[Technique châssis] Listing modèles de suspension AV

Ceci est la suite d'une discussion commencée dans le dossier [Moto2] TransFIORmers (Projet Boudinot) mais qui a davantage sa place ici.  

Résumé : Après avoir remarqué que, du point de vue cinématique, les deux systèmes sont très voisins, je faisais observer que l'avantage - en termes de réduction des efforts et d'augmentation de la rigidité - que le système JBB revendique quand on regarde la moto de profil était quand même un peu compromis par l'obligation de cintrer les tubes du triangle inférieur.

Pour illustrer cet argument, je montrais à l'aide d'un exemple numérique que le simple fait de cintrer un tube de 10° divisait sa rigidité en compression – extension par 5,5 (et par 19 pour un coude de 20°) tout en multipliant par 4,8 la contrainte maxi supportée par le métal.*

Jean-Bertrand Bruneau a contesté cet argument en faisant valoir que, sur ses motos, la liaison entre les deux bras au sommet avant du "triangle" n'est pas une simple liaison rotule (comme cela suffirait dans le cas d'un véritable triangle) mais une sorte d'encastrement dont la rigidité vient renforcer l'ensemble.

Cela va sans dire, mais cela va encore mieux en le disant : Il n'y a aucune intention de dénigrement dans ce qui suit. Il s'agit juste d'exposer des réflexions et de confronter des points de vue.
Du reste, j'ai bien précisé que je considère les deux systèmes comme dignes d'intérêt et, l'un comme l'autre, supérieurs dans leur principe à la fourche télescopique.


Pour voir dans quelle mesure la rigidité de la liaison entre les deux tubes peut compenser les effets négatifs du cintrage, considérons d'abord le système sans renfort à ce niveau.

Sur le schéma ci-dessous, les deux tubes constituant le triangle inférieur sont articulés par une rotule sur le cadre (considéré comme suffisamment rigide pour qu'on ne tienne pas compte de sa déformation éventuelle) et par une liaison rotule au niveau de l'axe de direction.
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Si on applique au sommet A du triangle une force F dans l'axe de la moto (cas du freinage), les deux tubes vont être comprimés.

Cette compression va avoir pour effet d'augmenter leur cintrage. Ce qui, en conséquence, va augmenter la valeur de l'angle A (cet angle va "s'ouvrir").

Mais si on relie les deux tubes à leur sommet de façon à empêcher l'angle A de s'ouvrir, on va modifier la répartition des déformations dans les tubes.

Ceux-ci seront toujours soumis à une flexion (contrairement aux tubes rectilignes d'un triangle qui ne seraient soumis qu'à une compression pure) mais la situation sera quand même améliorée.
1. D'une part, la contrainte maximum au niveau du coude va se trouver réduite (en contrepartie d'une augmentation des contraintes dans d'autres zones, mais c'est sans importance car ce qui compte c'est uniquement la diminution de la contrainte maximum).
2. D'autre part, le point A reculera moins sous l'effet de la force F : on aura amélioré la rigidité dans le sens longitudinal.

C'est ce qui est mis en application sur les JBB. Donc dans le cas d'un effort longitudinal (freinage) la rigidification de l'angle A est bénéfique, même si le résultat reste inférieur à ce que permettrait un véritable triangle avec deux tubes rectilignes.


Voyons maintenant ce qui se passe dans le cas d'un effort latéral
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Disons tout de suite que ces efforts latéraux sont toujours très faibles par rapport aux forces de freinage. Donc ce qui nous intéresse ici, ce n'est pas la contrainte maxi (si le tube résiste au freinage, il résistera toujours aux efforts latéraux*) mais la déformation qui va déterminer la rigidité, et donc la précision de guidage de la roue.
Sous l'effet de la force F, le tube de gauche est soumis à une traction et celui de droite à une compression.

En conséquence, le cintrage du tube de gauche va se trouver diminué, ce qui allonge la distance entre ses deux extrémités. Au contraire, le tube de droite va voir son cintrage augmenté, ce qui raccourcit la distance entre ses deux extrémités.

