Quand le carbone casse-t-il sur un vélo de course ? - Rupture du guidon, rupture de la fourche, rupture du cadre - le risque du vélo de course en carbone ?
Robert Kühnen
· 09.06.2021
Le craquage s'est produit sous les yeux du public : pendant la course de printemps Le Samyn, le Canyon Aeroad de Mathieu van der Poel s'est cassé au niveau du guidon. Miraculeusement, le champion du monde de cross n'est pas tombé. Mais le morceau de guidon manquant et la poignée de frein dérailleur qui pendait de manière lâche ont rappelé que le carbone présentait certains risques. Même les entreprises disposant d'une grande expertise technique comme Canyon ne sont pas à l'abri de dommages sur leurs produits. La rupture du guidon, probablement due à l'interaction entre la fixation de la poignée de frein à main et le guidon en carbone, est toutefois un incident atypique. Les fourches se cassent beaucoup plus souvent.
Par exemple cette année lors de la course Omloop Het Nieuwsblad. La fourche du Factor Ostro VAM du cycliste professionnel EF Tom Van Asbroeck s'est pliée au-dessus du tube de direction - heureusement sans chute grave. Le fabricant de vélos Factor a analysé les dégâts et a mis en cause un extenseur de pivot de fourche défectueux ainsi qu'un mauvais montage. En 2019, le professionnel suisse Simon Pellaud s'est retrouvé à terre lors du Tour du Doubs, lorsque la fourche de son Bianchi Specialissima s'est détachée lors du sprint. Pellaud a chuté, mais a eu de la chance et ne s'est pas gravement blessé. Il a écrit sur Twitter : "Je n'oublierai jamais le moment où j'ai soudain eu le guidon dans les mains au moment de l'accélération. Mais j'ai réussi à franchir la ligne d'arrivée avant de m'envoler et j'ai pu éviter les barrières". Il a également tweeté la photo de son coureur de rupture, mais l'a rapidement supprimée. On en trouve encore aujourd'hui des copies sur le web. Est-ce une accumulation fortuite de problèmes avec des composants en carbone ? Probablement pas. Le problème numéro un sur un vélo de course n'est pas le guidon, mais le pivot de la fourche, explique Dirk Zedler, ingénieur diplômé qui, en tant que contrôleur et expert, a une vue d'ensemble sur les casses de vélos (voir interview ci-dessous). Google trouve également beaucoup plus de résultats concernant les fourches cassées que les guidons cassés. Zedler dit "Les produits sont certes devenus globalement plus sûrs ces dernières années, mais le serrage de la potence sur le pivot de la fourche carbone présente toujours des risques."
Zone problématique : Tiges de fourche en carbone
Les ruptures de fourches connues chez les professionnels ne sont que la partie émergée de l'iceberg, les fourches des cyclistes amateurs tombent également en panne. "Une rupture de fourche est l'accident le plus horrible qui soit", déclare l'ingénieur Peter Denk, qui conçoit des vélos de course pour Specialized et qui a une longue carrière de développeur. "Il m'arrive de temps en temps, lors d'une descente, de penser à quelque chose : Et si la potence se cassait maintenant ?" Les professionnels sont durs à ce sujet et considèrent cela comme un risque professionnel, estime-t-il. Mais il veut éviter tout risque : "Je veux que la tige de mon vélo ne puisse jamais se casser, quelles que soient les circonstances. Je fais beaucoup de constructions légères, mais pas au niveau du pivot de fourche, je m'y refuse. Je veux que cette pièce soit sur-conçue, c'est pourquoi elle reçoit des couches supplémentaires - même si tous les tests montrent que c'est en fait superflu. Je m'accommode du poids supplémentaire de 30 grammes, nous devons alors le gagner ailleurs".
Rupture du pivot de fourche - le dommage typique du carbone cassé
La plupart des grands fabricants ont dû rappeler des fourches au cours des 15 dernières années, la liste se lit comme le Who's who de l'industrie du vélo. Cela n'inspire guère confiance, notamment parce que tous les grands sites de production sont présumés concernés. Il y a apparemment plusieurs raisons à cela : "La manière dont la potence est reliée au pivot de fourche n'est pas adaptée aux fibres", explique Arne Burkhardt, ingénieur en développement chez Merida. On a simplement repris la construction des pièces métalliques. Des vis de potence trop serrées peuvent déjà endommager la tige. Des charges élevées, comme lors du passage dans des nids de poule, stressent en outre le pivot de fourche. Les potences à arêtes vives, en particulier, peuvent alors briser la couche extérieure de fibres à chaque nouveau coup dur. Le point faible : les plastiques renforcés par des fibres sont peu résistants dans le sens transversal des fibres. Avec le temps, les dommages apparaissent comme si la tige avait été sciée. Plus la conduite est dure, plus le risque est grand. Les courses sur pavés, au cours desquelles des coureurs athlétiques cahotent sur de grosses pierres, constituent le pire des cas.
