L’impression 3D métal

Il existe différentes technologies d’impression 3D métal, la plus répandue et développée est celle qu’on appelle en français fusion sur lit de poudre. En anglais, on retrouve plusieurs noms, notamment SLM pour Selective Laser Melting, LBM pour Laser Beam Melting ou encore DMLS pour Direct Melting Laser Sintering. Toutes ces appellations pour une seule et même technologie.

Il est possible de mettre en œuvre de nombreux matériaux, notamment les aciers et les alliages d’aluminium et de titane.

Quels avantages ?

• de la liberté dans la conception : on peut quasiment fabriquer ce que l’on veut, avec les formes que l’on souhaite contrairement à d’autres modes de fabrication notamment l’usinage taillé masse. Cela peut notamment permettre d’alléger les pièces et/ou de grouper plusieurs pièces en une seule.
• ne pas avoir d’outillage : contrairement à d’autres procédés, on peut produire différentes pièces en même temps qui ont des formes différentes.
• la réactivité : en lien avec le point suivant, le temps entre la conception et la fabrication peut être relativement faible

Comment ça marche ?

Le principe est relativement simple :

• on découpe le fichier 3D de la pièce que l’on souhaite fabriquer en très fines tranches (entre 30 et 100 microns d’épaisseur)
• on insère un plateau dans la machine
• la machine étale la poudre sur le plateau
• un laser vient fusionner la poudre sur toute la zone de la pièce, en s’appuyant sur les données du fichier 3D découpé
• le plateau descend
• la machine étale à nouveau la poudre sur le plateau
• le laser vient fusionner à nouveau la poudre, pour faire la deuxième couche
• l’opération est répétée sur l’ensemble de la hauteur de la pièce. Au total, ce sont plusieurs milliers de couches qui sont fusionnées, en fonction évidemment de la hauteur de la pièce et de l’épaisseur de couche choisie

A la fin de la production, la pièce est fusionnée au plateau et la machine est remplie de poudre inutilisée. Il faut donc :

• Enlever la poudre en l’aspirant et en s’assurant qu’il n’en reste pas dans la pièce (parfois complexe)
• Découper la pièce du plateau. Parfois un traitement thermique est nécessaire avant cette opération pour limiter les déformations.

La pièce en l’état n’est pas utilisable. Il faut maintenant :

• Retirer les supports qui ont été créés pour rendre possible la fabrication de la pièce et améliorer son état de surface
• Réaliser éventuellement des traitements thermiques pour améliorer les caractéristiques mécaniques des matériaux
• Si besoin l’usiner, la polir, réaliser un traitement de surface, etc.

Cette vidéo résume bien une partie de ce que je vous ai décrit :

Pourquoi cette technologie n’est-elle pas plus répandue ?

Pour deux raisons principales :

• la difficulté et la lourdeur à la mettre en œuvre : on est très loin de la petite machine d’impression plastique qu’on peut poser sur un coin de son bureau. La production d’une pièce en 3D métal est un savant mélange entre haute technologie et artisanat. Il y a un véritable savoir-faire à acquérir pour réussir à produire une pièce bonne avec une machine, mais aussi pour réussir à la transformer en pièce utilisable et conforme aux exigences. S’ajoute à ça la manipulation de la poudre qui nécessite énormément de précaution pour la santé et la sécurité de toutes personnes.
• le prix : les machines sont très chères (plusieurs centaines de milliers d’euros) et leur productivité est relativement faible pour l’instant. Il faut parfois plusieurs jours pour produire une pièce et le coût qui en résulte est donc plutôt élevé.

Les industries qui utilisent cette technologie sont celles pour laquelle cette dernière leur apporte une réelle valeur ajoutée. La F1, l’aérospatial et le médical sont trois industries qui savent aujourd’hui l’exploiter.

Evidemment, le savoir-faire se développe, les machines s’améliorent et l’impression 3D métal va donc se déployer à plus grande échelle dans les années à venir, et dans d’autres domaines comme celui du cycle.

L’impression 3D métal et le monde du vélo

L’impression 3D métal est apparue il y a quelques années dans le monde du vélo. En dehors de l’aspect prototypage qui ne m’intéresse pas spécialement dans cet article, la fabrication additive métal reste relativement confidentielle et est aujourd’hui plutôt tirée par des petites structures et des fabricants de vélo d’exception.

Quel intérêt pour le milieu du vélo ?

• la flexibilité : aujourd’hui la majorité des fabricants de vélo qui utilisent l’impression 3D métal le font pour du sur mesure. En effet, on a vu précédemment que ce procédé permettait de fabriquer des pièces totalement différentes et sans outillage. On peut donc fabriquer des pièces 100% adaptées à un vélo et à un utilisateur. Pour fabriquer un cadre par exemple, ou des périphériques.
• la performance : le procédé permet de produire des formes qu’il était impossible de produire jusqu’à présent. On peut donc imaginer l’utiliser pour gagner en rigidité ou en légèreté sur certaines pièces.
• le retour au métal et la relocalisation de la production : certains fabricants de cycle l’ont annoncé (Moustache et Commencal par exemple), ils ne souhaitent plus produire des cadres en carbone. Pas éthique, pas recyclable et pas local, le vent tourne et le 100% carbone ne fait plus l’unanimité, même s’il a d’énormes avantages. La crise du Covid met également en avant d’énormes difficultés d’approvisionnement liées à la délocalisation en Asie d’une énorme partie de la production.
• le style : l’impression 3D métal offre comme on l’a dit précédemment une énorme liberté dans la conception des pièces et dans leur post-traitement. C’est un élément différenciant indéniable et certains l’ont bien compris.

Evidemment, le prix reste le frein numéro un pour l’utilisation de ces procédés. Les machines et les pièces sont chères, raison pour laquelle son développement n’est pas exponentiel dans ce milieu.

Que trouve-t-on dans le commerce ?

Je passe en revue tous les produits que j’ai pu lister au cours de mes recherches. Certains sont des cadres ou des vélos complets, d’autres des équipements ou accessoires.

CeramicSpeed

La marque danoise réputée pour ses roulements céramiques, ses chapes de dérailleurs et autres accessoires hors de prix qui vous permettent de grapiller quelques précieux watts et surtout de briller pendant votre sortie du dimanche matin utilise l’impression 3D métal pour un de ses produits.

Elle a en effet développé de magnifiques galets en titane. Ils sont selon le fabricant plus durables que des pièces en aluminium grâce aux caractéristiques mécaniques du titane, mais aussi plus légers grâce à un design optimisé pour l’impression 3D.

1600€ la chape avec les deux galets en titane. C’est cher mais c’est magnifique.

https://www.ceramicspeed.com/en/cycling

Bastion Cycles

Vous avez probablement déjà vu des photos de vélo de cette jeune entreprise australienne. Ils fabriquent des vélos de route en titane et carbone sur mesure, en poussant la personnalisation à fond. L’impression 3D métal fait partie intégrante de leur philosophie et 100% des vélos qu’ils produisent intègre des pièces obtenues par ce procédé. Ils indiquent d’ailleurs sur leur site web qu’ils possèdent 2 machines en interne pour créer leurs propres pièces.

Ils utilisent la technologie pour fabriquer en titane les différents nœuds des cadres et les adaptent à la morphologie du client. Depuis quelques mois, ils ont poussé le développement du sur-mesure encore plus loin et proposent désormais en plus du cadre la tige de selle, des morceaux de fourche, la potence et le cintre qui permettent notamment une intégration parfaite des câbles et durites. Ils poussent la personnalisation à fond également en proposant du polissage, de la peinture et des petites touches à l’effigie de l’heureux possesseur du vélo.

C’est relativement ostentatoire mais c’est beau.

 

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Ils partagent beaucoup de photos sur Instagram, je vous laisse y jeter un œil car il y a de magnifiques montages. C’est évidemment du très haut de gamme, je n’ai pas le détail des prix mais le ticket d’entrée doit être aux alentours de 10000€.

https://www.bastioncycles.com/

Sturdy Cycles

Tom Sturdy fabrique des vélos dans la même veine que Bastion, c’est à dire 100% sur mesure. Il propose 3 cadres différents : un vélo de route, un vélo de route typé confort voire gravel et un VTT. La différence avec Bastion est qu’il fabrique des vélos 100% titane. C’est assez personnel mais c’est une solution qui me plait plus que la solution titane/carbone du fabriquant australien.

 

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Initialement, il fabriquait lui aussi les nœuds du cadre, qu’il reliait avec des tubes « traditionnels » en titane, ainsi que la fourche. Il propose aujourd’hui de plus en plus de périphériques en impression 3D : cintres, potences, pédaliers, tiges de selle, etc.

Il laisse habituellement la finition brute du titane, ce qui donne un look particulier aux vélos, mais propose aussi de sublimes anodisations.

 

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https://www.sturdycycles.co.uk/

Firefly

Firefly est une entreprise américaine qui produit de superbes vélos en titane sur mesure. Ils utilisent l’impression 3D pour fabriquer leurs chapes arrière. Leur objectif : ne pas utiliser de tube sur cette zone pour maximiser la largeur admissible de pneus tout en maintenant une longueur de base arrière réduite.

