This article was published in May 1902! Here, the well-known French technicalist-journalist and writer of several books on automobiles, Louis Baudry de Sainier describes the 1902 Roulleau & Pilat sans-chevaux with front-wheel drive. Mind You; I believe that this is one of the two first continental front-wheel driven cars. The Austrian Gräf & Stift was the other one. This article consists of two parts; the first one dealing with the general issues of those days front versus rear wheel drive. The second part describes the transmission + differential, as well as the shaft joints. These look very much like the later patented Tracta constant-velocity joint. Means, this car applied already cv-joints, about 20 years before a similar joint was used. I was baffled and positively surprised, finding these two articles, dating back to 1902.
Avec l’authorisation du Conservatoire numérique des Arts et Métiers (Cnum) – https://cnum.cnam.fr
Texte et photos compilé par motorracinghistory.com
La Vie Automobile 2e Année. — N° 34. – Samedi 24 mai 1902.
La Voiture Roulleau et Pilât (Voiture à avant-train moteur.) – I
La voilure Roulleau et Pilât, autour de laquelle le succès commence à faire quelque bruit, est née d’une conception du bon sens : elle a les roues motrices à l’avant, roues à la fois motrices et directrices ; les roues d’arrière servent uniquement de supports. Elle réalise mécaniquement l’antique « voiture attelée », cabriolet, tonneau, etc., dans laquelle l’avant-train (cheval)) sert à la fois à la traction et à la direction, et l’arrière-train (caisse), à la translation des voyageurs.
Avant d’en faire la description, je pense utile d’exposer en quelques lignes, pour ceux de nos lecteurs qui ne sont pas familiers de ces questions spéciales, quels peuvent être les bénéfices de l’avant-train moteur, et quelles sont aussi les difficultés de sa réalisation.
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Presque toutes nos automobiles sont mues par les roues d’arrière. Elles sont poussées. Dispositif singulier que celui qui attelle le cheval derrière la voiture ; dispositif désavantageux au reste.
En effet, la pratique démontre qu’il faut un plus grand travail pour pousser un véhicule que pour le tirer. Un homme sort sans peine de la remise une voiture à quatre roues quand il s’accroche aux brancards ; il est, au contraire, obligé de faire un effort vigoureux pour le pousser dehors. Un motocycle — exemple plus en situation — tire mieux une charge qu’il ne la pousse ; à poids égal, un motocycle va plus vite en palier et en rampe lorsqu’il a derrière lui une remorque que devant lui un avant-train.
Les ingénieurs vous démontreront que, lorsqu’on pousse un véhicule, la résultante des forces appliquées à la mouvoir tend à appuyer les roues d’avant sur le sol, à les y enfoncer quand le terrain est quelque peu mou ; que si, au contraire, on tire le véhicule, les forces s’appliquent toutes horizontalement et le chassent parallèlement à la surface de la route. L’amélioration pourrait, en ce dernier cas, monter jusqu’à 20 %, dit-on.
La pratique démontre encore qu’une voilure tirée se dirige mieux qu’une voiture poussée, et qu’elle dérape beaucoup moins. Car c’est un assemblage bizarre, on en conviendra, que celui de nos voilures mécaniques qui place à l’arrière un couple de roues dont la tendance constante est de passer devant !
Ce n’est que par une succession ininterrompue d’angles adroits que le conducteur leur barre la route au moyen des roues d’avant.
Lorsque l’avant-train est moteur et directeur à la fois, l’ensemble du véhicule prend instantanément le sens que la main du conducteur lui indique, les roues d’arrière étant alors naturellement tirées dans les courbes que décrivent les roues d’avant. Mais si la disposition est contraire, les roues d’arrière n’exécutent leur virage qu’après avoir fait en quelque sorte coincer les roues d’avant sur le sol.
Il en résulte que, sur terrain détrempé ou légèrement sablonneux, si le coincement des roues d’avant sur le sol se fait mal, les roues d’arrière n’entrent pas dans la direction demandée par le conducteur, et gagnent le large. Les mouvements de valse qu’exécutent parfois les automobiles, proviennent toujours d’une défaillance des roues d’avant ; la preuve en est dans le seul remède connu aux tête-à-queue, qui consiste a trouver subitement aux roues directrices l’angle exact qui les mette en opposition avec le mouvement commencé par les roues d’arrière.