Le fait que tant de facteurs difficilement calculables entrent en jeu rend la situation particulièrement délicate, surtout lorsque les pièces sont assemblées d'une manière ou d'une autre. Zedler voit donc dans les constructions intégrées, où le fabricant a plus de contrôle, une solution possible pour désamorcer le problème (voir interview).
Contrôle régulier de la fourche en carbone
Que peut-on faire soi-même pour réduire le risque de rupture ? "Inspecter régulièrement le pivot de fourche", conseillent Denk et Zedler. Car les ruptures progressent lentement. Les extenseurs, qui soutiennent le pivot de fourche de l'intérieur, permettent de lutter contre la compression du pivot. S'ils sont suffisamment longs, ils protègent également contre les charges permanentes. "Pour ce faire, ils doivent toutefois s'enfoncer dans le pivot de fourche au-delà du bord inférieur de la potence", explique Peter Denk. En outre, il faut maintenir les couples de serrage des vis de la potence à un niveau bas et appliquer de la pâte de montage pour carbone sur le pivot de la fourche, ce qui réduit la force de serrage nécessaire pour une fixation sûre de la potence. Le collier de serrage de la potence doit en outre entourer le pivot de la fourche sur toute sa surface et avec des bords arrondis, plutôt qu'avec des nervures étroites et tranchantes.
Problèmes liés au carbone : travail manuel et variations de qualité
Arne Burkhardt a effectué des recherches systématiques sur les manches de fourche pour son travail de master à l'institut Zedler et a découvert que de bons extenseurs et des manchons en aluminium entre la potence et le manche peuvent réduire très sensiblement le risque de rupture. Il faut aussi que la qualité de fabrication soit bonne, ce qui peut varier avec le carbone, car il y a beaucoup de travail manuel difficile à contrôler. Des poches d'air dans le matériau suffisent pour que les fibres se cassent dès le serrage de la potence. L'astuce de Peter Denk contre ces impondérables : beaucoup aide beaucoup. Selon son expérience, une épaisseur de paroi plus importante pour le pivot de fourche est la meilleure assurance contre les dommages.
Les tests de rupture du carbone sont (encore) un terrain scientifique vierge
La défaillance technique des manches de fourche en carbone sur les vélos de course est la raison la plus fréquente des rappels. Paradoxe : la norme de contrôle ISO:4210 valable pour les vélos de course ne couvre justement pas la liaison entre le pivot de fourche et la potence, qui est extrêmement importante pour la sécurité. Dans le cadre d'un projet commun, l'institut Zedler et le fabricant de vélos Merida ont étudié les bases d'une liaison sûre entre le pivot en carbone et la potence. Zedler a mis à disposition six bancs d'essai de fourche nouvellement conçus et son savoir-faire. L'ingénieur de développement de Merida, Arne Burkhardt, a utilisé ces ressources dans le cadre de son travail de master pour plonger en profondeur dans le sujet : Burkhardt a détruit 220 fourches entièrement en carbone, 120 potences ont laissé leur vie à l'interface.
Un bon extenseur permet à la fourche de supporter 80 fois plus de changements de charge !
Les expériences de Burkhardt ont donné des résultats : La qualité du pivot de fourche est décisive. Une forte proportion de fibres de verre, comme c'est le cas sur les vélos de course bon marché, affaiblit la fourche. La potence ne doit pas comporter d'entretoises étroites dans la zone de serrage ni d'arêtes vives. L'expandeur, qui sert de butée au jeu de direction, stabilise en outre le pivot de fourche, et ce de manière considérable. Mais tous les extenseurs ne se valent pas : tout dépend de leur forme. Un manchon suffisamment épais avec une surface fermée entre le pivot de fourche et la surface de contact de la potence réduit également considérablement les contraintes sur le pivot de fourche, mais nécessite des potences avec un alésage plus grand.
