Le guide complet des casques de vélo

Tout ce que vous devez savoir sur ce composant clé du vélo

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Par Benoît Pfender

Publié: 23 avril 2023 à 10h00

Le jeu de direction est un composant monté dans le tube de direction de votre vélo qui lui permet de diriger et de maintenir votre fourche en place.

Il comprend généralement - mais pas toujours - un composant séparé qui s'enfonce dans le tube de direction du vélo. Il se situe entre la couronne de la fourche et le bas du tube de direction, et le haut du tube de direction et la tige.

Il existe presque autant de variantes de casques qu'il existe de types de vélos, et comprendre quel casque votre vélo utilise, comment il fonctionne et comment en acheter un de remplacement n'est pas une tâche simple.

Voici notre guide pour vous aider à vous familiariser avec l'humble casque.

Il existe différents types de casques disponibles, mais ils fonctionnent tous de la même manière.

Les deux roulements à chaque extrémité du tube de direction sont ce qui fait que les choses fonctionnent. Traditionnellement, ceux-ci étaient maintenus dans des "coupelles" pressées, mais les vélos modernes voient également des roulements montés directement dans le cadre.

Les coupelles (ou ensemble intégré) fournissent l'interface qui localise les roulements dans le cadre.

Le pivot de fourche glisse dans ces roulements.

Une course de couronne à la base du pivot s'accouple avec le roulement inférieur.

La forme conique de la course est centrée sur le pivot de fourche. Cela signifie qu'il est auto-centrant sur le roulement et, lorsqu'une précharge est appliquée, la forme angulaire garantit qu'il supporte à la fois les charges axiales et latérales. Une course supérieure remplit les fonctions correspondantes pour le roulement supérieur.

Presque toute la charge axiale subie par la fourche pendant la conduite sera supportée par le roulement inférieur, car celui-ci repose effectivement sur le dessus de la fourche.

Le roulement supérieur ne supporte que la charge axiale exercée par la précharge appliquée pour maintenir la fourche en place en toute sécurité.

Incidemment, l'interface entre le roulement et la fourche s'appelle la course (couronne de couronne et course supérieure) car elle agissait à l'origine comme le chemin de roulement, les billes de roulement dans le casque roulant directement dessus.

Cependant, décrire ce composant comme une course sur des vélos modernes est, à proprement parler, incorrect.

L'omniprésence des roulements à cartouche (unités scellées contenant tous les éléments roulants) signifie qu'il devrait être plus correctement défini comme un «siège» ou une «surface de contact».

Étant donné que le roulement à cartouche est livré sous forme d'unité pré-assemblée, la bague de couronne n'a pas à supporter les roulements à billes, ceux-ci sont contenus à l'intérieur de l'ensemble de roulement lui-même.

Enfin, une précharge doit être appliquée aux roulements pour s'assurer que tout est sécurisé et reste en place. La règle générale est que la précharge doit être suffisante pour empêcher tout basculement ou mouvement du tube de direction, tout en permettant à la fourche de tourner librement.

De nos jours, il est peu probable que vous trouviez des casques filetés en dehors des vélos à petit budget, de certains vélos de piste et de randonnée, ou sur des versions rétro. Cependant, étant donné qu'ils ont été la norme pendant de nombreuses années, ils valent toujours la peine d'en parler.

Sur un casque fileté, les roulements reposent dans des coupelles qui sont pressées dans le haut et le bas du tube de direction. Une course se trouve sur la couronne de fourche, complétant l'ensemble de roulement au bas du tube de direction.

Le tube de direction de la fourche est fileté et une bague filetée est vissée dans le haut de la fourche pour se caler contre le roulement supérieur.

La bague supérieure comprendra généralement un chapeau de palier avec des joints pour protéger les roulements des débris et des éléments. Serrer cela permet de régler la précharge. Cet ensemble est ensuite fixé avec un contre-écrou, maintenant la fourche en place.

La tige - connue sous le nom de tige de douille - se fixe séparément, glissant à l'intérieur du tube de direction. Il est fixé en serrant le boulon supérieur, qui engage une cale expansible à sa base pour serrer la tige en place.

