Il est probable que l'inventeur de la roue pleine, était un Sumérien (du côté de l'Irak actuel) vivant vers 3500 ans avant J.C. et il semble que la roue à rayons fût inventée dans la même région, environ 1500 ans plus tard.

A Félix du Temple revient l'honneur (c'était en 1857) d'avoir eu le premier l'idée de faire rouler un modèle réduit d'avion sur le sol jusqu'au décollage, et c'est Clément Ader qui roula pour la première fois au monde dans une machine volante en 1890. Tous deux ont employé des roues à rayons.

Si l'on compte bien, il s'est donc écoulé 5357 ans entre l'invention de la roue et sa première utilisation sur un modèle réduit d'avion...

Ce sont les qualités mécaniques exceptionnelles de la roue à rayons alliées à son extrême légèreté qui ont su la rendre irremplaçable dans le domaine de l'aviation naissante. Tous les pionniers ont utilisé des avions à roues sauf les frères Wright qui ont mis très (trop) longtemps à renoncer à leurs patins, rail et pylône de lancement.

Mes roues à moi!

Moi j'étais difficile, je voulais de vraies roues, avec de vraies jantes en tôle roulée, de vrais rayons avec la petite boule au bout, et surtout de vrais pneus (de Clermont-ferrand) en vrai caoutchouc moulé et puis impérativement creux et puis aussi avec des inscriptions en relief. Moi j'étais bien difficile, je voulais tout et sans conteste je l'ai eu, mais que c'est dommage de n'avoir eu besoin que de quatre roues après avoir construit mon usine de roues.... Si comme moi vous êtes très difficile par rapport à vos roues à vous, c'est vous qui voyez...

Fabrication des rayons

C'est la boule du rayon qui fait le rayon. Si elle est remplacée par un simple crochet, le charme n'est plus le même.

Les rayons vus sous la loupe, diamètre 0,3 et 0,5mm

Après avoir envisagé différentes élucubrations pour faire des boules il m'apparut rapidement que seul un vrai forgeage du métal pourrait donner satisfaction dans l'efficacité et dans l'esthétique. L'idée fut d'associer pour cette action, un effet rotatif, un effet de percussion et un effet thermique. Je pensais qu'en utilisant un outil solide fixé au mandrin d'une perceuse à percussion ces trois effets seraient efficacement combinés.

Pour repousser l'acier de corde à piano, seul matériau disponible dans les diamètres souhaités (0,3 et 0,5 mm), un acier très dur serait utilisable comme un clou à béton par exemple, à condition de savoir creuser au bout de ce clou la petite cavité nécessaire au forgeage.

Dieu Merci, on trouve dans le commerce du " bricolage" (qu'il soit béni !) des fraises diamantées utilisées pour graver le verre. Avec un tel outil il est très facile de creuser une cavité dans la tête d'un clou aussi dur soit-il, à condition d'utiliser le montage qui est dessiné, c'est à dire à l'aide d'un tour (Unimat 3 dans mon cas) et d'une perceuse sur flexible montée sur la tourelle. Il faut bien aligner l'axe de rotation du tour avec le centre de la sphère de la fraise et l'opération ne prend que quelques secondes.

La possession de l'outil adéquat ne résout que la moitié du problème du forgeage des rayons, l'autre moitié est beaucoup plus difficile à maîtriser et voici pourquoi :

Pour forger une pièce de métal il faut immobiliser cette pièce et taper dessus jusqu'à obtenir par déformation la forme souhaitée. Cela peut être assez simple à réussir dans le cas de pièces de dimensions moyennes que l'on va fixer dans un étau ou dans un mandrin, mais notre cas est plus difficile car je vous rappelle que nos rayons présentent des diamètres réduits de 0,3 et 0,5 mm et cela change tout.

De mandrin il n'est point question car la plupart ne savent pas serrer aussi fin et je n'ai pas trouvé l'oiseau rare. D'étau il n'est pas question non plus en première approche car la pièce glisse latéralement. Cet étau pourtant capable de serrer très fort, doit absolument recevoir une modification pour assurer un maintient latéral.