Dirk Zedler sur le risque de rupture des tiges en carbone : "Les solutions intégrées sont la bonne voie".
TOUR Quel est le composant en carbone le plus menacé sur un vélo de course ?
ZEDLER Comme toujours, le pivot de fourche. Je vois régulièrement des ruptures du pivot de fourche, même si elles ne sont plus aussi fréquentes qu'auparavant.
Pourquoi les manches de fourche se cassent-ils ?
Le sujet est malheureusement compliqué, nous avons cinq facteurs d'influence : la qualité de la tige, la position de serrage et le nombre de spacers, les extenseurs, la qualité de la potence et le montage. Si le fabricant et le monteur font tout correctement, l'affaire est sûre.
En pratique, cela semble difficile, car presque tous les fabricants ont déjà rappelé des fourches. Ne serait-il pas préférable de concevoir le raccord tout de suite de manière totalement différente ?
Nous avons assisté à un saut qualitatif significatif avec des solutions intégrées où tout vient d'une seule source. Je pense que les fabricants sont sur la bonne voie.
Pourquoi les normes d'essai ne couvrent-elles pas ce sujet ?
Les normes évoluent malheureusement très lentement, et les fabricants testent de toute façon mieux depuis longtemps. Dans le cadre des rappels de fourches, nous avons testé les manches de fourche avec les forces normatives du test du guidon et nous n'avons pas pu reproduire les ruptures sur le terrain avec ces forces. C'est pourquoi nous testons plus durement et pouvons ainsi reproduire les dommages sur le terrain. Ce sont justement les charges lourdes qui endommagent le carbone.
Comment puis-je m'assurer que le pivot de fourche de mon vélo est en bon état ?
Contrôler régulièrement le manche est une bonne idée. Il est extrêmement rare que le carbone se casse brusquement. Je conseille également d'utiliser un bon extenseur.
Comment reconnaître un bon extenseur ?
Il doit être suffisamment long et dépasser le bord inférieur de la potence, être bien ajusté et pouvoir être serré avec peu de force. Une surface rugueuse, de la graisse à l'intérieur du mécanisme de serrage et de la pâte de montage en carbone sur la surface sont également utiles. La pâte de montage pour carbone est toujours utile ; sans elle, nous ne pourrions même pas contrôler de nombreuses pièces en carbone.
Le pivot de fourche est-il forcément endommagé si le guidon s'est tordu lors d'une chute ?
Lorsque nous réalisons des expertises, nous remplaçons les fourches après de tels accidents. Mais les chutes font partie de la pratique du vélo de course et un remplacement après chaque chute n'est pas réaliste. Nous ne voyons pas de lien entre les guidons éraflés et les manches de fourche cassés.
Mon vélo n'est-il pas sûr s'il n'est pas possible d'utiliser un extenseur solide, par exemple parce que la tige n'est pas du tout de forme cylindrique ?
C'est au fabricant de faire en sorte que la connexion soit sûre et de la tester correctement. Outre la tige, la potence a également une grande influence sur la sécurité.
Dirk Zedler est ingénieur et expert en bicyclettes. Il a fondé et dirige l'institut de contrôle du même nom "Zedler-Institut" pour la technique des vélos.
Règles pour une manipulation sûre des composants en carbone
Respecter le couple de serrage !
Les tubes en carbone n'aiment pas les fortes pressions extérieures - cela concerne surtout les points de serrage de la potence (pivot de fourche et guidon) et de la tige de selle. Il faut donc toujours trouver un compromis entre un serrage sûr et un serrage doux. Ménageant signifie : l'ajustement est précis, de sorte que les pièces reposent bien, il n'y a pas d'arêtes vives et les vis sont serrées progressivement de manière contrôlée à l'aide d'une clé dynamométrique. Utilisez de la pâte de montage pour carbone, cela réduit de 30 % le couple de serrage nécessaire des vis. Les couples de serrage indiqués sur les potences sont des valeurs maximales. Avec la pâte de montage, vous pouvez rester 30 pour cent en dessous et vérifier si l'assemblage est ainsi solide.
Contrôle régulier !
Une fois par an, une fourche avec tige en carbone devrait être entièrement démontée et inspectée de très près. C'est le seul moyen de détecter les dommages qui peuvent devenir potentiellement mortels. Il convient d'être particulièrement attentif à la zone de serrage de la potence. Y a-t-il des déformations ou un début de fissure ?