 

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Ils utilisent également la technologie pour produire des pattes arrière, légères, rigides et qui s’adaptent aux différentes configurations du sur-mesure.

 

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https://fireflybicycles.com/

Moots

Le célèbre fabricant américain de vélos haut de gamme en titane. Moots utilise également la fabrication additive métal pour produire les pattes arrière. Leur objectif initial était d’obtenir une parfaite intégration de l’étrier de frein en montage flat-mount avec un positionnement parfait entre l’axe de la roue et l’étrier de frein. Ils ont réussi à obtenir avec ça une pièce légère, rigide et permettant une intégration du câble Di2, le cas échéant. Cette pièce est montée sur plusieurs de leurs vélos, route et gravel. C’est sobre et bien intégré, on ne s’en rendrait presque pas compte !

Si vous souhaitez en savoir davantage sur le développement de leurs pattes arrière en impression 3D, c’est par ici.

https://moots.com/

Huhn

On parle beaucoup (trop ?) de vélos de route et de gravel mais qu’en est-il du VTT ? Huhn est un (très) petit fabricant de VTT. Le fondateur a l’air de très bien connaitre la fabrication additive et propose deux cadres, un semi-rigide et un tout suspendu, en acier ou en titane. Dans les deux cas et les deux cadres, il utilise de nombreuses pièces obtenues par impression 3D métal. Le résultat est plutôt joli !

 

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Avant ça et bien avant le développement de la fabrication additive dans le monde du cycle, Huhn avait produit un prototype avec des pièces très travaillées. Spécial mais ça fait son effet.

 

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https://huhncycles.com/

Silca

L’accessoiriste Silca s’est lui aussi mis à l’impression 3D et propose des supports de GPS réalisés en titane. On aime ou pas le design mais ça a le mérite d’exister !

 

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Plus atypique, Silca propose également des outils obtenus par fabrication additive ! Un fouet, une clé à cassette et un maillet, le tout en titane. De cette façon, ils revendiquent des outils légers et durables.

 

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https://silca.cc/

Ratio Technology

C’est un système que les adeptes du gravel connaissent sans doute. En effet, il permet de transformer une transmission SRAM mono-plateau 10 ou 11 vitesses en 12 vitesses, tout en conservant le même levier. Typiquement, pouvoir utiliser une cassette Eagle de VTT sur un gravel pour profiter de la grande amplitude de cette cassette. Et sans passer par la case AXS qui coûte très cher. Mais là n’est pas le débat. Ratio Technology a modifié la crémaillère intégrée dans le levier, de façon à lui intégrer cette 12ème vitesse. Cette petite crémaillère est imprimée en 3D en acier inoxydable. Top.

https://ratiotechnology.com/

Vers une démocratisation ?

Je ne pense pas avoir fait une liste exhaustive mais ça donne tout de même un bon aperçu de ce qu’il est possible de faire et proposer avec la fabrication additive métal. Cette solution offre une liberté quasi-infinie et il faut modifier sa façon de penser la fabrication pour en tirer tout le bénéfice. Evidemment, le coût de la technologie la réserve à des applications relativement élitistes pour le moment (comme toute nouvelle technologie d’ailleurs) mais le dernier exemple de Ratio Technology montre que ça peut également apporter une valeur ajoutée dans le cas d’un développement très précis et de petite série.

Et vous, qu’aimeriez avoir sur votre vélo en impression 3D ?

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L’article L’impression 3D métal dans le monde du vélo est apparu en premier sur 2et4roues.

Suspensions avant et arrière, même combat

D’un point de vue du vocabulaire, tout d’abord, il est intéressant de noter qu’on appelle la suspension avant une fourche, et la suspension arrière un amortisseur. En réalité, ces deux éléments ont exactement la même fonction, on devrait plutôt les appeler « suspension avant » et « suspension arrière », mais là n’est pas le problème.

Ils sont constitués de deux parties :

• le ressort qui peut être hélicoïdal ou à air (voir mon article sur le ressort de la fourche si vous ne l’avez pas déjà lu)
• l’amortisseur qui est à huile (voir mon article sur l’amortisseur de la fourche également)

La façon de mettre en oeuvre ces deux parties est évidemment différente dans le cas d’un amortisseur arrière. Dans la fourche, on a le ressort dans un fourreau, l’amortisseur dans l’autre. En plus, la fourche est relativement volumineuse, il y a de la place. L’amortisseur arrière est beaucoup plus contraint, pour des questions évidentes d’encombrement.

Je poursuis mon article, comme d’habitude, en m’appuyant sur mon matériel, en l’occurrence un amortisseur Fox DPX2.

De quoi est constitué un amortisseur Fox DPX2 ?

Comme d’habitude, un schéma vaut mieux qu’un long discours.

Des similarités avec une fourche…

•  en rouge : la chambre d’huile qui est une partie de l’amortisseur. On a dans cette chambre un piston, avec de l’huile de part et d’autre. On note également que l’huile a un cheminement complexe puisqu’elle peut passer à l’intérieur de l’axe, pour rejoindre la deuxième chambre au-dessus.
• en bleu : la chambre d’air positive qui est une partie du ressort. C’est la pression de cette chambre que vous ajustez quand vous gonflez votre amortisseur avec une pompe haute pression.
• en turquoise : la chambre d’air négative qui est une partie du ressort. Comme pour la fourche, cette chambre négative permet d’augmenter la sensibilité de la suspension sur les faibles débattements.
• en vert foncé : le spacer/token de chambre d’air positive. Là aussi, c’est exactement le même fonctionnement que pour la fourche, l’ajustement de ce spacer permet d’ajuster la résistance de la suspension lors des débattements importants.

Mais tout de même quelques différences, que ce soit sur le ressort ou l’amortisseur

• en vert clair : la possibilité d’installer un ou deux token(s) de chambre d’air négative. Ça permet d’ajuster la sensibilité de l’amortisseur en début et milieu de débattement. On en reparle un peu plus tard.
• la plus grosse différence : il s’agit de la chambre secondaire, la petite protubérance au-dessus. Pour l’amortisseur FIT4 de la fourche, on avait vu que l’huile qui était chassée par la présence de l’axe, était accueillie dans une membrane (ou vessie) qui se gonflait et se dégonflait, en fonction du débattement. Ici c’est pareil, lorsque l’amortisseur se comprime, l’axe principal vient prendre beaucoup de place dans la chambre d’huile. L’huile se déplace alors à travers cet axe, et arrive dans la chambre secondaire. Pas de membrane qui se décale ici, mais on a un système qui s’appelle IFP pour Internal Floating Piston. En fonction de la quantité d’huile qui se déplace dans la chambre secondaire, le piston se déplace plus ou moins. Derrière le piston de la chambre secondaire se trouve une chambre d’azote, en jaune sur le schéma. C’est cette chambre, un ressort pneumatique en fait, qui permet de faire revenir le piston en position quand l’huile retourne dans la chambre principale.

Entre la partie principale et la chambre secondaire se trouve le système de soupapes, sur lequel viennent agir les mollettes de réglage de compression et de détente basses vitesses.

Comment cet amortisseur Fox DPX2 fonctionne-t-il ?

Comme pour la fourche, on retrouve quatre possibilités de déplacement pour cet amortisseur :

Compression basse vitesse

L’huile part de la chambre principale en suivant les flèches blanches, et y revient par les flèches grises.

Sur un petit choc, la longueur de la suspension se réduit :

• pour le ressort : on a une augmentation de la pression d’air dans la chambre positive, et une diminution dans la chambre négative.
• pour l’amortisseur : dans le même temps, le piston se déplace dans la chambre d’huile. L’huile passe uniquement dans l’axe, passe à travers le système de réglage de la compression puis revient dans la chambre d’huile, de l’autre côté du piston, par l’autre cavité de l’axe. Comme l’axe a pris de la place dans la chambre d’huile, toute l’huile ne peut pas y revenir. Le volume d’huile augmente donc dans la chambre secondaire, le piston secondaire se déplace et la pression d’azote augmente.

Compression haute vitesse

L’huile part de la chambre principale en suivant les flèches blanches et jaunes, et y revient par les flèches grises.

Dans le cas d’un choc plus violent, on a le même comportement que pour une compression basse vitesse et en plus de ça pour la partie amortisseur, l’huile peut passer directement d’un côté à l’autre du piston via des clapets.

Rebond basse vitesse

L’huile part de la chambre principale en suivant les flèches grises et y revient par les flèches blanches.

On se trouve dans le cas où un choc léger est terminé, ou si on passe dans un petit trou :

• le ressort pneumatique pousse le piston à revenir à son état initial
• l’huile prend le chemin inverse à une compression basse vitesse, mais elle passe dans la zone rebond du système de réglage

Rebond haute vitesse

L’huile part de la chambre principale en suivant les flèches grises et jaunes et y revient par les flèches blanches.

