Styles de jantes : branches, nid d'abeille, turbine, mesh

En bref. Les jantes se rangent en six grandes familles de dessins : les branches simples (cinq, six ou sept bras larges), les doubles branches, les multibranches, le nid d'abeille (des alvéoles en losange ou en hexagone), le mesh (un treillis de croisillons fins) et la turbine (des branches courbées ou vrillées, comme les pales d'un ventilateur), auxquelles s'ajoute la jante pleine ou à inserts des voitures électriques. Au-delà du goût, le dessin change surtout une chose mesurable : la part de surface fermée. En soufflerie, passer de jantes couvertes à 40 % à des jantes couvertes à 90 % a réduit le coefficient de traînée d'une berline de 0,012 (Chalmers et Volvo Cars, 2019), et une jante en éventail s'est montrée la moins bonne des formes essayées sur maquette. À l'inverse, plus la jante est ouverte, mieux l'air atteint les freins. Le nettoyage, le poids et le sens de montage dépendent du dessin aussi, mais moins que ne le laissent croire les galeries de photos.

Les six familles, et comment les reconnaître

Les noms varient d'un catalogue à l'autre et aucun texte ne les fixe : la classification que nous proposons ci-dessous est la nôtre, construite sur ce qui se voit et sur ce que les études lues mesurent. La « surface ouverte » est un ordre de grandeur, pas une mesure : elle dépend de la largeur des bras et varie beaucoup à l'intérieur d'une même famille. Les colonnes « Air vers les freins » et « Nettoyage » sont notre lecture de la géométrie, sauf quand une étude est citée.

Les galeries classent parfois sous « rayons » des jantes à branches. Au sens propre, une roue à rayons est faite de fils métalliques tendus entre le moyeu et la jante, comme une roue de voiture ancienne ; une jante en alliage d'une seule pièce a des branches. Pour identifier une jante d'origine et son nom à partir de ses inscriptions, voyez notre guide pour identifier une jante.

Ce que le dessin change à la traînée

C'est l'effet le mieux mesuré. Les roues pèsent lourd dans la résistance de l'air d'une voiture : environ 25 % de la traînée d'une voiture particulière vient directement ou indirectement de ses roues, d'après l'étude de Brandt, Berg, Bolzon et leurs coauteurs (SAE 2019-01-0662, avril 2019), menée dans la soufflerie de Volvo Cars sur une berline et un break avec des roues de 18 pouces et des pneus 245/45 R18.

Leur conclusion principale tient en une phrase, que nous traduisons : « le paramètre le plus important était la surface couverte, et son effet sur la traînée s'est révélé linéaire ». Les mesures sont nettes :

Source : Brandt et al., 2019, tableau 5. Avec les entrées d'air fermées, les écarts sont presque les mêmes (− 0,008, − 0,005 et − 0,013). Fermer l'arrière rapporte plus que fermer l'avant, et les deux gains s'additionnent. Viennent ensuite, loin derrière, l'angle du rebord extérieur de la face et la profondeur du centre.

Une seconde étude des mêmes équipes (Bolzon, Sebben et Broniewicz, International Journal of Automotive Technology, 2019), sur une maquette au cinquième, retrouve le même sens : réduire la surface couverte augmente la traînée. Elle ajoute deux résultats qui touchent directement aux styles : la jante en éventail, la plus proche de ce que l'on appelle turbine, « a été la moins bonne, qu'elle tourne ou non », et arrondir les arêtes des branches a réduit la traînée d'une roue en rotation.

Les constructeurs en tirent des jantes dessinées pour l'air. BMW a présenté le 5 février 2020 des « Aerodynamic Wheels » pour l'iX3 électrique : des inserts moulés entre les branches, qui réduisent la traînée d'environ 5 % par rapport à un BMW X3 thermique, pour une jante 15 % plus légère que les précédentes jantes aérodynamiques de la marque. Le constructeur annonce une consommation en baisse de 2 % sur le cycle WLTP, soit 0,4 kWh pour 100 km et environ 10 km d'autonomie.

