Filetage

Description

Celui qui bricole autour du vélo et s'engage à faire des créations un peu complexes, notamment en soudure, pourra se trouver confronté à un problème de filetage. Le filetage ou filet (thread) forme une structure hélicoïdale qui permet à l'écrou et à la vis de s'emboîter et de tourner convenablement afin de former un boulon stable.

Le filetage se caractérise par son diamètre (diameter), le profil de son filet (thread) et son pas de vis (pitch) :

Diamètre

La spirale d’une tige filetée ou d’un écrou se caractérise par trois diamètres différents :

• Le diamètre interne entre les creux des spires n’est pas mesurable.
• Le diamètre externe entre les surplombs des spires peut être mesuré de façon approximative au pied à coulisse. Pour un écrou, on parle de diamètre intérieur.
• Le diamètre nominal (pitch diameter) est une moyenne des deux diamètres précédents. C’est ce diamètre qui est utilisé dans les standards. Il ne peut donc être mesuré de manière précise.

Quelques recommandations pour bien mesurer le diamètre :

• La tige filetée doit être perpendiculaire aux becs du pied à coulisse. Prendre la mesure sur le milieu du bec (les extrémités sont trop fines et peuvent pénétrer dans les gorges du filets et le fond comporte souvent un décrochement qui fausse la mesure). Pour un pas de vis de l’ordre du millimètre, la mesure est environ plus petite de 0,2 mm par rapport au diamètre nominal.
• Si le pied à coulisse permet la mesure de la section intérieure, la mesure d’un écrou est environ plus petite de 0,8 mm par rapport au diamètre nominal, pour un pas de vis de l’ordre du millimètre.

Profil

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  Profil ISO

Le profil peut varier suivant la forme et l'angle formé entre les flancs des rainures (flanc de filet). Le profil ISO, qu’il soit métrique ou en pouce, est de 60°. Le profil Whitworth utilisé par Campagnolo est de 55°. Il n’y a pas de problème de comptabilité entre le profil ISO et celui de Whitworth, c’est l’utilisation conjointe du métrique (pour le diamètre) et du pouce (pour le pas de vis) qui rend le standard italien incompatible avec les autres.

Pas de vis

Le pas de vis (pitch) est la distance entre chaque rainure du filet. Par exemple, pour un pas de vis de 1 mm, la distance parcourue par l'écrou par rapport à la vis sera de 1 mm à chaque tour de vis. Pour faciliter le vissage, le pas de vis augmente normalement en fonction du diamètre. Toutefois, en mécanique vélo, le pas de vis est souvent proche du millimètre, quelque soit le diamètre. Le vissage des pièces à diamètre large est alors plus délicat.

Pour mesurer les pas de vis, on peut utiliser une jauge à filet ou un peigne à filet. Ceux du système métrique sont relativement faciles à trouver en France. Ceux du système anglo-saxon y sont par contre introuvables. Merci à celleux qui reviennent des pays anglo-saxons de nous en ramener.

Standards

En mécanique vélo, on rencontre essentiellement deux types de standards :

Filetage métrique

Le filetage métrique appelé aussi filetage isométrique ou filetage triangulaire fait partie le norme ISO. Il est souvent associé à la lettre M pour les vis et les écrous dont la coupe du filetage, symétrique, s'apparente à un triangle équilatéral (flanc de filet à 60 degrés). Le diamètre et le pas de vis sont exprimés en millimètres (ou en centième de millimètre). La plupart des vis et écrous d’un vélo sont isométriques.

En fait, il y a deux standards métriques : les pas standards et les pas fins (ces derniers sont plus resserrés). En mécanique vélo, on utilise plutôt le pas standard, mais il y a des exceptions.

Filetage en pouce

Il peut s’agir du B.S.C. (British Standard Cycle), appelé aussi British ISO ou B.S.A. (Birmingham Small Arms, fabrique à l’origine du B.S.C.), ou d'un standard américain. On les rencontre dans la plupart des boîtiers de pédalier, des pédales, des roue-libres, des jeux de direction filetés non français, et sur certains axes de roue. Le flanc de filet est en général de 60 degrés, le pas de vis est exprimé en TPI (Threads Per Inch = nombre de spires par pouce) et le diamètre en quantième de pouce. Les vis et écrous en pouce sont durs à trouver en quincaillerie mais ce n'est pas complètement impossible.

1 pouce = exactement 25,4 mm.

