Projet LASPOUGEAS

1. Projet LASPOUGEAS Sommaire du dossier technique: Historique du projet Laspougeas 1 à 2 Les objectifs pédagogiques 3 à 5 Présentation des élèves de terminale BEP 6 à 8 Les travaux des élèves du LP Béjuit 1. Le chassis, présentation générale 9 à 11 2. Le moteur 2.1 schéma d’ensemble et cylindrée 12 2.2 le piston 13 2.3 la tubulure Admission 14 à 15 2.4 la soupape Admission 16 2.5 le rapport volumétrique 17 2.6 le bloc moteur 18 3. Fonctionnement du moteur par questions/réponses 3.1 démarrage du moteur 19 3.2 quel carburant? 20 3.3 alimentation en mélange carburé 21 3.4 réglage du dosage 22 3.5 fonctionnement de la soupape Echappement 23 à 24 3.6 accélération et décélération 25 3.7 quel système d’allumage? 26 3.8 circuit de refroidissement 27 4.Fonctionnement de la transmission 4.1 schématisation de la boite de vitesse 28 4.2 chaîne cinématique en 1° 29 calcul du rapport en 1° 4.3 chaîne cinématique en 2° 30 calcul du rapport en 2° 4.4 chaîne cinématique en 3° 31 calcul du rapport en 3° 4.5 chaîne cinématique en marche AR 32 calcul du rapport en marche AR 5. Calcul de la vitesse de la voiture 33

2. Projet LASPOUGEAS Sommaire du dossier technique: (suite) 6. Le différentiel Quelques rappels de base 34 6.1 Schématisation du mécanisme et de la commande 35 6.2 fonctionnement en ligne droite 36 6.3 fonctionnement en virage 37 6.4 fonctionnement en marche AR 38 7. La direction 7.1 descriptif et schématisation 39 8. La suspension 8.1 descriptif et schématisation 40 9. Le freinage 9.1 descriptif et schématisation 41 10.La pesée de la voiture 10.1 méthode et premières mesures 42 10.2 corrections et résultat final 43 11. Les commandes du « tableau de bord » 11.1 schématisation et identification 44

3. 1 Projet LASPOUGEAS Historique du projet LASPOUGEAS: Dans le courant de l’année 2003, Monsieur DUPONT président de l’association Lyon Automobile et Monsieur VAIREAUX, directeur du musée Henri MALARTRE, organisaient une rencontre entre professionnels passionnés d’automobiles anciennes et désireux de s’investir pour la reconnaissance de ce patrimoine malheureusement ignoré du grand public. C’est dans ce contexte de réflexion constructive que le Lycée de l’Automobile Emile Béjuit de Bron, représenté par Mr LARZAT proviseur fut contacté. Progressivement, une collaboration entre l’Ecole Centrale de Lyon, le Lycée Professionnel Emile Béjuit de Bron et le Musée de l’Automobile Henri Malartre de Rochetaillée est née autour d’un véhicule unique au monde car construit en un seul exemplaire à l’époque de la naissance de l’automobile. Il s’agit d’un « char à bancs » construit en 1896 par Mr Léon LASPOUGEAS, un maréchal ferrant de Saint Priest Ligoure près de Limoges, inventeur génial qui réussit à mouvoir ce véhicule par un moteur thermique entièrement conçu par ses soins. Parmi les solutions techniques jugées extraordinaires pour l’époque, on peut citer la direction à crémaillère commandée par un volant (une barre horizontale était employée alors), une boîte de vitesse à 3 rapports plus marche arrière, un différentiel à cliquets, une pompe de refroidissement par eau…… Devant l’intérêt suscité par ce personnage hors du commun, (les témoignages écrits de l’époque indiquent qu’il était illettré….), le projet pédagogique, technique et humain devant réunir les trois acteurs se précise au fil des réunions de travail. 1. A court terme, les élèves de Lycée Professionnel Emile Béjuit vont créer de toute pièce, un dossier technique de ce véhicule, accompagné d’un descriptif aussi précis que possible de son fonctionnement. 2. A moyen terme, les élèves ingénieurs de l’Ecole Centrale vont, à partir de ce dossier, construire une réplique du moteur et le faire fonctionner. 3. A plus long terme, une réplique de la voiture tout entière est envisagée.

4. 2 Projet LASPOUGEAS Présentation du char à bancs LASPOUGEAS : La direction à crémaillère La boite de vitesse

5. 3 Projet LASPOUGEAS Les objectifs pédagogiques 1. A court terme, les élèves de Lycée Professionnel Emile Béjuit vont créer de toute pièce, un dossier technique de ce véhicule, accompagné d’un descriptif aussi précis que possible de son fonctionnement. C’est dans le cadre du PPCP (Projet Pluridisciplinaire à Caractère Professionnel) que prend forme le projet pédagogique encadré par des professeurs de trois disciplines différentes: Un professeur de lettres/histoire qui formera les élèves au contexte politique et social de cette époque où la société industrielle prend son envol. Un professeur de mathématiques/ sciences qui exploitera les données techniques relevées sur le véhicule afin de participer à l’élaboration du dossier technique tout en traitant le programme classique (exemple: calcul des combinaisons de vitesse,( les proportions) calcul de la vitesse atteinte sur le 3° rapport, calcul de la masse de la voiture..) Un professeur de maintenance automobile qui accompagnera et supervisera l’étude métrologique du véhicule (mesures de tous les pièces constitutives) afin de réaliser le dossier technique devant servir à la suite du projet. Pour nos élèves de Lycée Professionnel, parfois un peu « fâchés » avec les études traditionnelles, cette démarche active où chacun à un rôle à jouer dans la réalisation du projet (les élèves sont les acteurs, les professeurs agissant en ressources aussi souvent que possible) est souvent vécue comme une chance et les expériences précédentes menées dans ce contexte l’attestent: quand la réflexion abstraite s’appuie sur le concret d’un vécu, les objectifs flous prennent sens et le travail s’en trouve valorisé.

