’un mois d’expérience en vélo couché, donc l’accoutumance aux manivelles courtes a pu être assez rapide.

Les personnes de petite taille qui passent aux manivelles courtes indiquent souvent que ça ne réduit pas leur puissance mais qu’en finale, ça l’augmente. Mais la clef est souvent la réduction des douleurs articulaires. C’est une des raisons qui poussent les coureurs de triathlon à parfois rechercher des manivelles plus courtes (il y a d’autres raisons, liées à la cadence de pédalage).

La circulation du sang dans les jambes

La position des jambes varie beaucoup suivant le type de vélo couché. Entre un vélo à grand empattement ou le pédalier est 250mm plus bas que l’assise du siège et un racer avec un pédalier 150mm plus haut que l’assise, les conditions physiologiques sont assez différentes. Avoir les jambes en hauteur peut poser des problèmes de circulation du sang. Des manivelles plus courtes augmentent la ‘cadence’ (la vitesse de rotation) et améliorent l’effet de pompage du sang par la plante des pieds. Ceci fait que certains recommandent des manivelles nettement plus courtes quand les jambes sont plus relevées (voir le lien de recumbents.com plus loin).

Est-il préférable d’avoir des manivelles courtes ou longues ?

Des manivelles trop longues peuvent causer des douleurs articulaires alors que des manivelles trop courtes n’ont pas d’effet physiologique négatif. Il est donc préférable d’utiliser des manivelles ‘trop courtes’ pour sa taille que des manivelles trop longues.
Ce qui fait que l’usage des manivelles courtes n’est pas toujours lié à des raisons physiologiques mais aussi parfois à des raisons pratiques. On utilise par exemple des manivelles courtes dans les vélomobiles pour diminuer la taille du carénage.
Sur les vélos couchés, les manivelles courtes, indépendamment des problèmes articulaires, réduisent les interférences entre les cuisses et l’assise du siège car les angles de flexion sont plus faibles. On monte parfois des manivelles courtes aussi pour éviter les interférences entre les talons et la roue avant. Sur un trike, des manivelles courtes diminuent aussi les interférences entre les talons et la ‘croix’ du châssis.
Pour une personne de petite taille, utiliser des manivelles très courtes est non seulement plus adapté à sa physiologie mais permet d’utiliser un vélo prévu pour une personne plus grande, parce que la distance entre le siège et le pédalier est augmentée (si vous utilisez des manivelles de 140 au lieu de 170, la distance entre le pédalier et le siège sera plus grande de 30mm pour une même personnne).
Pédaler sur un vélo couché sollicite les muscles différemment et nécessite une période d’adaptation. Aussi passer directement aux manivelles courtes peut faire partie de l’adaptation au vélo couché. Tant qu’a changer d’habitudes, autant passer directement à la ‘bonne’ configuration et développer ses muscles de manière adaptée.

Si je tourne plus vite, mes muscles sont plus sollicités ?

C’est un commentaire qui revient souvent et qui n’a pas beaucoup de sens d’un point de vue mécanique.
En effet, si vous tournez plus vite pour compenser la baisse de couple des manivelles courtes, il ne faut pas oublier que le parcours de vos pédales est plus court. Tourner 10% plus vite pour compenser une réduction de longueur de 10% fera que la vitesse de déploiement musculaire sera la même car vous déplacez vos pédales sur une plus courte distance. La différence fondamentale est que vos périodes de repos (aux points morts) sont plus fréquentes, ce qui nécessite de s’habituer.
La cadence est plus élevée mais la vitesse à la pédale est la même.

Dois-je modifier ma transmission ?

Logiquement oui, le diamètre de vos plateaux doit être proportionnel à la longueur des manivelles car vous devez tourner plus vite (augmenter votre ‘cadence’). Dans la pratique, ça va dépendre de la plage totale de votre transmission qui peut vous suffire suivant l’usage que vous avez de votre vélo.

