LA DIRECTION

La direction, c’est-à-dire l’ensemble constitué par ia fourche d’avant, par le tube directeur qui passe dans la douille du cadre et par le guidon, est, après le cadre, la partie la plus importante d’une bicyclette. Ceci pour deux raisons : d’une part, parce que la facilité du maintien de l’équilibre et la stabilité de route de la machine dépendent essentiellement de sa forme ; d’autre part, parce que c’est la pièce la plus éprouvée, celle qui reçoit, la première, tous les chocs, et dont, pour cette raison, l’exécution exige des soins tout spéciaux.

Nous allons donc l’examiner à ces deux points de vue.

Forme.

A priori, on peut concevoir deux dispositions générales de la direction.

Soient, en effet (üg. 71 à 74), xy Taxe du tube de direction qui

Fig. 71. Fig. 72. Fig. 73. Fig. 74.

Fig. 71 et 72. — Chasse positive. Fig. 73 fet 74. — Chasse négative.

tourne dans la douille DD' du cadre, A le point de contact de la roue avant avec le sol, B lé point d’intersection de la droite xy avec le sol. La longueur AB est ce qu’on appelle la chasse de la machine.

- ïï-i

Cette chasse peut être disposée de deux façons différentes :

1“ Le point A peut être en arrière du point B, comme dans les figures 71 et 72. On dit alors que la chasse est positive;

2“ Le point A peut être en avant de B (fig. 73 et 74). La chasse est dite alors négative.

Pour qu’une machine ait une bonne stabilité de route, il faut que le lâche-mains soit aisé, c’est-à-dire que l’on doit pouvoir facilement la diriger sans tenir les poignées. Nous n’entrerons pas ici dans une discussion détaillée de cette question, dont on trouvera l’étude ailleurs (‘), et nous nous contenterons d’énoncer les conditions qui doivent être remplies pour qu’il en soit ainsi. Il faut, pour cela ; 1“ lorsque le plan moyen est vertical, que la roue d’avant se maintienne d’elle-même dans ce plan moyen; 2“ lorsque la machine s’incline, que la roue d’avant tourne naturellement du côté de la chute.

Il est d’abord facile de voir que, dans les deux dispositions citées plus haut, lorsque (ce qui a lieu généralement) l’axe a;g est incliné (fig. 71 et 73), la douille DD' est soumise à des mouvements de haut et bas quand l’on tourne le guidon. De plus, dans la disposition de la figure 71 (chasse positive), la douille s’abaisse lorsqu’on tourne le guidon et, dans la disposition 73 (chasse négative), la douille s’élève au contraire par une pareille rotation.

Cette douille DD' supporte une partie (environ le tiers) du poids du du cycliste ; elle développe donc, sur la direction, des réactions dirigées de haut en bas qui tendent à rabaisser. Il en résulte que, de pied ferme, lorsqu’on tient la machine à la main ou que l’on se maintient sur elle au repos, la roue d’avant tend naturellement à tourner quand la chasse est positive et, au contraire, à rester dans le plan moyen lorsque la chasse est négative. Au premier abord, sans examen plus approfondi, on serait donc tenté de donner la préférence à la chasse négative qui semble le mieux remplir la première des conditions que nous avons énoncées plus haut.

En réalité, cependant, il n’en est rien, dans la majorité des cas du moins, et cela, parce que la machine est en mouvement lorsqu’on la monte.

Les réactions de la douille DD' ne sont pas les seules forces qui agissent sur la direction : il y a encore son poids et, surtout, la réac-

fr) Voir dans notre NouvEAU Traité des Bicycles et Bicyclettes, le chapitre Équilibre

tion du sol au point de contact A. Cette réaction a une composante AF, dans le plan du sol, qui est dirigée en sens inverse de la marche et qui croît avec la vitesse. La seule inspection des figures 71 à 74 montre alors que, dans les deux premiers cas (chasse positive), cette composante AF tend toujours à redresser la roue d'avant, et que, dans les deux derniers cas (chasse négative), elle tend à faire tourner cette roue.

Il faut d’ailleurs remarquer que, lorsque le plan moyen est vertical, le poids de la direction n’a aucun effet sensible sur son orientation.

Ainsi donc, en marche, la direction, en lâche-mains, est soumise à deux effets contraires : les réactions de la douille et la composante AF de la réaction du sol. Quel est celui de ces deux effets qui est prépondérant ?