Problèmes liés aux standards

• Campagnolo mélange les deux standards : le diamètre est exprimé en millimètre et le pas de vis en TPI.
• Il existe des filetages exotiques sur les vieux vélos qui peuvent être exprimés en millimètres ou en pouces.
• Souvent il est impossible de reconnaître à l’œil nu les filetages ou les diamètres. Parfois l’écart entre les différents pas de vis est si minime (1 mm et 26 tpi par exemple) qu’il très difficile de les distinguer même à l’aide d’une jauge à filet (pitch gauge). Il ne nous reste donc pas d’autre solution que d’essayer de visser mais sans forcer :
  • Si on n’arrive pas à visser un écrou sur une vis dès le début, les diamètres sont certainement différents. Mais il y a d’autres causes possibles : le début du filetage peut être abîmé ; la vis et l’écrou n’étaient pas alignés correctement au début du vissage ; le filetage d’une des pièces est à gauche et l’autre est à droite.
  • Si on s’aperçoit que ça force au bout de quelques millimètres de vissage, les filetages sont certainement différents (en général au bout de 2 millimètres mais ça peut survenir plus loin, notamment pour les contre-écrous). Il y a d’autres causes possibles : le filetage peut être abîmé à l’endroit où ça bloque ; la vis et l’écrou n’étaient pas alignés correctement au début du vissage ; le filetage d’une des pièces est à gauche et l’autre est à droite.

Filetages les plus courants

• Axes de roue filetés : diamètre de 8 à 10 mm avec un pas de vis de 1 mm.
  • Les axes de roue chinois ou taïwanais sont de 3/8" à 26 tpi et les Campagnolo à 26 tpi. Pour les vieux standards anglo-saxons, les moyeux spéciaux et les axes traversant voir le chapitre Axe de la page Démonter et remonter sa roue.
• Boîtier de pédalier :
  • BSC 1.370" x 24 tpi ou 1.375" x 24 tpi (les deux diamètres sont compatibles).
  • Sur les vieux vélos français, on a 35 mm x 1 mm (standard suisse ou français).
  • On rencontre aussi le standard italien (36 mm x 24 tpi) sur certains vieux vélos français ou italiens.
  • Les vieux Raleigh sont à 1 3/8" x 26 tpi.
  • Les boîtier ISIS sont à 48 x 1,5 mm.
• Pédales : diamètre 9/16" et pas de vis 20 tpi.
  • Les vieilles pédales françaises ont un diamètre de 14 mm et un pas de vis de 1,25 mm.
  • Il existe d’autre cas : pas de vis plus large sur les pédaliers Dyna Drive de Shimano, pédalier monobloc à 1/2" x 20 tpi.
• Pivot de fourche et jeu de direction filetés :
  • Fourche anglosaxonne : diamètre de 1" (25,4 mm) avec un pas de vis de 24 tpi (standard anglais) pour des potences de 7/8" (22,2 mm).
  • Sur les vieux français, pas si vieux que ça (le filetage comporte un méplat à la place de la rainure) le diamètre est de 25 mm et le pas de vis de 1 mm pour des potences de 22 mm. On peut remplacer une fourche anglosaxonne par une fourche française et réciproquement mais les jeux de direction ou les potences ne sont pas interchangeables.
  • Les pivots de fourches surdimensionnés (de diamètre de 1 1/8" = 28,6 mm pour une potence de 1" = 25,4 mm ou de diamètre de 1 1/4" = 31,8 mm pour une potence de 1 1/8" = 28,6 mm) ont un pas de vis de 26 tpi.
  • Les Raleigh (diamètre 1") ont eux aussi un pas de vis de 26 tpi.
  • Pour les vieux vélos germaniques c’est encore plus compliqué.
• Roue libre et moyeu fileté : diamètre 1,375" et pas de vis 24 tpi, comme les boîtiers de pédalier.
  • Les vieux standards anglais (1.370" x 24 tpi) et italiens (35 mm x 24 tpi) sont normalement compatibles avec ce standard américain.
  • Par contre les autres ne sont pas compatibles : vieux français (34,7 x 1 mm) et BMX métrique (30 x 1 mm).
• Tige d’attache-rapide de roue : 5 x 0,8 mm (M5).
  • Mais on trouve parfois 5 x 0,9 mm et 5 x 0,75 mm sur d’anciennes attache-rapides françaises.
• La petite visserie des vélos est en général au standard métrique : M5 avec 5 x 0,8 mm (porte-bidon, œillet pour garde-boue ou porte-bagage, bossage pour levier de vitesse), M6 avec 6 x 1 mm (tasseau de frein, certains œillets pour garde-boue ou porte-bagage), les pattes de dérailleur sont en général au pas fin avec 10 x 1 mm.

Sens de filetage

Normalement tous les filetages sont à droite (right thread). Mais sur certaines pièces le filetage peut être à gauche (left thread) : sur toutes les pédales gauches et sur la plupart des cuvettes fixes (à droite) de boîtier de pédalier (sauf les vieux modèles français ou italien). On peut aussi en trouver dans le cône du mécanisme de roue libre (la partie extérieure), sur le cône et le contre-écrou gauche des pédaliers monoblocs de BMX (Ashtabula), les pignons internes de certaines roue-libres anciennes.

