Au début du VTT, les vélos disposaient de fourches rigides. La fourche suspendue a été créé par Rock Shox en 1989 avec la célèbre RS-1. 

 

Cela a été une révolution pour le MTB. Les fourches n’ont cessé de s’améliorer pour arriver aux performances que l’on connaît aujourd’hui. Il existe dorénavant des fourches pour chaque pratique du VTT. Les modèles ont tellement évolué que certaines fourches regorgent de réglages, si bien que de nombreux pratiquants ont dû mal à régler leur fourche.

 

Pour bien appréhender le réglage d’une fourche, il est bon de comprendre comment elle fonctionne. C’est ce que nous allons voir dans cet article, avant de détailler comment régler ses suspensions dans un prochain article.

 

A quoi sert une fourche ?

Une fourche suspendue sert à isoler le pilote des chocs dus au terrain.
Cela améliore:

  • le contrôle du VTT,
  • le confort,
  • la traction en montée et terrain cassant,
  • la durabilité du matériel.

De quoi est constitué une fourche

Toutes les fourches suspendues un peu évoluées sont constituées de 3 composants:

  • un châssis,
  • un ressort,
  • de l’hydraulique.

 

Dorénavant, quand je parlerai de fourche, il faudra comprendre une fourche suspendue disposant de ces 3 éléments. Il existe des fourches sans hydrauliques sur les vélos 1er prix, mais non adaptés à la pratique du tout terrain qui nous concerne.

 

Voyons un peu plus en détail chaque élément.

1. Châssis

Le châssis d’une fourche est constitué de:

  • une partie supérieure composée d’un ensemble pivot/té/plongeurs,
  • une partie inférieure correspondant aux fourreaux.

C’est le châssis qui va déterminer la rigidité de la fourche, via le diamètre des plongeurs, l’épaisseur et les matériaux utilisés, le diamètre de l’axe de roue…

Ici, je décrirais uniquement le châssis d’une fourche classique, mais il existe des fourches dites “inversées”, dont les fourreaux sont associées au té de fourche, alors que les plongeurs se retrouvent en bas, faisant la liaison avec l’axe de roue.

1.1 Ensemble pivot – té –  plongeurs

Le pivot:

Le pivot correspond au tube prenant place dans la douille de direction: il permet la liaison de la fourche avec le cadre.

Il existe différents types de pivots en relation avec le cadre du VTT:

  • pivot droit: même diamètre de haut en bas du pivot,
  • pivot conique / tapered: diamètre plus petit en haut et plus grand en bas. Ce standard a été créé afin de s’adapter aux contraintes soumise à la douille de direction et à la fourche,

et différents diamètres:

  • 1”⅛’: le standard qui a était présent pendant de nombreuses années,
  • 1,5”: présent sur quelques fourches simple té de freeride et sur les Lefty de Cannondale,
  • 1”¼’: standard introduit par Giant (mais qui n’ont pas été suivi par le reste des constructueurs) pour le diamètre supérieur de leur pivot tapered afin d’obtenir plus de rigidité.

Le tapered est donc une combinaison du 1”⅛ en haut du pivot, et du 1,5” en bas du pivot. Ce nouveau standard s’est généralisé sur la quasi-totalité de la production.

Un pivot est généralement en acier, mais le carbone a fait son apparition sur certains modèles de fourches XC.

Le té:

Le té est la pièce qui relie le pivot aux plongeurs.

Il existe 2 types de té:

  • simple té
  • double té

Comme leurs noms l’indiquent, il s’agit du nombre de tés dont dispose la fourche.

Le double té est utilisé sur les fourches de descente (et la Lefty) car elles sont soumises à plus de contraintes. Il permet de rigidifier la fourche et de dissiper les forces sur les 2 tés, évitant trop de contraintes sur la colonne de direction.

Sur une fourche double té, les plongeurs sont visées aux tés, alors que sur une simple té, les plongeurs sont serties en usine.

Les plongeurs:

Les plongeurs sont des tubes lisses qui coulissent dans les fourreaux. Ils permettent la liaison entre la partie suspendue du VTT (tout ce qui est au-dessus des plongeurs) à la partie non suspendue (fourreaux + roue avant).

Ils sont généralement en alu, parfois en acier sur les fourches 1er prix ou destinées à la location, comme les Rock Shox Domain (l’acier supporte mieux le nettoyage aux nettoyeurs haute pression).