Dans lès machines légères et bien construites, c’est ordinairement le second, et voici pourquoi :

Les mouvements de haut et bas de la douille, signalés plus haut, sont très gênants dans les conditions ordinaires, lorsqu’on tient les poignées dans les mains. En efi'et, lorsque, pour tourner la roue d’avant dans un certain sens, on est forcé d’élever la douille, on est, par là même, obligé de faire le travail nécessaire au soulèvement de la portion du poids supportée par cette douille. Pour que la direction soit douce il faut que ce travail soit faible, ce qui a conduit, naturellement, les constructeurs à réduire le plus possible ces déplacements verticaux et à transporter la majeure partie du poids du cycliste !-ur là roue-arrière (ce qui, d’ailleurs, est aussi utile pour que cette roue adhère bien au sol). En agissant ainsi, on diminue, du même coup, l’efficacité des réactions verticales de la douille.

D’autre part, la force AF, nulle au repos, croît, comme nous l’avons déjà dit, avec la vitesse et, dès que cette vitesse est suffisamment grande, son effet ne tarde pas à être prépondérant. Ceci est un fait d’expérience.

On en conclut que, dans nos machines ordinaires, à petits déplacements de la douille et supportant des poids relativement faibles, c’est la disposition à chasse positive qu’il faut adopter pour remplir la première condition nécessaire pour la facilité de la direction.

Il est bon cependant de remarquer que, dans des machines où les mouvements de haut et bas de la douille seraient notables, et surtout dans celles qui sont très lourdes (comme les bicycleites automobiles dans lesquelles unebonne partie du poids du moteur porte sur l’avant).

l'effet des réactions de la douille pourrait être prépondérant et la chasse négative deviendrait alors acceptable. Mais ce n’est pas le cas pour nos bicyclettes actuelles, non automobiles.

La chasse positive adoptée, il reste encore à remplir la seconde condition, à savoir que la roue d’avant doit tourner d’elle-même du côté de la chute lorsque la machine s’incline. Ceci nous conduit alors à faire un choix parmi l’inünité de dispositifs, à chasse positive, qu’on pourrait imaginer.

En gros, les directions à chasse positive peuvent se classer en trois types généraux qui sont les types (1), (2) et (3) de la figure 75. Ces

Type (1). Type (2). Type (3).

trois types diffèrent par la position du centre O de la roue par rapport à l’axe xy, ou plutôt d’après la position du centre de gravité de la direction totale par rapport à cet axe. Dans le type (1), ce centre de gravité est au-dessous de xy ; dans le type (2), il est approximativement sur xy ; dans le type (3), il est au-dessus de xy. Un examen facile montre alors (‘) que c’est dans le type (3) que toutes les forces qui agissent sur la direction concourent le plus efficacement à remplir la seconde condition précitée.

Nous voici donc conduit à préconiser le type (3) (fig. 75), et c'est bien là celui qui a reçu la sanction de l’expérience ; car c’est le seul, à des exceptions près peu recommandables, que les constructeurs emploient actuellement.

Mais notre analyse n’est pas terminée. Ce type arrêté, comment

Nouveau Traité des Bicycles et Bicyclettes (loc. cit.J.

faut-il encore le choisir? Quelle grandeur donner à la chasse AB? Quel doit être l’angle d’inclinaison de xy sur le sol ?

Ici de nouvelles considérations doivent entrer en jeu.

Lorsqu’on tourne le guidon, la douille DD' suhit non seulement des déplacements verticaux, mais encore des déplacements latéraux, de gauche à droite et de droite à gauche. Ces mouvements nuisent à l’équilibre normal 0 ; il faut donc les réduire le plus possible. Ceci conduit à diminuer la chasse AB, sans cependant l’annuler, car elle est très nécessaire dans l’équilibre sans les mains.

Soient alors e la déviation maximum que l’on veut que la douille ne dépasse pas ; d la distance OK [flg. 7S (3)j, du centre de la roue d’avant à l’axe icÿ ; r le rayon de cette roue ; to l’angle d’inclinaison de l’axe xy sur le sol.

e étant considéré comme donné, si on cherche dans quel cas les conditions énoncées plus haut sont le mieux remplies, on trouve (>) que l’angle w doit vérifier l’équation :

^COS “ — ^j ^COS “ + ^ ^ COS“ CO (1 — COSi* co) = 0,

qui a une racine et une seule, en cos to, comprise entre - et 1.