En fonction de la longueur de la douille, vous pouvez facilement régler la hauteur de la potence en la faisant glisser plus haut ou plus bas à l'intérieur du pivot et en la fixant dans la bonne position.

Cependant, la conception filetée entraîne quelques complications.

La fourche doit être adaptée précisément à la longueur du tube de direction du cadre - il est important que le pivot de la fourche soit juste assez long pour fournir un engagement suffisant pour les filets du contre-écrou, sans que le contre-écrou ne touche le haut du pivot.

Le réglage d'un jeu de direction fileté nécessite également des clés spécifiques dimensionnées pour (les grandes dimensions) de la course filetée et du contre-écrou - pas quelque chose que vous voudriez nécessairement emporter avec vous lors de vos sorties.

Les casques filetés peuvent parfois avoir une fâcheuse tendance à se défaire à cause d'un phénomène appelé précession. Des soins et un entretien réguliers peuvent lutter contre cela, mais cela peut quand même être un problème.

Étant donné que les casques filetés comprennent plusieurs composants qui se chevauchent, ils ont un poids accru par rapport aux conceptions sans fil modernes, qui sont désormais plus courantes.

Cependant, vous aurez toujours quelques romantiques aux yeux embués déplorant la perte des lignes élégantes d'un casque fileté. En raison de cette nostalgie, les casques filetés connaissent une certaine résurgence sur le marché des vélos personnalisés.

Le casque sans fil est une conception beaucoup plus simple et sans doute supérieure. Il est plus rapide et plus facile à entretenir, ce qui peut être fait avec des outils standard - des clés hexagonales ou Torx dans la plupart des cas.

Comme pour le jeu de direction fileté, des roulements sont montés en haut et en bas du tube de direction. Une course de couronne se trouve au bas du tube de direction et s'accouple avec les roulements inférieurs.

Mais, contrairement à la conception filetée, la fourche n'est pas captive du casque et n'est maintenue en place que par une tige fixée au pivot s'étendant à travers le tube de direction.

La potence est fixée à l'extérieur du tube de direction et sa hauteur peut être ajustée avec des entretoises.

Avant de serrer la potence, une précharge doit être appliquée à travers le capuchon supérieur, avec un boulon qui « tire » sur un écrou en étoile ou une bonde fixée à l'intérieur du tube de direction.

Les écrous en étoile ne sont vraiment utilisés qu'avec des tubes de direction en métal. Les deux rangées de dents en forme d'étoile sont incurvées de sorte qu'elles se replient lorsqu'elles sont enfoncées dans le pivot, mais se mettent en place lorsqu'une précharge est appliquée, tirant dans le sens contraire des dents.

Pour les fourches en carbone (avec un pivot en carbone), un extenseur (également appelé bonde) est installé, ce qui répartit la charge sur une zone plus large à l'intérieur du pivot.

Les extenseurs atténuent également les blessures par écrasement du pivot en carbone, car ils fournissent un élément «solide» pour soutenir le carbone lorsque la potence est serrée en place.

La force de précharge est transmise via la potence (et les entretoises), qui reposent légèrement sur le tube de direction en haut (environ un écart de 2 à 3 mm est idéal), « tirant » le tube de direction vers le haut, appliquant une précharge et calant correctement la fourche dans les roulements.

La bague de couronne conique positionne le pivot par rapport au roulement inférieur à la base du tube de direction.

Le roulement supérieur s'interface avec une bague de compression conique fendue. Lorsque la précharge est appliquée, la bague de compression se coince efficacement entre le roulement supérieur et le tube de direction, se resserrant autour du pivot lorsque la précharge est appliquée et que la fente se ferme.

Cela sécurise le tube de direction par rapport au roulement supérieur. Contrairement au pivot fileté, où la bague filetée fournit une connexion directe avec le tube de direction, ici la bague de compression est nécessaire pour absorber toute «pente» entre le pivot et le roulement.

Sur les casques haut de gamme, la bague de compression est souvent un élément captif du capuchon du casque qui repose sur le casque pour le protéger des éléments. Avec la précharge appliquée, la tige peut être serrée, serrant les choses en place.

Une fois la potence serrée, le top cap ne sert plus à rien. C'est juste là pour appliquer la précharge initiale avant que la potence ne sécurise l'ensemble.