6. 4 Projet LASPOUGEAS Les objectifs pédagogiques 2. A moyen terme, les élèves ingénieurs de l’Ecole Centrale de Lyon vont, à partir de ce dossier, construire une réplique du moteur et la faire fonctionner. A l’aise dans les domaines informatiques, manipulant les logiciels de conception en 3D (Solidworks, Catia…) mais devant aussi progresser dans l’organisation et la réalisation de projets concrets, les futurs ingénieurs de l’ECL ont en charge de mener à bien la réalisation d’une maquette numérique de chaque pièce du moteur afin d’être en mesure de passer commande aux entreprises spécialisées qui seront chargées de les réaliser avec les procédés et les matériaux d’origine. L’aspect financier fait également partie de leurs attributions. Une collaboration plus étroite entre les élèves de nos deux écoles est prévue: 2 élèves-ingénieurs assureront une formation à nos élèves du lycée professionnel sur le logiciel Solidworks 3D. Cette étape de conception théorique une fois franchie, sera suivie par la réalisation concrète d’une réplique du moteur. Les entreprises sollicitées devront fournir des pièces conformes au cahier des charges élaboré: avec les procédés et les matériaux d’origine. Bien que des machines-outils modernes soient utilisées, ceci ne constitue pas une entorse à l’esprit de « réplique ». Au terme de la période de fabrication, les élèves du lycée professionnel seront chargés de réaliser l’assemblage du moteur ce qui entre parfaitement dans les compétences qu’ils doivent développer. Le moteur doit fonctionner fin 2005. 3. A plus long terme, une réplique de la voiture tout entière est envisagée. A l’heure actuelle, il est trop tôt pour développer cet aspect du projet, la recherche d’aides extérieures et de sponsors n’étant pas aboutie.

7. 5 Organisation PPCP LASPOUGEAS Classe TA2 2005/06 Intervenants: Mme Dechavanne (Sciences) Mr Meyer (Lettres) Mr Marmounier (Atelier) Calendrier: Présentation aux élèves: Mardi 27 Septembre 2005 à 14H en présence de Mr Dupont Dates 11/10 18/10 08/11…… …….ensuite………………… Lettres 14 à 15h GR A B GR B C GR C A GR 1 (1h et 10 élèves) Sciences 15 à 16H GR B A GR C B GR A C GR 2 (1h et 10 élèves) Atelier 14 à 18h GR C GR A GR B GR 2 (1°h) + GR 1 (2°h) Techno Mr MAR (16/18h) gr A et B gr C et B gr C et A toute la classe Groupe libéré 1 H Groupe libéré 1 H Groupe libéré 1 H Composition des groupes GR A: APTEL BALMON BELAGRA BOURGEY CALVIGNAC CHAMBION CUMINAL GR B: DJEBABLIA ENTSE OBOMAGRIMALDI GUIBOURET MARENI MOISSONNIER PINON GR C: PIROUD POURCHAIRE PUPOVAC ROSIER SIENA THEUIL A partir du MARDI 15 Novembre 2005 2 groupes sont constitués ( 1 et 2 ) Calendrier: Les groupes apparaissent en caractères gras Semaines N° 46 47 48 49 50 1 2 3 4 5 6 7 10 11 12 13 14 15 16 19 20 Lettres 14h 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 Sciences 15h 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 Atelier 14h 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 Atelier 15h 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2

8. 6 Présentation des élèves session 2005 • Le premier contact avec la voiture LASPOUGEAS est le fait de la classe TA2 (terminale BEP) • en septembre 2004. En trois vagues successives, les 20 élèves se sont rendus au musée pour • effectuer les mesures nécessaires à la constitution du dossier. Nous avions tous une partie de • la voiture en charge: • Cotation du chassis: MMrs BOUROUROU, BESSON, OUAER • Pesée des essieux: MMrs DIAZ, PICARD, • Transmission: MMrs BALMON, VERNEREY, NACOURY, • Moteur: MMrs CARLOS, BARD, GIRARDOT, JAIMON • Les commandes: MMrs PEYRELON, PUYFAGES, BARD • Suspension MMrs PAGAN, TACHEBOUBET • Direction: MMrs COMPAGNONE, JACQUES, DJEZZAR • Deretour au Lycée, nous avons appris à utiliser le logiciel Power Point pour mettre au propre • nos mesures réelles et alimenter le dossier final qui sera présenté aux visiteurs du Musée

9. 7 Présentation des élèves session 2006 Composition de la classe TA1: Messieurs: APTTEL BALMON BELAGRA BOURGEY CALVIGNAC CHAMBION CUMINAL DJEBABLIA ENTSE OBOMA GRIMALDI GUIBOURET MARENI MOISSONNIER PINON PIROUD POURCHAIRE PUPOVAC SIENA THEUIL