C’est ce qu’on pourrait appeler l’équation déterminante de la forme de la direction.

Par exemple, si on prend r = 33'=“, d = 4<=“ S, e = 2™, on trouve, environ, to = 75“. /

En prenant e=:3'=“5, on trouve co = 68“.

Quant à la chasse AB, elle est aux environs de S à 6 centimètres.

Il faut remarquer, d’ailleurs, que pour des raisons de solidité, to ne doit pas être trop petit ; car si l’axe xy était trop incliné, le moment fléchissant du tube de direction à sa sortie D' de la douille serait trop grand.

Pour qu’une direction soit bonne, il faut que le déplacement latéral E de la douille ne dépasse pas, au maximum. 4 centimètres.

D’autre part, l’angle to, pour que la fourche soit solide, ne doit guère tomber au-dessous de 70“ ou 68“. L’équation précédente montre alors que, pour j- = 3S“"’, c’est-à-dire avec des roues de 70 centimètres.

(n Voir notre Nouveau Traité des Bicycles et Bicyclettes, p. 85. (2) Nouveau Traité des Bicycles et Bicyclettes, p. t03.

d doit avoir une valeur voisine de 4 à 5 centimètres et la chasse AB environ 6 à 6 centimètres.

Des essais expérimentaux effectués sur un grand nombre de machines' de types divers, ont prouvé l’exactitude absolue des résultats théoriques qui précèdent (‘).

Construction.

Après ces développements sur la forme de la direction, qui, d’une part, justifient les formes actuellement adoptées et, d’autre part, donnent les règles qu’il faut suivre pour construire une machine ayant une bonne stabilité de route et facile à diriger, abordons le second point, celui de la construction.

Tête de fourche.

La partie essentielle de la direction, celle qui réclame le plus de soin dans l’exécution, est la tête de fourche.

Actuellement, on en fait de deux espèces :

1“ La tête à ‘plaquettes. — A l’extrémité du tube de direction est brasé et goupillé (fig. 76) un bout de tube portant deux plaquettes parallèles P,P' percées chacune de deux trous. Les deux fourreaux FF de la fourche (fig. 77) sont brasés par leurs extrémités supérieures dans les ouvertures correspondantes des plaquettes PP' et rivés aux extrémités. Pour plus de solidité, les fourreaux sont quelquefois, — comme cela a lieu, par exemple, dans les fourches « Rochet » (fig. 77) — renforcés par des nervures intérieures, aux parties supérieures qui pénètrent dans les plaquettes, de façon à offrir une grande résistance à la flexion dans le sens de la longueur de la machine. Souvent, au contraire, les nervures sont placées en sens inverse, de façon à augmenter la résistance à la flexion latérale. Cette disposition, bien construite, peut offrir toute sécurité.

2“ La tête pleine. — On a souvent reproché aux plaquettes que nous venons de décrire, de produire des effets de cisaillement sur les extrémités des fourreaux. C’est pour éviter ce reproche qu’on est revenu récemment aux têtes pleines déjà employées autrefois. Une telle tête

(1 ) Voir : Nouveau Traité des Bicycles et Bicyclettes, p. 104 ; journal le Cÿctisfe, l“janvier 1891, p. 397. ■

Fig^ 9. —Tête de fourche pleine « Métropole o.

Fig. 80. — Têtes de fourche pleines «Coluinhia».

Fig. 81 . — Tête de fourche tubulaire emboutie k Clément ».

(flg. 78) est formée d’une seule pièce AB, dans laquelle viennent s’emboîter les extrémités supérieures des fourreaux FF.

Pour réaliser cette tête on a employé les moyens les plus divers. Celle de la fourche « Métropole » est coulée d’une seule pièce (flg. 79) ; elle se termine par deux queues d’hirondelle allongées, qui longent le fourreau et le soutiennent très avant, et ne présente que des angles arrondis pour éviter tout cisaillement. La maison américaine « Columbia » fabrique deux sortes de têtes pleines (flg. 80) ; les unes (a) coulées d’une seule pièce comme la précédente ; les autres (b) en tôle emboutie.