On se trouve dans le cas où un gros choc est terminé, ou si on passe dans un gros trou : l’huile peut, en plus de la partie basse vitesse, passer d’un côté à l’autre du piston via des clapets.

Quels réglages disponibles sur un Fox DPX2 ?

L’amortisseur arrière DPX2 possède des réglages similaires à une fourche FIT4 du même constructeur.

Ajuster le ressort pneumatique

Faire varier la pression d’air

Comme pour la fourche, c’est le réglage n°1 à faire : il permet d’ajuster le sag selon la valeur recommandée par Fox et/ou le fabriquant du vélo. En l’occurrence pour le Fox DPX2 il faut avoir un sag compris entre 25 et 30% du débattement total. Ce point est très important car la pression d’air a un impact sur l’ensemble de la courbe de résistance du ressort pneumatique.

Ajuster le nombre de tokens / spacers dans la chambre d’air positive

L’amortisseur est monté d’origine avec un certain type de spacer (tout dépend de votre modèle de vélo et d’amortisseur). Il est possible d’augmenter ou de réduire le volume de ce spacer pour augmenter la résistance lors des débattements importants et pour éviter le talonnage.

Ajuster l’amortisseur : rebond et compression

Comme pour la fourche FIT4, le DPX2 permet de régler uniquement les caractéristiques « basses vitesses » du rebond et de la compression. En effet, le comportement « hautes vitesses » est géré par les clapets qui sont montés sur le piston principal. Avec le DPX2, il n’est donc pas possible d’agir sur cette caractéristique.

Les réglages « basses vitesses » se font par l’intermédiaire des leviers et mollettes bleue et rouge sont facilement accessibles sur l’amortisseur.

Régler le rebond

Le réglage du rebond se fait via la mollette rouge. Cette dernière permet de faire bouger le pointeau qui se trouve à l’intérieur du système et donc à augmenter ou réduire la capacité du flux d’huile dans ce passage.

Régler la compression

Deux possibilités pour effectuer le réglage de la compression :

• le levier permet de choisir entre 3 positions : open / medium / firm. Ces trois positions agissent uniquement sur la compression basse vitesse. Dans la position « open », l’huile passe par un circuit qui est régulé par un pointeau. En « medium », l’huile passe par un autre circuit avec un débit plus réduit. Pour finir, en « firm », l’huile ne peut passer que par un clapet qui ne s’ouvre qu’en cas de gros choc.
• la vis 6 pans qui se trouve au milieu du levier bleu permet d’ajuster le déplacement du pointeau et permet donc d’ajuster la compression basse vitesse en mode « open » uniquement.

On note que les réglages de compression sont un peu différents de ceux d’une fourche FIT4 :

• le mode « open » est identique, avec la vis de réglage fin
• le mode « medium » réduit la compression basse vitesse pour l’amortisseur. Pour la fourche, il le supprime totalement et ne laisse fonctionner que la compression haute vitesse
• le mode « firm » ne laisse quasiment que la compression haute vitesse pour l’amortisseur. Pour la fourche, il bloque presque tout, ne laissant la possibilité à l’huile de circuler qu’en cas de choc vraiment fort.

Sur le Fox DPX2, on n’a donc pas de vrai réglage de blocage de l’amortisseur comme sur la fourche. Ceux qui le possède le savent, on peut facilement rouler dans des trous ou bosses en oubliant de repasser le mode sur « medium » ou « open » et sans s’en rendre compte immédiatement. Je ne dis cependant pas que le réglage « firm » est inutile, au contraire : comme la compression basse vitesse est quasiment nulle, ça évite d’avoir des mouvements de pompage lors des montées. Mais ce n’est pas un blocage total.

Un amortisseur progressif, sur une géométrie progressive ?

Côté ressort pneumatique

C’est là un des points les plus importants de cette problématique. On a pu voir dans l’article dédié à ce point que le Jeffsy a une géométrique progressive.

Avec une telle géométrie, un choc d’une certaine force entraînera un effort plus important sur l’amortisseur en début de course qu’en fin de course. Or, un ressort pneumatique a déjà cette caractéristique : il est facile à comprimer en début de course et difficile en fin de course.

On cumule en fait deux fois la même caractéristique en ayant une géométrie progressive et un ressort à air : on se retrouve donc avec un système qui est très facile à comprimer en début de course et extrêmement difficile en fin de course.

D’ailleurs, il est « drôle » (tout est relatif) de voir que Fox, pour le DPX2, propose des spacers de volume négatif. Si vous vous souvenez bien, dans un ressort à air, le volume négatif permet d’augmenter la sensibilité sur les débuts de course et de se rapprocher de la sensibilité d’un ressort. Le fait de mettre des spacers de volume négatif va totalement à l’encontre de ça, puisqu’il diminue ce volume négatif.

Donc d’un côté, on l’augmente en augmentant le volume de la chambre, d’un autre on met des spacers à l’intérieur. Je n’ai pas réussi à avoir l’information confirmée à 100% mais je pense que Fox met des spacers à l’intérieur des amortisseurs montés sur des vélos dont la géométrie est très progressive car la sensibilité en début de course serait trop importante dans ce cas.

 Côté amortisseur

Même remarque côté amortissement. Avec une géométrie progressive, un déplacement de la roue d’une certaine vitesse à la suite d’un choc, va entraîner un déplacement de l’amortisseur à une vitesse plus lente en début de course que s’il a lieu en fin de course. Par le biais de l’amortisseur, on va donc encore une fois renforcer le caractère progressif car le fonctionnement en hautes vitesses de l’amortisseur offre une résistance accrue, par rapport à un fonctionnement en basse vitesse.

Conclusion

Pas de surprise par rapport à ce qu’on avait déjà vu précédemment sur le fonctionnement de la fourche. Même si la suspension arrière est nettement plus compacte, on retrouve la même philosophie.

On tombe cependant face à un problème important : l’adaptation de la suspension à la géométrie du vélo. On se rend compte ici de la difficulté de trouver le système 100% adapté au vélo, et à l’utilisateur. En fait, pour un vélo qui n’est pas 100% sur mesure, il est impossible de trouver un amortisseur qui conviendra à tous les utilisateurs (qui ont un poids différent) et à tous les terrains. Sur le DPX2 en version Factory par exemple, il existe :

• 3 systèmes de soupape (réglage de la compression et de la détente basses vitesses)
• 6 possibilités de token dans la chambre positive
• 3 possibilités de token dans la chambre négative
• 14 possibilités de clapets pour le rebond haute vitesse
• 4 possibilités de clapets pour la compression haute vitesse

Tous les détails sont ici si ça vous intéresse. Il existe donc 3000 possibilités différentes de montage pour un Fox DPX2 Factory, sans parler des réglages ! On comprend le casse-tête pour trouver le système et le réglage parfaits.

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L’article L’amortisseur Fox DPX2 en détail est apparu en premier sur 2et4roues.

Si vous ne l’avez pas déjà fait, je vous invite à lire mes précédents articles sur le sujet :

• importance de la cinématique
• explications sur le ressort à air de la fourche

La théorie, très rapidement

On est dans le cas d’un « oscillateur amorti », c’est-à-dire une masse (vous sur votre vélo), relié au sol par un ressort et un amortisseur fluide qui sont montés en parallèle. Les données importantes à connaitre sont :

• la raideur du ressort
• le coefficient de frottement fluide de l’amortisseur

Lorsqu’on pose cette équation, on a plusieurs solutions, ou régimes :

• pseudo-périodique : on a un certain nombre d’oscillations, avec une certaine fréquence avant que la masse ne retrouve son état initial. On a la courbe bleue de l’illustration, qui est le cas extrême où on n’a pas d’amortissement. La courbe verte est quanttttt à elle en régime pseudo-périodique puisqu’on a de légères oscillations.
• apériodique : la masse retrouve son état initial sans aucune oscillation, mais relativement lentement. C’est la courbe turquoise.
• critique : c’est la solution qui permet à la masse de retrouver son état initialement le plus rapidement possible, sans aucune oscillation. On est donc, sur cette solution, à la frontière entre le régime pseudo-périodique et le régime apériodique. C’est la meilleure solution pour une suspension. Courbe rouge sur le graphique.

C’est l’optimisation des valeurs de raideur du ressort et du coefficient de frottement fluide de l’amortisseur qui permettent de trouver la meilleure solution.

La réalité est un peu plus complexe :

• la raideur du ressort n’est pas constante : on a vu dans l’article précédent qu’il variait en fonction de l’enfoncement de la fourche. On a également vu qu’il était possible de faire varier cette valeur en jouant sur la pression d’air et sur le nombre de spacers
• le coefficient de frottement fluide n’est pas constant non plus : on en parle dans la suite.

De quoi est constitué un amortisseur Fox FIT4 ?

Il existe différents types d’amortisseur. Je poursuis les articles en s’appuyant sur la suspension qui équipée mon Jeffsy, et qui est dotée d’un système FIT4.