Sur le papier cette modification est simplissime, il suffit de creuser sur l'un des mors une petite gorge de rien du tout (profondeur d'environ 0,2 mm) qui sera suffisante pour assurer le maintient latéral de la corde à piano.

Pour faire cela, j'ai utilisé le petit étau fourni avec l'Unimat qui présente des mors en acier de fort belle facture et j'ai creusé en utilisant une meule disque fixée sur une de ces perceuse à colonne dont les taïwanais inondent le marché pour un prix modique, en fixant l'un des mors sur le chariot d'angle fournit avec ce même Unimat, qui est véritablement un instrument plein de ressources.

On verra sur le dessin que ce montage n'est pas compliqué, la difficulté principale vient de l'épaisseur du disque de la meule qui a tendance à nous faire une saignée un peu trop large (Il sans doute possible de meuler la meule en biseau à l'aide d'une autre meule) mais globalement le résultat est assez satisfaisant à l'usage.

- Là, nous sommes contents, nous avons les outils pour forger nos rayons, il n'y a plus qu'a... comment non... quoi encore?

- Je vais vous expliquer.

Si l'on essaye à l'aide d'une pince, de plier avec un angle assez vif un brin de corde à piano, on entend deux fois sur trois un très léger bruit. En examinant l'angle à la loupe, on voit qu'une écaille minuscule s'est formée: le métal est criqué et c'est très contrariant pour la suite du programme.

- Avons nous une solution en dehors de la crise de nerf?

- Elle est toute simple, il faut détremper le métal en le chauffant au rouge et en le laissant refroidir lentement.

Comme la masse de métal à traiter est extrêmement faible, la flamme d'un briquet est suffisante pour l'opération mais il y a une petite complication : dans la zone chauffée la structure de l'acier va garder au moins trois états différents:

- Vers l'extrémité la température très élevée a rendu le métal cassant, si l'on coupe avec une pince il se brise en plusieurs fragments avec un bruit sec.

- En s'éloignant de l'extrémité, le métal est devenu mou et c'était le but recherché.

- Si l'on s'éloigne encore le métal est resté ce qu'il était c'est à dire plutôt dur sous la pince.

On aura compris que c'est sous la pince en coupant bout à bout que l'on va pouvoir sélectionner la zone de métal mou qui nous intéresse à la fois pour le pliage mais aussi pour le forgeage. Malgré toutes ces précautions il est utile de prévoir un certain nombre de rayons supplémentaires car il est bien évident que cette méthode de détrempe est trop primitive pour donner un résultat autre que "globalement positif", c'est ainsi qu'après la confection de près de 200 rayons pour quatre roues il est possible de songer à la suite du programme.

Le roulage des jantes

Etant donné la taille de mes modèles qui reste dans les limites (raisonnables) de la réglementation F4C (Sept kilos en 1996), une épaisseur de tôle de 2/10 est parfaitement convenable pour confectionner les jantes.

Le gros travail de cette fabrication ce n'est pas la jante elle même, c'est l'outillage nécessaire, nous verrons qu'il en sera de même pour le moulage des pneus.

Deux étapes sont indispensables pour rouler une jante, il faut d'abord former à plat les bords de la jante puis procéder au roulage à l'aide d'une machine à confectionner soi-même. Précisons que pour la fabrication de ces roues, si l'on possède au minimum le tour sus-cité, il n'est nul besoin de faire appel à une aide extérieure pour mener à bien la totalité des travaux.

Pour former à plat les bords de la jante il suffit de tailler une bande de tôle d'épaisseur 5/10 et de longueur et largeur nécessaire qui servira de gabarit, puis de replier par dessus et au maillet, la tôle de 2/10 en s'aidant d'un étau. La largeur du gabarit de tôle est très critique car c'est elle qui conditionne la parfaite adaptation de la jante dans son moule. Un excès fera "baver" la tôle en dehors de son logement à l'intérieur du moule, un manque la fera zigzaguer. Comme il est difficile de déterminer exactement cette largeur il faut faire des essais pour trouver la bonne dimension et ce n'est pas si facile, car la bande de tôle qui sert de gabarit doit être géométriquement très réussie. Voila une bonne occasion de s'expliquer avec le métal, la lime à la main.

