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title: "Un rayon cassé sur mon moteur-roue, et le tensiomètre que j'ai fini par souder"
subtitle: "Pourquoi un tensiomètre du commerce ne dit presque rien sur un rayon de 2,6 mm, et comment une clé dynamométrique, deux roulements de roller et un pied à coulisse font le travail"
description: "Deuxième roue de moteur-roue 2 000 W à perdre un rayon. Plutôt que de retendre à l'oreille, j'ai conçu puis soudé un tensiomètre : flexion trois points sur presque toute la longueur du rayon, force donnée par le déclic d'une clé dynamométrique, lecture au pied à coulisse. Le raisonnement, les fausses pistes, l'outil, les premiers chiffres, et ce qu'il reste à mesurer."
date: 2026-10-01
image: images/tensiometre-rayons-moteur-roue/og-tensiometre.jpg
tags: [vélo électrique, moteur-roue, rayons, tension, tensiomètre, clé dynamométrique, diy, soudure, mécanique, ia]
slug: tensiometre-rayons-moteur-roue
lang: fr
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# Un rayon cassé sur mon moteur-roue, et le tensiomètre que j'ai fini par souder

## Pourquoi un tensiomètre du commerce ne dit presque rien sur un rayon de 2,6 mm, et comment une clé dynamométrique, deux roulements de roller et un pied à coulisse font le travail

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**En deux minutes, si vous cassez des rayons sur un moteur-roue**

- **Le symptôme** : un rayon cassé sur un moteur-roue de 2 000 W, après une première roue déjà perdue de la même façon. Trente-six rayons courts et épais, 160 mm pour 2,6 mm de diamètre, dont personne ne connaît la tension.
- **Pourquoi pas un tensiomètre du commerce** : sur un rayon aussi court et aussi gros, un appareil qui fléchit le rayon sur 60 mm mesure surtout la raideur propre du rayon, pas sa tension. Et la table papier s'arrête avant la zone utile.
- **L'outil** : une flexion en trois points sur 125 mm, presque toute la longueur libre du rayon. La force vient du déclic d'une clé dynamométrique, donc elle est la même à chaque fois. Deux roulements de roller tiennent le rayon sans frotter, un pied à coulisse lit la flèche et garde le maximum quand le déclic relâche la charge.
- **Les premiers chiffres** : à 5 Nm, 100 N de tension font 0,07 mm au pied à coulisse. La dispersion de la clé vaut 8 % de tension. Le premier rayon mesuré sort vers 850 N. Et une leçon de mécanique au passage : un rayon monté est quatre fois plus raide en flexion qu'un rayon libre, parce que ses bouts sont tenus.
- **La suite** : dix mesures sur un même rayon pour la dispersion réelle, un banc d'étalonnage, puis le relevé des trente-six rayons. C'est la prochaine étape.
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### Acte I : le rayon qui casse

Un moteur-roue de 2 000 W, c'est un moyeu de vingt et un centimètres de diamètre lacé dans une jante par des rayons courts et épais : 160 mm hors tout, 2,6 mm de diamètre, trente-six au total, croisés une fois. Quand l'un d'eux casse, ce n'est jamais une surprise pour la roue, seulement pour le cycliste. J'en étais à ma deuxième roue : la première avait fini de la même façon, un rayon, puis deux, puis une jante qui se dévoile et qu'on ne rattrape plus.

Un rayon ne casse presque jamais parce qu'il est trop tendu. Il casse parce qu'il ne l'est pas assez : à chaque tour de roue, quand il passe en bas, la charge le détend, et un rayon qui se détend et se retend des milliers de fois par kilomètre finit en fatigue, le plus souvent au coude, dans le trou du flasque. La bonne réponse n'est donc pas de remplacer le rayon cassé, c'est de savoir à quelle tension sont les trente-cinq autres, et de les amener tous au même niveau, le bon.

Le problème, c'est que ce niveau, personne ne me le donnait. Égaliser à l'oreille, en faisant sonner les rayons, c'est une vieille méthode qui marche pour égaliser, mais qui ne dit rien de la valeur absolue : une roue entière trop tendue sonne aussi bien qu'une roue entière trop détendue, et sur les forums de vélos électriques, les jantes fendues par excès de tension sont aussi courantes que les rayons cassés par défaut. Il me fallait une mesure.

