Jeu de direction

EN COURS DE RÉVISION

Écorché d'un jeu de direction fileté. 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 suivant l’extrémité supérieure du pivot de la fourche : filetée ou lisse et suivant le type de tube de direction qui détermine l’emplacement des roulements : cuvettes externes (EC dans le standard SHIS), cuvettes internes (ZS) ou intégrées (IS). 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. Il peut y avoir des types différents en haut et en bas du tube de direction, notamment lorsque le pivot et la douille sont coniques, avec un diamètre plus large en bas qu’en haut.

Cônes et cuvettes

À l’exception des jeux de direction intégrés, les cuvettes sont frettées aux extrémités supérieures et inférieures de la douille de direction comme le cône de fourche qui est lui aussi fretté sur la partie basse du pivot de fourche. Le frettage ou ajustement serré (press fit ou interference fit) consiste à faire entrer de force un élément ou une partie de l’élément dans un autre. La partie mâle doit avoir un diamètre externe légèrement plus large que le diamètre interne de la partie femelle, la différence étant de l’ordre du dixième de millimètre, pour que la pièce soit bien maintenue sur son assise. Cette différence peut varier de 0,05 mm à 0,25 mm :

• Si la différence est négative ou nulle, l’ajustement ne tiendra pas. Il sera alors préférable de changer de pièce, en alésant si besoin l’intérieur du tube de direction ou en surfaçant l’assise du cône de fourche. Si le bas du pivot de fourche est en acier, on peut aussi créer quelques entailles au burin sur le pourtour de l’assise, les boursouflures saillantes des entailles pouvant suffire à maintenir un cône de fourche légèrement trop grand.
• Au dessous de 0,1 mm de différence, l’ajustement risque de ne pas être suffisamment serré et les fortes tensions subies par la cuvette inférieure ou le cône de fourche peuvent à la longue les déloger de leur frette (partie accueillant la pièce frettée). Dans ce cas, on peut sécuriser l’ajustement en rajoutant du frein filet ou de la pâte à réparer le métal avant la pose de la pièce.
• Par contre au dessus de 0,15 mm de différence, l’ajustement risque de fissurer les pièces faites d’un matériau plus fragile que l’acier : le cône de fourche notamment qui contient souvent pas mal de chrome, la douille de direction ou le pivot de fourche.

On distingue deux types de cuvettes :

• Sur les cuvettes externes, c’est à dire traditionnelles, la surface de roulement dépasse au-dessus ou au dessous du tube de direction.
• Sur les cuvettes internes, apparues en même temps que les douilles surdimensionnées, la surface de roulement est disposée à l’intérieur du tube. Cela permet entre autre de diminuer la hauteur d’empilement (stack height) du jeu de direction et donc de diminuer la hauteur du pivot de fourche ou même celle du guidon.

Lorsque le roulement est intégré à la cuvette, le cône de fourche est remplacé par un cône de centrage ou (centering cone) ou cône de compression. On distingue ces deux pièces en observant la forme de la partie conique de la pièce : elle est incurvée pour accueillir le roulement à bille sur un cône de fourche conventionnel alors qu’elle est rectiligne sur un cône de centrage. Ce dernier peut être intégré ou ajouté au pivot de fourche (le cône pourra alors être fendu pour faciliter la montage). Il en est de même pour le cône réglable du jeu de direction supérieur qui peut lui aussi être remplacé par un cône de centrage.

Sur certains vieux vélos, la cuvette externe supérieure peut être remplacée par un cône externe lui aussi fretté dans le tube de direction. Le cône réglable sera alors remplacé par une cuvette réglable. On distingue les cuvettes réglable par l’absence de toute partie conique à proximité du trou intérieur.

Les cuvettes peuvent être démontées à l’aide d’un chasse-cuvette, mais on peut aussi les enlever à coup de marteau en s’aidant d’un tube étroit, un cintre droit par exemple, en tapant à différents endroits dans le pourtour du tube de direction. Ils doivent être montés à l’aide d'un presse-cuvette. Les cônes de fourches peuvent être démontés à coup de marteau avec un burin, en tapant là aussi à différents endroits. Ils doivent être montés à l’aide d’un emmanche-cône, les tubes ou les bagues en inserts doivent être de différents diamètres pour s'adapter à ceux des cônes à installer.

