[Technique] Les roues - l'effet gyroscopique

Thieu a écrit:

Pour Pépé, dans le cas de la trottinette de Delft, la chasse est négative (si on considère qu'elle est positive d'habitude). Et, effectivement, ils arrivent aussi à exhiber des systèmes stables SANS GYROSCOPIE et SANS CHASSE!
Ce sont les positions relatives des centres de gravité du cadre et du train avant qui permettent de regagner la stabilité dans le cas présent. La stabilité se fait non plus par le biais des efforts de réaction du sol sur la roue, qui induisent les moments qui vont bien, ou la gyroscopie, mais par les différentes inerties de ces masses, placées bizarrement. C'est assez space, mais en y réfléchissant, ca se tient. Ca m'a quand même bien occupé l'esprit aujourd'hui, tout ça.
Après, pour ceux qui ont lu le papier, la dernière phrase m'a fait penser à Pépé
.

La stabilité n'est pas indispensable pour rouler ! L'effet gyroscopique n'est donc pas indispensable pour faire "ROULER UN TRUC", mais il n'en constitue pas moins un "POINT D'APPUI" à mon avis indispensable pour une action rapide de changement de cap, il me semble utopique de seulement imaginer appliquer çà... à une machine de 200cv . Et comme pour moi seule compte l'efficacité, j'avoue que ma fainéantise naturelle ne m'a pas poussé à creuser plus loin. Quand je dessine une fourche avant de type But, Quadrilatère ou Ribi... J'ai déjà une demi douzaines de paramètres directs et autant d'indirectes à "organiser" et je trouve déjà çà assez complexe comme çà.

le but n'est pas de démontrer que l'effet "gyro" ou la chasse sont utiles ou pas (voir néfaste) mais plutôt de mesurer leurs influences

il faut voir ça comme de la recherche

pour étudier l'influence de chaque paramètre sur le comportement global ,ils doivent pouvoir soit l'isoler, soit le neutraliser


:)

L'équipe de Delft est une équipe de chercheur universitaire partagé entre l'enseignement et la recherche.

La but de la recherche universitaire est d'analyser en profondeur maximum les choses pour une compréhension totale, ici la stabilité du vélo.
Ils l'ont fait et très bien fait, notamment en montrant dans le document "historic" les évolutions sur 120 ans de la compréhension de la stabilité du vélo, citant Carvallo, Whipple, Chateau etc..

Ils n'ont pas hésité à passer de l'ordinateur à un petit proto de démonstration, la vidéo leur vaut la place ici.
C'est gonflé et la dernière phrase de l'article, comme l'a souligné Thieu, recopiée plus haut pour que vous en profitiez, ce n'est pas vraiment du "penser dans la boite" !

Pour l'historique, les questions débattues (l'effet gyroscopique, la chasse au sol et la chasse angulaire, etc) sont celle que des gens très calés ont abordé et mis en équation il y a 120 ans ! Il semble même qu'ils ne se soient pas trompé trop souvent !

Pour le fun, voici une page du livre de Emmanuel Carvallo en 1897 professeur puis directeur des études à Polytechnique, cité par l’équipe de Delft :

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A rapprocher des commentaires de Phil Read essayant la coque Offenstadt dans MJ environ 100 ans plus tard :

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Et pour les amoureux de vintage, les 4 pages de Cyprien Chateau en 1892 (j'ai le bouquin !)

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L'histoire de la dynamique du véhicule m'intéressant, notamment le deux roues, j'ai ai fait un petit résumé dans mon site à la rubrique "hommages"
historique dynamique véhicule

Pour l'application, c'est autre chose et là Eric a raison : le pragmatisme du concepteur innovant c'est de prendre tout ce qui marche (théorie, composants) et de faire sa salade, se concentrer sur la performance et pas trop sur le pourquoi.
Il a plus le temps de réfléchir par rapport au Vaudock qui remonte son moteur pour demain, mais moins que le chercheur universitaire.