10. 8 Présentation des élèves session 2006 C’est dans la salle informatique du CDI que chaque mardi de 14 à 16H les élèves de la classe TA1 (terminale BEP) se retrouvent pour soigner les présentations des schémas qui devront définitivement être présentés dans le dossier final sur la LASPOUGEAS . Lors des 3 séances de travail faites au mois de septembre au musée H.Malartre de nombreuses mesures ont été faites « au brouillon ». Lors de ce premier contact avec la voiture, nous avons fait connaissance avec le projet; découverte de l’allure générale, de la structure du châssis, des diverses solutions technologiques souvent révolutionnaires pour l’époque (2 roues motrices, 3 vitesses de marche AV + marche AR, présence d’un mécanisme « bizarre » sur la transmission (peut être un différentiel..?). direction à crémaillère, présence d’un vrai volant, freins à sangles ancêtres du frein à tambour….etc). Petit à petit, les écrans se sont affinés et les meilleures présentations ont pu être sélectionnées pour compléter le dossier. Logiciel Power Point: schéma de la transmission

11. 9 PROJET LASPOUGEAS Métrologie Le chassis: schéma général 2125 114 Ø du volant 350 460 460 390 160 450 72 Roue AV Ø 720 Roue AR Ø 1000 160 Nb de dents

12. PROJET LASPOUGEAS Métrologie Le chassis: 10 105 494 720 144

13. PROJET LASPOUGEAS Métrologie Le Moteur:( il tourne Sens Horaire vu du côté soupape Echappement) 11 Alimentation en CARBURANT Tuyauterie refroidissement Soupape Echappement OUVERTURE/FERMETURE Entrée d’air frais Basculeur Soupape Admission (ouverture « automatique ») Support de l’axe de basculeur Ressort de rappel Tige de commande du basculeur segments Galet 150 MONTEE (ouverture) 532 DESCENTE L= 812.5 Galet Came Pignon d’AC Ø 35.1 ½ course: 60 Poulie de pompe à eau Ø 203,8 Ø 503 82.8 33.2 Avec 120 de course et 150 d’alésage, la cylindrée est: ΠA²C/4 soit 3.14 x 15² x 12 x ¼ = 2119,5 centimètres cubes

14. 12 PROJET LASPOUGEAS Métrologie Le Moteur: détails du piston ø25 ø50 ø115 Profondeur ? 2 segments 150.5 Profondeur 5.5 ? 10 13.5 10 13.5 10 13.5 10 13.5 125.7 150.8

15. 13 PROJET LASPOUGEAS Métrologie Le Moteur: tubulure Admission (vue de dessus) Ø 30 Ø 98 Ø 60 Ø 47 Ø 30 60 60 Ressort de soupape CULASSE Entrée d’AIR Tubulure Admission Bougie « point chaud » Support moteur

16. 14 PROJET LASPOUGEAS Métrologie Le Moteur: tubulure Admission (vue de face) ressort Ø 30 ? Ø 30 ø Taraudage 20/200 60 Ø 16 20 ? 130 Ø 60 Ø 47 Ø 45 ? Ø 10 Ø ? 12 Ø 48 Ø 98 Entrée carburant Ressort de soupape Entrée AIR Tubulure admission

17. 15 PROJET LASPOUGEAS Métrologie Le Moteur: Soupape ADMISSION Filetage 12/200 Ø 47.6 Ø 20 Ø 15 Ø 15 18 x 10 34 67 20

18. 16 PROJET LASPOUGEAS Métrologie Le Moteur: Rapport volumétrique Méthode de détermination du volume de la chambre de combustion: Après obturation par les services techniques du musée des orifices de la chambre de combustion (coté cylindre et échappement), le volume est rempli d’eau à l’aide d’une éprouvette Même méthode concernant le volume correspondant au retrait des soupapes Adm et Ech. Volume de la chambre principale dans la culasse 500 cm3 Volume de la chambre côté soupape Admission 25 cm3 Volume de la chambre côté soupape Echappement 40 cm3 Volume sur le piston (sans l’écrou) 5,6 cm3 Soit au total: 570,6 cm3 Calcul du rapport volumétrique Rapport volumétrique: V + v = 2100 + 570,6 = 4.68 v 570,6 Rappel: cette donnée technique est essentielle dans un moteur. Elle exprime concrètement « le nombre de fois que le petit volume ( v = chambre de combustion) est compris dans le grand ( V = cylindrée)» et de ce fait, elle n’a pas d’unité. Schéma explicatif: (1) (v) PMH (2) (3) Petit volume (v) GRAND VOLUME (V + v) (4) (5) (6) GRAND VOLUME (cylindrée) GRAND VOLUME (cylindrée) (7) (8) (9) PMB (10) Dans cet exemple, le rapport volumétrique serait de 10 ce qui correspond à nos voitures modernes.

19. 17 2 gougeons L = Ø pas épaisseur = Léger rayon Léger rayon Tuyau d’eau 6 gougeons répartis à ° L= ø = pas Raidisseur e = 2 trous diamètre Bloc moteur LASPOUGEAS : toutes cotes en mm

20. PROJET LASPOUGEAS Fonctionnement Le Moteur: questions / réponses 18 1° question: comment démarrait le moteur? Grâce à une manivelle qui actionnait directement le vilebrequin du moteur ce qui ne devait pas être facile……. On peut cependant imaginer quand on connaît les environs de l’atelier dans lequel à été construit la voiture qu’il à souvent démarré « à la poussette ». Demeure de L.Laspougeas à St Priest Ligoure Cette photographie montre la maison familiale de Léon LASPOUGEAS à St Priest LIGOURE près de Limoges: Les grosses portes en bois donnent accès à l’atelier dans lequel travaillait cet inventeur passionné. La route qui longe la propriété montre en effet une assez forte déclivité. On peut donc raisonnablement penser qu’en se laissant descendre le moteur démarrerait plus facilement. Et pour remonter? On voit sur cette photo un crochet …..à l’avant de la voiture!!! Il servait bien sûr en cas de panne (souvent sans doute) à ramener la voiture à l’atelier tirée par un cheval ou un bœuf. Atelier Forte déclivité de la route Habitation Crochet