FIT pour Fox Isolated Technology, et 4 pour indiquer que c’est la génération de ce système. « Fox Isolated Technology » fait référence à la cartouche qui est totalement fermée.

J’ai fait le schéma simplifié ci-dessous pour montrer les éléments principaux de cette cartouche :

On a donc un axe, fixé tout en bas de la fourche, en haut duquel se trouve le piston de rebond. Sur ce piston on retrouve : un pointeau réglable qui va gérer le rebond basse vitesse, des clapets qui vont gérer le rebond haute vitesse ainsi qu’un clapet de retour de compression. Lorsque la fourche se déplace, ce piston de rebond vient se déplacer sur l’axe de la cartouche, à travers l’huile qui est à l’intérieur. Tout en haut de la cartouche se trouve le système de gestion de la compression.

Attention, ce n’est pas un piston mais bien une partie fixe. On retrouve par contre, comme pour le rebond, un pointeau réglable qui va gérer la compression basse vitesse, des clapets qui vont gérer la compression haute vitesse. Une membrane est également présente, pour se déployer plus ou moins en fonction du déplacement du piston. L’axe, lorsqu’il y a une compression, occupe un volume non négligeable. Cette membrane qui peut se déformer permet d’absorber cette variation de volume de cartouche. Il existe d’autres solutions, mais Fox a opté pour cette solution totalement fermée, qui permet notamment d’éviter le contact de l’huile avec de l’air. Pour finir, on a également un clapet de retour de rebond.

Pourquoi avoir des circuits basses et hautes vitesses ?

On l’a vu précédemment, il y a un réglage optimal (raideur du ressort + coefficient de frottement fluide de l’amortisseur) qui permet d’avoir le retour en position le plus rapide possible, sans oscillation. Par contre, la plage de fonctionnement d’une suspension de vélo est très variée, on roule à des vitesses basses, des vitesses élevées, on peut rouler sur un caillou ou faire des sauts énormes, pour certains.

Le réglage optimal n’existe en réalité pas, puisqu’un réglage optimal dans certaines conditions ne le sera pas dans d’autres. Le fait d’avoir différents circuits, basses et hautes vitesses permet donc de couvrir un champ plus large de vitesses d’enfoncement et donc de se rapprocher d’un réglage optimal. On le verra peut-être dans un autre article, mais certains ont même poussé l’exercice avec un circuit « moyennes vitesses ».

Quatre cas de fonctionnement différents

Avec ce double circuit pour la compression et la détente sur l’amortisseur Fox FIT4, on a quatre possibilités de circulation pour l’huile.

Compression basse vitesse

Le piston remonte doucement vers le haut. Au niveau du piston, l’huile passe par :

• le clapet de retour de compression qui s’ouvre sous la pression
• le pointeau de rebond basse vitesse

En remontant, l’axe occupe de plus en plus de volume dans la cartouche. L’huile est alors obligée de se déplacer et doit passer par le système de gestion de la compression :

• elle passe par le pointeau de compression basse vitesse uniquement
• elle arrive dans la membrane qui s’ouvre pour l’accueillir

Compression haute vitesse

Lorsque le piston remonte rapidement vers le haut, on a exactement le même phénomène au niveau du piston et l’huile passe par les mêmes orifices à cet endroit.

Par contre, au lieu de passer uniquement par le point de compression basse vitesse, l’huile passe également par les clapets de compression haute vitesse. La pression est en effet assez élevée pour les ouvrir.

Détente (ou rebond) basse vitesse

Changement de sens maintenant, le piston descend grâce à l’effort généré par le ressort pneumatique de l’autre côté de la fourche.

L’huile circule :

• de la membrane vers la cartouche principale. En effet, lorsque le piston descend, l’axe occupe un volume moins important dans la cartouche. L’huile est donc « aspirée » pour combler ce vide, ce qui ouvre le clapet de retour de rebond. La membrane se referme donc.
• par le pointeau de rebond basse vitesse

Dans le cas de la détente, l’huile ne passe pas par le système de compression.

Le clapet de retour de compression est quant à lui fermé lorsque le piston se déplace dans ce sens.

Détente (ou rebond) haute vitesse

Dans le cas d’une détente avec l’axe qui se déplace à une vitesse plus élevée, on est exactement dans le même cas de figure que précédemment, à l’exception que l’huile passe par le pointeau de rebond basse vitesse et les clapets de rebond haute vitesse.

Quels réglages disponibles sur un amortisseur Fox FIT4 ?

Les amortisseurs Fox FIT4 ont 3 réglages : 2 pour la compression et 1 pour la détente.

Compression – le levier bleu

Ce levier bleu permet de choisir entre 3 positions différentes :

• OPEN : lors d’une compression, l’huile peut passer dans le pointeau de compression lente et à travers les clapets de compression rapide (si la vitesse de déplacement de l’axe est suffisamment importante). C’est évidemment le réglage le plus confortable car il permet de fixer un tous les défauts du terrain, ou presque. On pourra l’utiliser principalement en descente, ou sur le plat lorsque le terrain est cassant.
• MEDIUM : ce réglage ferme le passage de l’huile à travers le pointeau de compression lente. L’huile ne peut donc passer qu’à travers les clapets de compression rapide. Comme on peut s’en douter, il s’agit d’un réglage intermédiaire. Il permet de filtrer les défauts les plus importants du terrain, mais ne filtre par contre pas les petits. C’est un réglage qu’on peut utiliser en montée, pour éviter les mouvements de « pompage » de la fourche, ou sur du plat pas trop cassant où on a envie de pédaler un peu fort.
• FIRM : ce réglage ferme tous les passages de l’huile dans le système de gestion. Il y a tout de même un clapet de sécurité qui peut s’ouvrir en cas de gros choc, et de pression trop importante. C’est un réglage qu’on privilégiera en montée, sur des terrains propres ou sur la route, où on a envie de privilégier le rendement à 100%.

Compression – l’open mode adjust, dans le levier bleu

Ce réglage, qui se trouve au centre du levier bleu, et qui est accessible avec une clé BTR 3mm, permet de choisir entre 22 positions.

Comme son nom l’indique, ce réglage n’est effectif que lorsque le levier est en mode OPEN car il permet d’ajuster l’ouverture du pointeau de la compression basse vitesse. Plus ce réglage est ouvert, plus le pointeau sera ouvert et plus l’huile passera facilement.

Ce réglage impactera légèrement également la compression haute vitesse puisque de l’huile passe tout de même par le pointeau à cette vitesse mais ça ne modifie en rien les clapets de compression haute vitesse.

Ce réglage n’a strictement aucun impact sur le rebond.

Rebond, la mollette rouge

La mollette rouge, située en-dessous de la fourche équipée d’un amortisseur Fox FIT4 permet d’ouvrir ou fermer le pointeau de détente basse vitesse. Comme pour la compression, ce réglage impactera légèrement également la détente haute vitesse.

Ce réglage pourra également avoir un impacter léger sur la compression puisque comme on l’a vu précédemment, lors de la compression, l’huile passe à travers le clapet de retour de compression situé sur le piston, mais aussi par le pointeau de rebond basse vitesse.

Au global, l’ensemble des ajustements possibles sur cette fourche dotée d’un amortisseur FIT4 permet d’ajuster uniquement les caractéristiques basses vitesses, que ce soit en compression ou en rebond. Il n’est pas possible, sans modification mécanique, de jouer sur les caractéristiques hautes vitesses de cette fourche.

Le bilan

Le graphique ci-dessous nous permet de synthétiser tout ce qu’on vient de se dire :

Remarques générales :

• l’amortisseur est un élément qui permet de freiner, dans un sens ou dans l’autre, les mouvements de la fourche. La force de freinage qui est appliquée sera dépendante de la vitesse de compression ou de détente, et des réglages choisis.
• la quasi-totalité des fourches ont, pour la compression et le rebond, des circuits basses et hautes vitesses. La cassure des différentes courbes ci-dessus indique le passage de la zone basse vitesse à haute vitesse. Ce double circuit permet d’adapter l’amortisseur à un maximum de conditions qu’il est possible de rencontrer sur le terrain.

Pour les fourches avec amortisseur Fox FIT4 spécifiquement :

• le levier bleu permet d’ajuster le nombre de circuits de compression actifs et ainsi de limiter les mouvements de pompage inutiles selon le terrain
• l’open mode ajust permet d’ajuster la compression basse vitesse (variation entre les deux courbes bleues ci-dessus). Ce réglage a également, comme on le voit, un impact sur les hautes vitesses
• la mollette rouge de réglage sous la fourche permet d’ajuster la détente basse vitesse (variation entre les deux courbes rouges au-dessus). Même remarque que pour la compression.

En bonus une vidéo de Fox :

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L’article Tous les détails de l’amortisseur de fourche Fox FIT4 est apparu en premier sur 2et4roues.

