Manivelles à emmanchement carré

Description

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  Emmanchement de l'axe (A=extrémité, B=méplat, C=butée)

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  Emmanchement de la manivelle (A=filets d'extraction, B=épaulement, C=trou d'emmanchement)

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  Éclaté d'un pédalier avec axe carré à vis

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  Axe à écrou

L’emmanchement carré est une forme particulière d’ajustement serré conique entre une manivelle et un axe. Une vis ou un écrou de pédalier permet de serrer l’ajustement lors du montage et de sécuriser ensuite celui-ci lors du pédalage. Sur la manivelle, on distinguera les parties suivantes :

• Côté extérieur (A), un trou de section circulaire, en général fileté en M22x100, permettant d’y visser l’extracteur de manivelle lors du démontage.
• Côté intérieur (C), un trou de section carré, plus ou moins large et plus ou moins profond, permettant d’y emmancher l’axe du jeu de pédalier. Les méplats du carré sont en général plat, mais peuvent être légèrement bombés.
• Un épaulement (B) qui fait la jonction entre ces deux trous et sert de surface d’appui à la vis ou l’écrou de pédalier.

Sur l’axe, on identifiera les parties suivantes :

• L’extrémité de section carré, plus ou moins large (ISO 12,50mm et JIS 12,63mm, il existe d’autres tailles), munie d’un trou taraudé (en général M8x100) ou d’une tige filetée (en général M10x125) pour accueillir la vis ou l’écrou du pédalier.
• Le corps de l’emmanchement, légèrement conique est composé de

4 méplats (B) avec une pente de 2°05 (par rapport au centre de l’axe) mais de longueur variable qui s’ajusteront sur les méplats du trou d’emmanchement de la manivelle.

• La fin du méplat se termine par une butée (C) de forme, d’angle et de longueur variable (chanfrein, congé, etc.) sur laquelle ne devrait pas s’appuyer le côté intérieur de la manivelle.

Les manivelles à emmanchement carrés ont supplantés les manivelles à clavette vers la fin des années 1980. L’idée était de gagner en rendement et en fiabilité en augmentant les surfaces de friction. De nos jours, deux inconvénients majeurs ont remisé ce type d’emmanchement dans les pédaliers d’entrée de gamme :

• Des problèmes de compatibilité qui s’avèrent un peu plus compliqués que la simple opposition entre standards JIS et ISO, et peuvent être cause d’un serrage insuffisant de la manivelle.
• Un montage axial souvent imparfait donnant l’impression que les plateaux sont voilées. On rencontre parfois ce genre de problème sur les modèles d’entrée de gamme ou d’occasion lorsque les méplats de l’axe ou de la manivelle ne sont pas rigoureusement identiques.

Variantes

Filets d'extraction

Sur la plupart des manivelles, le filetage permettant d’y visser l’extracteur de manivelle est de 22mm pour un pas de 1mm (M22x100). Il existe toutefois d’autres filetages :

• 23 mm sur les anciennes manivelles TA.
• 23,35 mm sur les manivelles Stronglight d’avant 1982.
• 7/8" x 24 tpi sur les premières manivelles Lambert.
• Filetage inversé sur certaines manivelles Campagnolo.
• Filetage dédié aux vis d’auto-extraction qui est parfois inversé.

Enfin ces filets peuvent être absents sur les manivelles conçues pour être extraite à l’aide d’une vis.

Taille d'emmanchement

Les axes ISO ont un diamètre de 12,50mm et les JIS de 12,63mm. Les manivelles de chacun de ces deux standards sont normalement conçues pour un axe de même standard, mais il est parfois possible de les panacher. Le JIS ayant détrôné l’ISO, on rencontre ce dernier surtout sur des anciens pédaliers. Il existe toutefois d’autres diamètres plus larges, totalement incompatibles, par exemple sur certains Dura-Ace de Shimano, Ofmega ou Truvativ…

Compatibilité

Monter une manivelle JIS sur un axe ISO pose souvent problème car la manivelle risque d’être trop enfoncée. Si les méplats de l’axe ne sont pas assez longs, la manivelle peut heurter la butée de l’emmanchement carré de l’axe avant l’ajustement entre axe et manivelle soit suffisamment serré. Si les méplats sont trop longs, l’extrémité de l’axe peut heurter l’embase ou la rondelle de la vis de pédalier avant que le serrage soit suffisant. Le montage risque alors de ne pas être suffisamment serré, la manivelle prendra du jeu et s’usera rapidement. De plus, on risque d'abîmer les filetages de la vis de pédalier si on serre trop fort en voulant rectificer le serrage insuffisant de la manivelle.