Et alors, il est donc fort peu malin de critiquer la manque de réflexion de l'un ou le manque de réalisation concrète d'un autre. Les rôles sont différents. On est donc toujours l'idiot d'un autre.
Personnellement, je vois plus la chaine invisible qui relie tout le monde, chacun avec son point de vue prend ce qui lui est utile. Et les livres sont utiles, peut importe ce qui n'est pas bien dedans, ce qui compte c'est ce qu'on y apprend.

Gilles_a_paris a écrit:

"L'équipe de Delft est une équipe de chercheur universitaire partagé entre l'enseignement et la recherche.
Pour l'application, c'est autre chose et là Eric a raison : le pragmatisme du concepteur innovant c'est de prendre tout ce qui marche (théorie, composants) et de faire sa salade, se concentrer sur la performance et pas trop sur le pourquoi.
Il a plus le temps de réfléchir par rapport au Vaudock qui remonte son moteur pour demain, mais moins que le chercheur universitaire.
Et alors, il est donc fort peu malin de critiquer la manque de réflexion de l'un ou le manque de réalisation concrète d'un autre. Les rôles sont différents. On est donc toujours l'idiot d'un autre.
Personnellement, je vois plus la chaine invisible qui relie tout le monde, chacun avec son point de vue prend ce qui lui est utile. Et les livres sont utiles, peut importe ce qui n'est pas bien dedans, ce qui compte c'est ce qu'on y apprend."

Loin de moi de considérer ces recherches comme inutiles dans l'absolu. Mais quand je vois que Preziosi qui à (peut-être) fait ses études à Padoue n'utiliser QUE la méthode step by step, le doute m'habite...
... Comme disait le grand Charles : "Des chercheurs qui cherchent, on en trouve. Des chercheurs qui trouvent, on en cherche !". Par contre, là où je suis d'accord, c'est que quand on possède l'art de discriminer le savoir et donc ne ne pas "CROIRE" sur parole tout ce qui est écrit ou enseigné : On peut apprendre énormément, même d'une théorie fausse bâtie sur des hypothèses erronées.
En fait tout est possible pour qui ne débute pas une discussion en pensant "CONVAINCRE L'AUTRE À L'INSU DE SON PLEIN GRÉ". Le savoir n'est que temporaire et toute théorie destinée à être remplacé par une autre.
"La pensée ne commence qu'avec le doute" : Cela devrait figurer au fronton de chaque université.
Il existe des universitaires qui en sont conscients (Ceux qui ont lu Einstein, Pascal, etc., en les comprenant), l'appliquent, et continuent à apprendre toute leur vie...
... d'autres "SAVENT" et ceux là sont absolument inaptes à toute forme de recherche.

Mes excuses pour le déterrage, mais je découvre la richesse du forum au fur et à mesure...

Sujet très intéressant, belles recherches historiques et récentes, mécaniques théoriques et expérimentales,
Je n'ai pas lu toutes les démonstrations mathématiques et physiques, mais les les fréquences propres, les modes de vibrations, les équations dans les complexes, ça me rappelle des souvenirs de labo de vibrations et d'analyse modale !

J'aime bien la dernière intervention de Pépé le philosophe :

"En fait tout est possible pour qui ne débute pas une discussion en pensant "CONVAINCRE L'AUTRE À L'INSU DE SON PLEIN GRÉ". Le savoir n'est que temporaire et toute théorie destinée à être remplacé par une autre.
"La pensée ne commence qu'avec le doute" : Cela devrait figurer au fronton de chaque université. "

Que je résume et réduit avec mon agressivité d' "homo erectus simplex" :
" Je ne parle pas aux cons, ça ne les instruit pas "

Tiens, le contraire a pourtant si bien marché,... au cinéma

pépé a écrit:

"En fait tout est possible pour qui ne débute pas une discussion en pensant "CONVAINCRE L'AUTRE À L'INSU DE SON PLEIN GRÉ". Le savoir n'est que temporaire et toute théorie destinée à être remplacé par une autre. "La pensée ne commence qu'avec le doute" : Cela devrait figurer au fronton de chaque université. "

ptityam a écrit:

"Que je résume et réduit avec mon agressivité d' "homo erectus simplex" :
" Je ne parle pas aux cons, ça ne les instruit pas "
Tiens, le contraire a pourtant si bien marché,... au cinéma"

Tu parles de MICHEL AUDIARD  quand il dit :  "J'parle pas aux cons, ça les instruit." Ou bien de  FREDERIC DARD quand il éructe : "Quand j'entends discourir des cons au restaurant, je suis affligé, mais je me console en songeant qu'ils pourraient être à ma table."...

