Fourche

Exemples de fourches

Description

La fourche d'un vélo de base est caractérisée par quatre parties distinctes généralement brasées ou soudées. Si la fourche du vélo représente une petite partie du cadre du vélo, le poids de cette dernière n'est pas négligeable. Les tubes des fourches de vélos sont en effet épais afin de subir la pression que l'on y exerce lorsque l'on se met en danseuse par exemple. La plupart des fourches sont en acier, même très souvent sur des vélos avec cadre en alu ou titane, ceci parce que l'acier est le moins susceptible de se fissurer et de casser. Sur les vélos de course, il est devenu fréquent que la fourche soit en carbone avec un pivot en alu.

Composants de la fourche

Une fourche (fork) est constitué de deux pattes, prolongées de deux fourreaux, reliés entre eux par la tête de fourche, et sur laquelle est fixé le pivot, partie supérieure de la fourche pivotant à l'intérieur du tube de direction.

Sur les fourches suspendues, il faut distinguer les fourreaux, partie qui reste fixée à la roue, des plongeurs, partie supérieure plongeant dans les fourreaux.

Le pivot

Le pivot (steerer) est une tige de métal, parfois appelée tige de direction, qui peut être filetée à son extrémité supérieure. Le diamètre de ce tube varie selon le type de vélo (route, VTT). La partie supérieure du pivot accueille le jeu de direction, formé de deux roulements, garantissant la bonne rotation du pivot dans le tube de direction.

Il existe plusieurs diamètres pour le pivot de fourche, les plus courant sont le 1" en pouces (25,4mm), le 1"1/8 en pouces (28.6mm), le 1"1/4 en pouces (31,7mm) ou le 1" 1/2 ou 1.5" en pouces (38.1mm). Il se peut que le pivot ait une forme conique, par exemple 1" 1/2 (1.5") à la base et 1" 1/8 en haut.

La couronne

La couronne (fork crown), appelée aussi tête de fourche (ou té de fourche pour une fourche suspendue) est moins apparente sur les vélos modernes que sur les anciennes fourches où cette partie était parallèle au pivot et ornée de forme décorative. La couronne constitue l'endroit où le pivot se scinde en deux fourreaux.

La tête de fourche est en général munie d’un trou central permettant d’un fixer divers éléments comme des freins à étrier (caliper brake), un crochet (hook) de sécurité pour frein cantilever, le garde-boue (fender ou mudguard), des dispositifs d’éclairage (light) ou un porte-bagage (rack).

Les fourreaux

Les fourreaux (blades) sont deux tubes de diamètre plus étroit qui parcourt la roue de part et d'autre. Leur longueur est un peu plus élevé que le rayon de la roue. De la sorte, chaque dimension de roue nécessite d'avoir une fourche appropriée.

Les fourreaux peuvent être munis d’une fixation pour étrier de frein à disque (brake disc caliper), de guide-durites (hose) ou de guide-gaines (housing), d’une patte pour dynamo ou pour bras de rappel (reaction arm) de frein tambour (drum brake), et de tasseaux pour y fixer des freins à mâchoire cantilever ou V-Brake.

Sur les fourches suspendues, le terme fourreau (slider) désigne la partie qui reste fixée à la roue.

Déport de fourche

Les fourreaux sont souvent courbés vers l'avant pour augmenter le déport de fourche (offset), appelée aussi cintre de fourche, il s'agit du décalage qui place les pattes en avant de l'axe du tube de direction. Ce déport, avec l'angle formé par ce tube ainsi que la taille de la roue, influe sur la chasse de la direction. La chasse (trail) est la distance entre l'intersection sol-axe du pivot et la verticale de l'axe de la roue avant. Plus cette distance est importante, plus le vélo est stable (stabilité directionnelle : on peut lâcher le guidon, le vélo revient en ligne droite) et moins il est maniable. Trop longue, elle donne l’impression que le vélo est dans un rail. Lorsque la chasse est nulle ou négative, il est impossible de lâcher le guidon sans se casser la gueule. Sur les fourches suspendues, lorsqu'on freine, la chasse diminue et le vélo devient plus maniable, ce qui est bien utile pour éviter un obstacle.

Le déport de fourche influe aussi sur le confort : plus la fourche est cintrée mieux sont encaissés les chocs de la route.

Les pattes

Il s'agit des encoches que l'on retrouve au bout des fourreaux pour engager et serrer l'axe de la roue avant. Les pattes (fork ends) de fourche sont toujours de type vertical, en général légèrement vers l’arrière, mais ils peuvent être orientés vers l’avant par sécurité pour les freins à disque.

Le cône de fourche

Sur les fourches à pivot fileté ou lorsque le jeu de direction est de type externe (EC dans le standard SHIS), le cône de fourche (fork cone), est serti au bas du pivot de fourche.

