Dr Matos : le déchaussage des fixations à inserts
Ca déchausse comment une low tech ?
Commencée il y a un an environ, la rubrique du Docteur Matos se propose de vous expliquer tout ce que vous avez toujours voulu savoir sur la technologie de vos jouets préférés sans jamais oser le demander. Attention : cet article comporte beaucoup de mots.
Sujet bien mystérieux pour beaucoup, les fixations low tech et leur déchaussage alimentent les débats entre skieurs depuis la nuit des temps qu'elles existent. Au delà du charabia marketing ou des légendes urbaines, nous avons voulu comprendre d'un point de vue mécanique ce qu'il se passe quand on déchausse avec une fixation à inserts. Nous avons donc demandé à Matthieu Fritsch, ingénieur chez Dynafit, de nous expliquer leur fonctionnement ainsi que leurs différences avec les fixations alpines.
Préambule : il y a un moment où la vulgarisation atteint ses limites, et ici on s'en approche. Si vous êtes déjà familiers avec le fonctionnement des fixations vous pouvez continuer, sinon n'hésitez pas à (re)faire un tour sur notre article du Dr Matos sur les fixations de ski pour commencer. On vous le conseille même fortement. De plus, nous tenons à préciser que l'on va parler forces et déchaussage uniquement, pour ce qui est des autres caractéristiques telles que le poids, les prix et les autres détails de fonctionnement, ce sera pour une autre fois.
Comment ça marche une low tech ?
Tout d'abord un petit rappel : à la différence des alpines, c'est la talonnière qui gère, par rotation, le déclenchement latéral chez la plupart des fixations low tech (les deux exceptions étant la Diamir Vipec et la Trab TR2, on y reviendra). La chaussure est donc éjectée par l'arrière et non pas par l'avant. Une fois sortie de l'axe horizontal, la force est suffisante pour ouvrir la mâchoire de la butée. A noter que la chaussure peut aussi être éjectée verticalement, avec un écartement des pins, les deux tiges de fer qui rentrent dans l'arrière de la chaussure.
Mais cette différence de déchaussage induit beaucoup d'autres choses. Si vous souhaitez comprendre pourquoi les forces s'exercent différemment d'une alpine à une low tech, il va falloir comprendre quelques principes mécaniques et physiques tels que le moment d'une force : le moment d'une force par rapport à un point est une "grandeur physique vectorielle" qui caractérise la capacité d'une force à faire tourner un objet, en fonction de la distance entre ce point fixe et le point d'application de la force. En gros, c'est ce qui explique que vous forcez moins en mettant une rallonge sur votre croix quand vous démontez un pneu : plus on s'éloigne de l'axe de rotation, moins il y a besoin de force.
Un petit rappel de première (ou terminale ? dites nous) S
La deuxième chose, c'est qu'il va falloir réfléchir dans un plan en trois dimensions : X, Y et Z, ou X est l'axe horizontal (celui du ski), Y le latéral et Z l'axe vertical. Matthieu nous a expliqué tout ça avec plusieurs schémas, du même style que ceux qui s'étalent sur les murs de son bureau.
Le point O de "prise de mesure" sur les schémas est le point auquel sont mesurées les forces décrites dans les normes ISO. Il se trouve sur l'axe tibial, au niveau de la malléole. Il a été choisi car c'est un point critique concernant les blessures et particulièrement les fractures du tibias. Le schéma en bas à gauche explique bien la principale différence entre l'alpin et les low tech : le déchaussage latéral se fait par l'avant en alpin, par l'arrière en low tech. Cette différence perturbe beaucoup ceux qui passent des fixs alpines aux fixs à inserts.
Quand Matthieu dit que le moment est constant dans le plan, cela signifie que pour mettre la chaussure en mouvement avec un moment MZ de 80Nm, selon où l'on se place le long de la chaussure (le levier), la force nécessaire ne sera pas la même : plus on s'éloigne de l'axe de rotation, moins elle a besoin d'être forte.