Les plongeurs des fourches haut de gamme subissent un traitement pour limiter les frictions avec les joints spis et les bagues de guidage. Cela les rends aussi beaucoup plus fragiles.

Ex: traitement Kashima chez Fox Racing Shox.

 

Les plongeurs sont un des points fragiles de la fourche, car ils sont soumis aux agressions extérieures : boue, transport, chutes…

Un plongeur abîmé peut entraîner des fuites d’huile ou d’air.

Sur une simple té, si l’on abîme un plongeur, il faut changer l’ensemble té/pivot/plongeurs.

1.2 Les fourreaux

Les fourreaux, généralement en magnésium, sont la partie basse de la fourche. Ils permettent la liaison de la roue avant avec le cadre.

Ils sont constitués:

  • des joints spis: permettent l’étanchéité de la fourche pour l’huile et l’air,
  •  des bagues de guidage: permettent le bon alignement et le coulissement des plongeurs dans les fourreaux,
  • contiennent un peu d’huile de lubrification (ou graisse) pour permettre de fluidifier le coulissement.

Les fourreaux sont spécifiques aux différents standards de roues: 26”, 27,5”, 27,5+, 29” et aux différents diamètres d’axe de roue 9, 15, 20 mm.

Le nouveau standard Boost en axe avant de 15 mm par 110 mm de longueur, devrait se généraliser car il est commun aux différents standards de roue. Pour la DH, on reste sur le standard historique de 20x110 mm.
Allez savoir pourquoi les ingénieurs nous ont sorti le Boost au lieu de revenir au 20x110 mm. Certes c’est un peu plus lourd, mais bon… Ah le marketing…

 

2. Le ressort

Quand on parle de ressort pour une fourche VTT, on parle de “l’effet ressort”: organe permettant d’absorber l’énergie et de la restituer pour revenir à sa position initiale.

Le ressort d’une fourche suspendue peut être un ressort hélicoïdal ou un ressort pneumatique.

Il se trouve généralement sur le côté gauche de la fourche.

 

2.1 Le ressort hélicoïdal

C’est un ressort en acier ou titane sous forme de spires.
Il se comporte de la même manière sur tout le débattement: on dit qu’il est linéaire.

Ex: pour un ressort de 300x3: il faut un poids de:
– 300 lbs (livre) pour comprimer le ressort de 1 pouce,
– 600 lbs pour comprimer de 2 pouces,
– 900 lbs pour comprimer de 3 pouces

Point positif– Pas de changement de comportement lors de longues descentes,
– seuil de déclenchement plus bas (peu de frottement),
– plus fiable

Point négatif– Plus lourd,
– ressort à changer en fonction du poids du pilote

2.2 Le ressort pneumatique

Il correspond au ressort à air. Il est constitué d’un piston et d’une chambre d’air positive et fréquemment d’un ressort négatif.

La force de ce ressort correspond à la pression de l’air. Cette pression dépend de la quantité d’air par rapport au volume de la chambre positive:

Pression = quantité d’air / volume

Plus on comprime le ressort, plus il durcit. On multiplie par 2 la pression quand on double l’enfoncement.

C’est donc un ressort progressif car il durcit en fin de course de façon exponentielle.

La courbe d’un ressort pneumatique est parfois critiqué pour son manque de maintien quand on rentre dans le débattement.

C’est pour cela que l’on ajoute parfois des tokens (cales plastiques qui servent de réducteurs de volume)  pour jouer sur la fin de la courbe de progressivité.

ex: plus on met de tokens  plus on réduit le volume d’air  plus la pression va augmenter rapidement, ce qui se traduit par une fourche qui se durcit plus rapidement.

Si le nombre de tokens est correcte, on aura un meilleur maintien de la fourche à mi-course.

Le ressort pneumatique est souvent associé à un ressort négatif qui peut être en acier ou une chambre d’air négative. Ce ressort négatif amène de la sensibilité sur les petits chocs. En effet, le ressort pneumatique produit plus de frottement, son seuil de déclenchement est plus élevé qu’un ressort hélicoïdal, d’où l’utilisation du ressort négatif pour contrer cette effet.

 

Le ressort pneumatique s’est grandement amélioré ses dernières années. C’est pourquoi, il tend à devenir la référence pour l’ensemble des pratiques.