Des différences d’étagement

Différentes plages de rapports

Pour une transmission mono-plateau, un point important à noter est la plage de rapports. Il représente la polyvalence que va pouvoir avoir votre vélo :

• tout en bas : le pignon le plus petit possible pour aller le plus vite possible sur le plat ou en descente
• tout en haut : le pignon le plus grand possible pour monter les pentes les plus raides possibles

La plage de rapports s’exprime en % et se calcule de cette façon : nombre de dents du pignon le plus grand / nombre de dents du pignon le plus petit x 100.

Par exemple une cassette 10-45 a une plage de rapports de 45/10*100=450%.

Shimano, sur son dernier XTR offre deux possibilités : soit 10-45, soit 10-51.

J’ai résumé les valeurs dans le graphique ci-dessous :

Shimano, avec sa cassette XTR 10-51 offre une polyvalence légèrement meilleure que celle de SRAM XX1 en 10-50. Pourquoi dans ce cas proposer une cassette XTR différente en 10-45 ? On va voir que la plage de rapports n’est pas le tout.

La démultiplication

J’ai représenté dans le graphique ci-dessous et pour les 3 cassettes qui nous intéressent la démultiplication, pour chaque vitesse (en partant du principe qu’on a dans tous les cas un plateau de 32 dents). La valeur indiquée est donc : 32 / nombre de dents de la vitesse concernée.

La vitesse 1 est le plus petit pignon. Si la démultiplication est égale à 3, ça veut dire qu’un coup de pédale engendre trois tours de roue.

On voit que pour les trois cassettes, les 8 premières vitesses sont strictement les mêmes, on voit ensuite des différences avec évidemment une démultiplication plus faible de la XTR 10-51 sur les grands pignons par rapport à la XTR 10-45. La SRAM XX1 10-50 conserve quant à elle des démultiplications très proches de la XTR 10-45, sauf pour les deux derniers pignons.

Pour aller un peu plus loin, on peut regarder les écarts entre chaque vitesse.

Les écarts de nombre de dents

On l’a vu lors du premier point : pour être polyvalente, la cassette d’un mono-plateau doit avoir la plage la plus grande possible. Idéalement, pour que les passages de vitesses soient les plus agréables possible,  les écarts de démultiplication doivent être le plus constant possible. On parle ici en écart de nombre de dents en pourcentage, pas en nombre. C’est bien plus cohérent car par exemple, on voit facilement qu’un écart de 1 dent sur un pignon de 10 dents n’a pas le même effet qu’un écart de 1 dent sur un pignon de 50 dents.

Plus cet écart est grand, plus la sensation va être désagréable : si vous montez les vitesses, vous allez avoir l’impression de mouliner en arrivant sur le nouveau rapport. Si vous les descendez, vous allez avoir l’impression d’avoir trop à forcer.

Au contraire, si l’écart est très faible, vous allez changer de vitesse, mais ce changement peut être difficilement perceptible, ce qui peut vous mener par exemple à changer une fois de plus de vitesse.

Je compte toujours du plus petit pignon vers le plus grand et je calcule le rapport de la façon suivante : rapport 1-2 =(nombre de dents du pignon 2 – nombre de dents du pignon 1) / nombre de dents du pignon 1.

Idéalement, ce rapport devrait être constant sur l’ensemble de la cassette. Il est par contre impossible de s’y tenir car il n’est pas possible d’avoir des moitiés ou des quarts de dents 🙂

Par exemple pour une cassette 10-45, il faudrait idéalement avoir les 12 pignons suivants : 10-11,5-13,2-15,1-17,3-19,8-22,7-26-29,9-34,2-39,3-45.

J’ai donc tracé, pour chaque cassette étudiée, l’évolution de cet écart de nombre de dents pour chaque passage de vitesses (1-2 = du pignon 1 au pignon 2). En pointillé figure le rapport de pignon idéal qu’il n’est malheureusement impossible de tenir. L’objectif est de comparer ce qu’on a réellement et les choix qui ont été faits par rapport au cas idéal.

On peut noter que pour chaque cassette, le fabriquant a opté pour une solution différente :

• la XTR 10-45 qui a la plage la plus faible : Shimano a privilégié des écarts un peu élevés sur les premiers pignons 1-2-3 puis sur les vitesses intermédiaires 5-6 et 7-8. Sur les plus grands pignons, on a par contre des écarts un peu plus faibles que l’écart parfait.
• la XTR 10-51 qui a la plage la plus importante : Shimano a également privilégié des écarts un peu élevés sur les premiers pignons 1-2-3, puis sur la partie haute de la cassette 7-8-9-10. L’écart entre l’avant-dernier et le dernier pignon est par contre relativement faible.
• la SRAM 10-50 : SRAM, sur la partie supérieure de la cassette, a fait l’inverse de Shimano, c’est-à-dire avoir des écarts faibles sur les pignons 8-9-10 et par contre avoir un écart relativement important sur le plus gros pignon.

J’ai résumé les 3 cassettes sur le graphique ci-dessous :

Au global que peut-on regarder ?

L’écart moyen

• XTR 10-45 : 14,7%
• XTR 10-51 : 16,0%
• XX1 10-50 : 15,8%

C’est tout à fait normal, plus la plage est réduite, moins on a d’écart entre les pignons.

 La déviation par rapport à l’écart parfait

Plus la valeur est faible, plus les pignons ont des écarts proches de l’écart parfait.

• XTR 10-45 : 2,0 points
• XTR 10-51 : 1,8 points
• XX1 10-50 : 2,0 points

C’est la cassette XTR 10-51 qui se rapproche le plus de l’étagement parfait.

Le typage

• XTR 10-45 : des écarts plutôt faibles sur l’ensemble de la cassette, pas de trou à attendre
• XTR 10-51 : des écarts relativement élevés sur la partie haute de la cassette, à l’exception des derniers pignons. On peut s’attendre à avoir quelques difficultés à trouver la bonne vitesse lors des montées moyennes
• XX1 10-50 : des écarts relativement faibles sur l’ensemble de la cassette sauf sur les deux derniers pignons et principalement le dernier. On peut s’attendre à n’utiliser le pignon de 50 dents vraiment qu’en dernier recours et il faudra s’attendre à mouliner en passant du 11 au 12.

Des différences de matériaux et de fabrication

Étonnamment, Shimano et SRAM on fait des choix techniques totalement différents pour leurs cassettes haut de gamme, au niveau des choix des matériaux et de la fabrication.

Une variété de matériaux et de l’assemblage pour Shimano

Les 4 plus petits pignons sont en acier. Les 5 pignons intermédiaires sont en titane. Pour finir les 3 plus grands sont en aluminium. Les 3 pignons en aluminium sont rivetés entre eux, puis fixés sur un bras d’araignée à 5 pattes en aluminium. Les pignons intermédiaires en titane ensuite sont rivetés un par un sur ce bras. Pour finir, les plus petits pignons, en acier, sont assemblés au reste de la cassette lors du montage.

L’acier a la possibilité d’avoir une dureté très élevée et donc une excellente résistance à l’usure. Le titane a une dureté plus faible, et l’aluminium encore plus faible. Je n’ai pas les nuances exactes utilisées donc difficile de mettre un chiffre précis en face. Leur masse volumique évolue malheureusement dans le sens inverse.

On peut garder en tête le graphique suivant :

De l’acier taillé masse chez SRAM

SRAM utilise une solution radicalement différente puisque les 11 plus petits pignons sont taillés dans un seul bloc d’acier. C’est ce qu’on appelle du taillé masse. Il n’y a aucune fixation entre ces 11 pignons et ils ne forment qu’une seule et même pièce.

Le plus grand pignon de 50 dents est quant à lui en aluminium. L’assemblage de la partie acier et aluminium permet d’enfermer une entretoise qui permettra de fixer la cassette au corps de roue libre. On en parle juste après.

A noter que la partie acier des cassettes XG-1299 a en plus droit a un traitement de surface spécifique : il s’agit d’un dépôt physique en phase vapeur de nitrure de titane. C’est ce traitement de surface qui donne la couleur dorée ou arc-en-ciel à ces cassettes. En plus d’améliorer l’esthétique (j’adore), il permet d’améliorer encore la résistance à l’usure et à diminuer les frottements.

La XG-1295 n’a pas droit à ce traitement.

Pour quelle masse ?

D’après les manifestants :

• Shimano XTR 10-45 : 361 g
• Shimano XTR 10-51 : 368 g
• Sram XX1 : 355 g

Entre 6 et 13 g d’écart en faveur de la cassette SRAM XX1 par rapport aux Shimano. C’est très peu, je considère que ces cassettes font quasiment le même poids.

C’est intéressant à noter puisqu’on a vu que les deux marques ont utilisé des stratégies totalement différentes pour y arriver. Un mix de matériaux (dont du titane, plutôt noble) et de l’assemblage pour Shimano, de l’acier taillé masse pour SRAM, avec seulement un pignon en aluminium.

Différentes façons de transmettre l’effort

La transmission de l’effort à la roue se fait également de façon très différente entre Shimano et SRAM.

Des cannelures pour Shimano

On l’a vu précédemment : chaque pignon de la cassette Shimano est fixé sur le bras d’araignée. Celui-ci présente des petites cannelures internes, qui viennent entraîner le corps de roue libre. C’est le système micro-spline.