Ce principe est à l'origine de la différence de serrage préconisé entre des chaussures de tailles différentes. A moment constant, plus une chaussure est grande (le levier), moins il y a besoin de force pour la faire déchausser, moins il est utile de serrer sa fixation :
Mais revenons-en à nos moutons :
Matthieu associe la Vipec (produite par Diamir-Fritschi) aux fixations alpines car son déchaussement se fait par l'avant. Dans notre système, le centre de la rotation est donc dans un cas la talonnière (en alpin, lorsque la chaussure est éjectée par l'avant), et dans l'autre cas la butée, en low tech.
La distance entre ce centre de rotation et le point d'application de la force, que l'on appelle bras de levier, se situe le long de la chaussure. Cependant la longueur ce bras de levier, dont dépendent directement les valeurs des forces, change d'un système à l'autre :
Le point d'application de la force avec lequel les calculs sont effectués est le point O. La distance entre le centre de rotation et ce point, situé au niveau de l'axe tibial, est donc différente entre les alpines et les low tech : elle est bien plus longue chez ces dernières. Et qui dit bras de levier plus long, dit forces moins importantes pour un même mouvement.
Le calcul est clair, la force nécessaire pour déchausser est moins importante sur un système à inserts qu'un système alpin pour un même moment de force. Et c'est cette subtilité qui est très intéressante : quand vous serrez à 8 votre fixation, cette échelle parle du moment de force qui équivaut dans les tableaux des normes à 8, c'est-à-dire Z=80Nm. Si vous notez parfois sur des notices qu'on dit Z=5-12 en parlant de la plage de réglage, ce n'est pas par hasard : on parle du moment de force autour de l'axe Z, l'axe vertical.
Dans ce dernier schéma sur la résultante des moments, Matthieu a failli nous perdre pour de bon. Si pour vous comme pour nous ça n'est pas évident à la première lecture, ce qu'il veut dire c'est qu'il y a encore une autre différence entre les low tech et les alpines : la butée LT est "active", elle génère une force sur la chaussure avec le serrage des mâchoires sur les inserts (à l'opposé d'une butée d'alpin qui est "passive", qui retient juste la chaussure).
Cette charge permet de baisser la force nécessaire en talonnière, car l'effet "pince" des pins maintien la chaussure dans l'axe horizontal (ce qu'on voit bien à la montée avec la butée verrouillée en mode marche). D'où la remarque sur le 6-pack de Marker avec la Kingpin, les 6 ressorts permettent d'avoir moins besoin d'une talonnière puissante.
Le mode marche
Petite parenthèse sur le mode marche maintenant qu'on sait comment le système fonctionne en mode ski. Le mode marche bloque littéralement l'ouverture des pins de la butée :
Mode ski à gauche, mode marche à droite
Le loquet noir est bloqué complètement par le ski et crée un ensemble très rigide qui empêche la chaussure de se décaler latéralement, même avec un long bras de levier (et donc ne peut plus, ou presque plus sortir de la talonnière). Il y a plus de chances d'arracher les inserts de la chaussure, ou d'arracher la butée du ski, que d'ouvrir les pins... Seul un choc très fort et frontal pourrait faire sortir la chaussure des pins de la talonnière verticalement, mais la chaussure resterait bloquée à l'avant. Certains préfèrent skier avec le mode marche dans les pentes raides pour être surs de ne pas déchausser, mais c'est un autre sujet de débat...
Qu'est-ce qui fait que ces "nouvelles" fixs ont reçu la certification du TÜV ?
La question logique qui nous est venue à la suite de cette discussion, c'était de savoir qu'elles étaient les différences entre les fixations low tech "classiques" (Dynafit TLT Speed, ancienne Radical, Plum Guide et Yak, les fixs ATK, etc.) et les nouvelles certifiées TÜV telles que les Radical 2, les Beasts, la Kingpin et la toute dernière version de la Vipec. Mais pour cela, il faut d'abord comprendre ce que signifie cette certification. Il s'agit d'une série de tests qui permettent de valider le fait que l'ensemble fixation/chaussures à inserts répond aux critères de la norme 13992, la norme pour "les fixations de ski alpin de randonnée" (c'est maintenant le moment de refaire un tour sur notre article du Dr Matos sur les normes et standards).
