[Technique] Vous avez dit "Chattering"?

Quelques précisions pour compléter les informations d'Alain Chevallier, qui a bien vu la différence entre les deux phénomènes.

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Le chattering est une vibration des roues sur les pneus, en opposition de phase (c.-à-d. que le pneu avant se détend au moment où le pneu arrière s'écrase, et inversement).

On le voit bien sur l'analyse en fréquence de l'enregistrement ci dessus (pour t = 54 s) : quand la moto est sur l'angle maxi, entre la fin du freinage et la remise des gaz, on observe une résonance à 17 Hz (dans cet exemple) avec un déphasage de –Pi.

Remarque : ce que montre cet enregistrement, c'est l'amplitude du mouvement de la suspension. L'amplitude du mouvement de la jante par rapport au sol (c.-à-d. l'amplitude des variations d'écrasement du pneu) est différente. Et elle peut être considérablement plus importante.

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Analyse en fréquence : chattering



Le pompage qu'on observe à la sortie du virage précédent (aux environs de t = 48 s) est quelque chose de très différent : grande amplitude de la suspension arrière (pas trop méchante sur cet exemple) pour une fréquence d'environ 2,8 Hz.

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Analyse en fréquence : pompage

La cause en est également très différente : il s'agit d'un couplage entre la suspension et la transmission ("l'effet de chaîne") lorsque le pneu est à la limite d'adhérence et que, en conséquence, la force qui agit sur la suspension dépend de la force d'appui (fluctuante) du pneu sur le sol.

Il en résulte un rapprochement des fréquences de pilonnement (mouvement vertical) et de tangage, accompagné d'une diminution de l'amortissement effectif qui peut même devenir négatif lorsque ces fréquences se rejoignent.

(Pour les spécialistes, ce rapprochement des fréquences propres est un phénomène rarissime en mécanique ; le seul exemple que je connaissais auparavant étant le flutter des ailes d'avion : [Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien]



Pour en revenir au chattering, il possède une propriété caractéristique qui le rend particulièrement pénible : il est extrêmement difficile de s'en débarrasser. Si on augmente ou si on diminue le réglage d'amortissement de la fourche ou / et de la suspension arrière, on observe bien une différence au niveau des enregistrements, mais le pilote n'en continue pas moins de se plaindre.

La raison ? C'est l'incapacité des amortisseurs de la moto, qu'ils soient réglés "faibles" ou "forts", à amortir correctement les masses non suspendues lorsque les mouvements de celles-ci sont en opposition de phase (le terme "amortisseur" est utilisé ici au sens large pour désigner aussi bien l'amortisseur hydraulique arrière que l'amortisseur hydraulique intégré dans la fourche avant).

Quand les mouvements des masses non suspendues sont en phase (c.-à-d. quand les deux pneus s'écrasent et se détendent en même temps), il n'y a pas de problème : les amortisseurs prennent appui ensemble sur la totalité de la masse suspendue de la moto (y compris la masse du pilote) et sont ainsi en mesure d'opposer une résistance suffisante aux mouvements des masses non suspendues.

Mais quand les mouvements des masses non suspendues avant et arrière sont en opposition de phase, rien ne va plus : les amortisseurs prennent alors appui sur l'inertie de tangage de la masse suspendue ; mais, à cause du recentrage des masses autour du centre de gravité, conformément à la mode actuelle, celle-ci se trouve nettement insuffisante pour leur permettre d'être efficaces. C'est encore plus vrai en virage où, du fait de sa position déhanchée et bras repliés, le pilote se trouve largement découplé en tangage (c.-à-d. que, contrairement à ce qui se passe pour les mouvements verticaux, les petites oscillations en tangage de la moto ne sont pas transmises au pilote).


Le problème c'est que les valeurs courantes d'empattement, de masse non suspendue et de raideur des pneus, s'associent pour faire en sorte que, pour des vitesses courantes en virage, les inégalités du sol excitent les pneus avant et arrière en opposition de phase.

Considérons par exemple une moto de 1400 mm d'empattement, avec une fréquence propre des masses non suspendues de 15 Hz, et roulant à 150 km/h.