Sur les jeux de directions intégrés, il n’y a pas de cuvettes à installer, celles-ci étant usinées directement à l’intérieur de la douille et le bas du pivot de fourche est en général de forme conique pour servir de cône de centrage. La cuvette intégré a toujours une forme chanfreinée. L'angle du chanfrein a pu être de 36° à partir de la verticale sur des jeux maintenant obsolète, il est maintenant normalisé à 45°. Dans certains jeux intégrés, notamment sur les cadres en fibre de carbone, des cuvettes sont toutefois frettées à l'intérieur de la douille pour renforcer l’ensemble. Il existe de même des cônes de centrage séparés qui sont plutôt montés sans outil.

Surfaçage

Les extrémités du tube de direction doivent être parfaitement parallèles et sans défauts. On peut usiner les bords à l’aide d’une fraise à surfacer (facing cutter). Il est préférable de placer aussi un guide pilote adapté au diamètre de la douille pour que les surfaces soient bien parallèles après usinage.

On peut élargir le diamètre interne du tube de direction à l’aide d’un alésoir ou fraise à aléser (reamer). La profondeur de l’alésage doit être suffisant pour pouvoir accueillir la cuvette. Prévoir au moins 15 mm pour une cuvette externe et 12,5 mm pour une cuvette interne. Il existe des outils combinant alésoir et fraise à surfacer pour usiner en une seule fois, l’alésoir servant alors de guide pilote. Pour les jeux de directions intégrés, l’alésoir doit être conique, comme une fraise à chanfreiner, pour garantir le bon angle du chanfrein intérieur. L’angle du cône étant maintenant toujours de 45°, les alésoirs à 36° sont devenus rares et il est préférable de refaire tout le chanfrein à 45° pour l’adapter aux jeux de direction modernes. Comme les profondeurs d’alésage dépendent du fabricant (normalisé par le standard SHIS), l’outil est en général dédié à un modèle de jeu intégré particulier. Il est alors combiné pour garantir le bon respect du standard : alésoir pour le diamètre interne, fraise à chanfreiner pour l’angle et fraise à surfacer pour le bord de la douille.

Enfin on peut aussi rétrécir l’assise du cône de fourche, à l’aide d’une fraise à surfacer dont le trou interne est suffisamment large pour y faire passer le pivot. L’outil et son porte-outil peuvent être maintenus dans un étau et on fera alors pivoter la fourche autour de l’outil pour procéder à l’usinage.

Roulements

Billes libres

Sur les vélos anciens, les jeux de direction étaient équipés de billes libres (loose bearing). Il faut donc être attentif à ne pas les perdre lors du démontage de la fourche d’une vieille bicyclette. La taille et le nombre des billes dépendent du diamètre et de la courbe de la surface de roulement du cône. La taille la plus courante est de 5/32" (3,969 mm) mais on peut aussi rencontrer des billes de 3/16" (4,762 mm) ou de 1/8" (3,175 mm). Si on n’est pas certain du nombre de billes à monter, il ne faut pas chercher à remplir tout l’espace : il faut laisser au moins la place de deux billes, mais on laissera parfois la place d’une seule bille ou de trois billes. Cela dépend du nombre de billes et donc de leur taille et du diamètre de la portée. Si les billes sont trop serrées, le roulement pourra être freiné lorsqu’on actionne le guidon et il n’y aura plus assez d’espace disponible pour que la graisse lubrifiante puisse jouer son rôle protecteur. Il y a pas mal de controverses sur les avantages et inconvénients des billes libres par rapport aux cages à billes. Les billes libres sont notamment réputées pour causer moins de problèmes lorsque les surfaces de roulements sont billées, notamment en cas de direction indexée. Leur principal défaut est qu'elles ont tendance à s'ovaliser avec le temps à force de s'entrechoquer entre-elles, surtout lorsqu'elles sont en surnombre.

Cages

Maintenant on utilise plutôt des cages à billes (bearing retainer) lorsque le jeu de direction est équipé de cuvettes simples. Le grand avantage des cages est de faciliter le montage et le démontage du jeu de direction. Leur principal défaut est qu’elles détruisent souvent les surfaces de roulement des cônes et cuvettes lorsque la cage se casse suite à un accident ou un jeu excessif. Les cages à billes doivent être montées dans le bon sens : le côté fermé (courbe ample) face à la cuvette et le côté ouvert (courbe serrée ou forme en crochet) face au cône. Si le montage a été inversé, on sentira un frottement important lors du réglage ou celui-ci semblera impossible (présence simultanée d’un jeu et d’un frottement). Le diamètre des cages à billes doit être légèrement inférieur à celui des cuvettes pour éviter que les vibrations subies par les fourreaux ne viennent biller la partie avant du jeu de direction.