Pour visser un filetage à droite, on tourne dans le sens des aiguilles d’une montre ou sens horaire (clockwise) et dans le sens inverse pour dévisser. Si on a un doute sur le sens, on peut prendre une bouteille en plastique : on visse pour fermer le bouchon et on dévisse pour l’ouvrir. Pour visser un filetage à gauche on fait exactement l’inverse : on visse donc dans le sens inverse des aiguilles d’une montre ou sens antihoraire (counterclockwise).

Lorsqu’on tourne une visserie depuis l’autre face, comme par exemple les écrous de rayon d’une roue posée sur un banc de dévoilage, on peut avoir l’impression que le filetage est inversé puisqu’on tourne dans l’autre sens mais le filetage est bien à droite.

Comment reconnaître les filetages à gauche ? Sur la plupart des pièces pourvues d’un filetage à gauche, on trouve une indication précisant le sens du filetage : L (left) ou G (gauche) – R (right) ou D (droite) pour un filetage à droite. Mais parfois, cette indication est absente ou illisible. Heureusement sur les vis, ils se reconnaissent facilement à l’œil nu. On place l’amorce du filetage vers le haut (tête de vis en bas) et on regarde dans quel sens montent les spires du filetage : pour un filetage à droite, les spires montent vers la droite ; pour un filetage à gauche, les spires montent vers la gauche. Quelques astuces, lorsque ce n’est pas très visible :

• Regarder vers l’amorce, on voit mieux dans quelle direction partent les filets depuis l’amorce.
• Mettre un ongle, la pointe d’un outil ou les dents d’une jauge à filet dans le creux des filets :
  • Pour un écrou ou une douille filetée, tourner dans le sens des aiguilles d’une montre. Si on s’enfonce vers l’intérieur, c’est un filetage à droite et si on part vers l’extérieur, c’est un filetage à gauche.
  • Pour un vis ou une tige filetée, tourner la pièce dans le sens des aiguilles d’une montre. Si on s’éloigne de l’amorce, c’est un filetage à droite et si on s’en rapproche, c’est un filetage à gauche.

Ne pas mélanger les filetages gauche et droite. Lorsqu’on visse des pièces de filetage différents, comme par exemple une pédale de droite sur une manivelle gauche, on bousille à coup sûr les filets.

Réparations

Réparer un filetage abîmé

Comment réparer les filets abîmés ? Si on continue de forcer alors que les filetages ne sont pas compatibles, ou que la vis et l’écrou n’étaient pas bien pas alignés, on va bousiller les filets.

• S’ils n’ont pas été écrasés, on peut tenter de les reconstituer à l’aide d’un taraud (tap) ou d’une filière (die). Si possible, démarrer la réparation des filets depuis la fin plutôt que le début ou depuis la partie comportant le plus de matière. S’il y a trop de perte de matière (en profondeur), la réparation est vouée à l’échec.
• Il existe aussi un outil appelé peigne à filet (thread restoring file) qui permet de réparer les filetages quand ils ne sont pas trop abîmés. Il répare bien les petits pets mais est en général inefficace lors les filets ont été rabotés.
• Au pire, il existe aussi des inserts qui permettent de réparer une pièce dont le filetage est mort, notamment pour le filetage qui relie les pédales aux manivelles. On peut aussi percer et retarauder une douille ou un œillet à un diamètre plus large.
• Lorsque le filetage n’est pas trop bousillé, on peut parfois reconstituer le filetage interne d’une pièce à l’aide d’une vis intacte. Si ça marche, il faudra alors utiliser un frein (frein filet en général) pour sécuriser le serrage.
• Si c’est l’amorce du filetage qui est abîmée, on peut tenter de la reconstituer en montant d’abord la vis dans l’autre sens. On peut aussi limer en biais (à la lime ronde pour un filetage femelle ou la lime plate pour un filetage mâle). La lime doit être à un angle de 30° perpendiculaire à la tige ou la douille filetée (un peu plus d’angle marche mieux qu’un peu moins).
• Lorsqu’on scie une tige filetée, la coupe doit être bien droite mais surtout il est préférable de visser d’abord un écrou. L’amorce abîmée par la coupe sera reconstituée, en partie ou en totalité, en dévissant complètement l’écrou (on vissera par exemple d’abord le cône réglable avant de scier le pivot fileté d'une fourche).
• Lorsque les filets ont été rabotés et qu’il reste du jeu après réparation, on peut sécuriser le serrage en utilisant du frein-filet (résistance élevée) ou du produit de fixation (pour jeu important). Le démontage par contre sera difficile voire impossible, et les pièces concernées devront être chauffées au décapeur thermique ou au sèche-cheveux avant toute tentative.

Liens externes

• Sheldon Brown a recensé la plupart des standards qu’on rencontre sur les vélos jusqu’au début du XXIème siècle : [1]
• Le filetage métrique, sur Wikipédia : [2].
• Les autres standards, sur Wikipédia : [3]