Quels sont les problèmes posés par des manivelles courtes

Le seul ‘problème’, c’est qu’il faut s’y accoutumer. Si vous avez plusieurs vélos avec des manivelles de différentes longueurs que vous utilisez régulièrement, il est possible que vous ayez des difficultés pour vous habituer. L’usage du vélo couché est aussi un changement d’habitude et de musculature et pose le même genre de problèmes. Si pour diverses raisons vous souhaitez utiliser des vélos différents pour des durées significatives, il est probablement préférable que vous adoptiez une taille de manivelles unique pour tous vos vélos. J’utilise personnellement encore mon vélo droit pour des trajets en ville mais il s’agit de trajets très courts (< 2 km) qui ne justifient pas une telle modification.

Les études

C’est un domaine ou il y a eu un certain nombre d’études mais la grande difficulté est qu’il faut quelques jours ou quelques semaines pour s’adapter à une longueur de manivelles donnée, ce qui rend des études exhaustives sur la durée très difficile à faire et conduit ces études à avoir des résultats parfois contradictoires. De plus, ces études sont menées dans une perspective d’amélioration de performance mais un cycliste ordinaire et tout particulièrement un randonneur doit avant tout se préoccuper de préserver sa physiologie bien plus que de rechercher la performance sur une courte durée.
On peut néanmoins consulter les statistiques sur ce que les coureurs utilisent effectivement et c’est intéressant. Je n’ai ni les capacités ni le format pour faire du vélo de route mais si je suis les statistiques des coureurs, la longueur des manivelles dans ce contexte serait pour moi au minimum de 145mm et au maximum de 162mm. Mon vélo de ville taille ‘S’ est équipé d’origine de manivelles de 170mm, on est loin du compte…

Quelle longueur de manivelles sur un vélo couché ?

La recommandation générale est de passer de manivelles de 170 à 150mm, ce qui fait une réduction de 12%. Mais la variabilité des entrejambes est toujours là, aussi il faut en tenir compte.
Il existe plusieurs ‘règles’ pour définir la longueur des manivelles sur un vélo droit. Un fournisseur de pédalier connu (Stronglight) donne un tableau mais celui-ci n’est pas proportionnel à la longueur de l’entrejambe, il y a donc des soupçons que ce tableau est plus adapté à la gamme du fournisseur qu’a la réalité physiologique. Une rapide consultation du tableau montre que les intervalles disponibles étant irréguliers (soit 2.5mm, soit 5mm), ils ont un en effet un peu ‘bricolé’. Une autre règle (Lennard Zinn) dit que la longueur des manivelles en mm doit être égale à 2,1 fois à 2,16 fois la valeur de l’entrejambe en cm avec un minimum à 1,94 fois. Cette règle semble plus fiable à l’usage pour les coureurs. D’autres méthodes se basent sur la longueur du fémur, ce qui est physiologiquement beaucoup plus sensé, mais c’est beaucoup plus compliqué a mesurer que l’entrejambe.
Ces chiffres sont à prendre avec précaution, une personne ayant des problèmes de santé ou ayant simplement avancé en age peut avoir besoin de manivelles plus courtes qu’un cycliste de route, l’éventuelle perte de performance n’étant pas le problème principal.

Une particularité des vélos couchés, c’est qu’on ne peut pas se mettre en ‘danseuse’ aussi lorsque l’on arrive à son rapport de transmission minimum ou lors d’une accélération, on a tendance a ‘forcer’ sur les pédales, ce qui est préjudiciable aux articulations des genoux aux angles de pliage importants. Ces problèmes sont réduits et peuvent disparaitre pour un angle de pliage plus faible. Sur un vélo droit, la possibilité de changer de position permet de diminuer la répétition des sollicitations.

Note: pour la règle définie par Lennard Zinn, les mini varient suivant les sources, aussi j’ai été vérifier les textes originaux. Il indique qu’en dessous d’un ratio de 2,1 , la performance lorsque l’on grimpe peut baisser. Le contexte est celui du vélo de route de bonne performance. Pour la balade ou le tourisme, le confort dans la durée est plus important et si des manivelles encore plus courtes améliorent celui-ci, il ne faut pas hésiter.
Un autre effet plus étonnant est que l’utilisation de manivelles très courtes (110–130mm) pour un coureur entraîne une baisse du rythme cardiaque.