Il existe différents types de casques sans fil disponibles, mais ils suivent tous le même principe d'assemblage de base. Les différences résident principalement dans la manière dont les roulements sont montés dans le cadre.

Il s'agit de la conception originale sans fil. Les roulements reposent dans des cuvettes de roulement externes et les cuvettes de roulement sont enfoncées dans le haut et le bas du tube de direction.

Les roulements sont généralement un ajustement de transition à l'intérieur des cuvettes du casque. Cela signifie que même s'ils peuvent encore être retirés à la main avec une certaine force, ils sont bien ajustés à l'intérieur de leur siège.

Les roulements ont généralement une interface conique avec la cuvette, ce qui permet de fixer et de localiser le roulement à l'intérieur de la cuvette lorsque la précharge est appliquée.

Certains fabricants (comme Chris King) choisissent d'ajuster les roulements à l'intérieur des cuvettes du casque.

Cela améliore la sécurité du roulement et empêche tout mouvement, mais signifie que les roulements ne peuvent pas (officiellement) être retirés pour l'entretien et doivent être nettoyés et entretenus sur place.

Comme ci-dessus, les roulements sont assis dans des coupelles, mais celles-ci, à leur tour, sont assises à l'intérieur, plutôt que fières, du tube de direction, avec seulement une petite lèvre en saillie pour localiser la coupelle et l'empêcher d'être enfoncée complètement à l'intérieur du tube de direction.

Afin de loger les roulements à l'intérieur de la coupelle, le tube de direction a un diamètre global plus grand.

Un effet secondaire de ceci est que des tubes de plus grand diamètre peuvent être utilisés, ce qui entraîne une augmentation de la rigidité du cadre dans cette zone.

Un jeu de direction intégré supprime les cuvettes de roulement, les roulements tombant dans des sièges préformés à chaque extrémité du tube de direction - le tube de direction prend en charge les fonctions des cuvettes de roulement.

Les roulements sont en fait lâches dans ces sièges - ils ne sont pas équipés de l'ajustement serré que vous pourriez attendre des composants, tels que les boîtiers de pédalier à ajustement serré.

Au lieu de cela, le tube de direction est percé de sièges coniques. Lorsque la précharge est appliquée, ces sièges inclinés entraînent l'auto-alignement des roulements, ainsi que leur fixation en place, créant un assemblage rigide.

Il a été affirmé que cette configuration est une mesure d'économie de la part des fabricants. Plutôt que d'appuyer sur une cuvette de roulement dans le cadre, le roulement peut simplement être inséré lors de l'assemblage.

Il semble également permettre des tolérances de fabrication légèrement plus souples, bien qu'il soit essentiel que les deux alésages soient usinés concentriquement et sur le même axe pour un bon ajustement du jeu de direction.

L'angle standard pour l'alésage conique est de 45 degrés. 36 degrés est maintenant considéré comme obsolète, mais peut parfois être trouvé sur des cadres plus anciens.

Dans certains cas, les sièges peuvent être usinés à angle droit par rapport au tube de direction et les inserts peuvent ensuite être enfoncés avec l'angle de contact requis.

Conceptuellement, la pile zéro et les arrangements de roulements intégrés pourraient également être adaptés aux casques filetés.

Certains tubes de direction utilisent un mélange de conceptions différentes, par exemple, une coupelle externe en bas et une conception semi-intégrée en haut.

Outre l'interface avec le cadre, le jeu de direction doit également s'interfacer avec le tube de direction.

Les fourches ont traditionnellement été équipées d'une course de couronne près de la couronne de la fourche. À l'origine, des roulements à billes lâches étaient utilisés pour le jeu de direction, ce qui offrait une surface durcie et usinée avec précision sur laquelle les billes pouvaient rouler.

Comme mentionné, de nos jours, avec l'utilisation courante des roulements à cartouche, cette pièce est à proprement parler un siège (étant donné que les bagues sont solidaires du roulement à cartouche). Cependant, le terme «course» a été conservé, dans ce cas, il signifie une surface avec laquelle le roulement peut s'accoupler.

Les courses de couronne sont souvent spécifiques au casque, avec de nombreuses variations différentes des dimensions précises et de l'interface avec les roulements. Par conséquent, si vous échangez un jeu de direction, vous devrez probablement échanger la bague de couronne sur la fourche.