21. PROJET LASPOUGEAS Fonctionnement Le Moteur: questions / réponses 19 2° question: quel était le carburant utilisé? Vraisemblablement le pétrole lampant qui était couramment utilisé pour s’éclairer. Il est peu probable que Mr Laspougeas ait disposé d’un autre carburant tel que l’essence. Mais cette réponse ne se veut pas définitive, des prélèvements de résidus de combustion doivent être réalisés dans la chambre de combustion et peut-être en saurons-nous davantage à ce moment là. 3° question: comment fonctionnait la soupape d’admission? C’est une soupape dite « à dépression » donc sans commande mécanique. Le principe est le suivant: Quand le piston descend dans le cylindre au temps Admission, le volume au dessus du piston augmente ce qui entraine automatiquement une chute de pression: (p<Pa). Sa valeur descend aux environs de 0,7 bar. Mais à l’extérieur du moteur règne la Pression atmosphérique (Pa). La soupape d’Admission est donc soumise à une différence de pression ( 1- 07= 0.3 bar).Elle s’ouvre et restera ouverte tant que persistera cette différence de pression c’est-à-dire jusqu’au Point Mort Bas. Pa = Pression atmosphérique Soupape Admission Pa p<Pa piston cylindre bielle

22. PROJET LASPOUGEAS Fonctionnement Le Moteur: questions / réponses 20 4° question: comment s’alimentait le moteur en carburant? Par gravité tout simplement: un réservoir ( 8 litres) était placé sur la planche verticale faisant office de  « tableau de bord » comme le montre le schéma ci-dessous: Réservoir de Carburant (8 litres) Plancher de la voiture tyuauterie moteur Boitier de la soupape d’Admission culasse ressort carburant Ces 2 photographies montrent le boitier dans lequel est montée la soupape d’Admission: On remarque 2 orifices d’alimentation: 1. de carburant 2. d’air On voit que l’alimentation en air se fait directement sans passer par un système de dosage de carburant tel le carburateur qui va se développer pendant plus de la moitié du 20° siècle. En effet le carburateur n’existant pas encore, monsieur Laspougeas à réalisé un système de dosage particulièrement ingénieux: A chaque ouverture de la soupape d’Admission, la quantité de carburant nécessaire à une combustion « correcte » est entraînée par la soupape réalisant ainsi le dosage nécessaire. Nous développons ce montage dans la page suivante. air

23. PROJET LASPOUGEAS Fonctionnement Le Moteur: questions / réponses 21 5° question: comment était réglé le dosage du carburant? Il à fallu attendre le démontage partiel du moteur par les services spécialisés du Musée Henri MALARTRE pour comprendre la particularité du système d’alimentation. Avant ce démontage, nous pensions qu’une pièce essentielle (comme une sorte de carburateur) avait été égarée voire à jamais perdue. Sur cette photographie on voit nettement la collerette qui se remplit de carburant lorsque la soupape d’Admission est fermée. Détails du fonctionnement. Soupape d’admission collerette Arrivée de carburant par gravité Arrivée de carburant à Pa Air entrant dans le conduit d’Admission Air entrant dans le conduit d’Admission La quantité de carburant à « injecter » dans le moteur est emprisonnée dans la cavité de la soupape quand elle est fermée. Le courant d’air d’admission ainsi que la chute de pression permettent la vaporisation du carburant.

24. PROJET LASPOUGEAS Fonctionnement Le Moteur: questions / réponses 22 6° question: comment fonctionnait la soupape d’échappement? Si la commande de la soupape d’admission était particulièrement simple, ce n’est pas le cas de celle d’Echappement. Monsieur LASPOUGEAS à développé un système de distribution dont le principe est toujours utilisé aujourd’hui sur nos moteurs modernes. Seule la réalisation structurelle est différente. Soupape et son ressort 1° situation: soupape FERMEE Le ressort de rappel (1) maintient la tige de commande du basculeur en position repos. Le galet de commande (4) repose sur le talon de la came du pignon d’Arbre à Came. Le basculeur (3) n’étant pas sollicité par le galet (2), la soupape reste fermée. Basculeur (3) Ressort de rappel (1) Tige de commande du basculeur Galet de commande (4) Pignon d’AC Galet (2) Galet de commande (4) Pignon d’AC Came de commande Pignon de vilebrequin Pignon de vilebrequin vilebrequin Came de commande vilebrequin

25. PROJET LASPOUGEAS Fonctionnement Le Moteur: questions / réponses 23 6° question: comment fonctionnait la soupape d’échappement? suite Si la commande de la soupape d’admission était particulièrement simple, ce n’est pas le cas de celle d’Echappement. Monsieur LASPOUGEAS à développé un système de distribution dont le principe est toujours utilisé aujourd’hui sur nos moteurs modernes. Seule la réalisation structurelle est différente. Soupape et son ressort 2° situation: soupape OUVERTE La came de commande actionne le galet de (4), la tige de commande du basculeur se déplace et le galet (2) sollicite le basculeur. Celui-ci pivote autour de son articulation (5) et oblige la soupape à s’ouvrir. Basculeur (3) Ressort de rappel (1) Articulation (5) Tige de commande du basculeur Galet (2) Tige de commande du basculeur Galet de commande (4) Pignon d’AC Came de commande Pignon de vilebrequin Galet de commande (4) Galet (2)

