Bicyclette

La bicyclette est une machine à deux roues que le cycliste tient en équilibre en braquant et qu'il propulse avec les jambes, par des pédales, une chaîne et un pignon sur la roue arrière. Issue de la draisienne de bois de Karl Drais en 1817, elle prend en 1885 la forme de la bicyclette « de sécurité » à chaîne qui, une fois munie de pneus gonflés d'air, permet de parcourir une distance donnée en dépensant bien moins d'énergie qu'à pied.

Ce que c’est

Une bicyclette porte un cycliste sur deux roues placées l’une derrière l’autre. Assis sur une selle, il garde l’équilibre en braquant et entraîne la roue arrière avec ses jambes, par des pédales, des manivelles et une chaîne. Elle n’a pas de moteur, et l’entretien courant ne demande que quelques outils à main.

La planche montre une bicyclette de sécurité des années 1890, la disposition dont descendent presque tous les vélos actuels : deux roues de même taille, un cadre en tubes d’acier formant deux triangles et des pneus remplis d’air.

Comment ça marche

L’équilibre vient de la direction. Quand la bicyclette commence à pencher, le cycliste tourne légèrement la roue avant du côté où elle penche, et les roues reviennent se placer sous son poids. À l’allure d’un piéton, ces corrections doivent être plus amples, et c’est pourquoi un vélo qui roule lentement zigzague.

Les pédales font tourner deux manivelles fixées en sens opposés sur un axe qui traverse le bas du cadre. Un grand plateau denté, solidaire de la manivelle droite, tire une chaîne à rouleaux, qui fait tourner un petit pignon sur le moyeu arrière. Avec 44 dents à l’avant et 18 à l’arrière, un tour de pédales fait faire environ 2,4 tours à la roue, et une roue de 70 cm de diamètre parcourt alors près de 5,4 m. Les machines plus anciennes, aux pédales fixées sur le moyeu avant, n’avaient pas cette démultiplication : pour aller plus loin à chaque tour de pédales, il fallait une roue plus grande.

Le pneu des années 1890 : une chambre à air gonflée dans une enveloppe de caoutchouc et de toile.

Une chaîne propre et graissée transmet presque tout le travail des jambes à la roue, jusqu’à 99 % environ lors d’essais en laboratoire. Sur le plat, au-delà de 30 km/h environ, les trois quarts au moins de l’effort servent à écarter l’air. Pour un même effort, un cycliste va environ trois fois plus vite qu’un marcheur, si bien qu’une distance donnée lui coûte bien moins d’énergie : selon les estimations, entre un tiers et un cinquième de ce que demande la marche.

Un pneumatique s’écrase autour d’un caillou au lieu de soulever toute la machine pour le franchir. Sur une mauvaise route, il roule donc plus doucement et gaspille moins d’effort que les bandages de caoutchouc plein utilisés auparavant. De fins rayons d’acier, maintenus sous tension, gardent ronde et rigide une jante légère.

Comment la construire

La draisienne de 1817 n’avait pas de pédales : on avançait en poussant le sol d’un pied puis de l’autre, et l’on ralentissait avec un frein arrière tiré par une cordelette.

La machine de Drais était un ouvrage de charpentier et de charron : une poutre de frêne, deux roues de bois cerclées de fer, une fourche avant pivotant sur une broche de fer, une selle rembourrée, une planchette pour les avant-bras et un frein arrière commandé par une cordelette. Pour essayer aujourd’hui la même façon de rouler, le plus sûr est de transformer une petite bicyclette en bon état en draisienne : le cadre, les roues et les freins restent ceux d’origine.

Choisir la bicyclette. Elle doit être assez petite pour que le cycliste, selle au plus bas, pose les deux pieds à plat au sol, genoux légèrement fléchis, et elle doit avoir deux freins commandés à la main, à l’avant et à l’arrière : un frein à rétropédalage cesse de fonctionner dès que la chaîne est retirée. Vérifiez que le cadre n’a pas de fissure, que les roues tournent droit et que les deux freins fonctionnent.

