Fourche incassable

mercredi 1er novembre 2017, par velovi

Par H. LORD, Ingénieur des Arts et Manufactures., Revue mensuelle du Touring-Club de France, Janvier 1895, Source gallica.bnf.fr / BnF

Un de nos plus anciens et plus dévoués sociétaires, M. Blain, nous a remis la note ci-dessous concernant une invention qui nous a paru fort intéressante.

Nous avons eu la satisfaction de voir cette opinion partagée par notre rédacteur technique, lequel nous a envoyé, à ce sujet, un article qui sera certainement apprécié comme tous ceux que nous a donnés notre distingué collaborateur.

Note sur la fourche incassable « Verdot »

Cette fourche est basée sur les principes suivants : 1° que les tubes ronds et droits sont préférables aux tubes ovales et cintrés ; 2° que les triangles sont indéformables : les fourches ordinaires représentent un angle obtus C. A. B. qui tend continuellement à se refermer sous l’effort du poids du haut du corps du cycliste. La fourche ordinaire prend alors la position A. B’

Dans les chocs en avant les fourches prennent la position A. B

De plus, sans qu’il y ait déformation apparente, la trépidation coupe, soit le tube de direction, soit la tête de fourche, soit les fourches (cet accident est devenu si fréquent qu’il était urgent de changer cette partie de la bicyclette qui est la même qu’à la première bicyclette, bien qu’on ait supprimé les fourches à l’arrière pour les remplacer par des tubes ronds et droits évitant toute déformation).

Pour éviter les ruptures d’une façon radicale, il faut empêcher l’angle C. A. B., soit de s’ouvrir, soit de se fermer. Il suffirait de rejoindre C à B par deux tubes droits, puis, pour plus de sûreté, de maintenir ces tubes à leur milieu au moyen de deux contrefiches. Seulement, afin d’obtenir des triangles opposés par la base AD et pour que cette base soit un peu plus grande je prolonge cette base de façon que CD soit parallèle à A.B. et que BD soit parallèle à la ligne imaginaire passant par A. C.

J’obtiens ainsi un losange fermé en AD qui est indéformable, dont les tubes travaillent alternativement en traction ou en refoulement.

Cette modification est indispensable aux tandems qui ont un excès de charge à l’avant, et une plus grande difficulté de direction.

Enfin voici une invention raisonnable !

Le fait est si rare en vélocipédie, qu’il mérite d’être signalé.

Non pas que l’idée soit nouvelle, ni que cette disposition soit la première du genre. Mais personne jusqu’alors n’avait eu le courage de la construire d’une façon continue et de la présenter au grand public. On craignait l’aspect moins élégant, les objections du poids, de la forme, du prix plus élevé ! que sais-je ?

Et pourtant, si une réforme s’imposait, c’était bien celle de la construction de la fourche avant, cause de tant d’accidents, et, le mot est gros, de tant de malheurs ! Cette réforme était tout indiquée. Tandis qu’on s’efforçait de donner au cadre toute la rigidité possible, pendant qu’on se creusait la tête à alléger les roues, à gagner un gramme par-ci, un gramme par-là, on négligeait une partie essentielle, on la laissait telle qu’elle était à sa naissance, c’est-à-dire absolument imparfaite. On essayait bien de constituer des têtes de fourche un peu plus rigides, présentant des garanties de solidité un peu plus grandes, mais on gardait toujours le fourreau de fourche unique, soumis à toutes les flexions provenant des actions et des réactions auxquelles est soumise la roue avant. Le point faible était toujours le même, l’effort sur la tête de fourche n’était en rien diminué. Si elle résistait, tant mieux ; si elle cassait, tant pis !

Et il arrive toujours un moment où elle casse, car, de ce qu’une tête de fourche a résisté un an, deux ans, dix ans, il n’en suit nullement qu’elle doive résister indéfiniment, et nous prétendons que les fatigues, les modifications insensibles de la structure du métal, s’additionnant les unes avec les autres, il doit toujours arriver un moment où une tête de fourche, point de passage de tous les efforts supportés par la roue avant, cède sous l’action répétée de ces efforts. Affaire de temps et de métal, voilà tout.

