Jeu de direction

Écorché d'un jeu de direction. Les deux guidages par roulements à billes sont visible à gauche et à droite.

Description

Le jeu de direction (headset) a pour fonction de guider la rotation de la fourche par rapport à la douille de direction du cadre. Il est constitué de deux guidages par roulement.

Variantes

Le jeu de direction varie essentiellement suivant l'extrémité supérieure du pivot de la fourche : filetée ou lisse. Il peut aussi dépendre du diamètre externe du pivot de la fourche et du diamètre interne de la douille de direction, et éventuellement du filetage si le pivot est fileté.

Jeu de direction fileté

Avec un jeu de direction fileté (threaded headset), le pivot de fourche est fileté et 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 encastrées à l'intérieur du pivot de la fourche. Elles sont maintenues au tube de direction par les parties vissables du jeu de direction. Il est relativement simple d'ajuster le vélo à la taille d'el cycliste en changeant la potence. On peut alors modifier :

• L’angle et la hauteur de la potence (stem angle et stem height), permettant d'ajuster la position des mains d'el cycliste avec une influence sur l’inclinaison del cycliste.
• La longueur de la potence (stem reach) qui se mesure sur la partie de la potence dirigée vers l'avant. Comme la forme et l’allonge du cintre, elle influe sur la répartition du poids del cycliste mais aussi son usage : courte pour la maniabilité et le confort, mais longue pour la stabilité, le rendement et la vitesse.

Composants d'un jeu de direction fileté, du bas vers le haut :

• Le cône de fourche (fork cone) est serti au bas du pivot de fourche. Attention, trouver un 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.
• Parfois un joint d'étanchéité (seal ou o-ring) protégeant les roulements de la pluie.
• Les roulements sont le plus souvent sous forme de cage à billes (bearing retainer)., mais elles sont parfois à billes libres (loose bearing) sur les vieux vélos ou à aiguilles (needle bearing) sur les vélos de qualités. Les roulements à aiguilles supportent mieux la mauvaise répartition des charges propre aux jeux de direction et résistent donc mieux au billage (brinelling). Pour les cages à billes, la partie la plus incurvée doit toujours être orientée vers la cuvette.
• La cuvette (cup) inférieure, sertie dans la douille de direction. Il se déloge à l’aide d’un chasse-cuvette (head cup remover) ; à défaut de chasse-cuvette, une simple barre en acier peut suffire. Il doit être serti à l’aide d’un presse-cuvette (headset press) ; on peut le faire au marteau et d'une planche pour éviter d’abîmer la cuvette ou la douille.
• Au dessus de la douille, on trouve en général une cuvette supérieure mais il peut s’agir d’un cône sur certains vieux vélos. Ils se délogent tous les deux au chasse-cuvette et se sertissent au presse-cuvette.
• Un roulements à billes ou à aiguilles.
• Parfois un joint d'étanchéité.
• Le cône réglable (adjustable cone), ou la cuvette réglable (adjustable cup) si la douille était munie d’un cône. Il est malaisé de distinguer un cône d’une cuvette : il faut regarder attentivement comment la partie interne remonte à proximité du cercle intérieur pour distinguer les deux types de pièces. Pour éviter toute erreur, il est préférable de toujours remonter les pièces du jeu de direction sur la fourche lors du démontage. Le cône ou la cuvette réglable est souvent moletée (knurled) pour faciliter son serrage. Lorsqu’il n’est pas moleté, il devrait y avoir des pans (en général octogonal) pour être serré avec une clef.
• Une ou plusieurs rondelles (washer). Il s'agit en général d'une rondelle d'arrêt : elle peut être munie d’un méplat si le pivot en comporte aussi, dans ce cas la rondelle et le cône réglable sont souvent crantés ; sinon les rondelles doivent avoir un ergot interne qui doit glisser dans la rainure correspondante du pivot de fourche. Une seule rondelle d'arrêt suffit. Lorsque le vélo possède des freins à tirage central (étrier ou cantilever), il faut rajouter une rondelle spéciale qui va servir de butée pour la gaine du frein avant.
• Le contre-écrou (locknut). Le plus souvent à pan octogonal pour des clefs pour jeu de direction en général de 30, 32, 36 ou 40 mm. Attention, le contre-écrou est le plus souvent muni d’une butée interne qui interdit de le serrer à fond lorsque le pivot de fourche est trop long. Dans ce cas, on risque de détériorer le filetage si on force trop. Si besoin, on peut le remplacer par un contre-écrou à encoche (notch) ou scier le haut du pivot de fourche.
• Parfois, un cache-poussière (dust cap ou dust cover) conique en caoutchouc est placé au-dessus pour protéger l'ensemble.

Jeu de direction non fileté

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. Le pivot de la fourche doit être lisse.

La potence est munie d'un collier à capot qui permet de la serrer sur la partie extérieure du pivot. Il est plus difficile d'ajuster le vélo à la taille d'el cycliste sur ce type de jeu de direction :

• En changeant la potence, on ne peut ajuster que l'angle et la longueur de la potence.
• Pour modifier la hauteur de potence, on a moins de solutions :
  • On peut diminuer la hauteur de potence en sciant le pivot de la fourche.
  • Pour augmenter la hauteur on est contraint de changer de fourche.