Les roulements à cartouche permettent également d'utiliser des bagues de couronne fendues, ce qui facilite l'installation. Parce que la course de la couronne agit comme un siège, elle peut être fendue sans impact négatif, ce qui lui permet d'être ouverte pour desserrer l'ajustement lors de son installation ou de son retrait.

L'utilisation de roulements à cartouche a également permis le développement de bagues de couronne intégrées. Étant donné que la charge est répartie par le siège extérieur du roulement (plutôt que par des billes de roulement dures roulant directement sur le siège), des matériaux plus souples, tels que la fibre de carbone, peuvent être utilisés pour construire la «course».

Une bague de couronne intégrée est simplement un tube de direction qui a été façonné pour s'adapter précisément à la bague extérieure du roulement du casque. Celui-ci reprend les fonctions de la course de la couronne qui aurait été installée auparavant.

Les courses de couronne intégrées se présentent généralement sous deux angles différents - 36 ou 45 degrés.

L'autre élément clé à considérer est le diamètre du pivot. Les tailles standard sont des pivots de 1 pouce, 1 1/8 pouce, 1,25 pouce et 1,5 pouce.

Vous pouvez parfois rencontrer un pivot sans filetage de 1 pouce, mais vous êtes plus susceptible de trouver un pivot fileté de cette taille. Les pivots filetés de 1 1/8 pouce sont cependant assez courants.

Les tubes de direction coniques sont la disposition la plus courante sur les vélos modernes. Cela tente de fournir le meilleur des deux mondes, avec une couronne large qui améliore la rigidité de la direction, avec une section supérieure effilée qui permet d'économiser un peu de poids. On le retrouve aussi bien sur les VTT que sur les vélos de route.

La forme correspondante du tube de direction (appelée «tronc» dans les cercles d'ingénierie) permet également d'optimiser la conception du cadre, la section inférieure plus large offrant une plus grande surface de connexion avec le tube diagonal.

Cela permet aux concepteurs d'augmenter la rigidité ici, le tube supérieur étant relativement fin pour améliorer le confort de conduite et réduire le poids.

Il y a alors plein d'options.

Heureusement, il existe une sorte de standard pour les casques pour vous aider à naviguer à travers la gamme de pièces et, de plus, les noms des pièces sur le marché.

Si vous magasinez, vous remarquerez que différentes marques ont des noms différents pour le même type de casque.

Le SHIS (Standardised Headset Identification System) décrit les casques d'une manière qui facilite la recherche de ce dont vous avez besoin.

L'identifiant commence par décrire le type de casque avec un code à deux lettres - « EC » signifie coque externe ; « ZS » pour micro-casque sans pile/interne ; et 'IS' pour casque intégré.

Le nombre suivant le type de jeu de direction indique le diamètre d'alésage du tube de direction (ou le diamètre extérieur du roulement/cuvette). Le nombre est donné en millimètres entiers, mais ne correspond pas toujours exactement aux dimensions de l'alésage.

Il doit être considéré comme un code pour les différentes tailles, chaque numéro identifiant de manière unique un diamètre de tube de direction.

La profondeur d'alésage d'un jeu de direction externe doit être d'au moins 15 mm.

La profondeur d'alésage d'un jeu de direction sans pile doit être d'au moins 12,5 mm.

La terminologie SHIS pour le roulement intégré fait référence à un angle de contact de 45 degrés avec le tube de direction. 36 degrés est maintenant considéré comme obsolète.

La dimension du jeu de direction est en outre définie par des codes identifiant le diamètre du pivot de fourche en haut et en bas du tube de direction.

La partie supérieure du pivot est identifiée par son diamètre et, dans le cas des pivots filetés, par le filetage utilisé pour ce pivot.

La section inférieure est identifiée par le diamètre de la bague de couronne de fourche, qui est un autre code numérique correspondant approximativement au diamètre intérieur de la bague de couronne en mm.

Tout cela peut être combiné pour définir la spécification précise des roulements supérieur et inférieur du jeu de direction. L'angle de course de la couronne peut en outre être identifié par un angle spécifié entre parenthèses. Ceci est particulièrement pertinent pour les courses de couronne intégrées, où l'angle est fixé à 36 ou 45 degrés.