Ce qui donne pour un vélo droit (j’ai utilisé le milieu des intervalles du tableau constructeur):

EntrejambeRatio 1.94Ratio 2.1Ratio 2.16Tableau constructeur
62.5cm121mm131mm135mm150mm
68cm132mm143mm147mm155mm
73.5cm143mm154mm159mm160mm
76.5cm148mm161mm165mm162.5mm
80cm155mm168mm173mm165mm
82.5cm160mm173mm178mm167.5mm
84.5cm164mm177mm183mm170mm
88.5 cm172mm186mm191mm175mm
92.5cm179mm194mm200mm180mm

Tableau pour vélo couché

Comme on ne trouve pas facilement de règle établie pour les vélos couchés, j’ai simplement appliqué le ratio 150/170mm (soit 0.88) au valeurs du tableau pour vélo droit.
Certaines personnes de relativement grande taille (1,8m et plus) ont témoigné sur les forums de vélo couché que la longueur des manivelles de 150mm leur allait très bien, donc même si les longueurs de ce tableau paraissent très courtes, il ne faut pas en avoir peur.
J’ai supprimé la colonne tableau constructeur qui ne me parait pas très cohérente.

EntrejambeRatio 1.76 (2*0.88)Ratio 1.91 (2.16*0.88)
62.5cm110mm119mm
68cm120mm130mm
73.5cm130mm140mm
76.5cm135mm146mm
80cm141mm153mm
82.5cm146mm157mm
84.5cm149mm161mm
88.5 cm156mm169mm
92.5cm163mm176mm

Une règle de calcul pour vélos couchés

On trouve sur recumbents.com un calculateur basé sur la longueur du fémur et du tibia. Leur calcul se base sur un angle de pliage du genou recommandé. Un point intéressant est qu’ils recommandent des manivelles plus courtes lorsque le pédalier est plus haut, avec des variations assez importantes. Nota : ‘High BB’, ça veut dire pédalier haut, ‘Low BB’ veut dire pédalier bas, ‘BB’ est l’abréviation de ‘Bottom Bracket’ qui est le boitier de pédalier. Mesurer son fémur est malaisé mais j’ai essayé et dans mon cas, les recommandations vont de 120mm pour un pédalier très haut à 150mm pour un pédalier bas. En pratique sur le Vélassi j’avais des manivelles de 152mm mais je suis passé à des 145mm pour un pédalier assez bas (130mm sous l’assise de siège) ce qui correspond aux recommandations. Même si la différence de longueur est faible (ça fait 5%), je préfère très nettement les manivelles de 145 mm qui limitent les douleurs aux genoux et donnent un rythme de pédalage nettement plus régulier (et évidemment un peu plus rapide). Je peux aussi ‘appuyer’ sensiblement plus du fait de la réduction des douleurs aux genoux.
Ce site est le seul qui existe sur le sujet pour les vélos couchés et le raisonnement sur lequel il s’appuie est plus élaboré qu’un simple tableau comme celui que j’ai établi plus haut, aussi c’est la source que je recommande par défaut, même s’il n’est pas indiqué d’où viennent ces chiffres.

Le filetage des pédales

Pratiquement tous les vélos adultes (à l’exception de quelques BMX) ont des pédales avec des filetages de 9/16” (14.3 mm) 20TPI (20 filets au pouce, soit un pas de 1,27mm). le perçage doit se faire à 13,1 mm.
Mais les vélos enfant ont parfois des pédales filetées à 1/2”. Il est difficile de trouver des pédales de bonne qualité en 1/2” et impossible de trouver des pédales automatiques, donc cette taille est à éviter.
Comme les manivelles courtes sont souvent des manivelles de vélo d’enfant, c’est un point qu’il est important de vérifier, mais c’est le plus souvent non documenté sur les sites de vente en ligne.