Les cages à billes sont parfois remplacées par des cages à aiguilles (needle bearing). De forme coniques, elles nécessitent des cônes et cuvettes adaptées. Les roulements à aiguilles résistent mieux au billage que les cages à billes, notamment dans les jeux de direction qui sont soumis à des charges combinées, axiales (parallèles à l’axe de rotation) et radiales (perpendiculaires à l’axe), surtout lors du freinage.

Roulement à bague

Sur les jeux de direction à cuvette, notamment internes, on rencontre souvent des roulements intégrés dans la cuvette (semi-cartridge bearing. Il s’agit d’un roulement à bague (cartridge bearing), d’où leur réputation d’être plus durables qu’un roulement à billes libres ou en cage. Par contre lorsqu’un tel roulement devient défectueux, il sera alors nécessaire de remplacer la cuvette, ce qui ne peut se faire qu’à l’aide d’outils adaptés. Le cône est remplacé par un cône de compression (compression ring), pièce conique, en général fendue, faisant tampon entre le roulement et l’extrémité basse ou haute du pivot de fourche. Les roulements intégrés peuvent être à billes ou à aiguilles.

Sur les jeux de direction intégrés, on utilise plutôt des roulements à contact angulaire (angular contact bearing). Une des faces de la bague comporte un chanfrein sur le pourtour extérieur. C’est cette surface anguleuse qui sera en contact avec la partie elle aussi chanfreinée de l’intérieur du tube de direction. Les deux angles doivent être similaires : 36° (depuis la verticale, maintenant obsolète) ou 45°. L’autre face de la bague comporte elle aussi un chanfrein mais sur le pourtour intérieur. Il sera en contact avec une pièce conique, elle aussi de même angle (36° ou 45°), en général un cône de compression en haut ou l’assise conique du bas du pivot de fourche. Les deux angles doivent être indiqués sur la bague, le premier angle pour le chanfrein intérieur et le deuxième pour l'extérieur. C’est l’un des principaux avantages du jeu de direction intégré : le contact angulaire supporte en effet des charges axiales (parallèles à l’axe de rotation) plus importantes qu’un roulement à bague radial classique. L’autre avantage est qu’ils se changent simplement à la main, sans aucun outil. Pour être pleinement efficaces, les roulements à contact angulaire doivent être montés par paire, un en haut dans un sens et l’autre en bas dans l’autre sens. On rencontre aussi parfois des roulements à bague radiaux, appelés souvent roulement annulaires.

Joint et cache-poussière

Les roulements peuvent être protégés de l’extérieur à l’aide de cache-poussières et de joints pour éviter toute contamination d'humidité ou de poussières :

• Un joint torique est souvent placé autour du pivot immédiatement sous la pièce supérieure du jeu de direction. Les roulements à bague peuvent être aussi munis d’un joint torique.
• La jonction extérieure entre la cuvette et le cône est souvent protégés à l’aide d’un joint plat souple.
• Le jeu de direction supérieur peut être protégé par un cache-poussière conique en caoutchouc.
• Le capot des cuvettes internes ou des jeux de direction intégrés joue aussi le rôle de cache-poussière.
• On peut aussi protéger le roulement inférieur à l’aide d’un ruban de néoprène équipé d’un scratch ou en rajoutant un bout de chambre à air usagé sur le pourtour extérieur, lors du montage de la fourche.

Standard SHIS

Le standard S.H.I.S. (Standardized Headset Identification System) est une nomenclature permettant de retrouver facilement quel jeu de direction est compatible pour un cadre (le tube de direction) et une fourche (le pivot) données. Le code SHIS identifiant les différents jeux de direction est composé ainsi :

XX n1/n2 | YY n3/n4. Quelques exemples : EC30/25.4-24tpi | EC30/26 (pivot fileté de 1" au standard BSC), EC 34/28.6 | EC 34/30 (cuvette externe et pivot lisse de 1 1/8"), ZS 44/28.6 | ZS44/30 (cuvette interne pour une douille de 44), IS42/28.6 | IS42/30 (Hiddenset™ de Campagnolo®) ou ZS44/28.6 | EC49/30 (jeu mixte).