Les tests du TÜV
Cette norme ISO 13992 dont tout le monde parle est quasiment un copier-coller de la norme alpine 9462 en terme de déchaussage, elle comprend seulement quelques ajouts et différences concernant la forme des semelles correspondantes et le mode montée. Pour obtenir la certification à cette norme, une fixation doit tout d'abord remplir les conditions de deux normes pré-requises : l'ISO 11087 décrivant les leashs et stop-skis (les "dispositifs de retenue"), et l'ISO 9465, norme alpine décrivant le "déclenchement latéral sous le choc".
Puis elle doit répondre aux demandes de la norme 13992 elle-même, parmi lesquelles :
- Le contrôle des échelles de réglage,
- Le déclenchement en charge combinée (c'est-à-dire sous l'influence de plusieurs forces), pratiqué sur la même fixation, qui comporte pêle-mêle le déclenchement frontal et latéral sous déformation de ski, sous pré-charge en roulis, avec influence de sabot de neige sous la semelle, au froid sec, après avoir été soumis aux chocs et vibrations, puis la chute avant en torsion, la chute arrière en torsion, l'essai frein (ski arrêté net), et enfin le contrôle de la stabilité des déclenchements frontaux et latéraux avec tous les essais différents combinés,
- L'essai glace (test des déclenchements précédents avec la fixation sous l'effet de la glace après une douche et un passage au congélateur à -30°)
- L'essai corrosion (même chose avec une fixation corrodée)
- L'essai sur le terrain par plusieurs testeurs aux profils différents chargés de noter divers critères tout le long de la randonnée,
- Et enfin tout ce qui entoure la fixation et les tests en eux-mêmes : contrôle des manuels et documentations utilisateurs et techniques pour les magasins, contrôle des procédures de réglage avec un appareil de contrôle, et pour finir un audit complet depuis la chaine qualité de l'usine jusqu'au service qualité du fabricant.
Au total ce sont 11 exemplaires de la fixation testée qui se partagent ces tests (par exemple deux pour la charge combinée, quatre pour l'essai glace, etc.). La norme ISO décrit les forces nécessaires pour faire sortir la chaussure de la fixation et ce pour chaque valeur de l'échelle de réglage. Elle donne ensuite des pourcentages de différence maximum (+-15%, +-20%, +-25%, etc.) pour chaque type de test que la fixation doit respecter.
Beast et Radical 2
La première chose qui fait que les Radical 2 et les Beasts ont obtenu la certification, c'est cette butée rotative qui permet une plus grande élasticité, et ainsi un réglage plus précis de la fixation (plus d'élasticité donne un côté moins on/off au déchaussage, il y a plus de marge). Cependant, en accord avec ce qui a été dit précédemment, ils ont du augmenter la force de la talonnière pour contrer la diminution de la force en butée (la chaussure est moins tenue dans l'axe, sauf en mode marche). Attention, cette rotation n'est pas du tout un déchaussage à proprement parler mais une aide au déchaussage de la talonnière. On pourrait comparer ce système à celui des pivots alpines, mais inversé : sur les pivots c'est la talonnière qui aide à la sortie de la chaussure à l'avant et ajoute de l'élasticité. On voit bien ici la butée accompagner le mouvement de la chaussure avant de s'ouvrir :
La deuxième chose et surement l'une des plus grosses avancées dans les dernières low tech, c'est le ressort de poussée de la talonnière qui absorbe la déformation du ski de façon plus linéaire. Quand le skie se plie, les fixations se rapprochent et compriment la chaussure. Auparavant on laissait quelques millimètres d'espace entre l'arrière de la chaussure et la fixation pour contrer cet effet, désormais on les règle au contact l'une de l'autre et c'est toute la talonnière qui recule lorsque le ski se plie. Le déchaussage est donc mieux garanti lorsque le ski est déformé, et ça arrive souvent en ski... Le mouvement est faible et subtil mais on l'aperçoit ici en pliant le ski avec la chaussure chaussée :
Marker Kingpin
La première fixation de type low tech de Marker arrivée il y a un an sur le marché est particulièrement originale car elle tente de mixer les avantages de chaque type de fixation : celui des low tech à la montée avec une butée à mâchoire classique dans le fonctionnement (mais renforcée avec 6 ressorts), et celui des alpines avec une talonnière de type "bouteille" qui permet une bonne transmission des forces de la chaussure au ski grâce à une grande surface de contact. Cette talonnière gère les deux types de déchaussages, latéral et frontal, et dispose d'une grande course élastique avant de relâcher la chaussure. Comme les Beast et Radical, elle possède un ressort de poussée qui lui permet de reculer lorsque le ski se plie.
