Document sur: Vissage et dévissage des pédales de bicyclette

Bonjour, La réponse apportée à cette question ne m'ayant pas apporté pleine satisfaction, j'ai poursuivi mes propres recherches, dont voici le résultat: Les premiers fabricants de systèmes manivelle-pédale, utilisant des filetages standards à droite, ont dû avoir la surprise de constater que, même bien serrée, la pédale de gauche finissait toujours par se dévisser, ce qui les a conduits à inverser le sens de filetage de celle-ci. La pédale de droite se visse donc à droite, et celle de gauche, à gauche. Étant donné que, quand on pédale, la pédale de droite tourne à gauche par rapport à la manivelle, et inversement pour le côté gauche, ce sens de vissage est paradoxal puisque « on dévisse quand on pédale ». Peut-on lever ce paradoxe ? Concentrons-nous sur la pédale de droite, étant entendu qu’à gauche tout est inversé. Considérons le schéma suivant : Schéma filetages Les correspondances sont les suivantes: > Le cercle rouge (extérieur) représente le filetage de la manivelle (fixe ici, tournant à droite dans la réalité). > Le flèche verte tournant à gauche représente la force radiale exercée par le pied du cycliste sur l'axe de pédale (tournante ici, verticale et dirigée vers le bas dans la réalité). La pédale tourne à gauche par rapport à la manivelle, donc cette force radiale tourne également à gauche. > Le cercle bleu, roulant sans glissement sur le cercle rouge, représente le filetage de l'axe de pédale. Le carré bleu, solidaire du cercle bleu, a pour unique fonction, dans l’animation, de visualiser la rotation à droite du cercle bleu. Cette rotation est donc inverse à celle de la force radiale. Il faut partir de l’hypothèse que les deux roulements à billes de la pédale jouent parfaitement leur rôle, c'est-à-dire que la seule action exercée par le pied du cycliste sur l'axe de pédale est une force radiale (passant par l’axe de pédale et perpendiculaire à cet axe). Aucun couple, de serrage ou de desserrage, n’est exercé par la pédale sur l’axe de pédale. Le schéma ne donne qu’une vision partielle de la façon dont les choses se passent. En effet, l’effort exercé par le pied du cycliste étant en porte-à-faux par rapport à la manivelle, cette force se traduit par deux pressions tournantes extrêmement fortes exercées aux deux extrémités du filetage de manivelle, de sens opposés. Autrement dit, si on prend la manivelle comme repère fixe, l’axe de pédale décrit un cône tout en tournant sur lui-même. Si la force sur la pédale est de 80 kg, celle sur le bord extérieur du filetage est de 520 kg et celle sur le bord intérieur de 440 kg. Ces pressions opposées font se revisser l’axe quand il est dévissé (par roulement sans glissement d’un filetage sur l’autre, comme le schéma dans sa version animée le montre très explicitement), et se traduisent par un glissement très faible entre les deux filetages qui lui-même se traduit par un couple de serrage permanent, lorsque l’axe de pédale est serré. Ce double mouvement de rotation de l’axe de pédale, dans un sens en décrivant un cône et dans l’autre sens sur lui-même, n’est pas sans rappeler les mouvements de rotation à caractère gyroscopique (toupies et autres), ce qui explique peut-être qu’on lui donne parfois le nom de « précession mécanique », bien que tout cela n’ait rien à voir avec les gyroscopes. De façon très contre-intuitive, ce couple de serrage est de plusieurs ordres de grandeur supérieur à celui résultant d’un éventuel grippage de la pédale, ce qui fait que la sécurité fonctionne même quand l’un des roulements à billes de la pédale est défectueux, malgré donc le couple de dévissage exercé par la pédale.

Je tiens à préciser, sans esprit de polémique mais simplement pour que les lecteurs du Guichet du savoir ne soient pas induits en erreur sur cette question du vissage en sens inverse de la pédale de gauche, que la réponse faite par le Guichet du savoir en renvoyant au site "blog Math’ O Man" comporte une erreur qui ne permet pas de comprendre. La phrase "Cette force radiale produit un couple de desserrage en raison du jeu entre l’axe de la pédale et la pédale" est à remplacer par "Cette force radiale produit un couple de desserrage en raison du jeu entre l'axe de pédale et la manivelle". Ce jeu rend possible le vissage de la pédale (il est inhérent à tout filetage), il subsiste lorsque l'axe de pédale est vissé dans la manivelle. Le jeu entre l’axe de la pédale et la pédale n'est à l'origine d'aucun couple de desserrage. Petite précision supplémentaire: il existe un autre filetage à gauche sur un vélo (même raison): celui de la cuvette du roulement à billes droit de l'axe de pédalier (côté pédalier).

J'aimerais trouver un document écrit qui "officialiserait", en quelque sorte, la réponse donnée à la question déjà posée au GS "Vissage et dévissage des pédales de bicyclette". Ce problème a dû être soulevé au moment de l'invention de la pédale démontable, donc aux alentours de 1880, donc les articles, s'ils existent, datent de cette époque. Comment puis-je m'y prendre ?