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Un problème technique ! Quelles solutions ? LE PETIT JOURNAL Page 1/10 Ë ÉVOLUT

Un problème technique ! Quelles solutions ? LE PETIT JOURNAL Page 1/10 Ë ÉVOLUTION GÉNÉRALE DES SOLUTIONS TECHNIQUES APPARAISSANT DANS L’HISTOIRE DE LA BICYCLETTE 1re étape : la draisienne de Drais en 1817 Problème posé!: Les chevaux, même sans attelage, imposent des contraintes et requièrent des moyens matériels : prix d'achat, alimentation, santé, élevage, box, entretien. Depuis le Moyen Âge, l'homme rêve de voitures sans chevaux. Finalité ou besoin à satisfaire!: Augmenter la vitesse d'un homme à pied, sans avoir recours au cheval. Repères et antériorités!: - Les célérifères, voitures sans chevaux à quatre roues, existent sur le papier (brevet), mais elles ne sont pas fonctionnelles car très lourdes et ne répondent pas au but recherché par Drais. - Les chevaux de bois sur roue utilisés comme jouets par les enfants. Situation historique ayant stimulé la décou- verte!: Drais observe le patinage sur glace et constate que les patineurs avancent plus vite en patins sur la glace qu'à pied sur la terre ferme. Il met alors au point un dispositif sur lequel il suffit de se tenir en utilisant ses jambes pour le faire avancer. Principe général!: Drais imagine une poutre sur deux roues pour supporter un homme, ses pieds lui servant uniquement à le propulser. Toutefois, il faut pouvoir guider cette machine pour la rendre mobile!! Les fonctions nécessaires à l’élaboration de la réponse!: - Supporter un homme - Sustenter l'ensemble homme-machine - Guider la machine - Propulser l'ensemble homme-machine à partir de l'énergie musculaire. Bref état de la technologie!: - Les roues de charrettes en bois cerclées de fer - Les timons de charrues en bois - Les avant-trains de charrettes en bois - Les selles pour cheval Le travail est artisanal à base de bois et de fers forgés. Les roues sont fabriquées par des charrons-forgerons, et elles se composent d'un moyeu, d'un certain nombre de rais, d'un certain nombre d'éléments de jantes et d'un cerclage. Le sellier fabrique les selles. Solutions technologiques / principes mis en oeuvre pour réaliser les fonctions!: Pour supporter un homme, une structure (sorte de poutre) sur laquelle est montée la roue arrière, la roue avant étant montée sur un avant-train guidé par un timon. Sur cette structure était adaptée une selle. Le véhicule roule sur deux roues et sa stabilité est corrigée grâce à l'action du timon sur le train de roue avant. Il est propulsé par les jambes et les pieds. Un problème technique ! Quelles solutions ? LE PETIT JOURNAL Page 2/10 Ë Perfectionnements et innovations techni- ques!:!Les concepteurs cherchent à perfectionner la fonction de guidage en proposant, comme Niépce, un guidon relié directement par une fourche à la roue. Le matériau utilisé reste le bois. 2e étape : le vélocipède de Pierre Michaux, 1861 Problème posé!: Si la draisienne s'adapte bien au plat, les jambes gênent la prise de vitesse de la draisienne en descente et surtout en montée. Finalité / besoin à satisfaire!: Transmettre l'énergie musculaire de propulsion de l'utilisateur directement au vélocipède, c'est-à-dire à ses roues, sans mettre les pieds au sol. G !1! Vélocipède Michaux à corps ondulé, 1865. Inv. 14064 Repères et antériorités!: - Frein à sabot pour wagons de chemin de fer : chaque wagon est équipé de deux sabots montés tête-bêche sur un levier pivotant autour d'un axe lié au châssis (Ligne Saint-Etienne!-!Andrézieux) en 1827. - Vélocipède à tiges mues par les pieds et entraînant deux manivelles solidaires de la roue arrière par Mac Millan, 1839 ou 1840, - Brevet de roulement à billes pour machines par l'abbé Tihay en 1856, - Billes pour assurer le roulement des vélocipèdes par Tribout en 1869. Situation historique ayant stimulé la découverte!: Pierre Michaux et son fils Ernest ont parfaitement admis que le vélocipédiste tenait en équilibre stable sur sa draisienne à une certaine vitesse et ils comprenaient que l'on pouvait se passer de maintenir les pieds au sol. Voici un témoignage publié dans L'Éclair du 7 mars 1893 par son fils Henry Michaux en vue de revendiquer le titre de l'invention à Pierre Michaux plutôt qu'à son frère Ernest!: «!En mars 1861, un chapelier de la rue de Verneuil, M. Brunel, apportait à mon père son vélocifer afin qu'il répara la roue d'avant. Le soir même, mon frère Ernest, âgé de 19 ans, prit la machine et s'en fut l'essayer avenue Montaigne. En rentrant, il dit à mon père, en ma présence : - Je me tiens bien en équilibre, mais c'est tout aussi fatigant d'avoir les jambes