Attention, trouver le cône de fourche adéquat est toujours compliqué. Il vaut mieux prévoir un stock conséquent en prévision. Il se déloge au burin. Pour le sertir il faut faire attention à ne pas abîmer les portées lors de l’opération. Il existe un outil spécialisé en forme de tube, mais il faut prévoir plusieurs diamètres. Le cône doit être bien assis au-dessus de la tête de fourche, il ne doit ni bouger ni pencher.

Les plongeurs

Sur les fourches suspendues, un plongeur (stanchion) désigne la partie supérieure qui plonge dans les fourreaux.

L'arceau

Un arceau de fourche (suspension arch) est une pièce en fer à cheval qui relie les deux fourreaux d'une fourche suspendue et sert à synchroniser les deux plongeurs pour que la suspension se comporte de façon identique des 2 côtés des jambages de la fourche. Le terme "arceau rigidificateur" s'applique surtout aux mâchefreins (brake booster).

La fixation des freins

Les fixation des freins de la roue avant se font sur la fourche. Selon le type de frein, on distingue différentes particularités sur la fourche. Ainsi selon le frein désiré, on ne peut choisir que certaines fourches bien que certaines fourches permettent de fixer autant des étriers que des freins à tasseaux.

Freins à tasseaux

Les tasseaux (boss ou brake stud) sont des pivots sur lesquels sont fixés et pivotent les mâchoires de différents freins. Ils sont munis d'un à trois trous qui permettent d'ajuster la tension des ressorts de rappel. Les freins concernés peuvent être :

• Des freins à tirage latéral direct, plus connus sur l'appellation V-Brakes. Ils sont normalement munis de trois trous situés du côté intérieur qui permettent de régler la tension du ressort du frein.
• Des freins cantilever. Ils ne possèdent généralement qu'un seul trou pour les ressorts. Ces tasseaux sont parfois légèrement plus longs que les tasseaux pour V-Brake ce qui peut poser problème lorsqu'on souhaite changer de type de frein.
• Des freins U-brake sur certains BMX. Ils sont montés au dessus des pneus contrairement aux autres tasseaux.
• Des vieux freins à tirage central. Ces tasseaux sont plus petits et positionnés légèrement plus haut.

Freins à étrier

Les freins de type étrier sont fixés au niveau de la couronne. Les nouveaux freins possèdent une tige filetée de dimension sensiblement supérieure au trou que l'on trouvait sur les anciennes fourches. Il convient donc d'agrandir ce trou à l'aide d'une perceuse suffisamment puissante en prenant garde à percer droit.

Variantes

Fourche à pivot fileté

Sur une fourche à pivot fileté (threaded steerer), la partie supérieure du pivot est filetée pour accueillir le jeu de direction fileté (threaded headset). Cette partie peut être munie d'une rainure (groove, sur les fourches anglosaxonne) ou d'un méplat (flat, sur les fourches françaises) permettant de retenir une rondelle d'arrêt facilitant le réglage du jeu de direction.

Ces fourches sont conçues pour accueillir des potences à plongeur (quill stem), qui doivent être encastrée à l'intérieur du pivot de la fourche. Elles sont maintenues au tube de direction par les parties vissables du jeu de direction.

Filetage et diamètre des fourches à pivot fileté les plus courants :

• 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.

Fourche à pivot lisse

Sur une fourche à pivot lisse (threadless steerer), la partie supérieure du pivot reste lisse. La potence est munie d'un collier qui permet de la serrer sur la partie extérieure du pivot. Le jeu de direction non fileté (threadless headset) est plus communément dénommé jeu de direction Aheadset qui est le nom de la marque du premier modèle de ce type conçu par Dia Compe. Au dessus de la douille de direction, on enfile dans le pivot de fourche plusieurs entretoises (spacers) en forme de rondelles de manière à ce que l’entretoise supérieure surplombe d’un millimètre ou deux le pivot de fourche. Sans ce surplomb il ne sera pas possible de régler correctement le jeu de direction et celui-ci conservera un jeu important.

La fourche est maintenue au tube de direction à l'aide du serrage de la potence. Le réglage du jeu de direction se fait de deux manières :

• À l'aide d'une étoile de compression (star nut ou compression star), parfois appelée à tort étoile d'expandeur. Celle-ci doit être encastrée à l'intérieur du pivot à quelques centimètres de son extrémité supérieure. Il existe un outil adapté permettant de l’enfoncer à la bonne profondeur (9/16" = un peu plus de 14 mm). Au dessus du pivot de fourche, un capot (stem cover) va comprimer les entretoises puis les roulements du jeu de direction à l'aide d'une vis serrée dans la partie centrale filetée de l'étoile de compression.
• À l'aide d'un expandeur (expander plug). C'est une pièce remplaçant l'étoile de compression lorsque le pivot de fourche est fait d'un matériau fragile comme les fibres de carbone. Attention, les termes expandeur comme expander désignent aussi l'écrou conique d'une vis de plongeur.

