Roulement

Histoire

Les spécialistes considèrent que les Assyriens comme les Egyptiens, en plaçant des rouleaux sous les charges lourdes pour les déplacer, ont inventé la glissière à rouleaux.
Dans le lac de Nemi en Italie, des fragments d'une butée à billes servant de support à une statue, à l'époque de l'Empereur Caligula, auraient été découverts.
Enfin, c'est à Léonard de Vinci que l'on attribue l'invention du roulement à billes au 15è siècle.

C'est au 18è siècle que les premiers prototypes des roulements à billes apparaissent, avec le brevet de l'Anglais Philip Vaugham en 1794 pour les axes de roue. Mais, c'est grâce à la bicyclette que le développement de l'utilisation des roulements à billes va avoir lieu.

Keizo Kobayashi, dans son Histoire du Vélocipède de DRAIS à MICHAUX, reparle du brevet n°77887 pris le 1er octobre 1867 par un certain Fournier de Metz pour "un système de palier destiné à remplacer les coussinets par les arbres de couche de transmission". Il sera suivi par Suriray qui déposera un brevet n°86680 le 3 août 1869 décrivant le roulement à billes : "J'emploie le tourillon, seulement dans l'intérieur du trou, je pratique une rainure ou gorge sur toute sa circonférence. L'axe de la roue est aussi muni d'une rainure semblable. Les rainures du tourillon et de l'axe viennent se placer juste au-dessus l'une de l'autre. Les dites rainures forment ce que j'appelle une boîte à galets et elles reçoivent des billes de façon qu'en faisant tourner la roue l'axe roule sur les billes."

Jacques Legrand rapporte dans un article intitulé "Le roulement à billes et le Vélo", dans "Le Cycliste" d'octobre 1948 que la première utilisation du roulement à billes "eut lieu officiellement à l'occasion de la première course Paris-Rouen le 17 novernbre 1869 où le gagnant James Moore, vétérinaire à Chantilly, utilisant un grand bi monté sur roulements à billes couvrit la distance à la moyenne de 13 à l'heure."

Vélocio rapporte aussi que Charles Terront fut l'un des premiers à utiliser des moyeux à billes : "Lors d'un séjour en Angleterre, il se vit offrir par le constructeur Rudge - le créateur de la célèbre firme mondiale, qui devait mourir dans le dénuement - une paire de moyeux à roulements à billes, qu'il venait de mettre au point. De retour à Paris, il alla voir successivement les constructeurs Truffault, puis Clément - qui tenaient alors le haut du pavé - pour leur demander de monter ces moyeux sur son bicycle. Tous deux l'en dissuadèrent, lui démontrant, dessins à l'appui, que l'invention ne présentait aucun intérêt, que l'axe, entrant en friction avec les billes, imprimait à ces dernières un mouvement de rotation contraire au sien et par conséquent, l'empêchaient de tourner librement. Mais Terront devait s'entêter et, aux essais, il constata qu'il faisait très facilement 7 minutes 5 au tour de Longchamp, alors qu'avec les moyeux lisses, il mettait péniblement 8 minutes. Ce qui devait d'ailleurs confondre et émerveiller tout à la fois, le constructeur Clément."

Principe de base

Le principe du roulement est "basé sur l'utilisation de corps roulants pour intégrer sans friction la vitesse différentielle entre une charge à déplacer et son support" (Définition : Techniques de l'Ingénieur).

Le roulement remplit les trois fonctions suivantes :
- Rotation,
- Transmission des efforts, c'est à dire sa capacité à supporter les charges pour une durée de vie attendue,
- Positionnement.

Fonctionnement

Les billes roulent dans les chemins usinés sur l'axe et dans la cuvette ou pour un vrai roulement annulaire, dans la bague intérieure et dans la bague extérieure.
"Les Techniques de l'Ingénieur précisent" que "Le corps roulant qui génère le minimum de frottements est la bille, par le fait qu'elle n'a qu'un point de contact théorique avec son chemin. Pour guider la bille, le chemin de roulement est torique, de section circulaire mais de rayon supérieur à celui de la bille, de façon à respecter le point de contact théorique. (...) Dans la pratique, sous l'effet de la charge du roulement transmise au travers de la bille et de l'élasticité de l'acier, le point de contact théorique devient une ellipse de contact."
S'il faut supporter des charges supérieures, la bille est remplacée par un rouleau ou une aiguille, mais ceux-ci sont d'un rendement moindre. "Le roulement à rouleaux a un couple de frottement au moins dix fois plus élevé que celui du roulement à billes de mêmes dimensions".

Cône-cuvette ou roulement annulaire ?

Le montage de type cône-cuvette a pour lui l'avantage de permettre de réaliser à peu de frais (et à poids léger) un roulement résistant aux forces radiales et axiales. De plus son réglage est relativement simple. Par contre, le montage est généralement tel que le point de contact correspond à un angle à 40°. De ce fait la pression sur le chemin de roulement est augmentée de près de 40 %. Comme la résistance au roulement est directement proportionnelle à la charge, on est obligé de constater que les roulements annulaires sont plus doux que les roulements de type cône-cuvette.
Ceci est d'autant plus accentué que les matériaux constitutifs des pistes de roulements sont d'une dureté moindre que les billes. La bille creuse son chemin augmentant le jeu, mais surtout augmentant le désaxage des contacts. Ainsi la pression sur le chemin des roulements va croître par augmentation de la composante axiale.