Tout par le grand pignon chez SRAM

Les cassettes XX1 sont compatibles uniquement avec les corps de roue libre XD, qui ont uniquement des cannelures étroites à leur extrémité intérieure. Les cassettes XX1 possèdent un système de fixation intégrée. Lorsqu’on la fixe, on vient serrer l’entretoise interne sur le pas de vis du corps de roue libre. Lorsque l’on est sur un des pignons en acier, tout l’effort est transmis au pignon en aluminium via de petites butées. C’est ce pignon en aluminium qui possède les cannelures et qui va transmettre l’effort au corps de roue libre.

Des prix… différents

J’ai regardé les prix sur deux grands sites de vente en ligne. En moyenne, on retrouve les prix suivants :

• Shimano XTR : 260€
• SRAM XX1 avec traitement de surface (XG-1299) : 320€
• SRAM XX1 sans traitement de surface (XG-1295) : 290€

Si vous prenez le plus haut de gamme, la cassette SRAM est donc tout de même plus chère que la XTR de 20%.

Que devez-vous acheter ?

C’est bien là votre choix !

Voici tout de même quelques éléments qui résument tout ce qu’on s’est dit :

• l’étagement : Shimano propose deux étagements différents (10-45 et 10-51) alors que SRAM n’en propose qu’un seul (10-50). On a aussi vu que les étagements étaient faits de façons différentes : à vous de voir celui qui correspond le plus à votre terrain de jeu et à votre style de pédalage.
• la fabrication : Shimano utilise trois types de matériau (acier/titane/alu) et les pignons sont assemblés. A noter que vous pouvez, en cas de casse ou d’usure, changer les petits pignons en acier qui ne sont pas solidaires du reste de la cassette. SRAM propose les 11 premiers pignons en acier taillé masse, et le dernier pignon en aluminium. Sur la version la plus haut de gamme, SRAM utilise également un traitement de surface, qui fait son petit effet en plus d’apporter des caractéristiques mécaniques supplémentaires. Pour ma part, j’apprécie particulièrement la proposition de SRAM qui est très attirante (taillé masse) et qui semble particulièrement robuste (acier + traitement de surface)
• la transmission de l’effort : avec son bras d’araignée et ses cannelures longues, Shimano offre une solution un peu plus traditionnelle et psychologiquement plus rassurante que SRAM, où l’effort passe de la partie acier vers le pignon aluminium, puis vers la roue libre.
• la masse : la cassette SRAM, malgré l’utilisation de plus d’acier, est légèrement plus légère. Malgré tout, la différence est très faible donc ex-aequo sur ce point.
• le prix : la cassette SRAM est sensiblement plus chère que la Shimano

Le plus important reste à voir : la fiabilité et la durabilité de ces pièces haut de gamme. Est-ce que les cassettes SRAM en acier et plus chères de 20% que les Shimano durent plus longtemps ? Si vous avez un retour d’expérience, n’hésitez pas à me le faire savoir.

Merci à SRAM et Shimano d’avoir répondu à mes questions !

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L’article Toutes les différences entre les cassettes 12V Shimano XTR et SRAM XX1 est apparu en premier sur 2et4roues.

Deux fourreaux pour deux fonctions

On y reviendra plus tard mais il est indispensable de savoir qu’une suspension avant de VTT est constituée de deux parties : un ressort et un amortisseur.

En jaune : le ressort / En bleu : l’amortisseur de compression / En rouge : l’amortisseur de détente / En gris : le châssis

Sans rentrer dans les équations, il est tout de même important de connaître le comportement de ces deux parties :

• le ressort répond par une force opposée à la déformation qu’on lui applique
• les amortisseurs répondent par une force opposée à la vitesse qu’on leur applique

Lors d’un choc, on a deux forces qui viennent donc s’ajouter, en fonction des conditions de roulage et de la forme du trou ou de la bosse.

Focalisons nous aujourd’hui sur la partie ressort. On parlera de la partie amortisseur dans le prochain article.

La fonction ressort

Deux solutions sont utilisées en VTT pour les fourches :

• un ressort à air (pneumatique) pour la très très grande majorité des vélos
• un ressort hélicoïdal, principalement pour les grosses fourches de DH

On ne rentrera pas ici dans la comparaison ressort à air vs ressort hélicoïdal, qui méritera un article dédié.

Le ressort à air

Comme dans le précédent article sur l’étude de la cinématique, j’utilise pour illustrer la fourche qui équipe mon Jeffsy : il s’agit d’une Fox 34 Float Factory de 2018 avec un débattement de 160 mm. Il s’agit d’une « petite » fourche, elle est donc équipée d’un ressort pneumatique, du côté gauche quand on est installé sur le vélo.

Le principe du ressort à air est relativement simple à comprendre : une certaine quantité d’air est enfermée dans une cartouche avec une certaine pression. Lorsque la fourche se déplace, un piston vient comprimer cet air, ce qui implique une certaine résistance.

En thermodynamique, on a la relation suivante pour une compression adiabatique de l’air (c’est-à-dire qu’il n’y a pas de transfert de chaleur entre le gaz et l’extérieur, attention ça ne veut pas dire que la température du gaz n’évolue pas pendant la compression) :

avec P la pression de l’air et V son volume.

On peut donc facilement tracer l’évolution de la pression en fonction du débattement de la fourche. Attention, j’ai essayé de prendre les valeurs les plus justes possibles, mais je n’ai pas eu le choix que de prendre certaines hypothèses. Les ordres de grandeur sont bons, mais les chiffres ne sont pas justes à 100%.

La lecture de ce graphique donne l’effort (en ordonnées) qu’il faut pour comprimer la fourche de x mm (en abscisses).

L’apport d’une chambre négative

On appelle la chambre négative la zone qui se trouve en dessous du piston. Il existe plusieurs solutions mais dans le cas de cette fourche Fox, une petite forme dans le plongeur permet de laisser passer l’air entre la chambre positive et la chambre négative lorsqu’elle est proche de sa zone de repos. A ce moment, on va avoir une pression équivalente en-dessous et au-dessus du piston. Chez Fox, cette fonction s’appelle EVOL, pour Extra Volume.

Traçons l’évolution de la pression dans cette chambre négative, comme on l’a fait précédemment pour la chambre positive. C’est la courbe bleue sur le graphique ci-dessous. Faisons le bilan sur le piston : d’un côté on a la chambre positive, d’un autre la chambre négative. On peut donc faire la somme de ces efforts : c’est la courbe verte.

Le graphique nous montre tout de suite l’intérêt d’une chambre négative. Elle permet de réduire très fortement l’effort nécessaire pour comprimer la fourche sur les faibles débattements : la sensibilité aux petits chocs est clairement améliorée.

Elle réduit l’effort nécessaire de 90% en tout début de course et de 27% au quart du débattement. L’impact de la chambre négative baisse fortement lorsqu’on se déplace vers des débattements importants. Ainsi, à la moitié du débattement, le gain en effort nécessaire n’est plus que de 7%.

Par curiosité, qu’apporte une chambre négative plus volumineuse ?

Le graphique ci-dessous montre l’impact d’une chambre négative dont on a multiplié par 2 le volume, sans rien changer d’autre.

On voit qu’on a encore amélioré la sensibilité avec un effort nécessaire réduit entre 15 et 25% sur le premier quart du débattement. Il y a donc clairement un intérêt à avoir une chambre négative avec un grand volume. Plus le volume est grand, plus la sensibilité est améliorée.

Les réglages disponibles sur un ressort à air

Sans modifier quoi que ce soit sur la fourche, on a deux possibilités pour régler le ressort à air d’une suspension :

Ajuster la pression

En utilisant une pompe haute pression, c’est l’élément numéro 1 qui va vous permettre de régler votre sag. On en reparlera en détail dans un autre article mais il est tout de même important de comprendre ce que c’est ici. Sag n’est pas un acronyme mais signifie « affaissement » en anglais. Cet affaissement correspond à l’enfoncement de la fourche sous le poids du pilote. On parle en pourcentage du débattement total. Dans le cas de ma fourche, Fox indique que le sag doit être compris entre 15 et 20% du débattement total, ce qui correspond à 24 à 32 mm de débattement.

J’ai donc fait la simulation, avec différentes valeurs de pression, pour trouver le bon sag. J’utilise évidemment le même effort (je n’ai pas maigri ou grossi entre chaque test ! ) et on obtient le résultat suivant :

• 4,0 bar : sag de 31%, trop important. La suspension va être trop molle, elle va filtrer les chocs mais le débattement va être consommé trop facilement.
• 5,2 bar : sag de 20%, très bien, valeur haute de sag indiquée par Fox
• 6,1 bar : sag de 15%, très bien, valeur basse de sag indiquée par Fox
• 8,3 bar (max recommandé par Fox) : sag de 9%, trop faible. La suspension va être trop résistante, elle ne va pas filtrer correctement les chocs et on ne va pas exploiter du tout le débattement.