Le principe de la machine à rouler (voir dessin) est bien simple, deux galets de la forme convenable, l'un concave aux dimensions de la jante, l'autre convexe de plus faibles dimensions, peuvent rouler l'un sur l'autre reliés par des entretoises. En plaçant la tôle à rouler entre ces galets celle-ci va épouser parfaitement la forme du galet creux dans les trois dimensions.

Au départ il faut fixer la bande de tôle à l'aide d'une vis après avoir roulé un ou deux centimètres sinon la bande va se plier dans le sens du profil mais restera rectiligne ce qui n'est pas le but recherché !

Sur mes machines j'ai placé les deux galets au contact l'un de l'autre, ce qui ne semble pas très mécanique car alors ou passe la tôle ? Il se trouve que la fabrication des galets "à la main" n'est pas très précise et leur coïncidence un peu floue, avec une pincée de jeu le système se débrouille et le résultat est tout de même très bon.

Quand la tôle est fixée sur la machine, si le roulage ne prend guère plus d'une minute pour 90 % du périmètre, il n'en est pas de même pour les 10 % qui restent. En effet il faut bien enlever la vis de fixation pour terminer la jante qui n'est plus alors fixée que par... rien et terminer de rouler la longueur nécessaire. C'est le genre de circonstances ou le concept du "dém...des-toi comme tu pourras" prends toute sa saveur!

Au final, il est essentiel que le périmètre de la jante soit plus faible de un ou deux dixièmes par rapport au moule. Il faut pour cela serrer très vigoureusement la jante sur le galet à l'aide d'un fil de fer et vérifier à la loupe de façon certaine, que les deux bords ne se touchent pas pour être sûr du diamètre définitif. On aura remarqué sur le dessin que le gros galet et formé de deux flasques démontables, beaucoup plus pratique pour la récupération de la jante après soudure…. La jonction par soudure à l'étain se fera après avoir glissé subrepticement dix ou quinze millimètres de profil de jante (sans les plis latéraux) sous le fil de fer.

La séparation des flasques est un grand moment, on est tout étonné après tant d'efforts d'avoir réussi à faire ça... mais il est encore trop tôt pour se congratuler, voyons d'abord la suite du programme.

Sur les moyeux : perçage et traitement de surface.

Avant de réunir les éléments nécessaires pour le perçage des jantes, il faut tourner les moyeux en Duralumin et percer les trous des rayons en utilisant le mandrin du tour et la perceuse à colonne comme indiqué sur le dessin. Le disque diviseur en carton est placé sous le mandrin, un repère est tracé sur la table de la perceuse ; ne pas oublier que les trous sont décalés de dix degrés d'un flasque par rapport à l'autre.

Comme pour toutes les pièces à base d'aluminium, on peut traiter les moyeux dans une solution d'acide chlorhydrique concentré ou dans une solution de perchlorure de fer (celui des circuits imprimés) pour donner au métal un effet de vieillissement. Il faut faire des essais sur un échantillon car les résultats dépendent de l'alliage utilisé, de la concentration du liquide (essayer différentes dilutions) et du temps de passage (généralement très court de l'ordre de quelques secondes). Il faut faire attention aux projections (lunettes) et aux vapeurs (pièce aérée) car les réactions d'oxydation sont très violentes, on arrête la réaction en plongeant la pièce dans l'eau.

Des trous dans la jante

Pour fixer la jante sur sa périphérie, un gabarit de positionnement sera tourné, sa forme en coupe est indiquée sur le dessin. Une lame de tôle de 5/10 va plaquer la jante dans son logement ou elle doit de préférence rentrer serrée, d'où l'importance de la précision de sa fabrication. Pour augmenter la précision du montage, l'axe amovible de fixation du moyeu peut être tourné et fileté en place.