Exact, et depuis un certain temps, je préfère ma version !
Je préfère être un peu "tête de mule" comme disait une de mes collègues, statisticienne aigrie, qu'une tête de C.., qui n'écoute jamais les autres par orgueil

Un objet, n'importe quel objet, recevant une force de poussee (le boulet de canon d'Isaac Newton par exemple) est stable jusqu'a un certain point. La gravite et le mouvement rendent l'objet stable. Quand la force naturelle fait que le centre de gravite de l'objet devient plus "lourd" que la force de motion exercee sur l'objet, cet objet "tombe", du cote ou son angle au moment precis de l'interaction prend place.

Sur un vehicule a deux roues en tandem, les autres forces deviennent accessoires a l'effet de projection: effet gyroscopique des roues ou autres pieces mecaniques en mouvement, chasse de la roue avant, forces aerodynamiques etc.

C'est tellement complique, et il y a tellement de facteurs, qu'entre la theorie et la pratique, on s'y perd rapidement. Experience et le paufinement d'un systeme physique sont pratiquement les seules solutions au probleme, et toutes les theories deviennent bidon si on part du mauvais pied, voir les emm---dements qu'experience Ducati en ce moment!

Je suis du cote d'Eric dans ceci: j'ai toujours prefere un vehicule stable en ligne droite et que l'on doit forcer a tourner, plutot qu'un vehicule instable mais tournant tres facilement. En fait, sur une moto de competition ou tout autre vehiclue essayant de parcourir un circuit ferme le plus vite possible, ne jamais oublier que les virages ne sont que des raccordements aux lignes droites, ou la vitesse obtenue est primordiale. La vitesse en virage est bien sur importante, mais jamais autant que la vitesse obtenue dans ce qui constitue la majorite des circuits de Grand Prix, les bouts droits. On ne roule generalement pas sur des circuits de Kart en MotoGP!

Avoir a "tirer" sur le guidon sur la droite pour tourner a gauche et vice versa, veux aussi dire que la moto est beaucoup plus "solide" en virage, permettant une analyze par le pilote bien plus tranquille de la limite. Cela demande souvent, un re-apprentissage de la conduite. En ce moment, le centre de gravite des motos de competition avec leur pilote devient de plus en plus haut, de facon a permettre une transition plus rapide entre la verticale et l'angle necessaire a virer. Cet angle devient de plus en plus aigu si le centre de gravite se releve. Ray Amm avait prouve au debut des annees 1950s que sa Norton etait bien plus stable avec un CG rabaisse de pres de 25 cm, et avait besoin de moins d'angle pour virer a une vitese identique.

J'expliquerai nos propres travaux la dessus dans un autre message ou je vous presenterai des images inedites de nos efforts au milieu des annees 1970s a dessiner une meilleure suspension avant d'une moto de course.

une relance bien alléchante du sujet
nous sommes tout ouie

Yep! au train où ça va, il va falloir le convoquer devant le jury de thèse....

T54 a écrit:

En ce moment, le centre de gravite des motos de competition avec leur pilote devient de plus en plus haut, de facon a permettre une transition plus rapide entre la verticale et l'angle necessaire a virer. Cet angle devient de plus en plus aigu si le centre de gravite se releve. Ray Amm avait prouve au debut des annees 1950s que sa Norton etait bien plus stable avec un CG rabaisse de pres de 25 cm, et avait besoin de moins d'angle pour virer a une vitese identique.

Je suis surpris de plusieurs aspects de ton intervention.