Il est indispensable de bien régler sa pression, car au-delà du sag, on voit qu’elle a une influence sur l’intégralité de la courbe.

Modifier le volume de la chambre via les spacers ou tokens

Les spacers sont de petites pièces en plastique insérées dans la chambre positive. Ils permettent de modifier le volume de la chambre de façon à augmenter ou réduire la résistance au milieu et fin de course.

Sur ma Fox 34, ce sont des spacers de 10 cm3. Il y en a 1 installé d’origine : il est possible de le retirer mais il est aussi possible d’en ajouter 3 de plus, soit 4 au total.

Une courbe vaut mieux qu’un long discours. J’ai ajusté très légèrement la pression à chaque changement de nombre de spacers, de façon à respecter strictement toujours le même sag de 15%.

On voit qu’effectivement l’écart entre les différents spacers se creuse fortement après 50% du débattement.

A 75% d’enfoncement de la fourche, avec :

• 1 spacer : il faut 8% d’effort en plus que sans spacer
• 2 spacers : 18% de plus que sans spacer
• 3 spacers : 31% de plus
• 4 spacers : 51% de plus

On voit que les spacers ont un impact non négligeable. Il faut donc le garder dans un coin de la tête au moment où on passera au réglage.

Le ressort à air, quelques informations à retenir pour la suite

D’un point de vue de la conception :

• le ressort à air est un élément relativement simple, mais puissant car il se règle très facilement contrairement à un ressort hélicoïdal (on y reviendra plus tard). Il a une raideur qui évolue tout au long du débattement, ce qui est bénéfique en fin de course car ça limite le talonnement.
• il présente par contre une raideur relativement élevée en début de course. La chambre négative permet de palier partiellement ce défaut, c’est-à-dire de diminuer sa résistance en début de course

Deux réglages possibles :

• la pression d’air qui permet d’ajuster la courbe de raideur complète du ressort à air. Elle s’ajuste pour obtenir le bon sag (ou affaissement de la fourche)
• le nombre de spacers ou tokens qui permet de faire évoluer le volume de la chambre. On peut ainsi jouer sur la résistance en milieu et fin de course.

On parlera au prochain article de l’autre fourreau de la fourche, l’amortisseur, puis on passera aux réglages.

Les photos du Jeffsy ainsi que tous les graphiques ont été réalisés par mes soins. La vidéo ainsi que les captures d’écran proviennent de chez Fox. Deux schémas proviennent du très bon guide SRAM.

L’article Dossier amortissement – La fourche et son ressort à air est apparu en premier sur 2et4roues.

L’amortissement fait appel aux sensations de chaque vététiste et est par conséquent quelque chose de très subjectif. Tout le monde a son avis, basé sur son expérience et son ressenti. Il suffit de parcourir les sites web et les forums pour lire tout et son contraire.

L’objectif de cette série d’articles est d’être le plus objectif possible, en se basant le plus possible sur la théorie. On verra ensuite si ça suffit ou si des ajustements sont nécessaires.

Commençons par la base : connaître son VTT, sa géométrie et sa cinématique. Ce qui nous intéresse le plus aujourd’hui est ce qu’on appelle la progressivité de la cinématique. Si cela ne vous parle pas, vous devriez comprendre juste après.

Vérifier la cinématique de son VTT

Il existe un grand nombre de cinématiques différentes pour les suspensions arrière. YT Industries a fait le choix d’un système de pivot virtuel qui s’appelle V4L (Virtual 4 Links).

Nous pourrons revenir sur ce point et passer en revue les principales différentes solutions qui existent dans un futur article, si cela vous plaît.

Le vélo qui nous intéresse aujourd’hui est le Jeffsy, et je souhaitais vérifier et chiffrer la progressivité de sa suspension arrière. Cette donnée n’est pas souvent fournie par les fabricants et les quelques informations que j’ai trouvées sur le web ne m’ont pas forcément convaincu. J’ai donc décidé de la vérifier par moi-même.

La modélisation

Un super tuto sur YouTube explique justement comment construire ou vérifier ses propres cinématiques de VTT. Il propose pour cela d’utiliser le logiciel Algodoo, un outil de modélisation 2D, gratuit, très bien fait et intuitif (dire que je ne me suis pas pris la tête serait faux, mais c’est tout de même raisonnable).

Le plus simple est de partir d’une photo du cadre nu. Malheureusement, impossible d’en trouver une de mon VTT. Je suis donc parti d’une photo officielle YT.

J’ai ensuite isolé le cadre, découpé toutes les parties mobiles et créé des liaisons pivot aux endroits nécessaires. Pas mal de bricolage, mais vous le verrez ensuite le résultat semble plutôt cohérent. J’ai ajouté un ressort juste pour le plaisir, il n’est pas utile pour ce que je souhaite faire ici. Ça y est le modèle (quasiment) représentatif de la cinématique de la suspension arrière est prêt.

J’ai ensuite ajouté deux points de mesure :

• un au niveau de l’axe de roue arrière, qui permet de connaître tre le débattement de la roue
• un au niveau de la fixation inférieure de l’amortisseur, qui associé au point de fixation supérieure, permet d’obtenir le débattement de l’amortisseur

Pour l’illustration, voici une rapide animation où l’on voit la cinématique en mouvement. Vous pouvez voir ma souris qui applique un effort sur le triangle arrière pour le faire bouger. Ce n’est évidemment pas représentatif de quoi que ce soit, mais ça permet de vérifier que ça bouge bien, de façon cohérente et on voit les déplacements des deux points cités précédemment.

Mon seul objectif aujourd’hui était de déplacer l’axe de la roue arrière de 160 mm (qui est le débattement annoncé par YT). J’ai donc enregistré les mouvements des deux points en faisant cette opération. Le logiciel Algodoo permet d’exporter les informations enregistrées au format .csv.

Les résultats

Les données récupérées permettent de tracer les deux graphiques suivants.

Le débattement de l’amortisseur en fonction du déplacement de la roue arrière

La première information qui est évidente et qu’on vérifie : on a bien un effet de levier entre le déplacement de la roue qui est important et celui de l’amortisseur qui est plus faible.

Quand la roue arrière ne bouge pas, l’amortisseur se déploie complètement. Quand la roue arrière est déplacée de 160 mm, l’amortisseur est comprimé d’environ 65 mm. Cette valeur est cohérente avec la réalité puisque l’amortisseur Fox DPX2 qui équipe cette version de Jeffsy est effectivement donné pour un débattement de 65 mm maximum.

Le ratio de levier en fonction du déplacement de la roue arrière

Pour la compréhension, j’appelle le ratio de levier le rapport entre le déplacement de la roue arrière et le débattement de l’amortisseur.

Prenons l’exemple d’un ratio de levier de 3. Ça signifie que :

• l’amortisseur se comprime de 1 mm alors que la roue arrière se soulève de 3 mm
• la vitesse de compression de l’amortisseur est 3 fois plus faible que la vitesse de déplacement de la roue arrière
• l’effort qui s’applique à l’amortisseur est 3 fois supérieur à l’effort appliqué sur la roue arrière

Le Jeffsy a bien une cinématique dite progressive car le ratio de levier diminue au fur et à mesure que le déplacement de la roue arrière évolue.

Par conséquent, un même choc (même effort, même vitesse) n’aura pas le même effet en fonction de là où se situe sur le débattement :

• en début de course : il entraînera un effort important et une vitesse faible au niveau de l’amortisseur
• en fin de course : il entraînera un effort moindre et une vitesse plus importante au niveau de l’amortisseur

Ces informations nous permettent de savoir que cette cinématique progressive autorise une bonne sensibilité en début de course et un comportement plus ferme en fin de course. On y reviendra quand on parlera de l’amortisseur en lui-même.

La cinématique de son VTT, une connaissance indispensable

Le Jeffsy est bien un VTT avec une cinématique progressive. Pour ceux qui connaissent la marque, ce n’est pas une surprise mais c’est bien de le vérifier.

La connaissance de la cinématique de son VTT est un pas important dans la compréhension des réglages de l’amortissement. Ce n’est évidemment pas tout et il reste beaucoup à faire. Mais cette courbe de ratio de levier est un élément important et nous sera utile pour la suite de l’analyse.

A bientôt pour la suite !

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Moustache Bikes, des VAE français

Pour les personnes qui suivent un minimum l’actualité du vélo électrique, il n’est plus nécessaire de présenter Moustache Bikes. Pour les autres, je le fais rapidement : c’est une entreprise française créée en 2011 sur le créneau des VAE. Je ne suis pas forcément objectif, car j’apprécie cette marque mais ils ont su, selon moi, saisir ce créneau grandissant avec beaucoup d’intelligence, en proposant une gamme variée, du vélo de ville au VTT. La marque s’est clairement orientée vers des produits qu’on pourrait qualifier de premium, comme dans l’automobile : design travaillé, matériaux de qualité, équipements performants. Avec le prix qui va évidemment avec.

Le Moustache Friday 26

Pourquoi ce choix ?