Placer un repère fixe sur le tour (qui ne tourne pas ! Il vaut mieux enlever la courroie...) en face du disque diviseur. Il faut aussi trouver un système pour immobiliser le mandrin : on peut prolonger l'axe amovible jusqu'au mandrin de la poupée fixe, mais il y a d'autres possibilités, là encore c'est vous qui voyez.

Le montage des rayons

C'est une vraie bénédiction, c'est la sensation de se battre avec un oursin, sauf tout au début, quand le premier rayon élaboré avec amour casse au pliage et que l'on sent quelque chose de froid qui coule sur le front, mais pas de panique, il y a un Dieu pour les maquettistes, et le croirez-vous, les dix suivants n'ont pas cassé!

Au départ les objets se placent comme ils peuvent sur le moyeu, c'est à dire n'importe comment et quand le trente sixième arrive c'est une belle pagaille ! Puis le jeu consiste à séparer les rayons gauches des rayons droits pour les placer de chaque côté de la jante qui se demande ce qu'elle fait là. Il est conseillé de prévoir des rayons assez longs pour qu'ils ne sortent pas intempestivement des trous de la jante, mais pas trop long non plus car il faut les courber pour la mise en place, deux ou trois centimètres de plus parait convenable.

Rappelons-nous que très souvent (mais pas toujours, cela dépend de la largeur du moyeu), les rayons qui partent du dessus du moyeu passent sous les rayons qui partent du dessous dans le but d'augmenter la rigidité du montage.

C'est la grande sagacité de mon vénéré Président de club, Jean Paul Gironde, qui m'a fait admettre cette particularité qui, honte sur moi, m'avait échappé.

Avant le montage des rayons il est de bon ton d'avoir tourné les quelques pièces (pas plus de trente six par roue dans mon cas) qui représentent les écrous de fixation de ces rayons sur la jante. Ces pièces de laiton sont de très petites dimensions, attention de ne pas les perdre à la fin du tronçonnage et prévoir une tige qui s'enfonce dans le trou à ce moment là.

Le trou de ces pièces fera un ou deux dixième de plus que le diamètre de la corde à piano car la soudure doit couler par capillarité tout au long de ce trou pour obtenir la solidité nécessaire. Dans le même ordre d'idée il faut dégraisser ces pièces (acétone, trichlo) car le perçage se fait à l'huile dans ces faibles dimensions et souder à l'étain en présence de flux.

Quand les soudures sont terminées, on peut sortir l'oursin de son trou, couper les piquants qui dépassent et terminer à la lime électrique avant de laisser éclater son autosatisfaction...

A suivre...

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Machines à cintrer et percer les jantes :

http://cnum.cnam.fr/CGI/fpage.cgi?4KY28.40/220/100/530/0/0

(La Nature, 4 mars 1893)

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Novembre 2006, mon impression d'aujourd'hui...

Damned ! Tout cela n'était guère facile et vous verrez dans le chapitre suivant que la suite était pire!

Néanmoins, je garde un très bon souvenir de la fabrication de ces jantes. Cette machine à rouler fait de la magie, on le ressent fortement en tenant dans la main les objets qu'elle est capable d'enfanter, c'est très impressionnant et le charme est grandement amplifié après le rayonnage.

Rien que pour toucher à cette sensation cela vaudrait la peine de fabriquer des roues et si en plus elles volent ensuite, c'est plus encore.... magique!

En ce qui concerne les petites boules des rayons, c'était vraiment bien, mais quel dommage, personne ne les a vu... Maintenant je fais des crochets beaucoup plus simples que personne ne voit non plus... même moi !!!

N'empêche que si l'on veut avoir la conscience tranquille, on peut ferrailler les petites boules, même si je pense que ce "forgeage" à tendance à fragiliser le métal.

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