Composants d'un jeu de direction non fileté :

• Les roulements sont de trois types : externe (standard SHIS :EC), intégrés (standard SHIS :IS) ou semi-intégrés (standard SHIS:ZS). Dans le type externe, seule la cuvette reste fixée à la douille de direction, alors qu’on y trouve toutes les pièces de roulement dans les autres types. Le standard SHIS (Standardized Headset Identification System) permet de garantir la bonne compatibilité des diamètres et des roulements entre jeu de direction, fourche et cadre. Les roulements sont souvent à bague (cartridge bearing).
• À l’intérieur du pivot de fourche, il doit y avoir une mécanisme en forme d’étoile (étoile de compression = star nut) qu’il vaut mieux ne pas déloger. Cette étoile doit être enfoncée au marteau à 9/16" (un peu plus de 14 mm) du haut du pivot. Il existe un outil adapté permettant de l’enfoncer à la bonne profondeur.
• Au dessus de la douille de direction, on enfile dans le pivot de fourche plusieurs entretoises (spacer) en forme de rondelles de manière à ce que l'extrémité supérieure de la potence 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 potence (threadless stem) est munie d'un collier qui permet de la serrer sur la partie extérieure du pivot.
• Le capot (stem cover) et sa vis dont le serrage permet de régler le jeu de direction.

Lorsque le pivot de fourche est fait d'un matériau fragile comme les fibres de carbone. L'étoile de compression, le capot et sa vis sont remplacés par un expandeur (expander plug) qui joue le même rôle : régler le jeu de direction. Attention, les termes expandeur comme expander désignent aussi l'écrou conique d'une vis de plongeur de potence.

Réparations

Diagnostic

Le diagnostic le plus simple est de vérifier le jeu de roulement : Le guidon doit tourner librement, sans gêne et sans jeu. Si il y a du jeu, on doit resserrer le système. Et inversement, si il y a une gêne dans le mouvement on doit le desserrer. Paradoxalement, il est dangereux de rouler avec une direction trop serrée: en effet, si la roue avant n'est pas totalement libre de pivoter, il est impossible de garder son équilibre sur le vélo lorsqu'on lâche les mains.

• On vérifie d’abord le serrage du jeu de direction : contre-écrou d’un jeu à cône et cuvette, vis du capot ou de l'expandeur du jeu de direction s'il n'est pas fileté. Si le serrage est insuffisant, il y a automatiquement un jeu.
• On peut ensuite freiner à fond à l’avant et faire bouger le guidon d’avant en arrière. Attention, une sensation de jeu (play) peut aussi être due à l’écrasement du pneu contre le sol, à la suspension ou au frein proprement dit.
• En dernier lieu, on peut essayer de faire bouger la potence ou la tête de fourche d’avant en arrière. Cela demande un peu de pratique.
• Ensuite, on vérifie la présence d’un frottement (friction) en tournant le guidon dans les deux sens. Pour une meilleure perception, la roue ne doit pas toucher le sol. Parfois le frottement n'apparait que dans un seul sens.

Lorsque le frottement est inégal ou si on détecte à la fois jeu et frottement, il faut ouvrir la bête : enlever tout le cambouis, nettoyer soigneusement billes et portées, vérifier l’état des billes et la présence de billage sur les portées, changer les pièces défectueuses, graisser, remonter et régler le roulement. Si le cambouis était rouge brique, il faut remplacer les billes qui doivent toujours être dépourvues de toute rouille. S'il s'agit d'un roulement à bague, celui-ci doit être changé.

Réglage du jeu de direction

Le juste milieu du serrage est assez minutieux à obtenir, plusieurs tentatives par tâtonnements sont nécessaires pour avoir le bon réglage.

Réglage d'un jeu de direction fileté

Cette opération doit être réalisée lorsqu’un jeu a été détecté ou lorsque la fourche vient d’être remontée. Il n’est pas nécessaire de démonter la fourche pour régler le jeu de direction.

Le réglage peut se faire potence montée ou démontée. Lorsque la potence n’est pas très haute (tige de potence trop courte), il est parfois plus simple d’effectuer le réglage potence démontée.

• On serre la cuvette ou le cône réglable à la main jusqu’à ce qu’on sente une résistance.
• On verrouille ensuite le jeu de direction en maintenant la cuvette ou le cône réglable à l’aide d’une pince multiprise tout en serrant le contre-écrou avec une clé pour jeu de direction. On serre assez fort, la rondelle d'arrêt facilite le verrouillage : elle prévient le resserrage de la cuvette ou du cône réglable lors du verrouillage.
• On vérifie ensuite le bon réglage du jeu de direction et on l’ajuste si nécessaire.

Lorsque il est impossible d'obtenir un bon réglage, il faut se poser d'autre questions concernant la qualité des roulements et des cuvettes en place. Les cuvettes doivent être régulières, si elles présentent des traces de billage, elles sont bonnes pour la ferraille. Les billes doivent également être régulières.

Réglage d'un jeu de direction non fileté

La potence doit être montée pour que le réglage soit possible. Son extrémité supérieure doit surplomber d’un millimètre ou deux le pivot de fourche.

• On s’assure d’abord que les vis qui maintiennent la potence sur le pivot soient bien desserrées.
• On serre ensuite la vis du capot ou de l'expandeur jusqu’à ce qu’on sent une résistance.
• On vérifie ensuite le bon réglage du jeu de direction et on l’ajuste si nécessaire.
• À la fin, ne pas oublier de resserrer les vis de la potence et de la recentrer.