Pour plus d'information sur les jeux de direction non filetés, vous pouvez faire une recherche sur la nomenclature S.H.I.S. (Standardized Headset Identification System).

Fourche suspendue

Sur une fourche suspendue (suspension fork) ou fourche télescopique, les jambages (legs) de la fourches sont composées de deux parties :

• les fourreaux (sliders) dont l'extrémité inférieure est équipée des pattes permettant la fixation de la roue avant. Ils sont reliés entre eux par un arceau ;
• les plongeurs (stanchion) qui sont rattachés au té de la fourche et dont l'extrémité inférieure plonge dans chacun des fourreaux. Ils assurent la fonction d'amortisseur (shock absorber).

Souvent, chaque plongeur a un mécanisme particulier :

• Un des plongeurs est équipé d'un ressort (spring), qui peut être à air comprimé (compressed air) ou sous la forme d'un ressort hélicoïdal (coil) en acier, titane ou élastomère. Il a pour fonction d’isoler le plus possible le vélo des mouvements et irrégularités du terrain.
• L'autre plongeur est équipé d'un amortisseur (damper) au sens strict qui va éviter les rebonds et oscillations du ressort suite à l’impact. La fonction est assurée par une cartouche hydraulique dans laquelle de l’huile est laminée au travers de clapets.

Réparation

Principales raisons de casse des fourches

Avant de récupérer des fourches, il convient de vérifier comme pour toutes les pièces de vélo récupérées si elle est encore utilisable. Si comme pour toutes les pièces filetées (voir filetage) il est important d'évaluer si celui-ci est encore en bon état, deux autres causes particulières peuvent discréditer les fourches.

Pivot tordu

Souvent, à la suite d'un choc frontal avec le vélo, en plus de subir une crevaison (meilleur des cas), un voile de roue (encore chanceux), on subit carrément une torsion de la fourche au niveau du pivot. Il est recommandable de jeter les fourches avec pivot tordu car elles représentent un risque réel de casse en cas de choc futur. L'évaluation se fait mieux une fois la fourche détachée du cadre.

Fourreaux tordus

Cette avarie arrive également lors d'accidents de vélo. Elle s'observe même lorsque le vélo est encore monté et que la fourche est fixée au cadre. En regardant la fourche de côté, si l'on remarque que les deux fourreaux n'ont plus exactement la même courbure et que les pattes ne sont pas situées au même niveau, la fourche a été faussée.

Si la déformation est minime, il est possible de la rectifier (sur une fourche en acier uniquement) en utilisant un outil professionnel qui sert à détordre les tubes et un contrôleur d'alignement des pattes. L'opération reste délicate et réclame un bon œil pour vérifier la symétrie.

Lorsque les fourreaux ont été tordus, il est bon de procéder à une vérification de l'alignement du cadre car il arrive que la force exercée sur le pivot lors de la torsion des fourreaux aie entraîné la torsion du tube de fourche également.

Lorsque la fourche est cassée, il va falloir la changer.

Réparation d'un fourche à pivot lisse

Dépose (Fourche A-Headset)

Retirer la vis de serrage 12 ainsi que la rondelle 11, desserrer les vis de fixations sur le coté de la potence 10, retirer la potence.

Retirer les rondelles 8 et 9 de la fourche, retirer la fourche.

Après nettoyage à l'aide d'un chiffon avec dégraissant, contrôler l'usure des cuvettes de fourche et de cadre 3,5 et 6 (usure linéaire et régulière : OK ; marques de billes imprimées : HS )

Retirer si besoin les cuvettes de cadre à l'aide d'un marteau et d'un tube (ou autre outil) inséré à l’intérieur du cadre (éviter les coups de marteau à l’extérieur qui endommageraient fortement le cadre)

Retirer si besoin la cuvette de fourche à l'aide d'un pointeau et d'un marteau.

Repose (Fourche A-Headset)

Replacer les cuvettes de cadre à leur endroit respectif si elles sont différentes et la cuvette de fourche 3.

S'assurer qu'elles sont dépourvues de toutes traces de graisse usagée et de crasse quelconque, puis appliquer de la graisse sur chaque cuvette.

Reposer un roulement préalablement nettoyé sur la cuvette de fourche dans le sens billes apparentes vers le haut.

Mettre en place la fourche dans le cadre, insérer l'autre roulement, billes apparentes vers le bas (voir cas particulier...).