Imaginons que la roue avant passe sur une petite bosse qui écrase (un peu) le pneu avant. Dès qu'il aura passé la bosse, le pneu va commencer à se détendre et, conséquence de la fréquence propre de 15 Hz, il va passer par une position d'extension maxi 0,0333 seconde plus tard. Or, à cet instant précis, c'est le pneu arrière qui va passer sur cette même bosse et se trouver écrasé : les oscillations des roues avant et arrière sur leur pneu seront alors en opposition de phase.

Et quand on fait le calcul, on s'aperçoit que la situation est encore pire : la courbe montrant le déphasage arrière / avant en fonction de la fréquence présente un palier au voisinage de la valeur Pi. C'est-à-dire qu'on observe une opposition de phase (déphasage voisin de Pi) sur une très large plage de fréquences. Ce qui signifie également qu'on se trouve dans cette situation défavorable sur une large plage de vitesses.

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Déphasage arrière / avant des variations d'écrasement du pneu (en jaune) et des mouvements des suspensions (en rouge) en fonction de la fréquence d'excitation.

Pour conclure (provisoirement), disons que :
• la cause essentielle du chattering est l'insuffisance de l'inertie en tangage des motos actuelles ; en particulier lorsque, du fait de sa position en virage, l'inertie du pilote ne vient pas compléter celle de la moto.
• les pneus ont une grosse influence à travers leur raideur (différente d'un manufacturier à l'autre mais aujourd'hui tous sont concernés par le problème) et aussi la façon dont cette raideur varie en fonction de l'angle d'inclinaison.
• je ne cite que pour mémoire les résonances éventuelles du châssis, souvent mises en avant comme explication et qui peuvent effectivement venir aggraver la situation, car ce n'est vraiment pas difficile de calculer sa rigidité pour faire en sorte que ce problème ne se pose pas.

PS : je n'ai pas parlé de l'excitation par le pneu arrière due à l'interaction "frein moteur / pneu / suspension" (une sorte "d'effet de chaîne" à l'envers). Mais dans ce cas aussi le noeud du problème est l'insuffisance d'inertie en tangage.

PS 2 : désolé d'avoir fait les choses dans le désordre en ayant omis de me présenter. Je vais essayer de le faire d'ici demain.

Merci M. Guichard pour toutes ces informations précises. Je vais lire et relire avec attention.

Avant même de lire ton post, MERCI!
C'est exactement le genre de post que je souhaite lire sur le forum.




Maintenant, je vais lire...

Bon, première lecture >>>>>> RESPECT!
Même ma petite tête commence à comprendre quelques bribes.
J'y retourne...



PS: j'ai vraiment hâte de voir ta présentation, parce que là, c'est vraiment du HAUT HAUT niveau!

Bravo pour ce post très technique.

Ne pourrait-on pas contrer le phénomène en utilisant un système " mass-damper ", comme sur les Renault de F1 ( ou sur les 2 CV ! ) ?

Hey ... je crois que j'ai compris!
merci Mr GUICHARD!
Mais j'y retourne pour comprendre les graph maintenant

ben k'un!!! en voilà enfin un...j'ai des trucs un peu pareil, mais moins nets, et sur du PQ ....
j'attends la suite et particulièrement le développement de ton PS1.
...ils sont biens ces ptits jeunes de maintenant!!!!

Pour la mesure de l'enfoncement des suspensions (première image) ça va.
Mais ensuite :
Comment fait-on pour mesurer l'amplitude du mouvement de la jante pa rapport au sol (et donc l'écrasement du pneu) ?
Il y a une déduction par calcul ? A partir de quelle autre mesure ?

Désolé pour toutes ces questions. Nous serons certainement nombreux à en poser. Encore merci, dans l'attente de la suite !

Bonne évocation du fait que la roue AV attrape d'abord le défaut de la route, puis après un certain temps la roue AR l'attrape. Je sais que cela semble évident, mais sur une voiture pour ne pas avoir ce problème de phase très bien expliqué par Guichard, on met une fréquence AV un peu plus faible devant (environ 10% le plus souvent).
En tout cas, merci pour ces explications très claires.

je me garde ça au chaud pour l'hiver...

Whaou !
Merci et merci.

Thank you for a marvellous analysis, M. Guichard . Now I am very, very curious about your presentation.

On peut noter l'arrivée de Michel Guichard, homonyme ou pas de celui-ci...?
Si c'est le même il va avoir du mal à passer inaperçu.
En attendant bravo...!


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Whoà !
Et un technicien de haut niveau de plus sur PitLane !