### Acte II : pourquoi pas un tensiomètre du commerce

Un tensiomètre de vélo classique, le modèle à 18 euros comme le modèle à 80, fonctionne en fléchissant le rayon entre deux appuis espacés d'une soixantaine de millimètres avec un ressort calibré, et une table convertit la flèche lue en tension. Ça marche bien sur un rayon de vélo de 2 mm et de 280 mm de long, parce que ce rayon-là, laissé à lui-même, ne résiste presque pas à la flexion : ce que l'appareil mesure, c'est bien la tension qui le raidit.

Sur mon rayon de 2,6 mm, c'est une autre histoire. La raideur propre d'une tige en flexion croît comme la puissance quatre de son diamètre : passer de 2 à 2,6 mm la multiplie par presque trois. Sur 60 mm d'appuis, la part de la tension dans ce que l'appareil mesure tombe à moins de la moitié ; le reste, c'est le rayon lui-même qui se défend, tension ou pas. Et la table papier de ces appareils s'arrête de toute façon avant 2,6 mm. J'aurais eu un chiffre, mais pas une mesure.

La solution tient en deux idées. D'abord fléchir sur une portée aussi longue que possible, parce que la part de la tension grandit avec la portée : sur 125 mm au lieu de 60, elle passe de 45 % à plus de 70 % pour un rayon libre. Ensuite, remplacer le ressort par une force vraiment reproductible. J'avais une clé dynamométrique à déclic de 3 à 20 Nm dans un tiroir. Un déclic, c'est un couple connu, le même à chaque fois, à 4 % près. Avec un levier, c'est une force connue.

### Acte III : la conception, et ses fausses pistes

Le principe est resté le même du premier croquis à l'outil soudé : trois points de contact sur le rayon, deux d'un côté aux extrémités de la portée, un au milieu de l'autre côté, porté par un bras que la clé fait tourner autour d'un pivot. La clé déclenche, le bras a poussé le rayon avec une force fixée, et la flèche qu'il a prise dépend de sa tension.

Ce qui a changé, ce sont tous les détails, et je les ai travaillés sur un modèle paramétrique en 3D, avec un assistant IA pour tenir le modèle, l'ouvrir dans Blender et faire les calculs à chaque itération. Quelques fausses pistes valent d'être racontées, parce qu'elles sont instructives.

**La première version était imprimée en plastique.** Le calcul l'a tuée avant l'impression : pour 1,5 mm de flèche à mesurer sur le rayon, le bras en PLA fléchissait de 2,5 mm. Tout le chemin d'effort est passé en acier.

**La deuxième fléchissait le rayon hors du plan de la roue**, vers l'extérieur, parce que c'était plus facile à construire. Je l'ai refusée : un rayon travaille dans le plan de la roue quand le moteur pousse, et je voulais le mesurer dans ce sens-là. Pour un rayon rond les deux sont équivalents, mais ce n'était pas naturel, et le pivot aurait été à un endroit impossible une fois l'outil posé sur une vraie roue, avec les rayons voisins qui passent à 24 mm.

**Les appuis sont des roulements, pas des pions.** La littérature sur les tensiomètres est claire : le frottement du rayon sur ses appuis fausse la lecture, et de beaucoup. Deux roulements de roller, 22 mm de diamètre, 8 mm d'alésage, coûtent presque rien et roulent sans frotter. Le troisième point est une simple fourche, parce qu'il ne bouge pas.

**Le déclic relâche la charge.** C'est en animant le mécanisme dans Blender que ça m'a sauté aux yeux : une clé à déclic prend environ trois degrés de jeu au moment où elle déclenche, et le couple chute. Le rayon, lui, ne demande que deux degrés au bras pour revenir. Si on lisait la position du bras après le déclic, on lirait n'importe quoi. D'où une lecture au maximum retenu : la tige de profondeur d'un pied à coulisse, poussée par le bras, reste là où le bras l'a amenée quand il recule. On lit le maximum, celui du déclic.