levées que de donner l'impulsion sur le sol avec les pieds. - Mais place donc, lui fit observer mon père, deux petits repose-pieds à la roue d'avant, et une fois lancé, puisque tu peux garder l'équilibre, tu auras les jambes en repos. Ou fais donc mieux : pour poser les pieds, adapte un axe coudé dans le moyeu de la roue et fait tourner celle-ci comme tu ferais tourner une meule. Et mon frère exécuta tout de suite l'idée de mon père. De là, la pédale. Celle-ci fut trouvée par Pierre Michaux, et c'est son fils Ernest qui l'exécuta pour la première fois.!» Principe général!: En montée, comme sur le plat ou en descente, il faut rester sur le vélocipède, d'où la solution qu'adopte finalement Pierre Michaux de placer des manivelles à pied à la place des repose- pieds. Ainsi, le vélocipède est «!entraînable!» dans toutes les configurations de route. Un problème technique ! Quelles solutions ? LE PETIT JOURNAL Page 3/10 Ë Les fonctions nécessaires à l’élaboration de la réponse!: Il s'agit de la fonction de transmission de l'énergie musculaire du vélocipédiste. Bref état de la technologie!: Les draisien- nes réparées par Michaux sont en bois. Mais Pierre Michaux étant serrurier à l'origine et connaissant le problème des draisiennes opte pour une structure en fer qu'il fait réaliser par un forgeron. Pour information, le vilebrequin et la manivelle datent de l'Antiquité. Solutions technologiques / principes mis en oeuvre pour réaliser les fonctions!: Les «!manivelles à pied!» encore appelées pédivelles. Ces pédales sont directement fixées sur la roue avant. Perfectionnements et innovations techni- ques!: Le vélocipède s'équipe de freins. Plusieurs constructeurs s'établissent à Paris et en province, notamment Truffault à Tours, et Rousseau à Marseille qui fabrique des vélocipèdes à roues de fil de fer en tension. Bref état de la technologie vers 1861!: La mécanisation du travail se développe. Les ateliers modernes, qui vont devenir des usines, comportent un moteur à vapeur qui fait tourner un arbre à courroies de transmission qui entraîne les machines- outils. De nombreuses tâches restent manuelles. Le travail s'organise en série, les tâches deviennent de plus en plus spécialisées. Le matériau des vélocipèdes passe du bois au fer forgé. L'usine de vélocipèdes Michaux à Paris produit l'ensemble des pièces, puis certaines pièces sont destinées à la sous-traitance comme les roues. En 1869, pour réduire le poids du vélocipède Michaux, Eugène Meyer remplace le bois des jantes et des rais (rayons) par du métal. Leur moyeu est garni de billes pour faciliter le roulement, les rayons sont perpendiculaires au moyeu et à la jante et travaillent en compression, comme pour les roues en bois. M. Thévenon originaire de Lyon, remporte toutes les courses locales, les jantes de ses roues étant entourées de caoutchouc. 3e étape : le bicycle entre 1870 et 1890 Problème posé!: Le vélocipédiste entraî- nant la roue avant par pédalage peut fournir beaucoup plus de puissance que la machine n'en développe. De plus, la machine ne permet pas d'atteindre des vitesses suffisamment élevées. G !1! Bicycle Rudge ou "Grand Bi", 1887. Inv. 14066 Finalité ou besoin à satisfaire : Rouler plus vite. Repères et antériorités : Vélocipède entièrement métallique de Suriray, 1869 Situation historique ayant stimulé la décou- verte!: La question du rapport entre le diamètre de la roue et le couple moteur. Principe général : plus la roue est grande, plus le couple à la roue est faible, mais plus la vitesse de la roue est grande. Du fait de l'installation du pédalier sur le moyeu avant des vélocipèdes, il faut augmenter le rayon de la roue avant. Le bicycle de grande taille est appelé «!Grand- bi!». Un problème technique ! Quelles solutions ? LE PETIT JOURNAL Page 4/10 Ë Problèmes spécifiques apparus!: Comme le bicycle est de grande taille, notamment la roue avant, le centre de gravité du cycliste est rehaussé. Les fonctions nécessaires à l’élaboration de la réponse!: - Il faut alléger la structure de la machine. - Il faut disposer les rayons de sorte d'éviter que la roue ne se torde. - Il faut pouvoir monter dessus. Solutions technologiques / principes mis en oeuvre pour réaliser les fonctions / Solu- tions adoptées pour la structure!: - Cadre de bicycle à profil creux à l'aide de tôles soudées, innovation faite par Ader en 1867. - Guidon réalisé à l'aide de tubes inclinés de façon à placer l'utilisateur en arrière de l'axe de la roue (innovation vers1867). - Construction des premières fourches creuses à partir de modèles de fourreaux de sabre de la guerre de 1870, uploads/Industriel/ cit-evolution-velo 1 .pdf