Conséquence de cet allongement - raccourcissement : le sommet A du triangle va se déplacer vers la droite sous l'effet de la force F.

Dans le cas d'un véritable triangle, avec des tubes rectilignes, on observerait également un tel déplacement mais il serait beaucoup plus faible (du fait d'un allongement - raccourcissement des tubes moins important).

Et l'angle A ?
Et bien le calcul montre que dans ce cas, l'angle A ne varie pas* sous l'effet des déformations provoquées par la force F.

Donc, contrairement à ce qui se passe dans le cas du freinage, le fait de brider les deux tubes pour empêcher cet angle de bouger (liaison de type encastrement) ne change rien.

En ce qui concerne le guidage latéral, on retrouve la perte de rigidité calculée dans le cas d'un tube isolé.

Remarque : il ne s'agit ici que d'une comparaison entre les principes des deux systèmes. Il va de soi que, dans un cas comme dans l'autre, le résultat final dépend aussi (beaucoup) des détails de conception.

* dans l'hypothèse où les déformations restent suffisamment petites pour que l'allongement du tube gauche puisse être considéré comme égal au raccourcissement du tube droit, ce qui est le cas dans le problème qui nous intéresse.

Merci Michel!

 

Je me demande si on ne devrait pas ouvrir un sujet plus technique que celui-ci qui, à la base, est un simple listing...

 

Bonne réflexion mais qui pour moi, fait la part un peu trop belle aux triangles "droits". En effet pour que l'on puisse se prévaloir de la bonne résistance en compression de leurs deux composantes, il faut que la réalisation des dits triangles puisse garantir que sur chacune des deux barres il n'y ait pas d'excentration de la charge par rapport au tube. En fait il faudrait que chaque barre du triangle soit constituée d'un tube rétreint terminé par un embout à rotule à chaque extrémité, soit 4 en tout pour un seul triangle (quid de la fonctionnalité du triangle ainsi composé ? ) Dans un triangle composé normalement (3 rotules) rien ne garanti que la charge soit concentrique au tube et en cas d'excentration on atteint très vite des efforts de flexion considérables... Qui eux aussi mettront à mal la rigidité. Il faudrait pour compléter l'étude pouvoir chiffrer cela.

La forme réelle d'un "triangle" inférieur JBB est plutôt celle-ci :
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Cela modifie un peu l'analyse précédente.
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Rassurez-vous, cet ensemble est dimensionné avec une marge confortable,
même si beaucoup d'observateurs sont surpris par la petite taille des pièces.

Merci pour vos messages qui sont très intéressants.  

En vu de dessus on comprend vite que la rigidité au freinage d'un triangle JBB n'a aucun rapport avec la canne à pêche (expression utilisé par Cheval) que représente une fourche télescopique classique....

Giesse a écrit:

En vu de dessus on comprend vite que la rigidité au freinage d'un triangle JBB n'a aucun rapport avec la canne à pêche (expression utilisé par Cheval) que représente une fourche télescopique classique....  

Pourtant, de mes calcules très approximatifs, j'arrive à une flexion maxi d'une canne à pêche moderne de 3mm... et vu que la modulation de la force de freinage ne va pas excéder 5% sans que l'on renvoie les disques pour refaire les surfaces, c'est peut-être assez. J'ai donc le soupçon que l'avantage du JBB soit plutôt dans le cinématique que dans la rigidité accrue. Comme il y a pas mal de motos qui roulent avec des accéléromètres en bas des fourches pour mesurer le dribble, ça doit être vérifiable...

On pourrait aussi regarder les enregistrements de débattement d'une fourche pour voir s'il y a des traces de stiction importante : le fait que les préparateurs de WSS ne prennent plus la peine de faire les traitement sur les fourches, genre TiN, me fait penser que non...

"D'instinct", sans faire de calculs, je suis du même avis que GrahamB car les fourches modernes ont bien progressé en rigidité et que la mode des énormes Tés inférieurs est passée ce qui accréditerait la thèse que la rigidité des fourches télescopiques actuelles est suffisante.