![Vue de dessus du modèle 3D de l'outil posé sur une roue complète : tube orange au-dessus du rayon mesuré, bras bleu, galets, clé et pied à coulisse](../images/tensiometre-rayons-moteur-roue/08-blender-vue-de-dessus.png)

![Vue de côté du modèle : le rayon horizontal, les deux galets dans le plan des rayons, le tube au-dessus, le bras et la tête de clé encore au-dessus](../images/tensiometre-rayons-moteur-roue/09-blender-vue-de-cote.png)

### Acte IV : l'outil soudé

Entre le modèle et l'atelier, l'outil a encore changé, comme toujours quand on a des plats d'acier, un poste à souder et une boîte de boulons sous la main plutôt que l'inventaire exact du modèle. Le modèle 3D a été recalé ensuite sur l'outil réel, cote par cote, photos à l'appui. Voilà ce qui existe.

Le bâti est un tube carré de 25 mm qui se pose au-dessus du rayon, à 6 mm de lui, et qui reste entièrement hors de la nappe des rayons voisins. Seuls trois éléments descendent au niveau du rayon : la fourche à l'extrémité côté moyeu, une fente de 3,5 mm pendue sous le bout du tube, et les deux roulements, chacun au bout d'un boulon vertical. Le premier roulement, A, est au bout d'un boulon soudé sous le tube, à 125 mm de la fourche. Le second, B, de l'autre côté du rayon, à 60 mm de A, est au bout d'un boulon soudé au bras mobile.

Le bras mobile est un plat de 4 mm posé au-dessus du tube. Il pivote sur un boulon laissé glissant, X, planté dans une plaque de 4 mm soudée sur le tube, à 15 mm de A et 46 mm de B. Une douille soudée sur le bras, à 25 mm de A, reçoit le carré de la clé dynamométrique, dont le manche part radialement vers la jante. Quand la clé pousse, le bras tourne autour de X et B appuie sur le rayon avec le couple divisé par 46 mm : 111 N à 5 Nm, 156 N à 7.

Le pied à coulisse est glissé entre le bras et le tube, à côté de la plaque du pivot, et sa tige de profondeur vient toucher le boulon de B. Il lit directement le déplacement de B par rapport au tube, c'est-à-dire la flèche du rayon par rapport à la corde qui joint ses deux appuis fixes, A et la fourche.

![L'outil posé sur l'établi, pied à coulisse en travers du tube, galet A et sa rondelle au premier plan](../images/tensiometre-rayons-moteur-roue/01-outil-et-pied-a-coulisse.jpg)

![Le dessous de l'outil, avec la clé dynamométrique engagée dans la douille soudée sur le bras mobile](../images/tensiometre-rayons-moteur-roue/02-outil-dessous-cle.jpg)

![Les trois points de contact repérés sur l'outil : A le galet côté jante, B le galet du bras mobile, C la fourche côté moyeu](../images/tensiometre-rayons-moteur-roue/03-outil-lettrage.jpg)

![Un rayon libre monté dans l'outil : il passe dans la fente de la fourche, longe le galet B d'un côté et le galet A de l'autre](../images/tensiometre-rayons-moteur-roue/04-rayon-libre-dans-l-outil.jpg)

![Vue de côté montrant les galets sur leurs boulons, nettement en dessous du tube : seuls les galets et la fourche sont dans le plan des rayons](../images/tensiometre-rayons-moteur-roue/06-galets-sur-entretoises.jpg)

![Élévation cotée de l'outil : tube au-dessus du rayon, plaque du pivot, bras mobile, galets A et B, fourche C, règle du pied à coulisse](../images/tensiometre-rayons-moteur-roue/07-schema-elevation.png)

### Acte V : les premiers chiffres, et une leçon de mécanique

Première surprise, et c'est celle qui m'a appris le plus. Sur un rayon libre, tenu en l'air dans l'outil, j'ai lu 3,4 mm à 3 Nm, 4,6 mm à 5 Nm et 5,9 mm à 7 Nm. Trois points parfaitement alignés, 0,625 mm par Nm, mais une droite qui ne passe pas par zéro : il y a 1,5 mm de lecture avant que le rayon ne commence à se défendre. C'est le jeu de montage, la fente de 3,5 sur un rayon de 2,6, le pivot glissant, les boulons. Il est constant, du moins ces trois fois-là, et il se retranche. Mais il interdit de lire une mesure seule sans l'avoir caractérisé.