26. PROJET LASPOUGEAS Fonctionnement Le Moteur: questions / réponses 24 7° question: comment étaient gérées accélération et décélération En l’absence de dispositif capable de régler le débit d’air entrant dans le moteur (comme un papillon ou un boisseau), et après avoir décortiqué la commande d’accélérateur, il nous est apparu que le moteur fonctionnait « en tout ou rien » c’est-à-dire qu’il ne pouvait se trouver que dans 2 situations distinctes: 1. Soit il fournissait un maximum d’énergie (accélération) 2. Soit il ne fournissait pas d’énergie (décélération) 1° Cas: Pour obtenir une énergie mécanique du moteur, la soupape d’Echappement doit pouvoir s’ouvrir et se fermer librement . Nous avons vu que la soupape d’Admission ,de son coté, fonctionne en automatique. Le cycle de fonctionnement Beau de Rochas peut donc se réaliser et le moteur délivre toute sa puissance dans ce cas. 2° cas: pour interrompre la force motrice et donc décélérer, il suffit de maintenir la soupape d’échappement OUVERTE pour que le cycle Beau de Rochas soit incomplet (il n’y à plus de temps Compression). Le moteur ne délivre plus aucune puissance dans ce cas. C’est le fonctionnement en « tout ou rien « décrit plus haut. Réalisation pratique du système. 1.Constitution: Une butée articulée vient se placer sous la tige de commande du basculeur pour interdire son retour en position repos. La soupape d’échappement reste donc OUVERTE. La commande se fait par une pédale d’accélérateur disponible au pied. 2. Fonctionnement: 2.1 Pédale relachée (ressort de rappel détendu), la butée est engagée sous la commande du basculeur: la soupape reste ouverte: pas d’énergie motrice 2.2 Pédale enfoncée, la butée se dégage de la tige de commande du basculeur, la soupape fonctionne normalement: le moteur délivre toute sa puissance. Pédale accélérateur Butée articulée plancher ressort tringlerie

27. PROJET LASPOUGEAS Fonctionnement Le Moteur: questions / réponses 25 8° question: Quel système (allumage?..) amorçait la combustion? A l’époque de la construction de la voiture (fin 19° siècle), le système d’allumage par arc électrique au moyen d’une bougie d’allumage en est à ses premiers balbutiements. Il n’est pas exclu qu’un des moteurs conçu par M.Laspougeas ait été équipé d’un tel système. Mais il est évident que celui monté dans la voiture présentée au Musée H.Malartre fonctionnait par « point chaud ». Le principe: Culasse PMH Piston « bougie » incandescente Moteur froid: pour amorcer la combustion un apport de chaleur est indispensable, le rapport volumétrique étant faible (voir la méthode de mesure et le résultat obtenu). Une « bougie » métallique est vissée dans la culasse de telle façon que l’une de ses extrémités débouche dans la chambre de combustion et l’autre soit accessible de l’extérieur du moteur. Culasse PMH Avant de démarrer le moteur il était nécessaire de chauffer cette « bougie métallique » à l’aide d’un chalumeau par exemple. La bonne conductibilité du matériau utilisé provoquait le point chaud dans la chambre de combustion. Piston Flamme Chalumeau Point chaud Moteur en fonctionnement, la forte température atteinte dans la chambre de combustion (1000 à 1500°) maintient l’extrémité de la « bougie » au rouge réalisant l’apport de chaleur nécessaire au développement de la combustion. PMH Piston Point chaud

28. 26 PROJET LASPOUGEAS Fonctionnement Le Moteur: circuit de refroidissement Radiateur (41 litres) Constitution: Le schéma ci-dessous présente l’installation Refoulement Eau chaude Pignons d’AC et Vilebrequin Aspiration Eau « moins chaude » Pompe à EAU plancher Poulie motrice Poulie de Pompe à eau courroie Fonctionnement: Le moteur est refroidit par un système à circulation d’eau. Une grosse réserve d’eau fait office de radiateur (41 litres). Une pompe à eau située sur le moteur reçoit par gravité l’eau venant du radiateur . Cette pompe à eau est entraînée par courroie à partir d’une poulie fixée en sortie de vilebrequin. Une tuyauterie cuivre relie le moteur et le haut du radiateur: c’est le refoulement de l’eau chaude. Une tuyauterie identique relie la pompe à eau et le bas moteur d’une part et le radiateur d’autre part. C’est l’aspiration de l’eau « moins chaude ». En effet, le radiateur n’étant pas traversé par l’air ambiant, le refroidissement n’à pas de véritable efficacité, et quand le moteur avait tourné suffisamment longtemps pour échauffer toute la masse d’eau contenue dans le radiateur, il fallait …….stopper et attendre la baisse de température. Cependant il est remarquable de constater que le principe conçu par M.Laspougeas est proche de celui de nos véhicules modernes.

29. PROJET LASPOUGEAS Métrologie La transmission: 27 Chaine cinématique cylindre 3° 2° 1° 2° vitesse 3° vitesse 1° vitesse bielle 36 d Arbre Secondaire 44 d 28 d 8 d Prise Constante Chaine de transmission (pas = 40mm) 51 d 19 d 36 d 28 d Roue de 1 mètre de diamètre Arbre Primaire 23 d Embrayage à cône 32 d En italique les nombres de dents de chaque pignon La réalisation de la chaine cinématique de la transmission nous permet de calculer les « performances » de la voiture en 1°, 2°, 3° vitesse. Ne connaissant pas encore au moment de nos travaux la vitesse de rotation du moteur nous prendrons comme valeur : 1000 tours par minutes.