Et un autre article laaaaaaargement au-dessus de mes capacités d'entendement que je vais lire et relire jusqu'à ce que j'aie l'impression d'avoir compris.

Merci !

Vivement la présentation

Excellent[Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image], ça c'est du concret!

Ne pourrait-on pas lier d'une manière où d'une autre la suspension avant et la suspension arrière(de manière hydraulique par exemple) pour contrer ce phénomène?

Il y a longtemps que j'ai cette idée à l'esprit mais je ne suis pas ingénieur et je suis bien incapable de calculer sa faisabilité.

Le principe: En liant la suspension avant et la suspension arrière on obtiendrai les effets suivants: une compression de la suspension avant engendrerai un durcissement de la supension arrière et inversement, ceci afin de limiter l'effet "culbuto" au freinage et le délestage de l'avant a l'accélération.

Alors, idée farfelue?[Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image]

P.S: On vient de m'informer (Merci jeannot [Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image]) que le principe de liaison avant/arrière fait partie du projet GECO. Désolé, j'avais pas vu.

Je pense que tu peux en parler à pépé :)

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Je crains qu'il ne soit trop occupé pour s'interresser a mes élucubrations fumeuses!!!

Non mais à peu de choses près, tu faisais les freins à Pépé .. ce qui n'est pas rien!

Bonjour Michel.


Fort interessant.

Est-ce qu'il serait possible d'avoir la correspondance des couleurs par rapport aux paramètres ?
Afin de décrypter un peu plus . . .

Merci
je crois que je n'ai jamais lu d'explication technique aussi claire sur le Forum.

Michel, passionnant. Quel est le système d'acquisition de données utilisé? Perso?

superkart a écrit:

Merci
je crois que je n'ai jamais lu d'explication technique aussi claire sur le Forum.

Surtout sur ce sujet si difficile à résoudre et que l'on ne sait comment s'en débarrasser.

Merci pour vos réactions chaleureuses. J'avoue que je suis soulagé parce que j'avais peur que ce soit trop long pour être digeste.

BM1150R a écrit:

Ne pourrait-on pas contrer le phénomène en utilisant un système "mass-damper", comme sur les Renault de F1 (ou sur les 2 CV) ?

C'est effectivement une idée à creuser (et j'ai travaillé dessus). Résultat :
• comme sur les Renault F1 : non
• comme sur les 2 CV : oui mais...

Le système Renault est intéressant dans le cas d'une suspension dont la souplesse est inférieure à celle des pneus. On n'en est heureusement pas là en moto (enfin "heureusement" ou "malheureusement" car ça simplifierait plein de choses...).

Le problème qui nous préoccupe est le rapport "masse suspendue / masse non suspendue" trop faible. Contrairement à ce que je pensais, le système 2 CV en lui-même n'apporte rien dans ce cas s'il est utilisé seul. Mais un système 2 CV + autre chose (mais c'est encore secret) peut effectivement apporter un petit avantage.
Ça a failli être essayé l'année dernière mais, pour l'instant, le projet est en stand-by.

Alain Chevallier a écrit:

j'attends la suite et particulièrement le développement de ton PS1

Là, je serai moins expansif car je n'ai pas étudié le système. Si je l'évoque, c'est parce que :
1/ j'avais vu passer une étude là-dessus qui ne m'avait pas semblé idiote
2/ dans certains cas, le fait de débrayer calme effectivement le jeu.
Je m'étais promis de regarder ça plus en détail... plus tard.

Malheureusement, je n'avais pas enregistré cette étude et, quand j'ai essayé de la retrouver sur internet pour insérer le lien ([Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien] j'ai constaté que celui-ci ne répondait plus. Parmi les auteurs, il y a Roberto Lot.

Ed a écrit:

Comment fait-on pour mesurer l'amplitude du mouvement de la jante par rapport au sol (et donc l'écrasement du pneu) ?
Il y a une déduction par calcul ? A partir de quelle autre mesure ?

Exactement, Ed. Le calcul théorique permet d'obtenir la réponse en fréquence pour la partie suspendue, pour les masses non suspendues, et pour les débattements de suspension.

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On en déduit, pour chaque fréquence, le rapport des amplitudes entre ce qu'on mesure facilement (le débattement des suspensions) et ce qui nous intéresse : mouvement de la masse suspendue (==> accélérations ressenties par le pilote) ou écrasement du pneu sur le sol (==> force verticale ==> force horizontale à ce niveau).