L’expérience démontre enfin qu’un véhicule dont les roues arrière sont motrices, ne peut braquer ses roues d’avant au-delà d’un angle faible, 25° environ, sous peine de ne pas démarrer, puisque le train d’avant fera cale au train d’arrière: sous peine également, en marche, de verser. Il ne peut donc sortir d’une file de voitures que s’il est éloigné de quelques mètres de celle qui le précède ; il ne peut tourner sur une route étroite qu’en se livrant à une succession de marches avant et de marches arrière. L’avant-train moteur, au contraire, peut démarrer presque à angle droit avec le reste du véhicule ; il peut virer extrêmement court et sans danger. On sait que, dans une courbe, un train de chemin de fer, poussé par la locomotive, déraille très aisément, alors qu’il suit infailliblement la locomotive quand elle le lire.
Bref, la supériorité du cheval-devant sur le cheval – derrière ne semble pas discutable, théoriquement.
Pratiquement — c’est-à-dire au point de vue des commodités de son maniement et de son entretien — l’avant-train moteur est encore moins sujet à discussions.
Il réalise en effet une simplification presque parfaite puisqu’il amène la suppression totale d’organes cachés sous la caisse. Le moteur, avec ses annexes d’eau, d’essence, d’accumulateurs, etc…, transmet le mouvement aux roues motrices sans chaîne ni cardan, par des engrenages qui l’avoisinent immédiatement. Il en résulte donc que, dans un volume restreint à un quart de mètre cube environ, tout le mécanisme est logé à l’avant, sous un capot et dans un carier général qui le préservent de l’eau, de la poussière et de la boue.
L’accessibilité du moindre organe est donc rigoureuse, à tel point que le groupe moteur peut, avec ses organes multiples et même tous ses réservoirs, former un bloc qu’on glisse sur les prolonges d’avant du châssis, qu’on y fixe par quatre boulons, et qu’on peut par conséquent remettre sur telle caisse ou le retirer de telle autre sans toucher jamais à la voiture proprement dite.
On conçoit qu’un rassemblement d’organes aussi dense ait pour effet indirect — mais très important— de permettre l’établissement d’une voiture à avant train à meilleur compte que celui d’une voiture à arrière-train. La longueur des tubes d’eau, d’échappement, d’alimentation, des fils, des transmissions ou commandes de mouvements est considérablement diminuée ; le montage est extrêmement simple, ne nécessite jamais de travail dans une fosse ; le châssis, ne supportant plus à l’arrière que les voyageurs, n’a pas besoin des consolidations et des entretoises qu’il demande lorsqu’il donne point d’appui à des arbres transportant de grandes puissances, etc.
C’est donc par l’avant train, semble-t-il, qu’on doit arriver à brève échéance à l’automobile populaire, populaire par son bas prix et par la simplicité de ses organes.
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Toutefois, l’avant-train a, contre sa réalisation, une objection théorique et une objection pratique.
La première est celle de l’adhérence faible qu’a sur le sol le train avant quand il ne supporte pas une charge assez considérable. Ce peu d’adhérence est sans inconvénient quand l’avant-train est uniquement directeur ; il est au contraire capital lorsqu’il s’agit de roues motrices. Dans certains cas, un manque d’adhérence pourrait empêcher absolument la voilure d’avancer ; normalement, il diminuerait sa vitesse et amènerait une usure extrêmement rapide des pneumatiques.
À cet inconvénient, on peut remédier en proportionnant le poids de la voiture en charge à celui du moteur avec ses accessoires, le moteur et ses accessoires devant constituer la majeure partie de l’effort d’adhérence appliqué aux roues. Il y aurait lieu aussi d’éloigner le train-arrière le plus possible vers le bout de la caisse afin que son poids et celui de ses voyageurs ne puissent jamais tendre à faire équilibre à celui du bloc d’avant, mais contribuent au contraire à son adhérence au sol.
Dans les voitures à deux places, les voyageurs se trouvant forcément en dedans du rectangle formé par les côtés du châssis et les essieux, l’inconvénient du patinage ne peut exister. Dans les voitures à plusieurs places, il faudra bien éviter que les sièges d’arrière soient trop en dehors de l’essieu et ne fassent contrepoids ; on pourra même disposer les places d’avant au-dessus du moteur lui-même, afin que la charge sur ce train soit aussi grande que possible et que les places d’arrière ne l’équilibrent en aucune façon.