Reste que le bras de levier de cette fourche téléscopique oblige a fabriquer des cadres très renforcés au niveau de la colonne de direction, ce qui pourrait introduire une contrainte de conception qui limiterait la courbe de rigidité des cadres en empêchant de "la mettre" là on on voudrait. Le système JBB y aurait alors un avantage (en plus des choix de géométrie avant plus larges) en accordant plus de liberté de conception du cadre.

Me trompe-je?

Comme déjà évoqué, en plus de la rigidité et d'une cinématique avantageuse, les systèmes triangulés comme le JBB ont l'intérêt de remplacer le coulissement par l'articulation.
Il y a, à mon avis, une bien meilleure réponse aux sollicitations de la piste.
En ce qui concerne la liberté de conception du cadre pour une JBB elle est effectivement très grande (même si on ne peut évidemment pas faire n'importe quoi).
On peut (c'est le cas sur la Metiss) retirer beaucoup de matière sur les longerons sans aucun souci.
L'Atomo, quant à elle, n'a presque pas de cadre. Des carters porteurs et de petits treillis pour le triangle supérieur, les ancrages d'amortisseurs et le support de selle.
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Il faut vraiment un "effort" important pour que ça fléchisse!

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C'est vrai que sur ce choc violent (Bastien s'en est bien sorti) c'est la jante qui fait fusible et il y a d'abord cisaillement de l'avant du triangle sans que les bras ne cassent.
Ceux-ci plient un peu et absorbent une partie de l'énergie.
Pour continuer sur l'aspect sécurité, en cas de glissade moins dramatique, les bras du triangle inférieur servent d'appui et limitent les dégâts de la chute.

Voilà une photo qui me rappelle une phrase lue à propos du choix de la qualité des tubes pour construire un cadre acier : "Seul le rail de face fait apparaître la différence". L'auteur avait l'air de savoir ce dont il parlait...

Heureusement la FIM n'exige pas un test d'impact frontale comme en F1...

Graham, roules avec un balourd de 90gr sur la roue avant à 150-160kmh, et tu observes ta "canne à pêche"; nitrurée ou pas , elle danse la carmagnolle:bad: 
Pareil avec des disques voilés au freinages.... 

Voilà un nouveauté du monde du vélo : fourche basée sur des ressorts en feuilles de carbone, fabriquée de Lauf

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Petit détail, pas d'amortisseur ! Débattement limité à 60mm.

Les ressorts composites intègre une petite fonction amortissement par frottement interne. Petite, mais suffisante dans des applications pas trop exigeantes. Comme celle là ?

Normalement pour XC, on a un blocage de fourche afin de pouvoir pédaler en dansant sans que la fourche se mette oscillation.
Par contre, avec un débattement si restreint, il y a peut-être moins de souci... ?

GrahamB a écrit:

Voilà un nouveauté du monde du vélo : fourche basée sur des ressorts en feuilles de carbone, fabriquée de Lauf

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Petit détail, pas d'amortisseur ! Débattement limité à 60mm.

Sur ce site en français : détails et vidéos.
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base de début de travail???

Vidéo embarqué sur la Britten à l'IoM, 1993.

Pour moi, elle a l'air assez mal réglée, ou bien il y avait des vrais problème de contrôle de l'avant à l'entrée en courbe...

Une moto faite de Tom Foale, le fils de Tony, pour un projet universitaire. La suspensions est Hossack/Fior "classique", mais avec un vrai effort à inclure de la flexion latérale, il me semble.

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Taillée "à la serpe', peu ou pas de soudures et... une rotule au bon endroit sur le compas de la direction.

A force de suivre PitLane, on acquiert des réflexes d'analyse !

GrahamB a écrit:

Une moto faite de Tom Foale, le fils de Tony, pour un projet universitaire. La suspensions est Hossack/Fior "classique", mais avec un vrai effort à inclure de la flexion latérale, il me semble.

Réponse de Tony FOALE : "It is an Ikea bike."


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Stéphane

ttroncs a écrit:

Réponse de Tony FOALE : "It is an Ikea bike."