30. PROJET LASPOUGEAS Métrologie La transmission: 28 Chaine cinématique en 1° vitesse cylindre 1° bielle 44 d Arbre Secondaire 8 d Prise Constante Chaine de transmission (pas = 40mm) 51 d 19 d Roue de 1 mètre de diamètre Arbre Primaire 23 d Embrayage à cône 32 d En italique les nombres de dents de chaque pignon Rapport en division de vitesse: 23 x 19 x 8 51 x 44 x 32 0.04 signifie concrêtement: 1 tour moteur = 0,04 tour de roue 0,04 Rapport en multiplication de couple: 51 x 44 x32 23 x 19 x 8 25 signifie concrêtement: 1 mdaN moteur = 25 mdaN sur 2 roues Soit 12.5 mdaN sur chaque roue motrice 25 Date: 20/10/2004 Intervenants: MMrs Balmon Compagnone Vernerey Nacoury

31. PROJET LASPOUGEAS Métrologie La transmission: 29 Chaine cinématique en 2° vitesse cylindre 2° bielle 36 d Arbre Secondaire 8 d Prise Constante Chaine de transmission (pas = 40mm) 51 d 28 d Roue de 1 mètre de diamètre Arbre Primaire 23 d Embrayage à cône 32 d En italique les nombres de dents de chaque pignon Rapport en division de vitesse: 23 x 28 x 8 51 x 36 x 32 0.08 signifie concrêtement: 1 tour moteur == 0,08 tour de roue 0,08 Rapport en multiplication de couple: 51 x 36 x32 23 x 28 x 8 12,5 signifie concrêtement: 1 mdaN moteur = 12,5 mdaN sur 2 roues Soit 6,25 mdaN sur chaque roue motrice 12.5 Date: 20/10/2004 Intervenants: MMrs Balmon Compagnone Vernerey Nacoury

32. PROJET LASPOUGEAS Métrologie La transmission: 30 Chaine cinématique en 3° vitesse cylindre 3° bielle 28 d Arbre Secondaire 8 d Prise Constante Chaine de transmission (pas = 40mm) 51 d 36 d Roue de 1 mètre de diamètre Arbre Primaire 23 d Embrayage à cône 32 d En italique les nombres de dents de chaque pignon Rapport en division de vitesse: 23 x 36 x 8 51 x 28 x 32 0.14 signifie concrêtement: 1 tour moteur == 0,14 tour de roue 0,14 Rapport en multiplication de couple: 51 x 28 x32 23 x 36 x 8 7,14 signifie concrêtement: 1 mdaN moteur = 7,14 mdaN sur 2 roues Soit 3,57 mdaN sur chaque roue motrice 7,14 Date: 20/10/2004 Intervenants: MMrs Balmon Compagnone Vernerey Nacoury

33. PROJET LASPOUGEAS Métrologie La transmission: 31 Chaine cinématique en Marche Arrière cylindre 1° vitesse bielle 36 d Arbre Secondaire 44 d 28 d 8 d Prise Constante Chaine de transmission (pas = 40mm) 51 d 19 d 36 d 28 d Roue de 1 mètre de diamètre 23 d 32 d Pignon intermédiaire de marche Arrière commandé par un levier spécifique Rapport en division de vitesse: le nombre de dents du pignon intermédiaire n’affectant pas la valeur du rapport de transmission, ( car il est à la fois Menant et Mené) le rapport est 0,04 Rapport en multiplication de couple: 25 Date: 20/10/2004 Intervenants: MMrs Balmon Compagnone Vernerey Nacoury

34. PROJET LASPOUGEAS Métrologie La transmission: 32 Calcul de la vitesse de la voiture: La formule est: V = N x Rbv x Rch x (ΠxD) x 0,06 OU: V= vitesse de la voiture en Kms/heure N= régime du moteur en tours par minute (arbitrairement fixé à 1000 trs/mn) Rt= rapport de boite de vitesse (2 engrenages) Rch= rapport de chaine (1 engrenage) ΠxD= développement de la roue de 1 mètre de diamètre 0.06= correction d’unités ( multiplication par 60 pour transformer les minutes en heure et division par 1000 pour transformer les mètres en kilomètres) Vitesse en 1°: 1000 x (23/51x19/44) x (8/32) x (3.14x1) x 0.06 = 9,17 kms/h Vitesse en 2°: 1000 x (23/51x28/36) x (8/32) x (3.14x1) x 0.06 = 16,48 kms/h Vitesse en 3°: 1000 x (23/51x36/28) x (8/32) x (3.14x1) x 0.06 = 27.12 kms/h Vitesse en marche arrière:la commande étant au point mort un levier est déplacé afin d’engager un pignon intermédiaire sur l’engrenage de 1° vitesse composé des pignons ayant: 19 et 44 dents. Or le nombre de dents du pignon intermédiaire n’intervient pas dans le calcul du rapport de la transmission, on peut affirmer que la vitesse en marche arrière est comme en 1° vitesse: Vitesse en marche arrière: 9,17 kms/h