La seconde objection contre l’avant-train moteur est celle de la difficulté de son établissement.
La difficulté consiste à faire cet avant-train à la fois moteur et directeur.
On pourrait croire a priori résoudre le problème en divisant les rôles des deux trains de la voiture, comme ils le sont actuellement, mais en les inversant : les roues motrices seraient devant ; les roues directrices derrière. Mais, outre qu’on perdrait ainsi bien des avantages de l’avant-train directeur (braquage très court, etc.), les véhicules, tant cyclistes qu’automobiles, qui ont été construits sur cette idée, ont prouvé que, dans les vitesses qui dépassent 20 kilomètres à l’heure environ, il n’existe pas de direction plus imprécise que celle qui est donnée par le train d’arrière. A 40 à l’heure, un tel véhicule serait un casse-cou.
Il y a donc obligations pour les chercheurs de s’en tenir au problème compliqué de l’avant-train à la fois moteur et directeur.
La première solution qui vient alors à l’esprit est celle-ci : une seule roue motrice à l’avant, faire un tricycle. Or, si le véhicule n’a qu’une roue à l’avant, il faut nécessairement que tout le mécanisme soit installé sur elle.
L’encombrement devient tel et la difficulté de diriger une roue aussi pesante se révèle si considérable, qu’on se heurte à une impossibilité. Je passe sous silence la réprobation justifiée qu’ont les véhicules à trois roues et à deux places côte à côte.
Force est donc de conserver à l’avant deux roues parallèles. Si le véhicule a deux roues à l’avant, on peut essayer de les monter sur un essieu rigide avec un pivot central. Par une combinaison d’engrenages simples, on pourra, par le pivot, transmettre aux deux roues le mouvement du moteur, en quelque position que prenne l’essieu par rapport au châssis. Mais le système de direction par roues à l’avant, montées sur un essieu à pivot (comme dans les voitures attelées), a des détracteurs acharnés qui ne semblent d’ailleurs pas être dans l’erreur. Ces détracteurs disent que, dans les vitesses un peu grandes, cette direction est dangereuse, parce que, pour obliquer si peu que ce soit à droite ou à gauche, il faut faire exécuter un grand angle à l’essieu, et que, pour tourner un peu court, on est obligé d’amener une des roues jusque sous la caisse et d’amoindrir ainsi considérablement la surface d’empattement de la voiture sur le sol. Enfin, ce système a l’inconvénient de ne s’appliquer qu’à des voitures assez élevées, puisqu’il faut laisser sous la caisse un passage aux roues.
Le problème se resserre. Nous voici obligés de chercher l’avant-train moteur, directeur, et formé de deux roues montées sur l’essieu brisé habituel aux automobiles !
Ces données semblent s’exclure. Il semble tout d’abord impossible qu’un arbre tournant puisse transmettre son mouvement à deux roues montées chacune à l’une des extrémités, alors que ces roues, pour diriger le véhicule, ne vont presque jamais être en ligne droite avec lui, et vont tout au contraire faire sans cesse avec lui des angles de valeurs constamment changeante !
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Nous verrons dans le prochain numéro par quels moyens extrêmement simples — une articulation à la cardan bien faite — MM. Rouleau et Pilât dont nous montrons aujourd’hui les voitures si simples — ont trouvé la solution à ce dernier problème.
Disons d’ailleurs que MM. Roulleau et Pilât, bien inspirés, munissent toutes leurs voitures de moteurs de Dion-Bouton. C’est donc uniquement sur la façon ingénieuse dont ils transmettent la puissance aux roues d’avant que va porter notre étude. (A suivre). L. Baudry de Saunier.
La Voiture Roulleau et Pilât (Voiture à avant-train moteur) II – (Suite)
Le succès qu’obtiennent MM. Roulleau et Pilât dans la construction de leur avant-train, moteur et tracteur à la fois, tient principalement à la noix d’articulation qu’ils ont imaginée pour permettre aux arbres de transmission de se plier aux exigences de la suspension de la voiture, et surtout aux exigences des changements de plans continuels que font les roues motrices sous l’impulsion de la main qui les dirige.