Diamir Vipec
La troisième version de la Vipec de Diamir vient aussi d'être certifiée par le TÜV. Son fonctionnement est par contre bien différent des low tech habituelles car son déchaussage s'effectue par l'avant (ici la version 2) :
C'est donc la butée qui s'occupe du déchaussage latéral, avec une élasticité procurée par le décalage du bloc des pins avant l'ouverture de ceux-ci si la force est suffisante. Le ressort de la troisième version est plus long et plus puissant. A l'arrière, la talonnière dispose aussi d'un ressort de poussée, et les pins s'écartent pour laisser sortir la chaussure verticalement si la force est suffisante :
NDLR : sur les animations les fixations étaient réglées au minimum de leurs plages de réglage pour faciliter le déchaussage et ne pas avoir à taper fort. Il est plus difficile de les faire déchausser quand elles sont réglées à 8, 10 ou plus... Nous n'avons pas non plus oublié la Ion de G3 et la TR2 de Trab mais nous nous sommes concentrés sur les fixations certifiées pour cet article.
23 Commentaires
Ouf ça fait du bien de lire un truc aussi complet et fouillé.
Vulgariser c'est bien, mais dans le cas des fix à inserts faire un peu de pédagogie en rentrant dans le vif du sujet techniquement (même si ça va en rebuter certains hélas) c'était nécessaire!
BRAVO!
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Merci.
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J'insiste bien sur le côté théorique parce que l'élasticité joue énormément là-dedans, la norme décide de la valeur à laquelle la chaussure doit se mettre en mouvement pour sortir de la fixation mais si il y a une longue course élastique elle mettra plus de temps et distance à être libérée sur une fix (disons une pivot pour faire simple) que sur une autre moins élastique (une STH par exemple). Je serre mes pivots dans les 7/8 et mes STH dans les 9/10 pour des résultats similaires (mais là on est plus dans de la science de comptoir quand même).
Je rajouterai aussi que cet article m'aura permis de comprendre pourquoi est-ce qu'un ingé a envie de s'arracher les cheveux quand il voit des mecs parler de coupler une talonnière Kingpin avec une butée Vipec : une fixation est un couple fait pour fonctionner ensemble et l'un ne va pas sans l'autre, les moments de force tout comme les axes de déchaussage étant calculés de façon à ce que butée et talonnière soient complémentaires.
Et bien vu pour le stock qui attend patiemment de reprendre sur service
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Je cite : "A l'arrière, la talonnière dispose aussi d'un ressort de poussée, et les pins s'écartent pour laisser sortir la chaussure verticalement si la force est suffisante" : tu as déjà réussi à la faire déchausser en balençant ta jambe vers l'arrière ? moi pas même réglé à 6
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J'ai personellement skié et déchaussé avec des modèles qui l'ont et qui ne l'ont pas (la norme) et je n'ai pas sentit de différence. Combien de skieurs aujourd'hui règlent correctement et précisément les valeurs de déclenchement de leur fixations. On voit souvent en magasin des skieurs arriver avec une valeur de déclenchement différentes sur chaque ski. Combien prennent en compte la longueur de leur semelle et leur taille dans le calcul de leur valeur de déclenchement ?