La première partie permet d’identifier la partie supérieure du jeu de direction (le haut du pivot et de la douille de direction) et la seconde la partie inférieure (bas de la douille et du pivot ou cône de fourche). Le caractère | (barre verticale) est utilisé pour séparer ces deux parties. Chaque partie est composée d’un code de deux lettres identifiant le type de cuvette suivi d’un premier nombre pour le diamètre interne de la douille et d’un deuxième nombre pour le diamètre externe du pivot. Les diamètres sont exprimés en millimètres et le caractère / (barre oblique) est utilisé pour séparer ces deux parties. Si le pivot est fileté, le pas de vis devra être spécifié à la suite du deuxième nombre de la première partie. Le caractère - (trait d'union) est utilisé pour séparer le diamètre et le filetage.

Le standard S.H.I.S. distingue trois types de cuvettes :

• EC pour External Cup identifie les cuvettes externes. Ce qui signifie qu’une cuvette a été rajoutée au tube de direction et le que le roulement se situe à l’extérieur des extrémités de la douille.
• ZS pour Zero Stack identifie les cuvettes internes. Ce qui signifie qu’une cuvette a été rajoutée au tube de direction et que le roulement se situe à l’intérieur des extrémités de la douille.
• IS pour Integrated System identifie les jeux de direction intégrés. Ce qui signifie que la cuvette est intégrée dans le tube de direction et que le roulement est directement posé à l’intérieur de ses extrémités.

Pour retrouver le code SHIS de la direction d’un vélo, il faut d’abord identifier le type des cuvettes et se munir d’un pied à coulisse pour effectuer les mesures :

• Pour la partie supérieure, on mesure d’abord :
  • Le diamètre interne de l’extrémité supérieure de la douille de direction. On arrondit au millimètre le plus proche et on vérifie que cette cote est bien répertoriée dans la nomenclature SHIS (premier nombre).
  • Le diamètre externe de l’extrémité supérieure du pivot de fourche. On arrondit au dixième de millimètre le plus proche et on vérifie que cette cote est bien répertoriée dans la nomenclature SHIS (deuxième nombre). Si le pivot est fileté on identifie au mieux son pas de vis.
• Pour la partie inférieure, on mesure d’abord :
  • Le diamètre interne de l’extrémité inférieure de la douille de direction. On arrondit au millimètre le plus proche et on vérifie que cette cote est bien répertoriée dans la nomenclature SHIS (premier nombre).
  • Le diamètre externe de l’extrémité inférieure du pivot de fourche (la partie où doit se loger le cône de fourche). On arrondit au millimètre le plus proche et on vérifie que cette cote est bien répertoriée dans la nomenclature SHIS (deuxième nombre).

Il faut parfois rajouter quelques informations pour identifier correctement les jeux de direction :

• La hauteur à rajouter dans l’empilement du jeu de direction (stack height) peut être précisée par le fabricant (lettre H suivie de la hauteur supplémentaire en millimètres). Par exemple ZS44/28.6 H16 si le capot de compression fait 16 mm de hauteur ou EC34/30 H13.7 si la partie externe de la cuvette fait 13,7 mm de hauteur.
• La profondeur de l’alésage du tube de direction pour accueillir les cuvettes ou les roulements se déduit normalement du code SHIS. Toutefois il peut y avoir de petites différences d’un fabricant à un autre qui peuvent parfois poser problèmes.
• L’angle des zones de contact des roulements à bague pour les jeux de direction intégrés anciens qui peuvent être à 36° au lieu du 45° standard.
• Le diamètre externe des potences à plongeur n’est pas indiqué dans le standard SHIS ce qui peut susciter quelques déconvenues sur certains BMX à pivot 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

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. Attention, il faut bien vérifier le sens de la cage à billes qui peut être trompeur (surtout qu'en fonction des cages à billes, ça peut sembler inversé). Les billes doivent absolument toucher les deux chemins de billes sinon la cage va s'user et des bouts de métal vont finir au milieu des billes.
• 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.