Insérer la cuvette supérieur 8, l'expendeur 9, la potence 10 (sans la serrer), l'entretoise 11 et enfin la vis de serrage sans la serrer.

Vérifier que les roulements sont bien en place et épousent correctement les cuvettes.

Serrer la vis 12 jusqu'à disparition du jeu dans la direction, vérifier le mouvement de la fourche, elle doit tourner de manière régulière et sans effort considérable, si besoin, ajuster le serrage de la vis 12.

Aligner la potence et la fourche puis serrer les vis du coté de la potence petits tours par petits tours en alternant vis du haut et vis du bas.

Voir aussi Insert_pour_jeux_de_direction_non-filetés_(création)

Réparation d'un fourche à pivot fileté

Démontage d'une fourche à pivot fileté

La fourche doit être démontée lorsqu’elle doit être remplacée, qu’on soupçonne une déformation de celle-ci, qu’un frottement inégal est détecté dans le jeu de direction ou s’il s’avère impossible de régler celui-ci.

• Pour éviter la chute de la fourche lors du démontage on attachera une ficelle, un bout de chambre à air (inner tube) ou une sangle (strap) de cale-pied (toe-clip) en la passant sous la tête de fourche et au dessus du tube diagonal.
• Il faut démonter d’abord la potence du guidon avant de pouvoir enlever la fourche :
  • On dévisse en premier lieu la vis du plongeur (quill bolt) d’un demi centimètre et donner un coup de marteau dessus pour décoincer le mécanisme qui bloque la potence dans le pivot de la fourche.
  • On tire ensuite le guidon vers le haut tout en le faisant pivoter alternativement dans les sens.
  • Attention, si les gaines sont trop courtes, on ne pourra pas déloger la potence du pivot de fourche. S’il suffit en général de desserrer les manettes de commandes et les faire pivoter vers le bas, il est parfois nécessaire de détendre les câbles pour enlever le guidon.
• Puis il faut défaire le jeu de direction :
  • Il faut d’abord dévisser le contre-écrou (locknut, l’écrou du haut). Évitez de le faire avec la clé pour jeu de direction (headset wrench) qui est assez fragile, utilisez plutôt une grosse clé à molette (adjustable wrench).
  • Lorsque le contre-écrou est sans méplat mais à créneau (ou encoche = notch), on peut utiliser une clé demi-lune (hook wrench), une pince multiprise (adjustable pliers), ou un burin s’il est coincé.
  • On enlève ensuite la ou les rondelles en s’aidant d’un petit tournevis plat (flat screwdriver) si nécessaire.
  • On peut enfin dévisser la dernière pièce, le cône ou la cuvette réglable (adjustable cone or cup). Dévissez doucement pour éviter des perdre les billes si elles sont libres (loose balls), attention il y a aussi un roulement en bas de la douille de direction. Utilisez la pince multiprise si c’est coincé.
• La fourche peut maintenant être délogée de la douille de direction.

Montage d'une fourche à pivot fileté

Le montage de la fourche et celui du jeu de direction s'effectuent dans un même temps :

• On graisse d’abord les deux cuvettes de la douille de direction. Au dessus de la douille, la cuvette peut être remplacé par un cône sur certains vieux vélos.
• On graisse aussi le cône de fourche, et on enfile la cage à bille, partie courbe vers le haut.
• On enfile ensuite le pivot de fourche dans le tube de direction.
• On place ensuite la cage à bille du bon côté, partie courbe vers la cuvette.
• On visse ensuite le cône ou la cuvette réglable, jusqu’à butée.
• On place ensuite les rondelles, crantage vers le cône ou la cuvette réglable s’il y a lieu.
• L’extrémité fileté du pivot de fourche doit être tout juste suffisante pour y visser le contre-écrou. Si l’extrémité est trop longue, il faudra rajouter des rondelles. Si elle est trop courte, il faudra trouver un contre-écrou moins épais.
• On visse ensuite le contre-écrou avant de procéder au réglage du jeu de direction.

Démonter une fourche dans une potence bloqué par la rouille

Si on a déjà dévissé un peu le plongeur de la potence, et tapé dessus en faisant sauter l'écrou bloqueur de fourche (ce qui est au bout du plongeur), et que ça ne bouge toujours pas, c'est qu'il va falloir utiliser la manière forte.

• Préférer bloquer la potence dans un étau costaud.
• Appliquer du dégrippant à l'intérieur de la fourche (qui est maintenant vers le haut)
• Laisser agir quelques minutes
• Prendre une planche de bois assez solide, la passer dans le fourreau, et tourner dans les deux sens afin de débloquer la fourche

Atelier

Choisir sa taille de fourche

Voici un outil pratique pour mesurer la fourche, notamment vérifier la taille de la roue qui correspond à la fourche :

Ranger des fourches

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