Leur noix, que l’on voit nettement en B et en G (fig. 1) est constituée par deux petites fourches perpendiculaires l’une à l’autre, montées sur une boule qui porte deux gorges dans lesquelles elles peuvent se déplacer. Si l’on veut bien se reporter à la figure 2, on verra (à gauche) que l’arbre J se termine par une fourche emboîtée dans la boule B, alors que la fusée A se termine par une autre fourche, également emboîtée dans la boule B, mais perpendiculairement à la première. La vue du plan de cette articulation, et sa vue en élévation (au-dessous) font bien ressortir les particularités de cet accouplement.
La souplesse de cette articulation est telle que la roue peut faire avec le châssis un angle de 45° sans que l’arbre cesse de tourner, sans même qu’aucun choc ou aucune irrégularité se produise.
En possession de cette noix complaisante, MM. Roulleau et Pilât avaient la partie presque gagnée. Il leur suffisait d’un peu d’ingéniosité pour mettre sur roues un avant-train convenable. Or, d’ingéniosité ils n’en manquent guère, on va le voir, et les détails de leur construction sont des plus curieux.
Supposons que le moteur soit lié à l’extrémité gauche de arbre l (fig. 2). Sur lui est clavetée une pièce fixe H sur laquelle vient s’appuyer le ressort d’embrayage G pour repousser le cône E mobile sur l’arbre.
D’autre part l’engrenage intermédiaire k’ demeure constamment en prise avec un pignon k qui fait corps avec un tambour I fou sur l’arbre moteur. Nous comprenons que, si nous pouvons rendre ce tambour I solidaire de l’arbre moteur, nous actionnerons immédiatement l’engrenage k’ et, par lui, ensuite toute la transmission jusqu’aux roues.
Or I est voisin de II qui est, lui, solidaire de l’arbre, et comme H porte quatre leviers h (deux seulement sont visibles sur le plan), il suffira que ces quatre leviers aillent pincer fortement I pour le rendre solidaire de H, c’est-à-dire de l’arbre moteur.
En effet, en s’éloignant vers la droite sous l’effort du ressort G, le cône métallique F écarte les grandes branches des leviers k et fait se fermer leurs petits leviers h’ sur le tambour I. Les leviers sont en acier ; le tambour I est garni de poil de chameau.
L’embrayage est ainsi tout à fait progressif et doux, j’ai pu le constater moi-même. De plus il faut remarquer que la poussée du ressort ne s’exerce sur aucun palier, puisqu’elle ne produit qu’un mouvement d’extension des pinces destinées à immobiliser I. Ce détail a sa grosse importance pour le rendement de la voiture.
Par un levier au pied qui agit en f, le conducteur repousse le cône F quand il désire débrayer.
Rien de plus robuste donc. Le tout, poil de chameau compris, barbote dans l’huile, abrité de toutes les causes de perturbation.
Le reste de la transmission est désormais fort simple : les engrenages m et m’ (1e vitesse) et a et n’ (2e vitesse) sont constamment en prise, mais m et n sont fous sur l’arbre intermédiaire K. Un levier J fait se déplacer entre eux, sur une partie d’arbre carrée, une noix à griffes qui tantôt accroche l’un, tantôt accroche l’autre. Le mouvement est alors transmis, selon le mode usuel, par un différentiel aux arbres J J, et par eux aux roues. Le roulement de la roue ne se fait pas directement sur la fusée, mais sur un cylindre immobile au travers duquel passe la fusée tournante A. pour entraîner par l’extérieur a le moyeu M.
Tel est le plan schématique des avant-trains Roulleau et Pilât appliqués à des voiturettes de 4 à 6 chevaux (moteur de Dion-Routon). Il comporte deux marches avant ; par l’adjonction de deux engrenages nouveaux, sans modification aucune au bâti, on peut lui donner une marche arrière.
Dans les voitures à moteurs puissants, de 6 à 12 chevaux par exemple, les constructeurs ont quelque peu modifié leur plan (voir fig. 3). Ils ont conservé le principe des engrenages toujours en prise, mais ont disposé 3 marches avant et 1 marche arrière.
Ils ont également conservé le principe heureux de leur embrayage ; mais, avant supprimé avec raison l’engrenage intermédiaire K’ de la figure 2, ils ont rendu « baladeur » l’ensemble de leur embrayage, si bien que, dans ce type nouveau, les pinces vont et viennent et, au gré du conducteur, immobilisent tantôt m, tantôt n, tantôt 0, tantôt p.