Parmi les têtes de fourche les plus intéressantes et les plus solides, il faut citer la tête tubulaire « Clément » (flg. 81). Elle est faite d’une seule plaque de tôle d’acier emboutie en forme d’un cylindre AA terminé par deux chapeaux dans lesquels viennent se loger les fourreaux FF. Le cylindre moyen est brasé et goupillé dans un collier B, également embouti, et brasé lui-même sur le tube de direction.

En somme, tous ces dispositifs sont bons : tout dépend du soin de l’exécution. Les têtes pleines cependant paraissent olfrir un peu plus de garantie que les têtes à plaquettes.

Citons, en terminant, une fourche dont on a beaucoup parlé à un certain moment : la fourche Loma, C’était une fourche à trois plaquettes. Ce qu'il y avait d’original, c’est que ces trois plaquettes n’étaient pas brasées au même tube, mais chacune à un tube différent. Ces trois tubes concentriques se soudaient ensuite en un seul pour former le tube de direction. Dans l’idée de l’inventeur cette tête devait être beaucoup plus résistante, à égalité de poids de matière, qu’une fourche ordinaire. En fait, cela ne paraît pas exact, car il se pose, à ce sujet, le dilemme suivant : ou bien chaque plaquette, séparément, avait la résistance d’une tête ordinaire, et alors la tête Loma avait un poids triple de celui d’une tête ordinaire; ou bien la résistance de chaque plaquette était inférieures celle d’une tête ordinaire, mais alors si l’une des plaquettes venait à céder, les deux qui restaient, n’étant pas assez résistantes isolément, devaient céder aussi. Les fourches Loma, de même que les fourches Rochet, possédaient une nervure intérieure.

Ajoutons encore que quelques constructeurs ont imaginé de renforcer la direction par des tubes de soutien ; chaque fourreau est ainsi remplacé par un triangle de tubes circulaires. Telle est, par exemple, la fourche « Verdot » qui est une véritable poutre armée. C’est évidemment une bonne disposition que l’on adopte fréquemment pour les

tricycles automobiles ; mais elle est un peu lourde et la forme des fourreaux aplatis que l’on emploie d’ordinaire est largement suffisante. Dans une direction ce n’est jamais le fourreau qui cède, lorsqu’il arrive un accident : c’est la tête de fourche qui casse ou se débrase.

D’ailleurs, il est bon que la fourche ne soit pas trop rigide. Il vaut mieux qu’elle ait quelque élasticité ; elle est ainsi plus résistante, quoique légère, et sert, partiellement, d’amortisseur.

Réglage.

Le tube de direction tourne dans la douille DD' (fîg. 76) sur deux cuvettes à billes (voir fig. 2S, p. 24). La cuvette inférieure D'est brasée sur le tube de direction. La cuvette supérieure D est vissée sur ce tube et c’est par son déplacement qu’on règle le jeu des cuvettes. Dans certaines machines, cette cuvette est maintenue en place par le collier de serrage G du guidon (lîg. 76), maintenu lui-même par un contre-écrou à molette E. Ce dispositif est défectueux, car on n’arrive jamais à serrer le collier G assez près de la cuvette pour la maintenir exactement. Ce qu’il y a de mieux, et un grand nombre de directions sont ainsi disposées maintenant, c’est de remplacer l’écrou à molette E par un bon écrou à pans coupés qu’on peut serrer à fond avec une clef avant de serrer, à son tour, le collier G.

Plusieurs modifications ingénieuses ont été proposées. Parmi les meilleures, citons le verrou à bande « Enfield » (fîg. 82) dans lequel le réglage s’obtient ingénieusement en serrant ou desserrant une vis de tension latérale V d’une bande de serrage.

Guidon.

Dans la partie supérieure du tube de direction s’engage le guidon qui y est maintenu par le collier de serrage G (fig. 76). Sa forme et sa taille ont subi de nombreuses fluctuations.

Autrefois on faisait des guidons larges, à poignées légèrement baissées ; ils étaient manifestement disgracieux à cause de leur largeur qui obligeait fatalement le cycliste à écarter les coudes du corps.

Fig. 82. — Verrou à bande delà douille, sjïtème it Enfield ».