Notre calcul : ce que valent 0,012 de coefficient sur la route

La force de traînée vaut F = ½ × ρ × ΔCx × S × v². Hypothèses : masse volumique de l'air ρ = 1,2 kg/m³, surface frontale S = 2,3 m² (ordre de grandeur d'une berline, pas la cote d'une voiture précise), écart ΔCx = 0,012, celui de la soufflerie entre jantes couvertes à 40 % et à 90 %.

L'énergie pour 100 km est la force multipliée par 100 000 m, convertie en kilowattheures. Elle croît avec le carré de la vitesse : le choix d'une jante ouverte ou fermée se sent sur autoroute, presque pas en ville. Le résultat est de l'ordre des 0,4 kWh pour 100 km annoncés par BMW sur le cycle WLTP, qui mêle ville et route. Ce calcul ne compte que l'air, pas le poids de la jante ni le rendement du moteur.

Ce que le dessin change aux freins

Là, l'ouverture joue dans l'autre sens. Kang, Zheng et Liu (Proceedings of the IMechE, Part D, 2013) ont simulé l'écoulement autour d'un disque de frein derrière plusieurs jantes. Ils concluent que le type de branches influe fortement sur le refroidissement du disque par l'air ; à vrillage nul, une jante à cinq branches refroidissait mieux le disque que la jante de référence et ses variantes modifiées, et sur une jante à six branches, vriller davantage les branches améliorait le refroidissement. Bhardwaj (SAE 2017-01-1537, 28 mars 2017) a simulé une autre forme du centre de la jante : le débit d'air traversant passait de 0,04 à 0,47 m³ par minute, et le coefficient d'échange de chaleur du disque augmentait d'environ 33 à 50 %.

Ce sont des simulations, et leurs résumés ne chiffrent pas la température du disque en usage réel. Ce que nous en retenons : une jante très fermée laisse moins d'air aux freins, une jante très ouverte en laisse plus, et la forme des branches compte autant que leur nombre. Sur une voiture de route utilisée normalement, aucune source lue ne montre qu'une jante d'origine à faces pleines fasse surchauffer les freins ; sur circuit ou en montagne, la question mérite d'être posée au constructeur de la voiture.

Le dessin compte aussi pour la place. Des branches plates ou très concaves passent plus ou moins près de l'étrier, et c'est le profil intérieur des branches qui décide si une jante passe sur un gros frein, pas son style. Notre guide sur les jantes et les freins explique comment se lit ce jeu. Une jante ouverte montre aussi l'étrier, et la poussière de frein : notre guide sur la poussière de frein dit d'où elle vient et comment la réduire.

Ce que le dessin change au nettoyage

Aucune étude lue ne mesure le temps de nettoyage d'une jante. Notre lecture tient à la géométrie : chaque fenêtre ajoute des flancs de branches, des fonds d'angle et un bord intérieur où la poussière de frein se loge. Une jante à cinq branches larges compte cinq fenêtres ; une double branche en compte dix ; un nid d'abeille ou un mesh en compte plusieurs dizaines, avec des croisements où la brosse passe mal. Une jante pleine se lave vite, mais laisse peu d'accès au fût.

La finition joue autant que la forme : une face diamantée ou polie ne se traite pas comme une peinture mate. Notre guide sur le nettoyage des jantes alu donne les produits et la méthode, et celui sur les couleurs et les finitions ce que chaque finition supporte.

Ce que le dessin change au poids

Nous n'avons trouvé aucune source qui compare le poids de deux styles à dimensions, matière et procédé égaux. Ce qui fait le poids, c'est la quantité de matière et sa section, et ce qui fait l'effet en roulant, c'est l'endroit où elle se trouve.

Notre calcul : l'inertie d'une roue additionne chaque masse multipliée par le carré de sa distance à l'axe. 200 g de matière à 0,20 m de l'axe, près du rebord, comptent (0,20 / 0,06)² = 11 fois plus que les mêmes 200 g à 0,06 m, près du moyeu. Une jante mesh qui accumule des croisillons près du bord peut donc peser davantage en rotation qu'une cinq branches de même masse. Notre guide sur le poids des jantes détaille ce que change une jante plus légère.

