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Les Inventions Fondamentales

La majorité des premiers véhicules a 2 ou 3 roues, sans suspension, avec un train avant directeur et un train arrière moteur, parce que les 4 problèmes fondamentaux à résoudre pour faire un véhicule 4 roues complet ne seront résolus que un par un.

Pour en savoir plus, une classification des architectures de liaison au sol.

Problème fondamental n°1 : transmettre le mouvement à deux roues.

Comprendre le différentiel en 9 minutes :

Didier Mahistre rapporte dans son ouvrage "100 ans de la moto en Isère" que Jacques de Vaucanson, horloger né à Grenoble, Compagnon du Tour de France, a présenté en 1748 au roi Louis XIV, rue de Charonne à Paris, une automobile à 4 roues motrices par engrenages comportant un différentiel et des rubans métalliques ; les 24 plans ainsi que ses différentes machines ont été transférés au Conservatoire des Arts et Métiers de Paris.

Onésiphore Pecqueur, Chef des Ateliers du même conservatoire, brevette le différentiel en 1827, mais a également été un inventeur prolifique : au delà du différentiel, son véhicule de 1828 comportait aussi un moteur à vapeur dont le principe est toujours utilisé, une direction à double pivot et des réducteurs épicycloïdaux dans les roues !

pecqueurpecqueur2

Certains considèrent le suisse Isaac de Rivaz comme le père de l'Automobile vers 1800, notamment par son travail sur les moteurs à explosion.

Problème fondamental n°2 : la géométrie d'un train directeur à deux roues.

Pour un véhicule à 4 roues, la direction est impérative. La "cheville ouvrière" est un pivot central de l'ensemble timon-essieu sur le châssis, utilisé depuis l'empire romain jusqu'au 19è siècle.

L'utilisation urbaine nécessitant un angle de braquage maximum élevé, cette solution conduit à un grand balayage des roues et une faible habitabilité.

Cheville Ouvriere

L'essieu à double pivot et braquage individualisé place chaque roue sur la tangente à la trajectoire.

Breveté en 1818 par le bavarois Georg Lankensperger et son agent de brevet Ackermann, il aurait été réalisé en 1758 par Erasmus Darwin, grand père de Charles, et encore plus tôt en 1714 par le français Du Quet.

La géométrie de Jeantaud avec l'orientation des leviers de direction vers le milieu de l'essieu AR réalise cette condition, propriété énoncée en 1878.

Elle ouvre le développement industriel des 4 roues, par exemple le brevet mondial DRP 73515 de 1893 de Carl Benz "vehicle steering device with steering circles to be tangentially positioned in relation to the wheels".

Ackermann

Problème fondamental n°3 : la compatibilité des 3 fonctions : direction transmission suspension

Une fois ces trois fonctions élémentaires matérialisées par des solutions technologiques viables, la problématique restante est leur compatibilité cinématique et leur intégration, ce qui est toujours l'objet de la liaison au sol.

Comme la direction est plutot sur le train avant, l'architecture traditionnelle avec la propulsion sur les roues AR permet de n'avoir à résoudre que la compatibilité direction/suspension AV et celle de transmission / suspension AR.

La Traction Avant nécessite de résoudre la triple compatibilité Direction Transmission Suspension, ce qui explique que cette solution technologique ait du attendre le XXème siècle : Tucker, Tracta, Citroen.

Un autre grand inventeur est Amédée Bollée père, ses véhicules à vapeur dénommés l'Obéissante, La Mancelle, La Rapide, la Nouvelle, construites en petite série de 1872 à 1881, comportent de nombreuses inventions suffisamment avant-gardiste pour être très longtemps utilisées, par exemple la suspension avant à roues indépendantes à double lame transversale, encore utilisée chez MB en 1950. En fait c'est la première suspension à roues indépendantes, ce qui veut dire que les roues ne sont reliées que par un élément élastique.

Pour en savoir plus sur la classification des architectures de liaison au solCliquer ici.

Source la rubrique "Historic Corner" de la Newsletter de EAEC European Automobile Engineers Cooperation.

bollee suspension

brevet Thomson

La vulcanisation du caoutchouc (addition de soufre pour rendre non collant et cuisson) a été "inventée" par Charles Goodyear en 1839, mais elle était déjà utilisée depuis des siècles par les civilisations américaines pré-colombiennes pour la fabrication de balles de jeu et des chaussures.

En 1887, le vétérinaire écossais John Boyd Dunlop entoure les roues du tricycle de son fils avec un boudin de caoutchouc gonflé à l'air. Son brevet est cependant invalidé du fait du brevet précédent de l'écossais R.W.Thomson en 1845, ci-contre.

La production industrielle commence à Belfast en 1890.

La roue élastique reste une concurrente redoutable du pneumatique pendant quelques décennies, image extraite de Giancarlo Genta, Motor vehicle dynamics, World Scientific, feuilletable ci-contre.

elastic wheel_Genta

Cette solution revient au 21ème siècle avec Tweel et Airless de Michelin.

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