Dimensions des jeux de direction fileté

Jeux de direction pour pivot fileté

	partie supérieure du pivot				potence			cuvettes		cône de fourche
	diamètre externe				diamètre externe			douille a	cuvette (partie ajustée)	assise du pivot	cône
S.H.I.S.	en pouce	en mm	Nom	Commentaires	en pouce	en mm	filetage	diamètre interne	diamètre externe	diamètre externe	diamètre interne
22.2-24tpi	7/8"	22,2	7/8" fileté	Vélos enfant			24 tpi
M23-1.0		23	23 mm français	Vélos enfant, obsolète			1 mm
M25-1.0		25	25 mm français	Vieux standard français, obsolète		22	1 mm		30,2		26,5 ou 27
25.4-24tpi	1"	25,4	1" BMX	BMX, pédalier monobloc, vieux VTT	5/6"	21,15	24 tpi		32,7 b		26,4 b
			1" J.I.S.	Vélos anciens ou bas de gamme fabriqués en asie	7/8"	22,2	24 tpi	29,75 à 29,9	30	27,1 à 27,2	27
			1" fileté ISO	Ancien standard européen (BSC) : la plupart des routiers, VTT peu récents	7/8"	22,2	24 tpi	29,9 à 30,1	30,2	26,5 à 26,7	26,4
			1" Pro Campagnolo	Obsolète	7/8"	22,2	24 tpi c		30,2 d		26,4 e
			1" Italien	Obsolète	7/8"	22,2	24 tpi c		30,2 d		26,5 ou 27 f
			1" Moulton	Moulton Mark III et antérieurs	7/8"	22,2	24 tpi		30,2 g		33
25.4-26tpi	1"	25,4	1" Raleigh		7/8"	22,2	26 tpi		30,2		26,4
25.4-30tpi	1"	25,4	1" Chater Lea	Très rare	7/8"	22,2	30 tpi		30,2		26,4
M26-1.0		26	26 mm autrichien	Rare		22	1 mm		30,8		26,7
M28-1.0		28	28 mm français	Vieux tandem français		22	1 mm
28.6-26tpi	1 1/8"	28,6	1 1/8" fileté	Nouveau standard (oversized) : la plupart des VTT, tandem, certains routiers et BMX récents	1"	25,4	26tpi	33,75 à 33,9	34	30,1 à 30,2	30
31.8-26tpi	1 1/4"	31,8	1 1/4" fileté	Quelques tandem et VTT, obsolète	1 1/8"	28,6	26tpi	36,75 à 36,9	37	33,1 à 33,2	33

• ^a L’alésage du tube de direction doit atteindre une profondeur de 15 mm ou plus.
• ^b Variable.
• ^c Les filets sont coupés à 55° mais restent compatibles avec les jeux de direction 1" ISO.
• ^d Partie supérieure du jeu de direction compatible avec le 1" ISO.
• ^e Partie inférieure du jeu de direction compatible avec le 1" ISO.
• ^f Partie inférieure du jeu de direction compatible avec le 25 mm français.
• ^g Partie haute, l’extrémité inférieure de la douille ferait 36,4 mm.

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). 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 en général à bague à contact angulaire (angular contact cartridge bearing) dans les jeux intégrés mais il existe aussi des cuvettes internes ou externes ayant un roulement intégré ou acceptant un roulement à bague radial (radial cartridge bearing).
• À l’intérieur du pivot de fourche, il y a en général un 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.

Dimension des pivots

Dimension des pivots lisses

Diamètre nominal		Diamètre externe
SHIS	Nom	Haut du pivot
en mm	en pouce	en mm	commentaire
25.4	1"	25,25 à 25,4	ancien standard
28.6	1 1/8"	28,45 à 28,6	nouveau standard
31.8	1 1/4"	31,6 à 31,75	obsolète
38.1	1.5" ou 1 1/2"	37,074 à 38,202	downhill et freeride

Dimension des cônes de fourche

Dimension des cônes de fourche

Diamètre nominal			Assise du cône	Cône
SHIS	Bas du pivot		diamètre externe	diamètre interne
en mm	en pouce	Nom	en mm	en mm	Commentaire
26	1"	1" ISO	26,43 à 26,49	26,35 à 26,4	1" Pro, ancien standard européen
27	1"	1" JIS	27,03 à 27,09	26,95 à 27	ancien standard asiatique , obsolète
30	1 1/8"	1 1/8"	30,015 à 30,075	29,93 à 29,98	nouveau standard
33	1 1/4"	1 1/4"	33,03 à 33,09	32,95 à 33	surtout tandems
37	1 3/8"	1 3/8" IS	n.a.	n.a.	jeu intégré
40	1 1/2" a	1.5" ou 1 1/2"	39,79 à 39,85	39,71 à 39,76	downhill et freeride

• ^a Cannondale à 1 9/16" (39,7 mm).