Monter une manivelle ISO sur un axe JIS peut aussi poser problème car la manivelle risque de ne pas être enfoncée suffisamment, surtout si les méplats de l’axe ne sont pas assez longs. L’extrémité de l’axe risque d’être trop éloignée pour pouvoir engager suffisamment les filets de la vis ou de l’écrou de pédalier. Le serrage sera insuffisant et on risque là aussi d'abîmer les filets de la vis de pédalier en serrant trop fort. Le problème est plus conséquent lorsque l’axe comporte une tige filetée, les écrous comportant beaucoup moins de filets que les vis.

Comme on peut le constater la compatibilité entre axe et manivelle ne dépend pas seulement du diamètre de l’extrémité de l’axe mais aussi de la longueur de l’emmanchement, celui de l’axe comme celui de la manivelle. De plus la frontière entre les deux standards est loin d’être évidente, voici quelques exemples :

• Les anciennes manivelles de Shimano peuvent ne pas être compatibles sur un axe Shimano plus récent.
• Stronglight comme TA ont changé de standard, passant de l’ISO au JIS, mais leurs anciennes manivelles étaient plus souvent compatibles avec les axes JIS que les axes ISO de l’époque.
• Le diamètre des axes Ofmega a pu être parfois trop étroit ou trop large pour des manivelles plus courantes.
• Les normes sont parfois trop tolérantes (JIS) ou ont évolué (ISO).

Remplacer une manivelle ou un axe de pédalier, s’ils ne sont pas d’origine, peut donc avoir deux conséquences :

• La ligne de chaîne risque de ne plus être identique. Il est donc recommandé de vérifier celle-ci avant démontage et après montage. Si un écart de plus de 2 mm est constaté, il est préférable de trouver une autre manivelle. Par contre, on peut justement rectifier cette ligne de chaîne en changeant de manivelle. Dans tous les cas, il faudra contrôler et rectifier le réglage du dérailleur avant après tout montage de manivelle.
• Le serrage de la manivelle risquant d’être incorrect et les problèmes d’incompatibilité étant difficilement prévisibles, une vérification doit toujours être effectuée après montage.

Réparations

Diagnostic avant démontage

Pour vérifier la présence d’un jeu, maintenir fermement une des manivelles et tenter de faire pivoter l’autre manivelle. Les manivelles ne doivent pas bouger. Attention, un jeu dans le boîtier de pédalier peut donner l’impression d’un jeu dans les manivelles. Pour savoir du quel côté provient le jeu, il faut bien observer l’extrémité de l’axe : si elle ne tourne pas lorsqu’on fait pivoter la manivelle, le jeu provient de ce côté ci, sinon le jeu provient de l’autre manivelle. Contrôler des deux côtés : on peut avoir un jeu sur les deux manivelles.

Le jeu peut être dû à :

• Serrage insuffisant ⇒ resserrer la vis de pédalier.
• Présence de lubrifiant ou de saleté dans l’emmanchement ⇒ démonter, nettoyer, remonter.
• Emmanchement de la manivelle usée, surtout si elle est en aluminium ⇒ remplacer la manivelle.
• Filetage de la vis de manivelle abîmé ⇒ remplacer la vis de pédalier.
• Incompatibilité entre l’axe et la manivelle ⇒ remplacer la manivelle.

Vérifier aussi si la manivelle n’est pas tordue ou dépourvue de fêlures.

Démontage

Si un remontage est prévu, mesurer d’abord le dégagement entre les bases du triangle arrière et la manivelle ou un des plateaux.

La suite est détaillée dans une page dédiée : Extraction des manivelles d'un axe de pédalier à emmanchement carré.

Diagnostic après démontage

Usure de l'emmanchement de la manivelle

Usure de l'emmanchement de la manivelle

Les méplats de la manivelle pouvant être légèrement bombé, il n’est pas toujours aisé de déterminer si l’emmanchement de la manivelle est trop usé ou si c’est normal que les angles du carré ne sont pas au même niveau que les méplats.

Vérifier d’abord si la manivelle n’a pas laissé des marques sur les méplats de l’emmanchement de l'axe. Si ces marques s’étendent sur toute la longueur des plats, la manivelle était en contact contre la butée de l’emmanchement, le serrage n’était certainement pas suffisant. La manivelle est certainement usée (marques visibles du côté intérieur de la manivelle) ou inadéquate (non compatible) et doit être remplacée.

Vérifier ensuite le trou carré de la manivelle, un trou correct doit avoir 4 angles identiques et 4 côtés, plats ou légèrement bombés, identiques. Si la manivelle avait du jeu, elle a pivoté régulièrement autour de l’axe laissant des marques d’usure à côté des angles, toujours dans la même direction (sens horaire ou antihoraire). Dans les cas extrêmes, le trou n’est plus vraiment carré. Dans les cas légers on peut éventuellement réutiliser la manivelle en ajoutant un produit de fixation sur les méplats de la manivelle et de l’axe (il sera alors nécessaire de chauffer la manivelle avant démontage pour faire fondre le produit de fixation).