Il s’agit du vélo que ma compagne a acheté fin 2015 à Paris. Son objectif était clair : arrêter de prendre le métro pour traverser Paris, du 13ème au 18ème arrondissement. La tendance du VAE était déjà en route ; en tant qu’amateur de vélo et de beau matériel, je me suis naturellement porté volontaire pour l’aider dans ses recherches. Après un rapide essai d’un Moustache Friday 26 dans l’un des magasins Ecox de la capitale, elle en est devenue l’heureuse propriétaire. Il n’y a, à vrai dire, pas eu beaucoup d’hésitation sur ce modèle tant il avait d’arguments en sa faveur :

• son design et l’image de la marque Moustache
• sa qualité perçue
• son système Bosch
• ses équipements (freins à disques hydrauliques, selle Brooks, …)

Le seul point un peu délicat était le prix : 2900€. La prime de la mairie de Paris de 400€ a permis de mieux faire passer la pilule. Vendu !

Bosch pédale, ou presque

Un système électrique Bosch Active Cruise positionné au niveau du pédalier équipe ce vélo. C’est la solution retenue, encore aujourd’hui, pour la très grande majorité des systèmes haut de gamme. Il s’agit d’un système dit « proportionnel » car il va appliquer une force proportionnelle à celle que vous appliquez avec vos jambes sur les pédales. Ce calcul se fait via trois capteurs : un qui mesure la vitesse du vélo, un autre mesure la cadence de pédalage, le dernier mesure la puissance fournie par le cycliste.

Le Drive Unit permet de sélectionner le mode d’assistance : off, éco, tour, sport et turbo. L’aide varie entre 40% pour le mode éco et 225% pour le mode turbo. C’est-à-dire que si vous appuyez avec une force de 100 sur les pédales, il en sortira en réalité à la chaine 140 en mode éco et 325 en mode turbo. L’écran vous donne de niveau d’assistance fourni en direct par le moteur, ainsi qu’un indicateur de changement de vitesses qui affiche s’il est temps de monter ou descendre une vitesse.

Il vous donne également une information précieuse sur le niveau de la batterie et le nombre de km restants. La batterie du Moustache Friday est de type lithium-ion, d’une tension de 36V et d’une capacité de 300 W.h. C’est un des points qui a fortement progressé ces dernières années car on retrouve aujourd’hui des batteries de capacité nettement plus élevée. Quoi qu’il en soit, l’autonomie du vélo était donnée entre 35 km (turbo et conditions difficiles) et 145 km (éco et conditions faciles).

Paris, du sud au nord

Ma compagne a utilisé son vélo tous les jours pour traverser Paris pour aller au travail et pour ses loisirs : entre 20 et 30 km par jour, qu’il fasse beau ou qu’il pleuve, qu’il fasse chaud ou froid. Ca représente donc tout de même plus de 400 km par mois. C’était plutôt ambitieux pour quelqu’un de sportif (elle appréciera) mais pas cycliste.

Elle s’y est très vite habituée : traverser la plus belle ville du monde à vélo, tous les jours, en passant par Bastille, le canal Saint-Martin, que demander de plus ? C’est un bon bol d’air, certes pollué, mais c’est toujours mieux que d’être entassés sous terre. Dans son cas, c’était un gain de temps, de l’exercice physique (malgré le fait que ce soit un vélo électrique, il faut pédaler, quoi qu’en disent les plus médisants) et sans trop de contrainte car en roulant en dessous de 25 km/h, il est possible d’arriver au travail sans trop transpirer et dégouliner. Evidemment, quelques équipements sont indispensables : casque, gants et cape de pluie pour les mauvais jours.

A l’époque, ce type de vélo était relativement rare et elle s’est fait arrêtée plusieurs fois dans la rue par des curieux. Suffisamment rare à Paris pour être signalé !

En tout cas, une fois habituée, il était impossible pour elle de faire marche arrière.

Aujourd’hui, nous avons quitté Paris et elle est obligée, à contre coeur, d’utiliser sa voiture pour aller au travail. On s’en plaint souvent dans les villes, mais en réalité, il est beaucoup plus difficile d’utiliser son vélo à la campagne en toute sécurité. Mais c’est un autre débat.

Elle utilise le Friday 26 nettement moins qu’avant, mais tout de même régulièrement pour les balades, ou pour transporter bébé, qui adore ça !

L’heure du bilan

Le vélo a aujourd’hui un peu plus de 4 ans et quasiment 10000 km. Malgré ça, il est en excellent état et fonctionne toujours parfaitement.

Un entretien nécessaire, mais limité

Comme tout vélo, le Moustache Friday nécessite un peu d’attention. Je me suis occupé de son entretien et j’ai sous-traité les opérations un peu plus délicates. De façon exhaustive, voici les opérations effectuées sur le vélo depuis son achat :

• transmission (Shimano): changée une fois. Avec l’assistance électrique, la transmission est bien plus sollicitée qu’avec un vélo normal. Ce n’est donc pas du tout choquant. J’ai fait changer le plateau, la chaine et la cassette en même temps.
• pneus (Schwalbe) : changés 1 fois car l’usure était trop importante. J’ai repris les mêmes, des Fat Frank pour garder le style 🙂 Une seule crevaison à noter, c’est du costaud.
• pédales : les pédales avaient pris un peu de jeu et un petit claquement était apparu. Petit problème, grosse prise de tête car je pensais que le problème venait du moteur car il apparaissait à chaque tour de pédalier. Après un moment chez le vélociste à essayer de lui faire entendre le bruit, il a finalement réussi à l’identifier : ce n’était qu’une pédale !
• freins (Shimano) : j’ai changé les plaquettes de frein 3 fois. C’est très rapide et ça ne coûte pas grand chose. J’ai fait purger les freins 1 fois.
• moteur (Bosch) : à une période, le moteur se coupait parfois de façon inopinée. Il s’agissait à priori d’un bug du système Bosch. Le vélociste a réalisé une mise à jour et depuis, ce problème ne s’est jamais reproduit. Il n’y a eu aucune opération faite sur le moteur. Ca fait un peu penser au voyant qui s’allume sur le tableau de bord des voitures et qui disparait après avoir mis un coup de valise. Pas forcément ultra rassurant, mais tant que ça fonctionne, pas de souci !
• béquille : elle fait un bruit assourdissant il faut que je la change

Vers les 20000 km ?

Le bilan est très positif et il n’y a aucun regret à avoir sur le choix de ce Moustache Friday. Je n’ai pas forcément vu beaucoup de retour d’expérience d’utilisateur de VAE, raison pour laquelle il me semblait intéressant de le partager ici. En résumé, il est tout à fait possible d’avoir une utilisation relativement intensive (pour des trajets vélotaf ou loisir j’entends) et de trouver du matériel fiable.

La batterie ne présente pas de signe de faiblesse, même s’il est certain que l’autonomie a diminué par rapport à l’origine. Je dirais -25% à la grosse mais il est difficile de le dire précisément car le vélo n’est plus utilisé du tout dans les mêmes conditions qu’avant. Pour les personnes qui recherchent à conserver de l’autonomie sur le long terme, c’est tout de même un point à prendre en compte car le prix des batteries en après-vente est très élevé (> 500€).

Les plus :

• Sa fiabilité
• Son agrément de pédalage
• Ses équipements de qualité

Les moins :

• Sa masse (21,4 kg tout de même) qui se fait notamment ressentir pour le manoeuvrer, le lever et le ranger par exemple.
• Son confort. La position de conduite est agréable, la tige de selle suspendue est la bienvenue, mais une fourche télescopique à l’avant aurait été agréable car ça tabasse dès que la route devient un peu en mauvaise état.
• Pas un reproche à proprement parler de ce vélo mais la limite de 25 km/h est frustrante. On l’atteint très rapidement, et avec la masse du vélo, il est difficile de l’emmener à des vitesses bien supérieures.

Et le Moustache Friday d’aujourd’hui ?

La gamme a évidemment fortement évolué depuis 2015. Notamment, le style vintage n’est plus de la partie mais le Friday est toujours présent dans la gamme, sous deux formes :

• Le Friday 28 qui est présenté comme le vélo urbain et sportif, et épuré. Il ne pèse « que » 18,7 kg. Il est désormais équipé de grandes roues 700. Toujours en aluminium hydroformé, il est de plus équipé d’une fourche en carbone. Le guidon « moustache » a laissé place à un guidon Flexbar (de l’entreprise française Baramind) qui doit apporter un certain confort. Bosch s’occupe toujours du système électrique et la console peut désormais passer sur votre smartphone.

• Le Friday 27 FS est celui que je préfère car il conserve un look agressif, et est un tout-suspendu (mais 25,5 kg !). Il est équipé de roues en 27,5″. Il y a même une version speed, pour aller jusqu’à 45 k/h. Le top !

De mon côté, je lorgne sur un Dimanche 29.5 Gravel mais je divague !

A bientôt pour de nouveaux articles, je vous parlerai prochainement de matériel VTT, à suivre !

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