Dimension des douilles pour jeu à cuvette

Dimension du tube de direction, jeu à cuvette

		Pivot	Tube de direction			Cuvette
		diamètre externe	diamètre interne		externe	partie ajustée
SHIS	Commentaire	courant	en mm a	avant usinage	recommandé	diamètre externe
EC29	1" JIS externe, asiatique, obsolète	1"	29,85 à 29,9	28,5 à 29,5		30 à 30,1
EC30	1" Professional ou ISO externe, européen	1"	30,05 à 30,1	28,5 à 29,5		30,2 à 30,3
EC34	1 1/8" standard externe	1 1/8"	33,90 à 33,95	31,5 à 33,5	38	34,05 à 34,15
EC37	1 1/4" standard externe, tandems	1 1/4"	36,9 à 36,95	35 à 36,5		37,05 à 37,15
ZS41	1" standard interne	1" ou 1 1/8"	41,35 à 41,4	36 à 41	47	41,45 à 41,5
EC44	1-1/8" externe	1 1/8"	43,95 à 44	38 à 43	50	44,05 à 44,1
ZS44	1-1/8" standard interne
EC49	1.5" standard OnePointFive®, externe	1 1/2"	49,57 à 49,65 b	47,6 mini	57	49,7 à 49,75
ZS49	1.5" standard OnePointFive®, interne
ZS55	1.5" interne, rare	1 1/2"	54,9 à 54,95		61	55,05 à 55,1
EC56	1.5" externe	1 1/2"	55,9 à 55,95		62	56,05 à 56,1
ZS56	1.5" interne

• ^a Profondeur minimum d'usinage de la douille : 15 mm pour les cuvettes externes et 12,5 mm pour les cuvettes internes.
• ^b Profondeur minimum d'usinage de la douille : 25,4 mm sauf Cannondale 11 mm.

Dimension des douilles pour jeu intégré

Dimension du tube de direction, jeu intégré

		Pivot	Tube de direction						Roulement
		diamètre externe	diamètre interne		profondeur de l’assise		angle	diamètre externe	diamètre externe
SHIS	Commentaire	courant	en mm	avant usinage	supérieure	inférieure	du chanfrein	recommandé	en mm
IS38	1" Cane Creek IS	1"	38,15 à 38,25	28 à 34	3,1 à 3,2	6,9 à 7,0	45°	42	38
IS41	1 1/8" Cane Creek IS	1 1/8"	41,1 à 41,2	32 à 36	3,1 à 3,2	6,9 à 7,0	45°	45	41
	1-1/8" Tien Hain ind. / FSA, 36°-36° obsolète	1 1/8"	41,6 à 41,7		1,9 à 2,1 ou 6,6 à 6,8	6,3 à 6,5 ou 7,3 à 7,5	36°		41,5
IS42	1 1/8" ISi – Italian a	1 1/8"	41,95 à 42,05	33	2,8 à 3,0	6,6 à 6,8	45°	46	41,8
	Microtech® Integrated, obsolète	1 1/8"	41,9 à 42				45°		42
	1-1/8" ICBM, obsolète	1 1/8"	44,9 à 45		1,6	5	45°
IS47	1-1/4" integrated	1-1/4"	47,05 à 47,1		n.a.	7,3 à 7,5	45°		47
IS49	1-3/8" IS, rare, certains modèles de Cervélo®	1-3/8"	49,1 à 49,2		n.a.	6,9 à 7,0	45°		49
	1-3/8" IS, rare, certains modèles de Specialized®					7,3 à 7,5
IS52	1-1/2" Integrated	1-1/2"	52,05 à 52,15		n.a.	7,3 à 7,5	45°	56	52

• ^a Dont Campagnolo® Hiddenset™.

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.
• Pour un jeu de direction non fileté, on tente de faire pivoter les entretoises extérieures à la main. Si on arrive à les faire tourner, il y a certainement 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. Attention, ne jamais utiliser cette méthode si le frein est à tirage central (cantilever ou étrier), le câble tendu du frein empêchant de percevoir un éventuel jeu dans la direction.
• 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 pour reconnaître la présence d’un jeu.
• 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.