Si c’est une évidence pour les VTT de XC ou All Mountain pour une histoire de poids; pour l’Enduro et la Descente, la transition s’est faite plus lentement, notamment à cause du problème d’enfoncement important sur la première moitié du débattement, entraînant un changement d’assiette des vélos. La généralisation des tokens a permis d’adapter la courbe de compression du ressort et de coller aux exigences des riders des disciplines Gravity.

Dorénavant, les fourches haut de gamme de DH et d’Enduro disposent toutes d’un ressort pneumatique.

Point positif     Plus léger, plage d’utilisation convenant pour tous les pilotes, présence de tokens sur certains modèles de fourche

Point négatif Durcissement de la fourche lors de longues descentes, seuil de déclenchement plus élevé  (plus de frottement, comblé par ressort négatif sur certaines fourches), moins fiable, demande plus d’entretien, manque de soutien en milieu de course (sauf si tokens).

3. L’hydraulique

L’hydraulique d’une fourche permet l’amortissement des chocs grâce à la circulation d’huile de laminage à travers un piston. Cela permet de ralentir les vitesses de déplacement des plongeurs dans les fourreaux pour conserver le contrôle du vélo.

S’il n’y avait pas d’hydraulique, la fourche roulerait sur le ressort ⇒ la roue rebondirait mais ne collerait pas au sol = impossible de rouler en tout terrain.

L’amortissement est géré par 2 paramètres:

  • la compression,
  • la détente.

La partie hydraulique est la plupart du temps sur le côté droit de la fourche.

 

3.1 Compression et détente

La compression correspond à la vitesse d’enfoncement de la fourche lorsque elle subit un choc provenant du sol, des appuis du pilote, des freinages…

La détente correspond à la vitesse de retour de la fourche à sa position initiale, après une phase de compression.

C’est 2 paramètres sont gérés par 2 systèmes hydrauliques différents. Les réglages de la compression et de la détente jouent sur la vitesse de déplacement du piston dans l’huile de laminage des cartouches. La compression et la détente peuvent avoir chacun leur piston ou un piston commun utilisé dans les 2 sens (voir les exemples dans 3.3 Fonctionnement d’un piston).

En fonction de la fourche, on peut avoir différents réglages disponibles :

  • Compression basse vitesse (ou Low Speed Compression: LSC): correspondant souvent au début de course, quand la vitesse d’enfoncement est réduite: petit choc, freinage appui du pilote…
    Si un seul réglage de compression, c’est la compression basse vitesse que l’on règle.
  • Compression haute vitesse (ou High Speed Compression: HSC): on parle souvent de fin de course. Cela correspond à une vitesse élevée d’enfoncement: réception de saut, zone défoncée…
  • Détente (ou rebound): la plupart des fourches présente un seul réglage de détente externe qui correspond à la détente basse vitesse.
    Quelques fourches disposent d’un deuxième réglage de détente pour les hautes vitesses (anciennes Lyric et Boxxer , Suntour Rux et Durolux).

Quand le réglage des hautes vitesses n’est pas présent sur les fourches haut de gamme, il faut jouer sur la clapeterie des pistons pour modifier le réglage d’usine. On entre dans les premières étapes de la préparation de fourche.

 

3.2 Les différents types de cartouches

La cartouche hydraulique est composée d’une tige, d’un ou plusieurs pistons et d’huile de laminage, contenue dans une chambre.

Il existe 3 types de cartouches hydrauliques:

  • cartouche ouverte,
  • cartouche fermée,
  • cartouche IFP (Independant Float Piston)

Comment fonctionne une fourche VTT ?

Cartouche ouverte : l’huile de laminage est présente directement dans le plongeur. Présence d’air au-dessus de l’huile.
C’est un système simple est peu coûteux, disposant souvent d’un volume d’huile important.
Son inconvénient majeur est d’être sujet à l’émulsion de l’huile qui peut modifier la gestion hydraulique.

Ex: quasiment toutes les Rock Shox (sauf celles disposant de la cartouche Charger).

 

Cartouche fermée : l’huile de laminage est enfermée dans la cartouche avec une membrane, sans présence d’air. Cela permet d’éviter l’émulsion.
L’inconvénient est qu’elle dispose d’un faible volume d’huile, il faut donc la purger régulièrement et la manip’ est un peu plus compliquée que pour une vidange d’une cartouche ouverte.

Ex: cartouche FIT chez Fox Racing Shox, cartouche Charger chez Rock Shox.