Deuxième surprise : cette pente était deux fois et demie plus faible que ce que prévoyait le calcul pour un rayon de 2,6 mm libre sur deux appuis. J'ai d'abord cherché où partait le couple. Il ne partait nulle part. C'est la poutre qui était fausse : un rayon qu'on tient par le bout entre deux doigts n'est plus libre, et surtout, un rayon monté dans une roue a ses extrémités tenues, le coude dans le trou du flasque à 20 mm de la fourche, l'écrou dans la jante à 15 mm du galet A. Avec des bouts tenus aussi près des appuis, la raideur en flexion est quatre fois celle d'une poutre libre. Du coup la part de la tension dans ce que lit l'outil retombe à 40 % environ vers 1 000 N. C'est moins qu'espéré, mais c'est encore largement mesurable.

Sur le rayon monté, j'ai lu 3,8 mm à 7 Nm. Une fois le jeu retranché, il reste 2,3 mm élastiques, et le modèle les convertit en 850 N environ, entre 640 et 1 140 selon que le jeu vaut vraiment 1,2 ou 1,8 mm. Pour un rayon de 2,6 mm sur un moteur-roue, l'ordre de grandeur couramment visé est de 1 000 N. Ce rayon-là n'est donc pas loin, mais ce chiffre reste un calcul, pas une mesure : la position exacte des appuis et l'encastrement réel du coude pèsent 20 % sur le résultat. Pour comparer les rayons entre eux, le modèle suffit. Pour des newtons, il faudra un banc.

Et la contrainte dans le rayon, parce que l'outil peut plier ce qu'il mesure. Le rayon libre a pris 6,7 mm de flèche vraie sur 125 mm à 7 Nm sans garder de courbure, ce qui correspond à 1 300 MPa en surface : la limite élastique d'un rayon étiré, pas plus haut. Sur un rayon monté et détendu, 7 Nm montent à 1 500 MPa. **Le bon réglage est 5 Nm** : entre 800 et 1 100 MPa quelle que soit la tension, 0,07 mm de lecture pour 100 N autour de 1 000 N, et la clé dans la zone de sa plage où ses 4 % sont garantis. Ces 4 % de couple se lisent comme 8 % de tension, c'est l'incertitude dominante, et aucun levier ne la réduit. Pour égaliser une roue, c'est suffisant.

Lecture attendue au pied à coulisse à 5 Nm, jeu de 1,5 mm compris, pour un rayon monté :

| Tension du rayon | Lecture à 5 Nm |
|---|---|
| 0 N | 4,57 mm |
| 400 N | 3,68 mm |
| 800 N | 3,19 mm |
| 1 000 N | 3,03 mm |
| 1 200 N | 2,89 mm |
| 1 600 N | 2,68 mm |

La courbe s'aplatit vers les fortes tensions : au-delà de 1 200 N, l'outil distingue mal. Pour ma roue, ce n'est pas le problème.

![L'outil en place sur la roue, clé dynamométrique engagée, manche radial par-dessus la jante, pied à coulisse en travers](../images/tensiometre-rayons-moteur-roue/05-mesure-sur-la-roue.jpg)

### Acte VI : ce qu'il reste à faire

Tout ce qui précède repose sur une poignée de relevés. La prochaine étape, c'est de faire parler l'outil sérieusement, dans cet ordre.

1. **Dix mesures à 5 Nm sur un même rayon**, sans toucher l'écrou, coulisseau remis à zéro entre chaque, manche de la clé toujours dans la même direction. C'est la dispersion réelle de l'outil, celle qui compte.
2. **Cinq mesures à 3 Nm sur le même rayon**, pour vérifier que le jeu de 1,5 mm ne bouge pas.
3. **Un point de contrôle à tension nulle**, sur le rayon libre, en ne tenant que le tube cette fois.
4. **Un banc d'étalonnage** : un profilé, un rayon de rechange, un peson, de 600 à 1 200 N. C'est lui qui transformera les millimètres en newtons sans passer par le modèle.
5. Puis le relevé des trente-six rayons, la recherche de la tension cible, et le remplacement du rayon cassé, en notant exactement où il a cassé.

Si vous cassez des rayons sur un moteur-roue, retenez surtout ceci : le son ne vous donnera pas le niveau, un tensiomètre de vélo classique non plus sur du 12G, et un rayon monté se comporte autrement qu'un rayon libre. Le reste, c'est de la ferraille, une clé à déclic et un pied à coulisse.