Montage

Montage des manivelles

Nettoyer sans graisser les emmanchements de l’axe et de la manivelle.

Sur les pédaliers à axe carré de qualité médiocre, les 4 méplats de l’emmanchement ne sont pas parfaitement identiques. Le montage de la manivelle droite peut alors créer un voile apparent des plateaux. Pour pallier à ce problème, il est donc recommandé d’essayer les 4 positions possibles de la manivelle et de choisir la position qui génère le moins de voile. Voici la procédure à suivre :

• Monter la manivelle sur l’axe et donner un coup de maillet pour stabiliser le maintient de l’emmanchement.
• Faire tourner doucement la manivelle et en observant le dégagement entre les dents des plateaux et la base droite du triangle arrière. Si les plats de l’emmanchement sont pas parfaitement identiques, ce dégagement changera lors de la rotation. Attention, les plateaux ovalisés peuvent fausser la perception.
• Essayer les 4 positions et choisir celle qui génère le moins de voile.
• Si le voile paraît identique dans toutes les positions, le problème vient d’ailleurs : emmanchement de la manivelle trop usé, incompatibilité entre axe et manivelle, jeu de pédalier abîmé, plateaux ou étoile déformée.
• Réaligner la manivelle gauche si nécessaire.

Serrage

Serrage de la manivelle

Graisser légèrement (ou mettre du frein-filet) puis visser la vis ou l’écrou du pédalier. Serrer fort à l’aide de l’outil adéquat, de préférence avec une clé dynamométrique (couple de serrage entre entre 34 Nm et 54 Nm). Si on sent une butée lors du serrage, la manivelle a pu atteindre la butée de l’emmanchement de l’axe ou la vis est entrée en contact avec l’extrémité de l’axe. Dans ce cas, continuer à forcer n’aboutira qu’à la destruction des filets de la vis ou de l’écrou. La manivelle n’est certainement pas compatible avec l’axe et doit être remplacée.

Vu le couple important, le serrage de la vis n’est pas aisé. Voici quelques astuces :

• Garder un angle serré entre la manivelle et le manche de l’outil (meilleur avantage mécanique). Si l’angle est suffisamment serré on peut même rapprocher les deux leviers en utilisant ses deux mains. Les deux mains aident aussi à bien maintenir la clé sur la tête de vis.
• Lors du serrage de la manivelle droite, après avoir remis la chaîne, maintenir la manivelle de la main droite et serrer de la main gauche en tournant la roue arrière. Attention, on ne sent plus sa force, risque de serrage excessif.
• Mettre la manivelle et le manche de l’outil à 180° et pousser en mettant tout son poids dans la balance. Attention, on sent moins bien sa force, risque de serrage excessif.

Vérification du montage

Contrôler d’abord si la manivelle a un jeu. Si c’est le cas, resserrer la manivelle ou effectuer les contrôles qui suivent.

Si vous avez un doute sur la bonne compatibilité entre l’axe et la manivelle, procéder aux vérifications suivantes :

• Dévisser la vis du pédalier. Évaluer ou mesurer à quelle distance se trouve l’extrémité de l’axe par rapport à l’épaulement de la manivelle. Dans l’idéal, l’axe doit être en retrait d’environ 2mm. Si l’axe est trop en retrait ou s’il arrive au contraire à fleur de l’épaulement, la manivelle n’est certainement pas compatible. Elle risque de s’arracher suite à des pédalages en force. Il est préférable de remplacer la manivelle.
• Vérifier si l’arrière de l’emmanchement de l’axe est encore visible derrière la manivelle. Si ce n’est pas le cas, démonter la manivelle et observer les marques qu’a laissé la manivelle sur les méplats de l’emmanchement de l'axe. Si ces marques s’étendent sur toute la longueur des plats, la manivelle était certainement en contact contre la la butée de l’emmanchement. Le serrage risque d’être insuffisant. Il peut être préférable de remplacer la manivelle.

Vérifier la ligne de chaîne : mesurer le dégagement entre les bases du triangle arrière et la manivelle ou un des plateaux et comparer avec les mesures prises avant démontage. Si l’écart entre les deux mesures dépasse les 2mm, la nouvelle ligne de chaîne risque de poser problème. Il peut être préférable de remplacer la manivelle (à moins bien sûr, qu’on souhaitait justement rectifier cette ligne de chaîne).

Contrôler (dans tous les cas) les passages de vitesse et régler si nécessaire le dérailleur avant.

Resserrage

Le serrage des vis de pédalier doit être contrôlé régulièrement, lors de l’entretien du vélo.

Il arrive souvent que seule la vis de la manivelle gauche se dévisse à la longue, sans doute à cause de l'effet de précession. Mettre alors du frein filet sur la vis pour résoudre le problème (du frein filet léger de préférence, sinon il faudra certainement chauffer la vis avant pour pouvoir la démonter).