Chenille (mécanique)

vignette|Brevet A. O. Lombard 1901

Le terme chenille en mécanique désigne une bande sans fin articulée ou continue qui optimise la liaison au sol d'un véhicule, lui permettant ainsi de se déplacer sur tout terrain.

La chenille est tendue sur une série de roues alignées parfois suspendues indépendamment, l'entraînement est réalisé par une roue-engrenage nommée « barbotin » et des roulettes peuvent être utilisées pour soutenir le haut de la chenille.

Les véhicules à chenilles, ou autochenilles, sont conçus pour le tout-terrain, y compris les terrains très meubles, selon leur surface au sol. Pour la direction, ces véhicules peuvent comporter un train avant directionnel (on le désigne alors par semi-chenillé ou halftrack) ou se servir d'un différentiel de vitesse entre la chenille de droite et la chenille de gauche : le véhicule tournera du côté de la chenille la moins rapide. Ce dernier système présente l'avantage de permettre des manœuvres de demi-tour sur place mais provoque le ripage et une diminution de la traction.

Terminologie Chenille Une chenille, au sens de la technologie de la locomotion terrestre, est une bande continue en contact avec le sol, qui comporte à l'intérieur des reliefs (ou bossages) guides pour les galets (et aussi une configuration en forme de dents d'entraînementSauf dans le cas, quasiment inutilisé, des remorques à chenilles non motrices, donc sans barbotin. par le barbotin) et, à l’extérieur, des crampons. Il existe plusieurs types de chenille dont la construction diffère passablement.

Chaîne Le mot « chaîne » peut désigner soit une chenille complète en acier (type Holt par exemple), soit la chaîne de roulement nue en acier sur laquelle on fixe les tuiles en acier, les crampons ou les patins. Dans ce dernier cas, crampons ou patins peuvent être en acier ou en caoutchouc (exemple)

Crampons et patins de chenille Une chenille ne doit pas patiner, c'est-à-dire glisser sans avancer par manque d'adhérence. Aussi est-elle généralement munie de crampons ou de patinsLe mot patin est souvent employé avec le sens de maillon., qui sont des formes en relief situées sur la face extérieure de la bande. Un patin est simplement un crampon peu saillant, qui a l'avantage d'être moins agressif pour le sol. C'est, par exemple un parallélépipède en caoutchouc. Des crampons accrocheurs et agressifs accélèrent la dégradation des sols : la forme et la hauteur des crampons sont donc étudiées comme compromis entre l'adhérence et la dégradation. Il existe aussi des surpatins plus facilement démontables pour le passage de portions de trajet sensibles.

Train chenillé C'est tout le dispositif mécanique qui maintient en place, guide et entraîne la chenille associée. (Pour les besoins de la description, on peut le distinguer plus ou moins nettement de la coque (châssis, caisse) du véhicule. Il peut être subdivisé en un ensemble de roues alignées qui sont assujetties par les organes de suspension).

Barbotin - poulie de renvoi - galets vignette|alt=Photographie d'un barbotin|Barbotin à double rangée de 20 dents pour entrainer une chenille de type Carden-Loyd Pidwell.

Le barbotin moteur : c'est la roue dentée, à une ou deux rangées de dents, qui entraine la chenille. Il est situé soit à l'avant, soit à l'arrière, soit, pour les trains triangulaires, au sommet supérieur.

La poulie de renvoi ou roue de tension (roue folle, libre en rotation sur son axe) qui parfois remplit aussi une fonction de galet de roulement (parfois au nombre de deux : dans le caterpillar D6, la chenille épouse la forme d'un triangle et le barbotin est situé au sommet de ce triangle.)

Les galets porteurs ou de roulement, parfois groupés deux par deux sur un bogie (ou par plus de deux si les bogies sont placés sur des balanciers). Pour égaliser la pression au sol, les galets porteurs peuvent être entrelacés (imbriqués, entrecroisés) ou simplement alignés en plus grand nombre (véhicules lourds)Le nombre des galets de roulement des panzers I, II, III, IV allemands était respectivement : 4,5,6,8.. Les galets porteurs sont avantageusement cerclés par un bandage en caoutchouc sur les véhicules rapides (ou même être des roues standards d'automobiles comme le train chenillé inventé par Bombardier avec sa chenille souple).

