La roue

Machine Simple

La roue est un organe ou pièce mécanique de forme circulaire tournant autour d'un axe passant par son centre.

Cette invention très ancienne constitue un des fondements de nos technologies des transports. Elle permet de déplacer sur terre des charges importantes, en réduisant les forces de friction. Elle est indispensable dans la plupart des moyens de transport terrestres.

Une roue est dite dentée lorsqu’elle transmet le mouvement par obstacle à d'autres pièces par le biais de dents qui la garnissent sur son pourtour. On parle d’engrenage pour un système utilisant plusieurs roues de ce type, le nom de pignon étant donné aux plus petites d’entre elles.

La roue à aubes est une roue comportant des sortes de cuillers ou palettes (les aubes). Elle était utilisée dans les moulins à eau ainsi que dans les anciens bateaux à vapeur.

Une roue peut être motrice lorsqu'elle est en sortie d'une chaîne de transmission d'énergie, ou alors réceptrice lorsqu'elle est en entrée de cette chaîne. Les roues folles ou libres (qui ne transmette pas d'énergie) n'ont pour fonction que le guidage de la charge qu'elle porte (roue de remorque ou roue directrice de véhicule).

Il existe un dispositif mécanique appelé roue libre dont le rôle est d'interdire la rotation d'un axe dans un sens : il est soit à cliquet comme sur le pignon d'un vélo, bloquant la rotation par obstacle, soit à aiguilles se coinçant pour empêcher par adhérence la rotation (lanceur à ficelle de petit moteurs thermiques).

Histoire

On situe généralement l’invention de la roue vers 3500 avant J.-C. à Sumer en basse Mésopotamie. Son usage est inconnu dans l’Amérique précolombienne, bien que l'on y ait retrouvé des objets en pierre en forme de roue et considérés comme des jouets (datés de 1500 ans avant J.-C. [1]) mais pas d’engins utilisant la roue. Ce paradoxe est retenu comme exemple par Alain Gras pour illustrer le refus d’engagement dans des trajectoires technologiques données bien qu’accessibles en terme de faisabilité. La roue était également inconnue en Afrique sub-saharienne, Amérique latine (les civilisations Incas, Maya…) et en Océanie jusqu’à une époque récente.

Les plus vieux pictogrammes du monde de l'an 3500 av. J-C, avec des dessins de chariots à 4 roues, on découverte sur "Pot de Bronocice" en Pologne.

Les premières roues étaient pleines, en pierre d'une seule pièce, ou en bois souvent constituées de trois à quatre pièces assemblées. Les roues à rayons et à jantes, plus légères, seraient apparues environ 2000 ans av. J.-C..

Ces roues étaient solidaires de l’essieu dans un premier temps, celui-ci constituant alors un axe reliant deux roues situées de part et d’autre de la caisse. Pour réduire le frottement entre l’axe et le châssis reposant sur lui divers procédés ont été mis au point, dont notamment un trou dans un madrier faisant office de membrure, ce trou étant garni de galets lubrifiés avec de l’huile (l’ancêtre du roulement à billes).

Désormais les roues sont montées sur leur axe à l'aide de roulements à billes, ou de palier hydraulique. Ces derniers assurent une liaison mécanique fiable, avec un minimum de frottements.

Description

La roue est constituée principalement de trois parties :

le moyeu, au centre qui assure le guidage en rotation par rapport au support (châssis ou bras) ;

à la périphérie, la jante, sur laquelle se fixe la bande de roulement souvent rapportée ;

la structure, souvent composée de rayons, reliant les deux parties précédentes.

Le treuil

 Un treuil est constitué d'un tambour cylindrique autour duquel s'enroule une corde qui tire sur une masse. Le tambour est actionné par une manivelle fixée au centre de l'une de ses extrémités.

Si on regarde le treuil le long de son axe, on comprend vite pourquoi on peut le considérer comme un levier. Le rayon du tambour représente le bras de levier résistant alors que la longueur de la manivelle représente le bras de levier moteur.