Il n'en est pas de même pour les roulements annulaires. En effet, la bille roule dans une gorge profonde sur une surface plus grande. La bille a donc moins tendance à creuser son sillon. Comme le chemin de roulement pour les roulements annulaires est réalisé dans le même matériau que les billes, la résistance à l'abrasion s'en trouve augmentée.
Cependant, les roulements annulaires ne peuvent pas recevoir autant de billes qu'un montage cône-cuvette où les billes sont en contact les unes avec les autres. En effet, pour permettre le montage, le roulement annulaire utilise une bille de moins (l'ensemble est maintenu par une cage). De ce fait, la répartition du poids sur les billes est moins avantageuse que prévu sur les roulements annulaires.
De plus, le montage des roulements annulaires demande une précision toute mécanique. Pour les moyeux, un montage directement dans la boîte de pédalier ne peut donc pas être envisagé. En effet, les opérations de brasage ou de soudage entraînent des déformations nécessitant un nouvel usinage avant montage des roulements. La meilleure solution est de recourir à une cartouche. L'axe de pédalier est monté avec ses roulements dans une cartouche en aluminium. Cette cartouche prête à l'usage est ensuite montée dans la boîte de pédalier. Evidemment, le recours à cet artifice accroît le poids, tout en améliorant la fiabilité.
Le roulement à une rangée de billes (dit rigide à gorges profondes) apporte le meilleur rapport performance/prix. "Etant conçu pour supporter des charges radiales, les courbures du chemin de roulement et son jeu interne lui permettent de supporter aussi des charges axiales par adaptation automatique de sa ligne de charge" (" Les Techniques de l'Ingénieur").

Routens

Un randonneur sportif

Jo Routens fut d'abord un grand randonneur sportif. Il participa avant guerre à de nombreux concours de machine, où il défendit les couleurs des cycles L. Brans. En particulier, il emmena son vélo à la victoire dans le Critérium Cyclotouristique des Alpes en 1938 et au Grand Prix Duralumin en 1939. De même, ses performances dans le BRA sont connues.
Mais son aura dans le milieu des randonneurs augmenta avec ses performances en tandem sur le Paris-Brest et Retour. Deux fois avec son camarade René Fourmy en 1948 et 1951, puis une dernière fois avec Jouffrey en 1956.
En 1951, il établit un temps record pour les tandems qui ne sera battu qu'en 1999.

En octobre 1949, Routens et Fourmy rendirent compte de leur randonnée dans "Le Cycliste". En préambule, les deux compères expliquèrent le choix du tandem :

"Engin idéal, à notre avis, pour les longues distances ; même sur parcours accidenté, à fatigue égale, il s'avère plus rapide. Ce qui en vitesse et énergie peut être perdu en montée est largement récupéré en descente et en palier, et l'avantage est encore plus net contre le vent. Deux cyclistes de classe moyenne, bien entraînés, battront ou tiendront en échec un très bon randonneur. Certaines équipes mixtes bien connues dans nos milieux peuvent confirmer notre opinion.
Condition primordiale pour obtenir un bon rendement une gamme de développements judicieusement choisie et très étendue, et ne pas hésiter à jouer de la manette à la moindre occasion.
Sur le plan de l'entraînement, on aurait tort de croire qu'il faille rouler fréquemment et longuement pour former une équipe homogène capable de se "défendre" honorablement. Avec de la bonne volonté, un peu de discernement, deux bons cyclistes peuvent faire une bonne équipe de tandem. (...)
De plus, le tandem avait encore eu notre faveur parce que le pilote (Jo Routens) n'aime pas les grands raids en solitaire ; à partir de 300 km, le temps lui semble long. Quant à son équipier qui, voici quelques années roulait avec plaisir des heures et des heures, seul à vélo, il arrive à être de la même opinion. Question d'âge ? peut-être !
(...)
La philosophie du tandem veut qu'il soit un "mariage" de qualités, tant physiques que morales. Là, plus qu'ailleurs encore, le calme est d'absolue rigueur. Faire retomber sur son co-équipier sa mauvaise humeur ou son énervement parce que le rendement n'est pas celui prévu, ne peut qu'handicaper plus encore celui-ci. Si l'un connaît la défaillance, inutile au second d'essayer de compenser la "perte de régime" de son camarade, la conséquence pourrait très bien être l'arrêt complet de l'équipe dans le fossé au bord de la route. Il est bien préférable de prendre son mal en patience, de ralentir, de se restaurer, de bavarder de choses et d'autres et insensiblement la défaillance disparaît et la cadence redevient normale.
Sans "esprit d'équipe" inutile de songer au tandem ; c'est cet esprit qui répartit le travail : à l'un, le soin du matériel, à l'autre celui du ravitaillement, du pointage dans les contrôles ; c'est encore lui qui bannira l'égoïsme ; provoquera les attentions mutuelles, les prévenances, bien propres à entretenir un bon moral."

Un constructeur

Jo Routens fut aussi un grand artisan du cycle. Tout d'abord en association avec Hugonnier puis ensuite seul, il créa des machines d'une finition exemplaire. Ces machines au dessin bien particulier avec leurs haubans fixés en quatre points (comme les machines de concours Reyhand de 1935), les renforts au niveau de la boîte de pédalier, les freins arrière en avant des haubans firent le bonheur de nombreux randonneurs "sportifs". Jo Routens dessinait des machines sûres et rigides. Le tandem qu'il utilisa lors de ses trois participations au PBP étaient ainsi à double triangulation, une des solutions les plus rationnelles.

Si la marque perdure sous la conduite de son fils Jean-Paul, la production de tandems, toujours existante, est cependant beaucoup plus confidentielle. Son site www.Routens.com présente essentiellement les accessoires qui sont commercialisés.

Mise à jour : 08.11.2004