Cadre

Tubes

Un cadre est composé de tubes (tubes en anglais), appelés aussi douilles lorsqu’ils reçoivent axes et roulements.

• Les tubes sont aboutés (butted), on dit plus couramment renforcés : leur épaisseur interne est renforcée à chaque extrémité.
• Les tubes en aluminium sont souvent surdimensionnés (oversized) et souvent profilés (ovales, carrés, etc.) pour compenser la faible résistance à la fatigue de l’alu.

Composition du cadre

Diagramme du cadre d'un vélo

Le cadre (frame) est constitué de deux parties : la carcasse, ensemble de tubes assemblés entre eux formant une structure rigide à laquelle sont rattachées les autres éléments du vélo, et la fourche. Le terme carcasse (junk bicycle) peut aussi s'employer pour un vélo partiellement désossé ou en mauvais état. En anglais, frame désigne plutôt un cadre sans sa fourche, on emploiera alors frameset pour décrire un cadre ayant sa fourche. La carcasse du cadre est composée de deux triangles : le triangle avant et le triangle arrière.

Triangle avant

C'est en fait un quadrilatère de forme triangulaire lorsque le cadre est fermé. Il est composé du tube diagonal, du tube supérieur, du tube de selle, du tube de direction, de la boîte de pédalier et du raccord de selle. Le triangle avant supporte el cycliste sur trois points d’appuis : le cintre du guidon, la selle et les pédales.

Triangle arrière

C’est en fait une paire de triangles, mais on l’emploie le plus souvent au singulier. Il est composé du tube de selle, des bases, des haubans, de la boîte de pédalier, du raccord de selle et des pattes arrières qui permettent d'y rattacher la roue arrière.

Base

Les bases (chainstays) sont deux tubes horizontaux qui se situent à l’arrière du boîtier de pédalier. Il rejoignent les haubans au niveau des pattes arrières.

Boîtier de pédalier

Convergence du tube diagonal, des deux bases et du tube de selle, il assure la liaison pivot du pédalier via son axe. Le terme boîtier de pédalier (bottom bracket) désigne aussi bien le jeu de pédalier (l’axe et ses roulements), la boîte de pédalier (bottom bracket shell) qui protège ce dernier, ou la combinaison des deux.

Hauban

Les haubans (seatstays) sont deux tubes obliques se situant à l’arrière du tube de selle au niveau du raccord de selle, ils rejoignent les bases au niveau des pattes arrières.

Raccord de selle

Le raccord de selle (seat cluster) se situe en haut du tube de selle, il permet d'emboîter la tige de selle et donc de fixer la selle. Ne confondez pas tige de selle et tube de selle.

Tube de direction

Le tube de direction (head tube), appelé aussi douille de direction, est soudé au tube supérieur et au tube diagonal. Il est de petite taille, cette taille est généralement proportionnelle à la dimension du tube de selle, notamment pour les cadres classiques. Le pivot de fourche et le jeu de direction s'imbriquent dans le tube de direction.

Tube de selle

Le tube de selle (seat tube), appelé aussi tube vertical, est soudé à sa base sur le boîtier de pédalier. Sa partie supérieure, le raccord de selle, permet d'emboîter la tige de selle et donc de fixer la selle. Son angle, calculé à partir de l'horizontal, varie suivant l’usage cycliste (important pour l’exploit, réduit pour le confort).

Tube diagonal

Le tube diagonal (down tube), appelé aussi tube oblique joint le bas du tube de direction au boîtier de pédalier.

Tube supérieur

Le tube supérieur (top tube) peut être absent ou fortement abaissé sur les cadres ouverts. Il est horizontal sur les cadres fermés anciens, et est souvent dénommé à tord tube horizontal. Il joint le haut du tube de direction et le tube de selle.

Drains

Le cadre est muni de drains, petits trous permettant l’évacuation des eaux d’infiltration. On trouve ces drains aux extrémités des bases et des fourreaux de la fourche et aussi parfois sur la partie inférieure de la boîte de pédalier.