Turbine : le sens de montage

Une jante turbine a des branches courbes ou vrillées. Si le dessin est orienté, deux cas existent : le fabricant produit une version gauche et une version droite, pour que les branches « tournent » dans le même sens des deux côtés de la voiture, ou il produit une seule version, et les branches tournent à l'envers d'un côté.

L'étude de Kang et de ses coauteurs montre que l'angle de vrillage des branches change le refroidissement du disque ; elle ne compare pas les deux sens de rotation, et nous n'avons pas trouvé d'étude qui chiffre ce que coûte une turbine montée à l'envers. Notre lecture : une branche vrillée agit comme une pale, qui pousse l'air dans un sens ou dans l'autre selon le sens de rotation ; monter une jante gauche à droite inverse cet effet et l'apparence voulue. Si votre jante existe en deux versions, la fiche du fabricant ou un marquage sur la jante le dit : respectez-le, et pensez-y à chaque permutation des roues, qui ne peut alors se faire que d'avant en arrière, du même côté.

Ce que la réglementation dit du dessin

Aucun texte lu ne réserve un style de jante à un type de voiture. Une règle touche pourtant le dessin : le règlement n° 26 de l'ONU sur les saillies extérieures des voitures particulières, dont nous avons lu la série 03, complément 1, en vigueur depuis le 11 juin 2007, publiée au Journal officiel de l'Union européenne en août 2010. Son point 6.7.2 dispose, dans notre traduction : « Les roues, écrous de roue, enjoliveurs et disques de roue ne doivent présenter aucune saillie pointue ou tranchante dépassant le plan extérieur de la jante. Les écrous à oreilles ne sont pas autorisés. » Le point 6.7.3 ajoute qu'en ligne droite, aucune partie des roues autre que les pneus, située au-dessus de l'axe de rotation, ne doit dépasser la projection verticale de la carrosserie ; des enjoliveurs couvrant les écrous peuvent dépasser de 30 mm au plus, avec un rayon de courbure d'au moins 30 mm.

Ce règlement encadre la réception des voitures neuves. Nous n'avons pas pu vérifier sur le site de la CEE-ONU s'il en existe une version plus récente, ni la façon dont la France, la Belgique et la Suisse l'appliquent à une roue changée après coup. Pour le contrôle technique, l'assurance et la carte grise, notre guide sur le changement de jantes donne les textes. Notre lecture : une jante, un cache ou un écrou décoratif à pointes, ou des écrous papillon, sortent de ce que ce règlement admet pour une voiture neuve ; avant d'en monter, renseignez-vous auprès d'un centre de contrôle technique.

Quel style pour quelle voiture ?

Il n'y a pas de règle, et Onyx Forged ne recommande ni dimension ni déport : le style se choisit à l'œil, la dimension et le déport se lisent dans les documents du constructeur de la voiture. Quelques repères aident à voir juste.

1. L'usage d'abord. Sur autoroute, une jante plus fermée coûte moins d'énergie (notre calcul ci-dessus) ; sur circuit ou en montagne, une jante ouverte laisse plus d'air aux freins. Des constructeurs de voitures électriques choisissent des faces fermées ou à inserts, comme BMW sur l'iX3.
2. Le temps que vous voulez passer à laver. Cinq branches larges se nettoient vite ; un mesh ou un nid d'abeille demande beaucoup plus de temps.
3. Les proportions. Des branches fines et nombreuses allègent visuellement une grande roue ; des branches larges donnent de l'assise à une voiture haute. La profondeur compte aussi : la leçon La concavité, l'effet de profondeur montre comment une face creusée change la lecture d'un même dessin.
4. La cohérence d'époque. Notre lecture : le mesh et le nid d'abeille évoquent les années quatre-vingt et la course, les doubles branches et les turbines des dessins plus récents. Aucune source ne fait de cette impression une règle.
5. La couleur. Un dessin chargé se lit mieux dans une teinte unie, un dessin simple supporte une face diamantée ou deux tons : la leçon Choisir sa couleur le montre en images.