35. PROJET LASPOUGEAS Fonctionnement Le DIFFERENTIEL 33 Une forte interrogation fût celle d’un mécanisme étrange concernant le montage du pignon moteur de chaîne de transmission. La présence d’un mécanisme à « cliquets » pour actionner ce pignon à suscité de grandes discussions .Un éventuel démontage étant proscrit notre tâche n’était pas facilitée. Nous nous sommes orientés vers le besoin de désolidariser ce pignon pour éviter le ripage de la roue extérieure en virage. Rappels sur la nécessité d’un différentiel: Les 4 roues d’un véhicule s’inscrivant sur une trajectoire courbe (virage) suivent chacune un tracé « individuel » comme le montre le schéma suivant. On constate facilement ce fait quand un véhicule se déplace sur le sable ou la neige: 4 traces apparaissent……. Roue AV G Roue AR G déplacement Roue AV D Roue AR D Il apparaît clairement que les 2 roues AR motrices ne parcourent pas la même distance en un temps « t ». la roue extérieure AR G ( Arrière Gauche) se trouve sur le plus grand arc de cercle, alors que la roue intérieure AR D se trouve, elle, sur le plus petit arc de cercle. Si l’on imagine un tour complet de la voiture sur 360°, les 2 roues AR auront parcouru des distances différentes dans un temps égal. Conclusion logique: La roue EXTERIEURE à tourné plus vite (plus de tours) La roue INTERIEURE à tourné moins vite (moins de tours) Monsieur LASPOUGEAS savait donc que si l’on ne respectait pas cette logique géométrique, la voiture n’accepterait pas de tourner, elle continuerait tout droit dans un virage……… Centre Instantané de Rotation (centre du virage) Comment a-t-il résolu ce problème en ……1896..!

36. PROJET LASPOUGEAS Fonctionnement Le DIFFERENTIEL 34 Pignon moteur Présentation: On voit sur ces photos une vue d’ensemble du dispositif. Barre de freinage Commande actionnée du tableau de bord Cliquet fourchette translation baladeur denture baladeur pignon AR AV 2 crabots 2 crabots rampe à cliquet Schéma du mécanisme au repos: Le pignon est désolidarisé de l’arbre moteur. Cette possibilité correspond au maintien du levier de commande en position centrale, comme le montre le schéma suivant. Avantage: faciliter les manœuvres moteur arrêté. Réserve d’eau Vers la marche arrière Vers la marche avant plancher

37. PROJET LASPOUGEAS Fonctionnement Le DIFFERENTIEL 35 Fonctionnement: L’explication suivante nous semble cohérente et plausible. Un démontage nous aurait sans doute conforté dans nos hypothèses mais cela n’était pas envisageable. Nous décrivons ici le fonctionnement selon 3 situations: 1° situation:Marche en Avant en ligne droite: Le levier de commande est tiré vers l’arrière ce qui déplace les 2 baladeurs (en bleu) ainsi que les 2 crabots (en rouge).Ceux-ci viennent s’engager dans le les 2 cliquets ménagés dans le pignon menant (en vert) de la chaîne de transmission La pièce noire étant solidaire de l’arbre moteur, le pignon devient lui-même moteur et la voiture roule en Avant. Les 2 roues sont alors motrices puisque cette description intéresse les 2 cotés de l’arbre moteur. Commande en position marche Avant 2 cliquets moteur Arbre moteur pignon 2 crabots moteur

38. PROJET LASPOUGEAS Fonctionnement Le DIFFERENTIEL 36 2° situation:Marche en Avant en virage: Comme nous l’avons expliqué précédemment, dans un virage, la roue extérieure doit pouvoir tourner plus vite qu’en ligne droite, et la roue intérieure plus doucement qu’en ligne droite. C’est ce que fait naturellement la roue extérieure puisque sa liaison mécanique (rampe à cliquet) lui permet de prendre de l’avance par rapport aux 2 crabots. pignon pignon crabot le cliquet « prend de l’avance » cliquet Force motrice supprimée Force motrice venant du crabot Commande en position marche Avant 2 cliquets moteur Arbre moteur pignon 2 crabots moteur En virage donc, seule la roue intérieure reste motrice. Si le conducteur n’accélère pas, la voiture s’engagera dans le virage sans « refuser » de tourner . Le ralentissement nécessaire de la roue intérieure est assuré par le ralentissement du régime moteur. La roue extérieure pendant ce temps tourne à la vitesse imposée par le rayon de sa trajectoire. Elle reste libre en rotation. Mais lorsque la trajectoire redevient rectiligne (ligne droite), l’avance prise par la roue extérieure reste acquise et seule la roue opposée est motrice. Il faut attendre un virage opposé pour que la roue retrouve sa motricité. En conclusion: ce système permet théoriquement 2 roues motrices, mais pratiquement une roue seule est le plus souvent motrice. Remarque: Cette solution n’est pas utilisée dans nos différentiels actuels. En effet les premières réalisations permettaient déjà de garantir aux 2 roues motrices de tourner à des vitesses inégales tout en transmettant des couples rigoureusement égaux.