Par exemple, un jeu de direction sans filetage externe traditionnel de 1-1/8 pouce avec un pivot droit serait défini comme suit :

Les fabricants de casques peuvent également choisir de spécifier la hauteur de pile pour la pile de roulements supérieure et inférieure en ajoutant un « H » suivi de la hauteur de pile en millimètres.

D'après notre expérience, il est peu probable que cette mesure varie beaucoup d'une conception de casque à l'autre, et toute différence est susceptible d'être négligeable.

La définition du code SHIS vous indiquera quel type de casque conviendra au vélo, mais vous pouvez également faire des choix supplémentaires.

Les casques à usage spécial peuvent modifier considérablement votre conduite et deviennent de plus en plus populaires en VTT en tant que moyen moins coûteux d'ajuster votre géométrie.

Popularisé par Cane Creek sous le nom d'AngleSet, ce casque vous permet de régler l'angle de tête d'un vélo.

Au lieu que le tube de direction passe verticalement à travers le tube de direction, un jeu de direction incliné utilise «l'espace libre» à l'intérieur pour incliner le pivot jusqu'à 2 degrés.

Le relâchement de l'angle de la tête de cette manière peut améliorer la maniabilité d'un vélo de montagne et n'affecte pas l'angle du siège et la hauteur du boîtier de pédalier comme il le ferait avec des bagues d'amortisseur décalées.

De même, un casque à réglage de portée vous permet d'ajuster la portée d'un vélo. Plutôt que d'ajuster l'angle du pivot, tout le pivot est décalé dans le tube de direction.

Un casque intéressant que nous avons rencontré est le ViscoSet de Cane Creek. Cela offre une direction amortie, et Jack Luke de BikeRadar a trouvé une maniabilité détendue et a arrêté l'oscillation de vitesse sur son tandem.

Il y a certainement un point de rendements décroissants où investir plus d'argent dans un casque ne vous rapportera pas beaucoup plus.

Au fur et à mesure que vous montez en prix, la qualité du roulement augmente et le niveau d'étanchéité s'améliore, mais à un certain point, vous n'avez pas besoin de payer plus pour des gains de performances significatifs.

Certains fabricants proposent des casques surdimensionnés pour une utilisation intensive, mais même pour le VTT, nous pensons que c'est exagéré. La suspension fournit un amortissement plus que suffisant pour réduire les forces entrant dans le casque.

Cela dit, vous devez rechercher une étanchéité suffisante, une bonne disponibilité des pièces de rechange et, si c'est important pour vous, un faible poids.

Les roulements sont disponibles en deux versions.

Dans le passé, les billes en vrac étaient parfois maintenues en place dans des cages de roulement. Cela a changé, la majorité des casques utilisant désormais des roulements à cartouche.

Les roulements à cartouche haut de gamme peuvent également être entretenus, mais dans de nombreux cas, il est tout aussi facile de les remplacer par des neufs. Parce que l'ensemble de roulement est contenu dans une seule unité, c'est un remplacement facile. Parce que le jeu de direction doit faire face à une charge complexe, avec une force transmise le long de l'axe du pivot ainsi que latéralement, il doit être équipé de roulements à contact oblique capables de supporter la charge dans ces deux directions.

Si votre casque semble rugueux ou horrible, il est peut-être temps de faire réparer votre casque et/ou de remplacer les roulements de votre casque.

À ce stade, sortez la fourche du tube de direction et vérifiez les roulements. Ils peuvent avoir besoin d'être remplacés ou nettoyés et regraissés. C'est un travail assez facile qui ne nécessite pas beaucoup d'outils.

Vous devez également vérifier régulièrement le jeu des casques, ce qui pourrait indiquer une usure ou un casque desserré. Nous vous recommandons d'appliquer le frein avant et de faire basculer le vélo d'avant en arrière tout en agrippant la couronne de la fourche.

S'il y a un jeu de la fourche dans le tube de direction, ou des bruits de cognement ou de claquement, vérifiez que le jeu de direction est bien serré. Si cela ne résout pas le problème, une réparation est probablement due.

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