Questions fréquentes

Quelle est la différence entre une jante nid d'abeille et une jante mesh ?

Dans nos termes, le nid d'abeille découpe la face en alvéoles fermées, en losange ou en hexagone ; le mesh est un treillis de barreaux fins qui se croisent, souvent sur deux niveaux, à travers lequel on voit le frein. Les annonces confondent souvent les deux : fiez-vous à la photo.

Une jante à branches ouvertes refroidit-elle mieux les freins ?

Les simulations lues vont dans ce sens : plus d'ouverture et une forme de branches adaptée font passer plus d'air vers le disque. Elles ne chiffrent pas la température en usage réel, et aucune source lue ne montre qu'une jante d'origine fermée fasse surchauffer les freins en conduite normale.

Une jante fermée fait-elle vraiment gagner de l'autonomie ?

En soufflerie, passer de jantes couvertes à 40 % à des jantes couvertes à 90 % a réduit la traînée de 0,012 sur une berline. Notre calcul en tire environ 0,6 kWh pour 100 km à 130 km/h et 0,09 kWh à 50 km/h ; BMW annonce 0,4 kWh pour 100 km et environ 10 km sur le cycle WLTP pour ses jantes aérodynamiques de l'iX3.

Les jantes turbine ont-elles un sens de montage ?

Seulement quand le fabricant les fait en version gauche et droite. La fiche ou un marquage le dit ; dans ce cas, chaque jante reste de son côté, et la permutation des roues se fait d'avant en arrière.

Une jante multibranches est-elle plus légère ?

Pas par principe : le poids tient à la quantité de matière et à sa place, pas au nom du style.

Quel style de jante est le plus facile à nettoyer ?

Les branches simples et larges, qui ont le moins de fenêtres et d'arêtes ; le mesh et le nid d'abeille sont les plus longs.

Une jante ou un cache à pointes est-il autorisé ?

Le règlement n° 26 de l'ONU interdit, pour la réception des voitures neuves, toute saillie pointue ou tranchante des roues, écrous et enjoliveurs au-delà du plan extérieur de la jante, et les écrous à oreilles. Nous n'avons pas vérifié comment chaque pays l'applique à une roue changée après coup.

Quel type de jante pour ma voiture ?

Le style est libre ; la dimension, le déport, l'entraxe et la charge sont ceux que prévoit le constructeur de votre voiture. L'outil de calcul du déport aide à comparer deux jantes, il ne remplace pas ces documents.

Voir des dessins

Les dessins de jantes forgées Onyx Forged se parcourent dans notre catalogue.

Sources

• A. Brandt, H. Berg, M. Bolzon et al., The Effects of Wheel Design on the Aerodynamic Drag of Passenger Vehicles, SAE Technical Paper 2019-01-0662, avril 2019 (en anglais ; traduction de nos soins).
• M. Bolzon, S. Sebben, A. Broniewicz, Effects of Wheel Configuration on the Flow Field and the Drag Coefficient of a Passenger Vehicle, International Journal of Automotive Technology, 2019, notice et résumé (en anglais ; traduction de nos soins).
• N. Kang, W. Zheng, X. Liu, An investigation of the influence of the wheel spoke type on the convective cooling of the brake disc, Proceedings of the IMechE, Part D, 2013, notice et résumé (en anglais).
• A. Bhardwaj, A CFD Investigation of Aerodynamic Effects of Wheel Center Geometry on Brake Cooling, SAE Technical Paper 2017-01-1537, 28 mars 2017, résumé (en anglais).
• BMW Group, Novel Aerodynamic Wheels for the purely electric BMW iX3, communiqué du 5 février 2020 (en anglais ; traduction de nos soins).
• Règlement n° 26 de la CEE-ONU, saillies extérieures, série 03, complément 1, texte publié au Journal officiel de l'Union européenne (CELEX 42010X0814(02)), reproduit par Lexaris (en anglais ; traduction de nos soins).

Le bureau d'études Onyx Forged.