Retirer la transmission. Démontez les deux pédales avec une clé à pédales ; la pédale gauche a un pas inversé et se dévisse dans le sens des aiguilles d’une montre. Pour retirer la chaîne, ouvrez son attache rapide ou chassez un axe avec un dérive-chaîne, ou confiez l’opération à un vélociste. Si vous avez un extracteur de manivelles, enlevez aussi les manivelles et le plateau, pour que rien ne puisse accrocher les jambes.

Régler la selle. Descendez la selle jusqu’à ce que les deux pieds reposent à plat, en gardant le repère d’insertion minimale de la tige de selle caché dans le cadre, et serrez fermement le collier.

Essayer les freins. Serrez chaque levier en poussant la bicyclette vers l’avant : la roue doit s’arrêter. Sinon, réglez le frein ou faites-le régler chez un vélociste avant que quiconque roule.

Apprendre à glisser. Sur un chemin plat et tranquille, marchez d’abord à califourchon, puis poussez d’un pied puis de l’autre et levez les deux pour de courtes glissades, en freinant pour vous arrêter.

Sécurité. Portez un casque et roulez loin de la circulation. Vérifiez avant chaque sortie les freins, les écrous de roue ou les blocages rapides et le collier de selle. Gardez les doigts loin des rayons en mouvement et des dents du plateau s’il est encore monté, et n’abordez pas de descente avant de savoir vous arrêter à coup sûr.

Histoire et évolution

Karl Drais, fonctionnaire de l’administration forestière du pays de Bade, sort de Mannheim sur sa Laufmaschine le 12 juin 1817. Les récits de cette sortie parlent de 13 à 15 km en une heure environ ; un essai chronométré sur 12,5 km donne une moyenne de plus de 12 km/h, plus du double de l’allure d’un marcheur. La machine est vendue en France dès 1818 sous le nom de vélocipède et copiée en Grande-Bretagne sous celui de hobby horse. Un exemplaire conservé pèse 23 kg ; les machines qui subsistent ont un frein arrière commandé par une cordelette. Les routes sont mauvaises, et la mode passe en quelques années.

Sur le grand bi des années 1870, les pédales entraînaient directement la roue avant : la vitesse dépendait de la taille de cette roue.

Dans les années 1860, à Paris, on fixe des manivelles et des pédales sur la roue avant. On discute encore pour savoir si l’idée revient au carrossier Pierre Lallement ou à l’atelier de Pierre Michaux. Lallement l’emporte aux États-Unis et y obtient un brevet le 20 novembre 1866 ; les machines de Michaux lancent en France le premier engouement pour le vélocipède à la fin de la décennie. Leurs roues de bois cerclées de fer leur valent en anglais le surnom de boneshakers, les « secoue-os ». Dans les années 1870, les rayons métalliques et les bandages de caoutchouc plein allègent les roues, et la roue avant grandit autant que les jambes du cycliste le permettent. Ces grands bis sont rapides, mais au moindre obstacle le cycliste peut passer la tête la première par-dessus le guidon.

La bicyclette de sécurité règle ce problème en plaçant le cycliste bas, entre deux petites roues, et en entraînant la roue arrière par une chaîne. En 1885, John Kemp Starley construit la Rover à Coventry ; l’exemplaire conservé à Londres pèse 16,8 kg et a encore des bandages pleins. En 1887 ou 1888 (les sources divergent), John Boyd Dunlop, vétérinaire à Belfast, fabrique des pneus gonflés d’air pour le tricycle de son fils et les fait breveter le 7 décembre 1888. Le brevet est ensuite annulé, car Robert William Thomson avait breveté la même idée dans les années 1840, mais les pneus Dunlop sont fabriqués à Belfast dès la fin de 1890. En quelques années, le cadre en losange et le pneumatique deviennent la norme, et la bicyclette est utilisée aussi bien par les femmes que par les hommes. La roue libre, les changements de vitesse et de meilleurs freins viennent ensuite, sans modifier la disposition.