1. Pépé insiste sur le fait qu'une moto rapide pour un tour doit être "effrayante" à conduire, à cause de son instabilité qui permet d'entrer rapidement on courbe. Et la différence se fait en courbe, car une moto assez stable à ne pas guidonner est toute aussi rapide sur une ligne droite qu'une qui est très stable. En fait elle est possiblement plus rapide, parce qu'un centre de masse plus haut implique une meilleur adhésion à l'arrière en sortant d'un virage ;
2. L'angle qu'il faut entre le verticale est le plan qui passe par les points de contact pneu-sol est détermine par la vitesse et le radius du virage. Donc les modifications possibles viennent de déplacement du centre de masse (déhanchement du pilote) et déplacement des points de contact, dû au largeur des pneus. Plus les pneus sont larges, plus il faut prendre l'angle (ou plus le pilote doit déhancher) pour passer à la même vitesse. Cet effet des pneus est *réduite* par un centre de masse plus haut, donc l'opposé de ce que tu imputes à Amm.

Ce sujet reprend du poil de la bête et c'est une bonne chose.

J'ai les mêmes interrogations que GrahamB surtout sur la position du CoG.
J'attends avec impatience la suite de T54 qui argumente et çà fait du bien! Il y a tant de croyances et de légendes de sorciers dans les paddocks...

Il est certain que tout mouvement de translation, de rotation, lié aux inerties donne une stabilité de trajectoire et d'attitude de l'objet considéré !
Pour aller dans le sens de ce qu'écrit T54, si un solide est animé d'une vitesse et/ou de rotations, dans son ensemble ou dans ses sous ensembles, il faudra une force, un couple pour les modifier.

Des missiles anti aérien courte portée comme le MATRA Mistral utilisent ce principe, la rotation est provoquée par l'éjecteur et entretenue par la forme des gouvernes et les déviateurs de jet du propulseur.
Dans les armes à feu les canons rayés sont réputés pour donner une trajectoire plus stable du projectile qui est animé d'une rotation à la sortie du canon !

T54

Je suis 9 heures en retard sur vous (sur la cote Ouest des USA), donc pardonnez moi pour mes reponses tardives. Je vous exprimerai ma theorie et les essais pratiques de cette theorie que nous avons pu faire avant que les ordinateurs prennent la parole, mais naturellement limitee a la periode a laquelle nous avons fait ces recherches, qui se termineront en 1982.
La question est, il y a t'il eu du progres depuis, et dans quelle direction, et suis-je qualifie pour tirer des conclusions aujourd'hui? Pas sur, mais vous serez les juges.

ptityam a écrit:

....
Dans les armes à feu les canons rayés sont réputés pour donner une trajectoire plus stable du projectile qui est animé d'une rotation à la sortie du canon !
...

Ce n'est pas qu'une réputation, mais bien une réalité, la mise en rotation du projectile autour d'une ligne représentant le prolongement virtuel de l'axe du canon maintient efficacement l'orientation de la trajectoire du dit projectile, améliorant ainsi la précision du tir. A noter au passage que c'est cette mise en rotation qui est à la base de l'espèce de bruit de ronflement aigu (qu'on retrouve souvent dans les westerns) produit par le ricochet des balles, le mouvement de rotation prenant alors une direction aléatoire par rapport à la nouvelle trajectoire. Et les rayures du canon ont pour seule raison de produite cette mise en rotation du projectile.
On devrait pouvoir s'amuser à calculer la vitesse de rotation, pour voir ce que ça représente : en supposant que la balle sort à 500m/s (c'est déjà pas mal, mais c'est juste pour fixer les idées), et qu'elle parcourt un canon de 50cm dans lequel elle fait au moins un tour. A vue d'oeil, je dirais que la balle fait donc ce tour en 1/1000° de seconde, soit 1000tr/s, soit 60000tr/mn (soixante mille tours/minute). Qu'en dites-vous?