Les galets supérieurs de soutien et de guidage: ces galets, parfois appelés rouleaux, limitent le fléchissement de la partie supérieure de la chenille par effet caténaire. L'absence de galets de soutien est caractéristique des trains chenillés de type Christie: chars soviétiques BT, T-34...

Le tendeur est un mécanisme coulissant (à vis/came/hydraulique) permettant le réglage de la tension de la chenille.

Suspension De nombreux systèmes existant ou ayant existé, ont recours à des organes tels que: pivot, bogie, balancier, bras oscillant, suspension Christie, ressort à lames, ressort hélicoïdal (dit à boudin), blocs élastiques de caoutchouc, barre de torsion, amortisseur, suspension hydropneumatique. Une solution sommaire et économique consiste à utiliser des bogies de roues ordinaires à pneumatiques (avec le risque de crevaisons). La suspension doit évidemment être plus ferme pour les galets extrêmes et plus molle pour les galets centraux.

Véhicules à chenilles Direction Dans un véhicule à deux chenilles, celles-ciNoter qu'il est plus simple d'entraîner, à des vitesses différentes, les 2 barbotins d'un chenillard, que les huit roues motrices et leurs différentiels d'un 8x8 ! assurent les fonctions de traction et de direction (sauf dans le cas des semi-chenillés, des autoneiges et des motoneiges). La direction est obtenue en entrainant indépendamment chaque chenille à une vitesse différente; la conception du système de propulsionExemple particulièrement élaboré du char B1 français, utilisé en 1940, et comportant un différentiel auxiliaire contrôlé par le système hydrostatique Naëder s'inspire largement des autres mécanismes connus et utilisés par ailleurs, voir: embrayage (un de chaque côté), différentiel (qui permet le freinage indépendant de chaque côté), variateur de vitesse mécanique, transmission hydrostatique ou électrique… Les véhicules à quatre chenilles bénéficient d'une direction articulée sans ripage.

Classement par nombre de chenilles Motoneiges comportant une chenille Sur les motoneiges, la traction est fournie par la chenille unique et la direction s'obtient par le pivotement des deux skis avants.

Véhicules à deux chenilles Semi-chenillés avec à l'avant (véhicule semi-chenillé par opposition aux véhicules à «chenilles intégrales») comme les Citroën Kégresse-Hinstin et les SdKfz 250 et SdKfz 251 allemands à roues avant non-motrices et les Halftrack M3 à roues avant motrices. Les autoneiges, avec 2 skis à l'avant, ont d'abord été des automobiles modifiées (Kégresse, Landry, White) puis ont été conçues directement comme tel (Bombardier, Tucker). L'appellation «chenillard» peut caractériser un bulldozer, un trax, ou un tracteur agricole à . Dans les usages civils, une «chenillette» désigne un véhicule de transport tout terrain comme le Castor Hotchkiss HB40Castor Hotchkiss HB40, Expéditions Polaires Françaises., le M29 WeaselExpéditions Polaires Françaises : Caractéristiques du weasel M 29C. de fabrication Studebaker ou le Muskeg de Bombardier. Les chenillettes de combat (Renault UE, Lorraine 37L, chenillette Carden-Loyd, char Bren Carrier) ont aujourd'hui disparu des théâtres d'opérations.

Les chars de combat, plus lourds sont toujours utilisés. Mais pour usage sur routes, on utilise des blindés à roues d'armement comparable, comme le blindé VCBI à 8 roues, le Centauro B1, etc. Les dameuses, spécifiquement utilisées pour la préparation des pistes de ski.