Quel type de pédalier?

Il est assez difficile de trouver des manivelles courtes aussi il est préférable de s’en tenir à des pédaliers standards à raccordement carré. Mais le raccordement carré recouvre en fait deux standards pas totalement compatibles, le JIS et l’ISO et encore une fois, ce n’est pas toujours documenté par les vendeurs de pièces vélo. Le standard Japonais (JIS) semble le plus courant mais des constructeurs comme Campagnolo (Italie) ou Spécialités TA (France) utilisent le standard ISO. Stronglight (France) utilise en général le JIS.

Repercer et re-fileter des manivelles.

Au vu des difficultés à trouver des manivelles courtes, on peut envisager de repercer et re-fileter des manivelles standard (uniquement celles en aluminium). C’est une solution qui est assez utilisée mais elle nécessite de disposer d’une perceuse à colonne (pour percer et fileter bien droit) et de tarauds spéciaux, mais ceux-ci se trouvent sur Internet pour 25 à 30 Euros la paire (il faut un taraud à gauche - manivelle gauche - et un taraud à droite - manivelle droite -). Évidemment il faut que la manivelle à repercer ait une forme qui se modifie peu quand on arrive à la pédale.
Pour fileter il faut fixer solidement les manivelles et caler sous le trou à percer.
L’alignement est important. Il faut récupérer les axes de vieilles pédales qu’on monte dans le filetage d’origine. Si votre perceuse est réglée pour être parfaitement verticale (ce que je conseille vivement, profitez-en…), vous pouvez aligner la manivelle à l’aide de l’axe de pédale avec un niveau ou un inclinomètre. Sinon, serrez l’axe de la pédale dans le mandrin de la perceuse et bloquez la manivelle dans l’étau (en mettant des mordaches ou des cales en bois).

Fileter un tel diamètre n’est pas facile et assez fatiguant, il faut de la patience et une lubrification abondante (on filete à la main en utilisant le mandrin uniquement pour assurer un bon guidage vertical). Pour l’aluminium, du pétrole ou du white-spirit peut être préférable à de l’huile.

Qu’est-ce qu’on peut trouver dans le commerce?

Un certain nombre de constructeurs proposent des manivelles de longueur évoluant 5mm par 5mm, avec une plage de 145 à 185mm. de plus rares constructeurs commencent à 130mm. On trouve aussi les tailles de 148, 152 et 172.5 mm.
Si vous pouvez vous contenter d’un simple plateau (boite de vitesses dans le moyeu), vous aurez un peu plus de choix.

Vous aurez plus de choix pour du matériel de haut de gamme dans des prix de 300 à 500 Euros.
Les pédaliers enfants, pour autant qu’ils soient filetés en 9/16” sont parfois peu coûteux (20 à 30 Euros) mais la qualité n’est pas forcément au rendez-vous et ce sont parfois des manivelles en acier.

Il faut noter que sur un vélo couché, il n’est pas possible de se mettre en ‘danseuse’ et les efforts sont donc moindres et dans ce contexte un pédalier enfant même de bas de gamme peut avoir une résistance suffisante.

Simple plateau

Commencal (Espagne) vendait des pédaliers mono-plateau avec des manivelles aluminium de relativement bonne qualité pour 30 Euros en 145, 148 et 152 mm, mais ils ne sont plus disponibles et j’ignore si ils seront réapprovisionnés.
Funecobikes (France) vend un pédalier mono-plateau de 152mm pour 25 Euros mais il a 42 dents, ce qui est trop pour une boite de vitesses.
Funecobikes (France) vend un pédalier mono-plateau de 150mm avec manivelles acier et plateau 40 dents pour 17 Euros. Raccordement carré ISO.