Actuellement, la mode est aux guidons étroits; ils présentent l’inconvénient d’être souvent en conflit avec les genoux du cavalier, mais on passe volontiers sur ce désagrément en raison de leur plus grande élégance.

Au point de vue de la forme, il y a trois types ;

1“ Le guidon horizontal, qui est tout entier dans un plan horizontal. C’est celui qui est le plus esthétique et aussi le plus commode pour

Fig. 83. — Guidon horizontal, normal. Fig. 84. — Guidon horizontal, courbe.

les touristes. On le fait tantôt droit, comme celui de la figure 83, tantôt courbe, comme celui de la ligure 84; cette dernière forme convenant plus spécialement aux cyclistes à longues jambes, car elle donne passage aux genoux.

2® Le guidon surbaissé (flg. 8o). Il convient aux coureurs qui se penchent très fortement en avant pour présenter moins de résistance

Fig. 85. — Guidons de course surbaissés.

à l’air. Il donne au cavalier une tenue peu gracieuse, mais avantageuse dans les courses de vitesse; il fatigue, en outre, beaucoup les bras qui supportent le poids du torse incliné vers l’avant.

3® Le guidon surélevé (fig. 86), plus connu sous le nom de « guidon américain ». C’est le guidon à la mode, mode d’ailleurs absurde et que rien ne justifie. Il oblige le cycliste à plier les bras, ce qui est

peu gracieux, et ne lui permet pas d’effectuer la traction qui est si utile dans les dures montées. Sa seule raison d’être est qu’il gêne peut-être moins les genoux que le guidon horizontal.

La manie qu’ont certains cyclistes de modifler, sans cesse, leur po-

Fig. 86. — Guidon américain surélevé.

sition en machine, a conduit les constructeurs à imaginer un guidon mobile (üg. 87) dont on peut changer la forme à volonté. Le tube supérieur GG', au lieu d’être brasé solidement sur le tube vertical V, lui est relié par un collier G, serré par l’écrou E. On peut ainsi faire

Fig. 87. — Guidon mobile.

tourner et même retourner le tube GG' dans le collier C, baisser ou élever les manettes, avoir un guidon américain ou un guidon de course, à volonté.

Enfin, le guidon dernier genre, dont la mode nous vient d’Amérique, est le guidon en bois. On prétend qu’il est plus souple et donne moins, de trépidations dans les bras. C’est possible, mais en revanche il est moins solide, moins rigide et surtout moins durable que celui en acier. D’ailleurs les cyclistes que les trépidations du guidon gênent ne sont que des novices qui gonflent trop énergiquement le bandage de la roue d’avant. Le meilleur’ des antivibrateurs est le pneumatique ; mais encore faut-il savoir s’en servir. Un bon cycliste sait que le bandage de la roue d’arrière, qui supporte la majorité du poids, doit être

gonflé à refus, sur route sèche, mais que celui de la roue d’avant doit l’être beaucoup moins, précisément pour mieux amortir les chocs et éviter les trépidations.

Nous pourrions encore citer, en dernier lieu, le guidon à deux étages, employé récemment par Miller dans une course de 72 heures. C’est un guidon double formé par la superposition d’un guidon horizontal très court et d’un guidon de course.

Poignées.

Terminons par quelques roots sur les poignées. On les fait de diverses manières. Celles en caoutchouc (fig. 88) sont les moins coûteuses, mais elles se déforment très rapidement et deviennent souvent

Fig. 88. — Poignées en caoutchouc.

poisseuses. Les manettes en liège (fig. 89) sont commodes et assez résistantes, mais elles sont peu agréables au toucher et se salissent assez vite. Les meilleures, à notre avis, sont les poignées en celluloïd ou en corne, ou, mieux encore, en ivoire ou en bois verni; elles sont toujours propres, agréables au toucher et, pour ainsi dire, inusables.

Les manettes en caoutchouc tiennent d’elles-mêmes, par élasticité, aux extrémités du guidon. Les autres y sont collées par une colle spéciale. Certains consiructeurs emploient un mode de fixation sans colle

Fig. 89. — Poignées en liège ou bois. Fig. 90. — Poignée u Mercier ».

très ingénieux. La poignée est traversée par une vis AB (fig. 90) terminée par un bouchon C. Lorsqu’on visse en A, le bouchon C pénètre dans le cylindre fendu D qui se cale à force dans le tube du guicKbn.