Véhicules à 4 chenilles

À un seul châssis, type Chenillette Sno-Cat de Tucker permettant de franchir les dos d'ânes sans basculement grâce au train chenillé triangulaire qui pivote au niveau du barbotin double. La direction s'effectue en faisant pivoter les 2 ponts moteur à différentiel, en direction inverse sur 2 chevilles ouvrières. La servo-direction articulée «Tucker» minimise le ripage en virage.

Véhicules doubles (en deux parties, articulées et chenillées). Exemples: Bandvagn 206 et Véhicule à haute mobilité BVS10 de la société Hägglunds AB.

Les trains chenillés triangulaires, éventuellement amovibles, remplaçant les rouesExemple actuel de chenilles amovibles : Entreprise Soucy, Canada. ce qui apporte d'ailleurs la possibilité de tirer avantages d'une direction à 2 chenilles directrices et augmente la garde au sol. Le barbotin est situé au sommet du triangle ce qui permet au train de pivoter pour franchir les dos d'ânes sans nécessiter une suspension.

Véhicule comportant une (ou même deux) articulation transverse active entre deux paires de chenilles, ce qui améliore les possibilités de franchissement. Exemples des robots EROS et EOLE du groupe Intra-AREVA-CEA.

Plateformes de transport à 8 ou 12 chenilles Pour les déplacements de poids exceptionnels, engins de transport crawler des lanceurs spatiaux ou excavatrices à godets type Bagger 288, Bagger 293.

Caractéristiques générales Pour un modèle de chenille donné, les principales dimensions sont : la largeur (différentes largeurs sont souvent admissibles pour le même véhicule) ; le pas diamétral (conforme au pas du barbotin considéré comme étant un pignon d'entraînement) ; la longueur (mesurée déroulée) ; la hauteur des crampons (à choisir selon les besoins).

Cependant une chenille est plus qu'un simple anneau car elle doit être conçue pour : par sa face interne en contact avec les galets : offrir un chemin de roulement aux galets pouvoir être entrainée par le barbotin à la façon d'une crémaillère assurer un positionnement latéral invariable au moyen des saillies ou bossages de guidage On rencontre principalement le guidage par les flancs, associé à des galets en forme de roues pleines, et le guidage par la gorge associé à des galets en forme de réa (de poulie) en combinaison avec l'action des galets, ne pas trop vriller (d'où l'intérêt des dispositions à galets alternés). par sa face externe en contact avec le sol : empêcher le véhicule de patiner, d'où la présence de crampons ou de patins, éventuellement démontables et remplaçables.

La conception d'une chenille est donc indissociable du train chenillé assorti.

Particularités de la locomotion à chenille La qualité dominante de la chenille est d'appliquer une pression faible (en moyenneEn réalité, la chenille étant essentiellement déformable la pression est toujours plus grande à l'aplomb des points de contact des galets porteurs (d'où l'intérêt des galets entrelacés).) au sol, puisque la surface de contact est grande. À encombrement donné, les possibilités de franchissement d'obstacles sont supérieures à celles de la roue, pour des raisons de géométrie.

Avantages Risques d'enlisement sur les sols meubles (neige ou boue) très diminués (à largeur égale). Adhérence ordinairement meilleure, quoique dépendant beaucoup des caractéristiques des crampons. Possibilités de franchissement d'obstacles supérieures (particulièrement pour les tranchées à bord francs). Les modèles à 2 chenilles peuvent tourner sur place.

Inconvénients Résistance à l'avancement (donc consommation au kilomètre) plus grande. Usure rapide, sauf sur la neige. Vitesses plus faibles. Intensité des bruits élevée. Cependant moindre avec les chenilles souples qu'avec les chenilles articulées métalliques. Dégradation des sols plus importante car, par principe, les virages sont effectués par ripage des chenilles (ce qui peut être la cause de désagréments lorsqu'un robot domestique à 2 chenilles, même relativement léger, tourne sur un tapis). Tourne par freinage d'une chenille, ce qui provoque usure et contraintes tout en demandant un effort important (sauf pour les modèles à 4 chenilles).

Comparaison entre la roue et la chenille