Y'en a qui dise ça:
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Je sens que là j'ai fait "mouche"

J'ai un autre exemple :
J'ai joué un peu au Volley ball, ainsi que mon épouse quelques années.
Il y a un phénomène qui est recherché au service, ça s'appelle le "service flottant"
Cette façon de frapper la balle consiste à lui donner un maximum de vitesse mais une rotation presque nulle.
De cette manière, la balle a une trajectoire légèrement aléatoire et trompe l'adversaire.

Et en plus je ne suis pas : et

Heureusement que le Kreidler de Rudolf Kunz a Bonneville n'avait pas de rayures!

Ca va me prendre du temps a ecrire ce que je veux presenter, excusez moi du delai. J'ai commence dans un fil separe a demontrer les benefices aerodynamiques de la separation (contre les effets mineurs de la penetration) dans les couches d'air sur machines dessinees pour vitesse pure en ligne droite. Le prochain "chapitre" montrera les avantages et les inconvenients d'un tel systeme, et une explication possible des tendences d'aujourd'hui, a mon avis bien sur.
Desole pour le manque d'accents sur les voyelles, c'est mon clavier qui dicte ca et je suis trop bete pour le changer en "euro" quand j'en ai besoin.

Gilles-a-Paris tu as ta place au ministère de l'éducation ET du bon sens   .

C'est souvent le cas qu'un règle empirique fonctionne très bien dans les circonstances fixes. Le problème quand on ne connaît pas le "pourquoi", c'est que typiquement les circonstances changent... et sans une théorie plus approfondie on ne sait pas si son règle va continuer d'être fiable.

Prenons cette astuce A=B de Read qui remonte à Carvallo... avec une angle de chasse de 24° et un pneu 120/17-17, on arrive à une chasse au sol de... 66,8mm.

Dans le bouquin de Bradley, il y a un tableau avec des angles et chasses observées jusqu'en 1996: les plus extrêmes était des Aprilia RS250 et RS400, toutes deux à 21° et 76mm (et toute deux pesant autour de 100kg). 67mm serait courageux !

Alors ce règle avait bien capté la nécessité d'augmenter le déport avec une angle de colonne moins verticale, mais ne fonctionne pas une fois qu'on quitte les angles pratiquées à l'époque (à 29° on trouve 83mm avec pneu modern, 88mm avec un pneu 90/90-18).

Très juste Graham, cette règle empirique marchait avec les géométries et répartition des masses de l'époque (60/70), tout sur l'arrière, si tu n'avais pas un réservoir de 70cm de long tu roulais avec une moto de tourisme.
Moi j'ai une autre question relative à l'effet gyroscopique des roues principalement: qui peut expliquer le fait q'une moto avec la même inclinaison ( donc tournante) suit la courbe correspondant à des rayons de virages très différents. EX: virage serré à 70 km/h et grande courbe à 220 Km/h, dans les 2 cas avec le même angle qui n'est donc pas le seul critère de rotation de la colonne de direction? est-ce dû uniquement à la différence de vitesse de rotation des roues?
A+ Dan

Pour moi quand tu est sur l'angle plusieurs autres critères rentre en compte; le rayon de courbe pris est la combinaison de plusieurs critères, le premier la vitesse et la force centrifuge qui tend a t'écarter sur un rayon plus grand et l'effet de contre braquage qui te permet de suivre une certaine courbe voulu sur l angle

Que les experts confirment ou non mes propos.

Dan : je soupçonne qu'il y ait un effet des pneus qui baladent un peu plus quand on roule vite.
Mais il y a aussi l'effet de l'empattement : si on n'est pas en glisse, la roue avant suit une courbe plus large que l'arrière, du fait que c'est elle qui flèche pour diriger la moto. Cet effet est moins important si l'empattement est petit par rapport au radius de virage.
En effet l'angle de braquage effective est arctan(empattement/radius de courbe),
donc en théorie et négligeant le largeur des pneus, les détails de la relation entre braquage à la colonne et de lui de la rue par rapport au sol... une courbe deux fois plus grande prise à deux fois la vitesse exige à peu près la moitié d'angle de braquage.