Remarque : l'exemple ci-dessus date de quelques années (je l'ai utilisé car j'avais des copies d'écran toutes prêtes). Aujourd'hui les pneus sont plutôt moins raides, et donc les fréquences propres plus faibles.

Giesse a écrit:

...la roue AV attrape d'abord le défaut de la route, puis après un certain temps la roue AR l'attrape ...sur une voiture pour ne pas avoir ce problème de phase .... on met une fréquence AV un peu plus faible devant (environ 10% le plus souvent).

Oui, et je l'ai toujours fait, mais cela concerne les mouvements de la masse suspendue (en jouant sur les raideurs des ressorts de suspension) : le but étant de limiter au maximum les mouvements de tangage, qui entraînent des louvoiements (alors que les mouvements de pilonnement sont beaucoup moins perturbants).

Les ressorts de suspension n'ont qu'un rôle marginal sur la fréquence de résonance des masses non suspendues. On pourrait imaginer pouvoir jouer sur les raideurs relatives des pneus (avant et arrière) pour avoir une fréquence AR supérieure à la fréquence AV et utiliser le même principe, mais les ordres de grandeur font qu'on se trouve dans une situation très différente : la fréquence propre des masses non suspendues étant de 7 à 10 fois plus élevée que celle de la suspension, il faudrait pour que ça puisse marcher de la même façon que l'empattement soit beaucoup plus petit ou la vitesse beaucoup plus grande.

quiko a écrit:

Ne pourrait-on pas lier d'une manière où d'une autre la suspension avant et la suspension arrière (de manière hydraulique par exemple) pour contrer ce phénomène ?

C'est un peu la même chose que pour la suggestion précédente. Une interconnexion avant / arrière peut avoir une influence (et un intérêt) en ce qui concerne le contrôle des mouvements des masses suspendues mais pas pour celui des masses non suspendues.

Au passage, un coup de chapeau à Léon Renault, le créateur des suspensions de la 2CV Citroën. Il se confirme que, à chaque fois que l'on discute de suspensions innovantes, la conversation en vient inévitablement à évoquer les batteurs inertiels (mass damper) et l'interconnexion avant / arrière : deux systèmes caractéristiques des suspensions de la 2CV, qu'il a inventés il y presque 70 ans et qui ont plus que prouvé leur efficacité.

yves kerlo a écrit:

...homonyme ou pas de celui-ci...? Si c'est le même...

Oui, oui, il s'agit bien de l'exemplaire original et non d'une copie made in China ou d'un homonyme. Merci pour la photo et pour ce document [Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien] qui va me simplifier la vie pour me présenter.

Dans le même ordre d'idée, comme tu sembles avoir une collection de Moto Journal en parfait état de marche, aurais-tu les N°109 (essai 125 RAI – 15 mars 1973) et N°526 (essai BFG – 15 octobre 1981) ? (Je ne les retrouve plus : ils ont dû disparaître dans un déménagement).

Emil' a écrit:

Est-ce qu'il serait possible d'avoir la correspondance des couleurs par rapport aux paramètres ?

jaune : vitesse roue avant en km/h
orange : tr/min
bleu : gaz en %
rose : frein avant
vert : enfoncement suspension avant, vertical à la roue ( = enfoncement fourche x cos(angle de fourche) ) en mm
rouge : enfoncement suspension arrière, vertical à la roue ( = enfoncement amortisseur x bras de levier ) en mm

Échelle jaune pour la vitesse, grise pour le reste (avec x100 pour les tr/min).

ridley a écrit:

Quel est le système d'acquisition de données utilisé? Perso?

Le logiciel de visualisation et, surtout, d'analyse est perso. Il exploite des données acquises par des systèmes classiques (2D en l'occurrence).

michel guichard a écrit:

Il exploite des données acquises par des systèmes classiques (2D en l'occurrence).

Et par un pilote qui a une très bonne gestion de la poignée des gaz, dixit Valentin Debise...

Bonjour,

Merci d'avoir répondu à mon post.

Je suis entièrement d'accord avec la réponse de Michel Guichard. Le système de mass-damper Renault ne conviendrait pas, mais un système de mass-damper situé sur la fourche et sur le bras oscillant ( c'est à dire sur les masses non suspendues ) pourrait peut-être annuler l'entrée en résonance des pneumatiques .