Quel est le réel intérêt d'une norme ? Dans l'automobile les normes ont été mise en place par de gros lobby industriel pour restreindre le marché. Aujourd'hui c'est avant tout un business, si tu veut bosser pour tel secteur d'activité il te faut la norme et pour avoir la norme il faut payer un organisme pour qu'il vienne, te contrôle et te la donne. Cela ne veut pas dire que tu bosse bien ou que tes produits sont meilleurs. Quand ont voit le prix des fixations qui ont la norme et le poids qu'elles font on est en droit de se demander si le skieur de randonnée va y trouver son intérêt.
Je pense, et peut-être un ingé spécialisé confirmera, mais de ce que j'ai compris de mes échanges avec Matthieu c'est que le principal problème pour faire certifier une fix n'était pas le déchaussage en lui-même (latéral ou vertical, avant ou arrière), mais le déchaussage dans une situation de charge combinée et particulièrement dans le cas du ski en flexion (75% du temps quoi) : sur les LT normales les pins de la talonnière s'enfoncent dans la chaussure mais il y a un point où cette dernière vient buter contre la fixation, et là ça peut perturber le déchaussage. Maintenant avec ces talonnières qui possèdent un ressort de poussée comme les alpines, la transmission de force se fait de manière plus linéaire dans cette situation. Si on rajoute à ça une plus grande élasticité latérale (avec la butée rotative par exemple) ou verticale (talonnière Kingpin), on obtient des fixations qui se rapprochent du comportement des alpines et c'est ce que beaucoup cherchent, avec un poids faible (comparé à une plaque, mais toujours beaucoup pour d'autres habitués à 300g/fix). Après concrètement, comme beaucoup le disent, des milliers de personnes skient en low tech depuis la fin des années 80 et ça marche très bien
Je n'en ai pas parlé car je ne les connais pas bien (mais ça devrait être vite réglé, au moins pour une), mais il y a aussi la Ion de G3 et la TR2 de Trab qui font partie de ces fixs LT qui tentent d'offrir plus d'élasticité (sans avoir été certifiées, pour le moment). La Ion avec un simple ressort de poussée dans la talonnière, la TR2 je ne sais pas pour cette élasticité mais elle possède un déchaussage latéral avant comme la Vipec (avec une ouverture des pins en latéral et non en vertical).
Les normes sont certes un argument marketing pour rassurer les skieurs qui ne sont pas habitués à skier sur des inserts, mais elles signifient aussi des garanties pour les utilisateurs et les fabricants. Un déclenchement normé permet de régler sa fixation en sachant à quoi cela correspond. Et surtout, surtout, une norme permet d'expliciter la compatibilité des systèmes entre eux. En alpin quand on a une chaussure on ne se pose pas la question de savoir si elle va passer dans une fix alpine, quelle que soit la marque de chacune. C'est en train de se compliquer avec les semelles et fixations multinormes/standards, mais ça ce sera pour un autre article
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Quand je vois des fixations type Beast qui verrouille à 16, qui peut prétendre avoir le genou qui tienne à 16 ? Ne vaut il mieux pas skier en mode marche ? Les chaussures effectivement il faudra en parler car peu ou pas de normes existent il me semble et une chaussure rigide ne se comportera pas de la même manière avec la fixation qu'une chaussure souple. De plus quand on achète une fixation on la règle à 8, deux ou trois ans plus tard, le ressort ayant été compresser pendant longtemps réagira t'il de la même manière qu'un ressort neuf ? la valeur de déclenchement en est elle impactée ?
Tout ça pour dire qu'il y a tellement de paramètre qui influe que ce n'est pas la majorité des skieurs même assidu qui peuvent s'assurer tous les prendre en compte, norme ou pas.
Personnellement quand j'ai une nouvelle fixation, que ce soit en alpin ou en rando, je vais sur http://isoski.skiplan.pro/ pour calculer la valeur de déclenchement préconisée, je préfère ne pas serrer trop fort la fix au début et voir ce que ça donne, si ça déclenche trop facilement je resserre progressivement. Si je vais en "pente raide" je verrouille les fixations en mode marche. Et surtout je contrôle mon matériel régulièrement.
http://isoski.skiplan.pro/
Isoski permet de calculer le réglage des fixations de ski alpin selon la norme internationale ISO 11088Bon et il ne faut pas se voiler la face, tout ça c'est 70% de psychologique...