 

Cartouche IFP : l’air et l’huile sont séparés par un piston flottant. Le piston est collé à l’huile par la pression d’air, cela permet d’éviter l’émulsion. C’est un système assez complexe, peu utilisé sur les fourches, mais généralisé sur les amortisseurs.

Ex: Rock Shox RS-1, fourches Formula

 

3.3 Fonctionnement d’un piston

Un piston dispose de trous (valves) permettant le passage de l’huile. Il est positionné sur une tige perforée permettant aussi le passage de l’huile par son centre. Une vis pointeau, servant de réglage, est présente à l’intérieur de cette tige perforée, pour modifier la taille de la lumière afin de faire varier le débit d’huile.

Les valves du piston sont obstruées par des clapets. Ce sont des rondelles très fines qui sont au contact du piston et qui ferment les passages de l’huile. Sous une certaine pression d’huile, les clapets se déforment pour libérer le passage de l’huile. Plus la pression va être élevée, plus ils vont se déformer.
Ils servent aussi de clapets anti-retour pour fermer le passage de l’huile.

Les basses vitesses sont gérées par la vis pointeau, alors que les hautes vitesses sont gérés par les clapets.

Prenons l’exemple de la détente (car il est toujours plus facile de ressentir ce réglage en statique) : plus on visse la molette de réglage (dans le sens des aiguilles d’une monte), plus le pointeau va fermer la lumière, plus l’huile va avoir du mal à passer (moins de place) donc plus la fourche va remonter doucement en cas de choc entrainat les basses vitesses.

Si le réglage est dévissé à fond, la lumière sera complètement ouverte laissant passer un maximum d’huile: la vitesse de retour sera maximale.

 

Voici un piston en coupe latérale (cas d’un piston gérant la compression avec réglages basses et hautes vitesses, et la détente avec réglage basse vitesse uniquement): voici les différents déplacements d’huile lors d’un choc important nécessitant le circuit des hautes vitesses.

piston compression detente

Pour bien comprendre, on peut comparer un piston à une barrière d’autoroute et les clapets aux différentes voies disposant de barrières.

Lorsqu’il y a peu de trafic, peu de voies sont ouvertes. Lors des départs en vacances, le nombre de voies ouvertes augmentent avec l’évolution du trafic routier.

 

+ d’affluence = + de voies ouvertes                                       + de pression d’huile = + d’ouverture des clapets

 

Le réglage haute vitesse va venir pré-contraindre les clapets via un petit ressort pour retarder sa déformation. S’il n’y a pas de réglage des hautes vitesses, il faut changer l’épaisseur, le diamètre ou le nombre de clapets.

Pour un piston combinant compression et détente, lorsque la fourche s’enfonce sous un choc, le piston se déplaçant dans la cartouche laisse passer l’huile dans un certain sens mais pas dans l’autre (la détente est donc fermée par les clapets anti-retour) afin qu’il y ait une résistance.

Lorsque la fourche va vouloir retrouver sa position initiale grâce au ressort, le clapet de compression va se fermer (par pression de l’huile sur lui) et les clapets de détente vont s’ouvrir si nécessaire.

 

Voici un exemple de la cartouche Rock Shox Motion Control (cartouche ouverte):

Elle dispose d’une cartouche de compression en partie haute (en bleu, réglages hautes et basses vitesses) et d’une cartouche de détente dans la partie basse (en rouge, réglage des basses vitesses uniquement).

Comportement sur basses vitesses:

phase basse vitesse

Comportement sur les hautes vitesses:

Comment fonctionne une fourche VTT ?

 

Conclusion

Le principe de fonctionnement d’une fourche est assez facile à comprendre: les termes de ressort, compression et détente/rebond font partie du langage de tout rider.

Mais la notion d’hydraulique est plus difficile à appréhender. Comprendre comment fonctionne réellement une cartouche hydraulique demande de comprendre les déplacements de l’huile et son cheminement en fonction de sa vitesse.

Une fois que vous aurez intégré ces différents paramètres, cela vous permettra de mieux appréhender les réglages des vos suspensions.

 

Sources:
Illustrations issues du document Sram: Suspension Theory Guide

Pour aller plus loin:
Article de Vital Bike: photos d’une foruche FOX 36 Float RC2 translucide permettant de voir les différents éléments.
Pour en savoir plus sur les tokens: lire un article sur 26in.

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