Chenille

La chenille est une bande sans fin de patins articulés qui tourne autour des roues d’un véhicule : le véhicule pose sa propre voie devant lui et la reprend derrière. En répartissant le poids sur une longue bande de sol, elle empêche les machines lourdes de s’enfoncer dans la boue, la tourbe ou la neige. Richard Lovell Edgeworth a breveté en 1770 une voiture qui posait sa propre voie de planches de bois, puis John Barry en 1821 et George Cayley en 1825 ont breveté des chemins de fer sans fin. Des tracteurs de débardage à vapeur l’ont mise au travail dans le Maine au début des années 1900, et tracteurs, bulldozers et engins de terrassement l’emploient depuis.

Ce que c’est

La chenille est une boucle fermée de patins articulés, enroulée autour d’un ensemble de roues de chaque côté d’un véhicule. Les roues ne touchent jamais le sol. Elles roulent sur la partie inférieure de la boucle, posée à plat sous elles comme un court tronçon de voie ferrée, pendant que le véhicule avance. À l’avant, la boucle pose un nouveau patin sur le sol ; à l’arrière, elle soulève le dernier et le ramène vers l’avant par le dessus.

On emploie la chenille là où des roues s’enfonceraient ou patineraient : champs meubles, neige, boue et chantiers. Tracteurs à chenilles, bulldozers, engins de terrassement et véhicules des neiges roulent dessus, comme les premiers chars militaires.

Comment ça marche

Sous la même charge, la roue s’enfonce là où la chenille répartit le poids.

Une roue porte toute sa charge sur une petite surface de sol. Sur un sol meuble, cette surface cède, la roue creuse une ornière puis tourne sans avancer. Une chenille porte la même charge sur une bande aussi longue que la distance entre ses roues extrêmes, si bien que chaque partie du sol supporte un poids bien moindre. Benjamin Holt a conçu sa chenille après avoir constaté que les roues ne servaient à rien sur les sols meubles des fermes de Californie. Le poids de la machine maintient aussi les patins fermement au sol, de sorte que les roues roulent toujours sur un chemin ferme.

Sur un engin moderne, chaque chenille tourne autour d’un châssis qui porte à un bout un barbotin denté, à l’autre une roue de tension lisse, et dessous une rangée de galets de roulement. Le barbotin est un engrenage dont les dents entrent entre les articulations des patins et entraînent la chenille. Les galets reportent le poids de la machine sur le brin inférieur de la chenille. La roue de tension, à l’autre bout, renvoie la chenille sur elle-même.

Un véhicule à chenilles n’a pas de roues avant à orienter. Il change de direction en faisant tourner une chenille moins vite que l’autre. Sur les anciens tracteurs à chenilles, le conducteur tire un levier qui débraye une chenille, laquelle ralentit ou s’arrête, et peut aussi la freiner pendant que l’autre continue d’entraîner. Le véhicule pivote du côté lent. Cette direction par ripage est simple, mais les chenilles raclent le sol en tournant, ce qui use les chenilles, les barbotins et le sol.

Comment faire

Une maquette en carton montre comment une chenille pose sa propre voie devant elle et la reprend derrière. Il faut une petite boîte en carton, deux tubes de carton aussi larges que la boîte, deux tourillons de bois plus longs que la largeur de la boîte, du carton rigide, de la colle, un élastique long et large, une serviette pliée, un crayon et un cutter.

Un élastique autour de deux tubes forme une chenille qui se pose d’elle-même sur la serviette.

Découpez deux bandes de carton rigide aussi longues que la boîte et collez-en une sur chaque flanc, de façon qu’elles descendent sous le fond d’un peu plus que la largeur d’un tube. Près de chaque bout des bandes, sous la boîte, percez des trous face à face avec le crayon et élargissez-les jusqu’à ce que les tourillons tournent librement. Passez chaque tourillon dans une bande, dans un tube, puis dans l’autre bande, de sorte que les deux tubes se trouvent sous la boîte, un à chaque bout. Tendez l’élastique autour des deux tubes. Posez la maquette sur la serviette pliée et poussez-la doucement. L’élastique se pose de lui-même sur la serviette à l’avant, les tubes roulent dessus, et derrière la boîte l’élastique se soulève de la serviette et repart vers l’avant par-dessus.

Histoire et évolution

L’idée d’un véhicule qui porte sa propre route remonte au XVIIIe siècle. En 1770, Richard Lovell Edgeworth a breveté un « chemin de fer sans fin ». L’ingénieur John Fowler, qui passait en revue les anciens brevets en 1856, le décrit comme des planches de bois disposées autour des jantes de roues de charrette, de sorte que chaque roue posait une planche devant elle tout en en relevant une autre derrière, et l’Encyclopaedia Britannica de 1922 y voyait le principe de toutes les machines à chenilles qui ont suivi. Dans ses mémoires, cités par le Grace’s Guide, Edgeworth raconte que l’idée est née d’une machine à huit jambes qui se posaient au sol à tour de rôle, et qu’en quarante ans il a construit plus d’une centaine de modèles sans atteindre le résultat voulu. En 1821, John Richard Barry a breveté des « chemins de fer sans fin » : une lourde voiture roulait sur des roues et des essieux tenus par deux chaînes sans fin, une de chaque côté, qui faisaient tourner les roues sur des poulies, les posant devant et les reprenant derrière. En 1825, l’ingénieur anglais George Cayley a breveté un « chemin de fer universel », qu’il appelait aussi « chemin de fer tournant », destiné à porter un véhicule sur les mauvais chemins, les trous et les tranchées. Fowler le jugeait à peu près identique dans son principe à celui de Barry. Cayley en a publié une description dans le Mechanics’ Magazine en 1826. En 1859, Warren P. Miller, de Californie, a breveté une chaîne sans fin tournant sur des roues motrices, pour labourer les sols meubles et sableux.

Les tracteurs Lombard tiraient des files de traîneaux sur les routes forestières gelées du Maine.

Les premières chenilles à gagner leur vie ont transporté du bois. Dans le Maine, les grumes devaient sortir des forêts par des routes de neige où les roues patinaient. Alvin Lombard a déposé son brevet de machine de débardage en novembre 1900 et l’a obtenu le 21 mai 1901. Sa machine était une machine à vapeur montée sur deux chenilles de patins assemblés de façon souple et engrenés sur ses roues, l’avant porté par un traîneau dirigé. Les premiers patins, en fonte, cassaient sur le sol gelé, et Lombard est passé à un acier dur. Une entreprise forestière du Maine a acheté le premier tracteur en 1903, et d’autres ont bientôt travaillé dans tout le Maine et le New Hampshire.

En Californie, Benjamin Holt a présenté son premier tracteur à chenilles pratique dans un champ de tourbe de Roberts Island en 1904. Ses tracteurs à chenilles à essence étaient brevetés et en production en décembre 1907, et ont ensuite été vendus sous le nom de Caterpillar. Pendant la Première Guerre mondiale, des tracteurs Holt ont transporté hommes et ravitaillement pour les armées américaine, française et britannique, et la chenille a donné aux premiers chars leur capacité à passer en tout terrain. Le même principe a ensuite porté les bulldozers, les engins de terrassement et les nombreuses machines à chenilles des fermes et des chantiers.