Par contre à mon avis il faut plus de 3 ans d'utilisation pour commencer à voir des différences dans les propriétés d'un ressort... Il y a bien d'autres pièces qui seront abimées avant lui :-p Il n'y a qu'à voir des pivots qui ont 30 ans, bah tu peux y aller le ressort il n'est pas mou !
Par contre ton application elle est assez simple dans les différents facteurs de réglages... Les tableaux AFNOR sont mieux foutus avec plus de variables. Mais c'est pour ça que je fais ces articles, je me dis peut-être avec optimisme que si les gens comprennent ce qu'il se passe dans leurs fixs et comment elles marchent, et bien ils arriveront mieux à les régler ou se les faire régler.
Perso, je sais que je varie d'un à deux crans de réglage sur la saison, et je varie aussi selon le type de fixation comme je disais plus haut. Il m'aura fallu plus d'une saison avec une soixantaine de sorties pour être à peu près sur de mon réglage sur les STH...
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Je connais certains ado qui font du freestyle qui doivent faire 65 kg à tout casser qui serrent leur pivot à 12. Et à côté de ça je connais des bons sangliers de 85kg qui ne serrent qu'à 10 parce qu'il ne sautent pas ou qu'ils sont très fluides et posé.
C'est pour ça qu'il faut responsabiliser les pratiquants par rapport à tout ça sans se cacher derrière des tableaux de réglage qui ne veulent rien dire au final.
Pour un individu X qui théoriquement devra serrer à 8, et bien 8 ce sera peut-être trop faible, il va faire déchausser ses fix dés qu'il craque un virage, alors que pour l'individu Y (qui fait le même poids et la même taille) à 8 s'il se boite il se sort les croisés.
La seule chose qu'il faut retenir, c'est qu'un réglage ça se peaufine, comme tu l'as expliqué en commençant petit et en augmentant précisément.
Mais en tenant compte aussi et surtout du ski qu'il y a sous la fix. Perso avec une même fix je pourrai être à 9 sur un ski souple et à 11 sur une barre, et ça déclenchera au final sur le même effort.
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Du coup je ne peux pas m'empêcher...
Pour moi l'utilisation du bras de levier en pages 5 et 6 n'est pas bonne. S'il y a des experts en méca je veux bien une confirmation.
------------------ début du jargon illisible
PFS -> Le moment exercé en O (axe tibial) est compensé par deux forces (avant du pied + talon)
On doit avoir équilibre des forces et équilibre des moments.
Du coup les deux forces sont égales (notons F), même directions mais sens opposées.
Les moments donnent L*F + l*F = M avec L la distance axe tibial- avant du pied et l la distance axe tibial - talon.
En fait on obtient donc pour les deux systèmes (déclenchement avant ou arrière) une même force exercée qui ne dépend que de la longeur de la semelle L+l : F = M/(L+l)
---------------------- fin du jargon illisible
Donc, si mon raisonnement tient, il n'y a aucune différence de forces exercées entre déclenchement avant et déclenchement arrière. Il ne faudrait donc pas réduire le réglage d'une talonnière par rapport à une fix "alpine".
Bon à la limite une erreur dans ce sens est moins dangereuse que dans l'autre (sauf pour les amateurs de pente raide...)
Merci Loic pour ce sujet bien creusé !
Et la je regarde les commentaires, et je tombe sur le tiens, donc je confirme que je suis d'accord avec toi.
La seul chose qui fait différer la force de maintient entre une LT et alpine, c'est la présence du moment exercé par la butée avant LT. Donc La valeur de la force qui maintiens la chaussure vaudra F=(MZ-Mbutée)/(L+l) sur une LT et F=MZ/(L+l) sur une alpine.
ça doit pas faire une énorme différence, le moment de déchaussage de la butée avant est pas bien grand, on le voit bien à la première conversion si on a oublié de verrouiller!
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