Ce résultat a pour cause un fait bien connu des métallurgistes et de tous ceux qui travaillent les métaux : cette cause est la déformation permanente de la pièce.

Lorsqu’une pièce de métal est soumise à certains efforts elle subit une déformation ; cette déformation peut être de deux natures, suivant l’intensité des efforts, ou la section de la pièce à qualité égale du métal.

La déformation, pour un effort donné, peut être momentanée ou permanente.

Cette distinction est d’une importance extrême pour les raisons suivantes : Lorsque la déformation subie par une pièce est momentanée, les fatigues, les modifications de la structure métallique disparaissent quand l’effort cesse, et ne s’additionnent pas.

Lorsqu’au contraire la déformation est permanente, la structure du métal et sa résistance restent modifiées après chaque effort, et ces fatigues s’additionnent jusqu’à produire la rupture de la pièce.

C’est ce qui se produit pour les têtes de fourche, nous prétendons, qu’à moins de leur donner des dimensions inacceptables en pratique, les déformations de cette pièce sont permanentes, c’est-à-dire qu’elle est fatalement appelée à se rompre à un moment donné. Nous pourrions citer nombre de faits qui viennent à l’appui de cette assertion.

Je m’empresse cependant de dire que, dans la majorité des cas, surtout lorsque le métal de la pièce est de bonne qualité, cette rupture, provenant des additions successives de déformations permanentes, ne se produit que dans un délai bien supérieur à celui de l’usage courant de la machine.

N’importe, cette rupture peut se produire, et il est de toute nécessité de l’éviter. Je puis vous affirmer, par expérience personnelle, que cet accident est un des plus désagréables qui puisse arriver à un cycliste.

Pour arriver à ce but, il y avait deux moyens : le premier consistait à augmenter la section du métal en travail, ce qui est impossible pratiquement dans la majorité des cas.

Le second, consistait à réduire le travail supporté par la pièce, et c’est précisément à ce but que tend le système de fourche ci-dessous décrit : ce système repose sur l’indéformabilité des figures triangulaires ; il consiste à remplacer le fourreau de fourche unique par un fourreau triangulaire, dont la base est elle-même contrebutée par un second élément triangulaire (voir la figure).

Il en résulte que les efforts de torsion auxquels était soumise la tête de fourche sont presque complètement annulés et remplacés par des efforts de traction ou de compression, qui s’exercent suivant les éléments des figures triangulaires, selon que l’effort sur la roue avant agit d’arrière en avant, comme dans le cas où la machine est soumise seulement au poids du cavalier, ou d’avant en arrière, comme dans le cas d’un choc subi dans la marche, ce qui est le cas le plus fréquent. Les éléments CD—DB travaillent alors à la traction, les éléments BA-AC à la compression, les points d’attache CB supportant une part de la fatigue qui diminue notablement celle des points A où vient s’attacher la douille de direction.

La rupture devient à peu près impossible, et ne peut se produire qu’après déformation des triangles, c’est-à-dire après rupture de l’un de leurs éléments rectilignes.

Or, cette rupture est d’autant moins à craindre que ces éléments travaillent suivant leur axe, et non plus transversalement à cet axe, comme dans le cas d’un fourreau unique. Somme toute, les proportions de ces divers éléments étant bien observées, la sécurité nous paraît complète et absolue.

L’objection de l’augmentation du poids n’est qu’apparente. Car l’emploi d’éléments triangulés constitue à coup sûr une utilisation beaucoup plus judicieuse de la résistance du métal et permet par conséquent de diminuer les sections de ces éléments. Théoriquement le poids de cet ensemble doit être inférieur à celui d’une fourche unique, de même qu’un bâtis à cadre est plus léger qu’un bâtis à corps droit.

Quant à la question de l’esthétique, nous ne nous y arrêterons même pas ; c’est une affaire d’habitude, une éducation de l’œil.

La bicyclette est une machine, et son esthétique réside précisément dans la réunion des formes les plus judicieuses au point de vue de l’utilisation de la résistance des matériaux qui la composent.

En résumé, nous applaudissons vivement à cette innovation et nous souhaitons que les constructeurs lui donnent la consécration de la pratique. Ils n’auront certes pas à s’en repentir.

H. LORD, Ingénieur des Arts et Manufactures.

1895/01 (A6,N1).


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