Brasures

Un cadre est agrémenté de différents éléments appelés improprement brasures (braze on), Ce sont différents supports brasés ou soudés au cadre : butée de gaine (cable stop) ou guide-gaine, guide-câble (cable guide) sur le raccord de selle ou la boîte de pédalier, tasseau (boss ou stud) pour frein, oeillet (eyelet) pour fixer porte-bagage ou garde-boue, arceau (arch) de renfort, patte pour dynamo (dynamo) ou bras de rappel (reaction arm) de frein sur moyeu, fixation d’étrier (caliper) de frein à disque, fixation pour béquille (kickstand), bossage pour levier de vitesse (shifting lever) ou porte-bidon (bottle cage), ergot pour pompe à vélo (pump peg), etc. Le pontet ou entretoise (bridge) est un renfort transversal du triangle arrière, entre les bases ou les haubans. Comme la tête de fourche, il est généralement pourvu d’un trou permettant d'y fixer frein et accessoires.

Types de formes de cadres

Cadre fermé

Cadre classique

Le cadre fermé est souvent appelé cadre classique ou cadre diamant (diamond frame). Ce type de cadre triangulaire est celui qui offre la meilleure rigidité, mais oblige à lever haut la jambe pour enfourcher le vélo. Un cadre est dit sloping si le tube du haut n'est pas horizontal mais incliné vers l'arrière (la plupart des VTT (MTB) et vélos de course récents). Un cadre est dit plongeant (funny bike) si le tube du haut est incliné vers l'avant (certains vélos de piste).

Cadre ouvert

Vélo à cadre ouvert

Sur un cadre ouvert (step-through frame), le tube supérieur est abaissé ou absent. Il peut vriller facilement suite à un accident, mais est plus pratique en ville où les arrêts sont fréquents. On distingue parmi les cadres ouverts :

• Cadre en col de cygne (curved) : le tube supérieur forme une courbe rappelant le col du cygne (vélo hollandais).
• Cadre mixte (mixte) : le tube supérieur est remplacé par deux tubes latéraux rejoignant directement le tube de direction aux pattes arrières. Sur un cadre berceau, ces deux tubes sont encore plus inclinés et forment un angle avant d’entourer le tube de selle et de rejoindre les pattes arrières
• Cadre monopoutre (cross frame) : le tube supérieur est absent et seul le tube diagonal relie le tube de direction au triangle arrière. On le retrouve surtout dans les vélos pliants (folding bicycle).
• Cadre torpille (torpedo), appelé aussi cadre trapèze : le tube diagonal arrive au milieu du tube de selle. Les mixtes et les torpilles sont moins sujet au vrillage que les autres cadres ouverts.

Cadre VTT

Ce sont des cadres plus trapus et renforcés. Les cadres VTT (MTB) haut de gamme récents sont tous des cadres suspendus (full suspension).

Cadre suspendu

C'est un cadre (VTT, ville, randonnée...) qui en plus d'une fourche suspendue, comporte une suspension arrière avec articulations et amortisseur. Le tube de selle est souvent déformé pour accueillir la suspension arrière.

Matériaux composant les cadres

• Cadre acier (steel) : Excellente durabilité, meilleur compromis poids/confort si réalisé en tubes allégés. Les meilleurs cadres acier sont ceux fabriqués avec des tubes grandes marques (Colombus, Reynolds, Vitus, Tange…) et en acier chromoly.

• Cadre alu (aluminum ou alloy) : Plus résistant à la corrosion, plus léger que l'acier, mais risque de fissuration. Moins de souplesse donc de confort qu'un cadre acier.

• Cadre titane (titanium) : Très léger et insensible à la corrosion, mais très coûteux et très (parfois trop) souple. A choisir pour le confort et la légèreté. Peut se fissurer.

• Cadre composite fibre de carbone (carbon fiber)) : Légèreté et rigidité maximales, excellent rendement au pédalage, mais coûteux, très fragile, non réparable et non recyclable. La plupart des vélos de course haut de gamme récents ont un cadre en carbone.

• Cadre bambou (bamboo) ou en bois.

• Autres : Il existe des cadres combinant plusieurs matériaux: alu et carbone le plus souvent, mais aussi fibres de carbone et de chanvre…