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Page mise à jour le 25 octobre 2017

Liaisons au sol
La direction

Sommaire :

Liaisons au sol
La direction

Histoire  

Dès que l'homme a eut inventé la roue (il semble que ce soient les Sumériens vers 4000 av.JC et non les Chinois comme ils se plaisent à le dire...), il a fabriqué le char. Tant que celui-ci n'a eu que deux roues, le problème de la direction ne s'est pas posé.

Quand on a rajouté deux autres roues pour faire un chariot, elles ont d'abord été fixes et pour tourner, il fallait faire riper l'avant. Ce n'était guère pratique et surtout cela exigeait plus de d'énergie de la part des animaux tracteurs et cela n'arrangeait pas la durée de vie des roues et des essieux.

Alors on a inventé l'essieu directeur rigide et articulé autour d'un axe central vertical appelé « cheville ouvrière ». Ce système a longtemps permis aux chariots et carrosses de circuler plus facilement et il a même été utilisé sur quelques-unes des premières automobiles.

Autant la cheville ouvrière a été abandonnée pour les automobiles, autant elle a été conservée pour les remorques à essieu avant et timon ainsi que pour réaliser l'attelage des remorques sur les camions tracteurs appelés semi-remorques.

Le principe d'une seule roue directrice a également été utilisé sur quelques véhicules hippomobiles puis automobiles mais ce système manque de stabilité dans les virages.

Planche de l'Encyclopédie de Diderot et d'AlembertPlanche de l'Encyclopédie de Diderot et d'Alembert - © DR

Théorie sommaire  

Épure de JeantaudÉpure de Jeantaud - © P. Bérenger

Un dessin valant mieux qu'une longue explication, l'épure de Jeantaud (appelée épure d'Ackermann par les anglo-saxons) permet de comprendre immédiatement les conditions de réalisation théorique (j'insiste sur ce mot car nous verrons rapidement que la théorie sera très peu respectée) d'une direction parfaite.

Intuitivement, on perçoit que, pour que ce véhicule à essieu rigide arrière et roues directrices avant effectue un virage parfait, ses roues doivent parcourir des cercles concentriques dont le centre est situé sur l'axe des roues arrière (parce qu'elles ne sont pas directrices).

Jeantaud a postulé à partir de ses épures, que pour que cette condition soit respectée, il faut, lorsque les roues directrices sont droite, que les biellettes de direction aient leurs axes concourrants au centre de l'essieu arrière.

Attention, c'est un postulat théorique ! Elle impose des hypothèses qui sont impossibles à tenir dans la pratique :

  • les roues doivent être des disques infiniment minces et rigides ; leur contact avec le sol se réduit donc à un point ;
  • les axes de rotation des biellettes de direction doivent être verticaux ;
  • la distance entre les deux axes mobiles des biellettes de direction doit être constante.

Dans la pratique, aucune de ces conditions n'est respectée et on va voir pourquoi.

De toute façon, ce postulat n'est qu'une approximation car il s'agit d'un problème hyperstatique. Les angles de braquage des roues directrices ne peuvent pas être parfaits avec une barre de direction de longueur fixe. Il s'en faut de peu, mais c'est impossible physiquement. L'erreur reste toutefois inférieure à 1%.

Le seul mécanisme qui respecte la condition de Jeantaud pour tous les angles de braquage est le mécanisme de Davies composé de barres et coulisses peu évidentes à mettre en œuvre.

On lui préfère maintenant l'approximation du système de Bricard, dit « à quatre barres ».

Charles Jeantaud (1943-1906) était un ingénieur français, constructeur d'automobiles. En 1881, il fabrique la première automobile électrique alimentée par des batteries, la « Tilbury ». C'est avec la « Duc », que le premier record de vitesse terrestre est établi le 18 décembre 1898 (63,15 km/h). Jeantaud a produit plusieurs véhicules de forme particulière où les conducteurs étaient assis à l'arrière et en hauteur. Jeantaud n'a jamais cessé d'améliorer les sytèmes de direction à parallèlogramme.
Son entreprise ne lui a pas survécu...

 

Rodolphe Ackermann (1764-1834) était un commerçant saxon établi en Angleterre qui a breveté un système de direction à parallèlogramme inventé par le constructeur allemand Georg Lankensperger en 1817, pour les véhicules hippomobiles. Ce système avait l'énorme avantage de permettre des rayons de braquage plus petits et surtout de garder la stabilité du chariot en virage.

 

Raoul Bricard (1870–1943) était un ingénieur et un mathématicien français. Il est surtout connu pour ses contributions à la géométrie, spécialement la géométrie descriptive, le Troisième problème de Hilbert, et la cinématique, spécialement les liaisons mécaniques.

Système de LankenspergerSystème de Lankensperger - © DR

Système à quatre barres  

 

Page en cours d'écriture...

 

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