Le levier de débrayage agissant en f‘ subsiste évidemment, et le levier des vitesses agit en f’, c’est-à-dire tire ou repousse suivant les besoins, sur telle ou telle combinaison, les pinces h qui, ici, sont directement garnies de poils de chameau.
Si nous amenons les pinces sur n par exemple, nous rendons la combinaison m n solidaire de l’arbre moteur, et par suite nous actionnons la roue dentée R qui est celle de la première vitesse ; S étant celle de la marche arrière avec interposition constante d’un pignon.
De plus, les constructeurs ont déplacé le moteur. Au lieu de le laisser sur un côté de la voiture, ils l’ont installé à peu près dans son axe longitudinal, lien résulte que le moteur, avec ses annexes, est accolé au garde-crotte de la voiture, et qu’un capot allongé et bien à la mode recouvre les organes des vitesses.
J’ajouterai enfin que, en quête de dispositifs pratiques et destinés à plaire au public, MM. Roulleau et Pilât ont supprimé la mise en marche par manivelle. Le conducteur s’assied, tire une poignée, et le moteur part…
La figure 2 indique en U, sur la droite, cette installation ingénieuse. Un ruban S, tiré par un ressort, s’enroule autour d’un tambour t. Lorsqu’on tire ce ruban, immédiatement, par suite d’une rampe hélicoïdale qui la pousse vers la gauche, la pièce à griffes r’ vient mordre la pièce voisine r calée sur l’arbre moteur, et l’entraîne. — Le moteur n’est-il pas parti du premier coup ? Il suffît de laisser le ruban s’enrouler de lui-même sur le tambour t et de le tirer de nouveau. Si le moteur est récalcitrant, on fait ainsi une manœuvre de scieur de bois. Est-elle préférable à celle de rémouleur aux abois que nous impose la manivelle ? Je le crois ; et puis on la fait assis dans sa voiture, non les pieds dans la boue, le nez collé au radiateur…
MM. Roulleau et Pilât donnent ainsi un exemple à tous les chercheurs de progrès dans les automobiles. Us ont pris conseil du bon sens, et le bon sens les a récompensés par un modèle original, l’étalon peut être de la voiture populaire, parce que simple et bon marché. L. Baudry de Saunier.
Photos / clichés.
Part I:
La voiture Roulleau et Pilât à avant-train moteur et directeur.
La voiture Roulleau et Pilât (vue de face).
Part II:
Fig. 1. — Schéma de l’avant-train de la voiturette.
RK, roues motrices et directrices. — BB, articulations. — CC, châssis en cornière. — JJ, arbres de transmission. — m, moteur. — no, boîte renfermant l’embrayage et les changements de vitesses. — E, essieu.
Fig. 2. — Plan d’un avant-train directeur et moteur dans une voiturette Roulleau et Pilât.
A, frein. — a, plaquette d’entraînement, — M, moyeu. — B, C, noix d’articulation. — D, barre d’accouplement des roues. — JJ, arbres de transmission. pp’ arbres de chacune des roues, se rejoignant au différentiel. — S, ruban de mise en route. — rr’ griffes de mise en route. — l arbre moteur. — IK, friction et pignon moteur. — F, cône d’embrayage. — hh, leviers d’embrayage. — K, arbre intermédiaire. — j, levier des changements de vitesses. nm, pignons de 2e et de 1e vitesses. — n’m’ roues réceptrices. — 00, différentiel.
Fig. 3. — Élévation et plan de l’avant-train dans une voiture.
Élévation. — A, fusée. — a, pièce d’entraînement du moyeu par la fusée, — B,C, articulations des arbres de transmission. — JJ, arbres de transmission. — X, arbre moteur. — Z, arbre intermédiaire.
Plan. — ff’, gorges pour les fourchettes d’embrayage et de changements de vitesses. — F, ressort d’embrayage. — hh’, leviers d’embrayage. — m’S, marche arrière. — n’R, première vitesse. — o’Q, deuxième vitesse. — p’P, troisième vitesse. — Z, arbre intermédiaire terminé par le pignon d’angle z. — W, roue d’angle appuyée sur le différentiel.
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