Chez Amazon, un pédalier simple 152mm de 38 dents, manivelles aluminium, pour 25 Euros

Chez Decathlon un pédalier simple 152mm de 40 dents, manivelles aluminium, pour 15 Euros

sur ebay un pédalier Andel avec manivelles aluminium 150mm, plateau 38 dents pour 44 livres

Manivelles seules (il faut acheter les plateaux à part)

Note: il existe principalement deux types de raccordement:

  • 4 points diamètre du cercle 104 mm
  • 5 points diamètre du cercle 110 mm

SJS cycles (UK) vend des manivelles Thorn (raccordement 4 trous BCD 104/64) de 150 à 185mm, raccordement JIS pour 50 livres anglaises

On trouve chez plusieurs fournisseurs des manivelles de marque Insight avec des manivelles aluminium de 130 à 170mm pour 50 à 70 Euros, ce sont probablement les plus faciles à trouver, par exemple ici Raccordement 5 trous BCD 110. Il semble que ce soit un produit en voie d’épuisement (au profit d’autre type d’axe).

Les manivelles Promax-SQ1 Raccordement 5 points BCD 110, longueur 135 à 170mm se trouvent aussi chez plusieurs fournisseurs pour 50 à 80 Euros mais là aussi, les stocks semblent en voie d’épuisement. En vente notamment sur ebay. Raccordement carré JIS.

Sur ebay des manivelles 145 à 165 PMC Lasco pour 36 livres

Pédalier triple :

Le modèle qu’on trouve partout (XXcycle, Bikester, Alibabike, Amazon, etc..), c’est le pédalier Suntour XCT JR T-202, à manivelles aluminium et plateaux acier, raccordement carré (chez Suntour -Taiwan- probablement du JIS).
Sur Vélo-zone, 150mm 42–32–22 VTT 7-8V

Pédalier double :

Sur Amazon 145/155mm 34/50 pour 55 euros

Sur probikeshop un pédalier Stronglight Impact kids (assez courant) de 145 à 170 mm145mm 42/34 pour 65 euros.

Mesurer la cadence (la vitesse de rotation du pédalier)

Même si vous n’avez aucune ambition sportive, le changement de longueur induit (plus ou moins spontanément) un changement de cadence avec une augmentation de celle ci dans la même proportion que la longueur des manivelles se réduit (ce qui fait que la puissance est généralement constante, parfois un peu supérieure avec les manivelles courtes pour les personnes moins ‘flexibles’). Il est intéressant de connaitre votre cadence moyenne, ne serait-ce que pour avoir un point de référence. Il faut donc prévoir un compteur avec capteur de cadence. Comme je ne suis pas un grand fanatique des systèmes à piles, j’ai été chercher un vieux modèle de compteur Sigma qui peut être équipé d’un capteur de cadence filaire (acheté neuf sur des vieux stocks).

Références

En Français

La longueur des manivelles d’un vélo de route livetoplaysports.com, en Français, aborde les notions posturales d’un vélo droit, ce qui est rare.

Longueur de manivelle Calcul de la longueur des manivelles basé sur l’entrejambe, sur docvélo

Braquets, développements et cadence Ici, on ne parle pas de manivelles courtes mais de rapports de transmission et de cadence. Sur le site ‘Les vélos de Patrick’.

Sur le forum Vélorizontal le fil Longueur des manivelles
Sur le forum Vélorizontal le fil Ou trouver des manivelles courtes

En anglais

Lennard Zinn Q&A Lennard Zinn FAQ Spécialiste des études posturales et de l’ergonomie.

Recumbent crank length calculator sur recumbents.com, la seule page donnant des informations spécifiques au vélo couché.

Crank length, does size Matters? sur active.com

Crank length for long distance cyclists

The right crank length Par Mike Burrows

Bike Smith Design Vendeur américain de manivelles courtes (orienté sport).

Pour ceux qui s’interrogent sur le sens du filetage des pédales qui en première approche parait surprenant (une pédale bloquée se dévisse), voir les explications (en anglais) de Sheldon Brown.

(c) Pierre ROUZEAU
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Page mise à jour le 17/11/2020 18:30