39. PROJET LASPOUGEAS Fonctionnement Le DIFFERENTIEL 37 3° situation:roulage en marche Arrière: Le levier de commande est poussé vers l’avant ce qui déplace les 2 baladeurs (en bleu) ainsi que les 2 crabots (en rouge).Ceux-ci viennent s’engager dans le les 2 cliquets ménagés dans le pignon menant (en vert) de la chaîne de transmission La pièce noire étant solidaire de l’arbre moteur, le pignon devient lui-même moteur et la voiture roule en Arrière. Les 2 roues sont alors motrices puisque cette description intéresse les 2 cotés de l’arbre moteur. Commande en position marche Arrière 2 cliquets moteur Arbre moteur pignon 2 crabots moteur A ce stade, il nous reste 2 interrogations: 1°. pourquoi la présence d’un secteur cranté à 2 positions en Avant et en Arrière sur le levier de commande 2°. Quel rôle ont les 2 ressorts sur les crabots coté Marche Arrière 2 encoches ressorts

40. PROJET LASPOUGEAS Métrologie LA DIRECTION 38 Le système de direction imaginé par Mr.Laspougeas est remarquable car à cette époque, les premiers véhicules « autonomes » sont souvent équipés d’une roue directrice unique (type tricycle) manœuvrée par une barre horizontale appelée « queue de vache » (à la place du volant). Mr Laspougeas à construit une direction à crémaillère animée par un volant. Ce principe est toujours utilisé sur nos voitures modernes. Sens de marche crémaillère Roue AV D Barre de direction Levier de direction Crémaillère Pignon d’attaque 1210 Barre d’accouplement N°1 Les principales caractéristiques: Pignon de crémaillère: 13 dents Crémaillère: 15 dents, longueur: 500 Levier de direction: longueur: 205 Remarque: Les leviers de direction sont « pratiquement » parallèles comme le montre la photographie N°1 et le schéma. Nous signalons cette remarque car de ce fait, la cinématique de direction ne respecte pas une caractéristique incontournable sur nos voitures modernes: l’épure de Jeantaud. Il s’en suit que, en virage, la roue intérieure ne « braquait pas assez » (ou la roue extérieure « braquait trop »). Mais en fait, la vitesse de la voiture étant faible ce « défaut » n’avait pas d’influence sur la tenue de route.

41. PROJET LASPOUGEAS Métrologie LA SUSPENSION: 39 Le système de suspension utilise des ressorts à lames. Cette solution à par la suite été utilisée pendant des décénies sur les véhicules de tourisme ainsi que sur les camions. Quand on sait quel était l’état des routes (des chemins devrait-on dire!!!) à cette époque, on imagine facilement que se déplacer ne serait-ce qu’ à 20 Km/h relevait de l’exploit en terme de confort et de sécurité. Le schéma suivant montre le montage réalisé Ressorts à lames plancher essieu roue

42. PROJET LASPOUGEAS Métrologie Le Freinage: 40 Le système de freinage est actif sur les roues arrières seulement. Le conducteur dispose d’un levier à main droite qu’il tire à lui pour freiner la voiture. Comme le montre le schéma ci-dessous, ce levier actionne une tringle qui est guidée jusqu’au frein proprement dit. Les roues AR droite et gauche sont équipées d’un système à friction dont le principe est semblable a nos systèmes à tambour qui équipent nombre d’essieux AR sur nos véhicules modernes. On peut parler d’un système « inversé » puisque l’élément tournant solidaire de la roue est ici une poulie (plutôt qu’un tambour), entouré d’une « garniture » (en cuir) qui, sous l’action de la commande vient coiffer, s’enrouler, autour de la poulie.. Il s’en suit un frottement proportionnel à la force développée par le conducteur qui à pour effet de freiner la voiture et de l’immobiliser puisque le levier de commande peut être immobilisé par un cliquet en position freinage. freinage Tringle de commande Poulie (tambour) garnitures cliquet freinage Tringle de commande garniture Poulie (tambour) Barre transversale AR gauche AR droit

43. PROJET LASPOUGEAS Métrologie 41 Objet des mesures: La PESEE Principe imaginé: Après renforcement d’une traverse en bois qui supporte le moteur et qui est vermoulue, la pesée se fera grâce à 2 pèse personnes et un cric hydraulique. ESSIEU ROUE ESSIEU Cric hydraulique Cric hydraulique MADRIER 2 PESE PERSONNES 4 mesures sont nécessaires: ROUE AVANT GAUCHE 193 Kg Soit 361 Kg sur essieu Avant ROUE AVANT DROITE 168 Kg ROUE ARRIERE GAUCHE 214 Kg Soit 426 Kg sur essieu Arrière ROUE ARRIERE DROITE 212 Kg Soit au total: 787 Kg Cette valeur doit être corrigée compte tenu du fait que les pèse personnes ne peuvent pas être placés directement sous les roues .

44. PROJET LASPOUGEAS Métrologie 42 OBJET DES CALCULS: Correction des mesures de PESEE Voie AV= 1.42 Voie AR=1.42 ROUE Cote AV= 0,80 Cote AR=0,90 0,31 0,26 ESSIEU Poids sur AR Gauche: Relevé: 214 kg Correction: 214 x (0.90 + 0.26) : 1.42 = 174,8 Kg Poids sur AR Droit: Relevé: 212 kg Correction: 212 x (0.90 + 0.26) : 1.42 = 173,1 Kg Poids sur Chandelle AV Gauche: Relevé: 193 kg Correction: 193 x (0.80 + 0.10) : 1.00 = 173.7 Kg D’où poids sur AV Gauche: 173.7x (1,00 + 0.26): 1.42 = 154.12 Kg Poids sur Chandelle AV Droite: Relevé: 168 kg Correction: 168 x (0.80 + 0.10) : 1,00 = 151.2 Kg D’où poids sur AV Droite: 151.2x (1.00 + 0.26): 1.42 = 134.16 Kg Soit au total: 636.18 Kg Cette valeur nous semble tout à fait proche de la réalité.

45. PROJET LASPOUGEAS Métrologie Les commandes du tableau de bord 43 Réservoir de carburant ???????????? Levier de marche arrière Levier de vitesse Action sur le différentiel (marche AV et AR) Frein sur 2 roues AR Pédale d’embrayage Pédale d’accélérateur en « tout ou rien »