[Technique] Flexion du cadre pour encaisser des bosses ?

Alors, un petit avant propos :

• Je n'imagine pas un instant que je vais raconter un truc qui n'est pas connu à tous ceux qui fabriquent des cadres de haut niveau en Moto1/2/3 ou ailleurs.
  
  
• Si je polémique, c'est que je trouve que souvent dans le technique de moto, une idée arrive qui est acceptée pas tous les commentateurs journalistiques, sans jamais qu'ils essayent de la valider (voir "le moteur Ducati à 90° est le problème... mais oups, c'est comme la Honda").
  
  
• Une explication basée sur l'agitation vigoureuse des mains peut être trompeuse si on ne vérifie pas les tailles d'effets.

Ok, fixons quelques définitions aussi pour qu'on ne se croise pas les skis plus tard:

-axes horizontales, c'est comme l'horizon... il y en a tas qui font le plan horizontal
-axe verticale, c'est à 90° de toutes les directions horizontales (comme un arbre, quoi)

C'est pour distinguer de :

-axe latérale, parallèle aux axes des roues de la moto, quoique son angle avec le sol, ou X pour faire court ;
-axe Z, c'est à 90° de latérale, passant du sol entre les points de contact des roues par le CdM du pilote et, quand la moto roule toute droite, correspond à verticale ;
-axe Y ou longitudinal, c'est de l'arrière vers l'avant et orthogonal à X et à Z.

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Venons donc au problème : quand une moto roule à une angle extrême dans un virage, est-il raisonnable à croire que le cadre peut flécher suffisamment à adsorber des bosses ?

Pour cela, il faut connaître 3 choses:

1. Combien de flexion suffit pour adsorber, ou aider à adsorber une bosse ;
2. Quelle force peut agir latéralement sur les pneus pour engendrer une flexion du cadre ;
3. A quel point est le cadre flexible, au sens précise : il flèche combien de mm en réponse à telle ou telle force appliquée.

Pour le déplacement, est-ce qu'on veut accepter que moins d'un mm ne va pas contribuer grande chose par rapport aux déformations des pneus? D'ailleurs, même à 60° de verticale, un bosse d'1mm peut se faire bouffer par un déplacement des suspensions en sens Z de 2mm.

Alors, la force. Il faut d'abord constater que la force latérale appliquée aux pneus ne puisse être trop grande, sans que les pneus partent de leurs place sous le pilote.

Supposons que la moto prenne un virage et que sa masse totale avec pilote est de 250kg. Alors, il faut une angle theta telle que
tan(theta) = force horizontale / force verticale

(ici "horizontale", c'est celle vers le centre du virage).

Normalement, la force verticale est le poids de la moto et pilote, la force horizontale est déterminée par la vitesse et la radius du virage (=MV/R). Si on croise une bosse qui ajoute à la force verticale, il y aura un déséquilibre et la moto va tomber, car d'un coup elle a trop d'angle. Cela à moins qu'on puisse rétablir l'équilibre on tournant le guidon vers l'intérieure pour resserrer le trajectoire, la limite étant donnée par l'adhérence disponible... si on est déjà à 60°, et tu tombe un peu plus, tu ne va pas en revenir.

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Soyons généreux, en supposant que le pilote puisse rattraper la moto si elle tombe 3° de plus (le guidon s'approche le sol d'environ 40mm). Cela correspond à rattraper la moto quand
tan(theta-3°) = force horizontale /( force verticale + force de la bosse).

Puis, tan(60)/tan(57)=1,125, c-à-d la force de la bosse qui correspond à prendre d'un coup 3° d'angle de trop, c'est 0,125 du poids de la moto et sa pilote, donc 33kg entre les deux roues, disons 16,5kg chaque.

(oui, l'unité de force est le Newton, mais comprenons 1kg de force = poids d'1kg sur terre, d'acc ?)

Il reste alors à savoir si 16,5 kg de force appliqué latéralement sur la douille de direction d'un cadre de compétition le fera fléchir d'1mm.

Ca c'est pour la prochaine poste...

Va y avoir des noeuds dans les cerveaux. Mais c'est un sujet très intéressant bien que très mathématique...
Je vais me contenter de lire :)

Et Pépé ne vient plus mettre son grain de sel dans ce genre de débat...
On va avoir droit à un nouveau chapitre de ce qu'il appelle le mythe "vaudock" (mélange de vaudou et paddock), et à la fin, ce sera comme avant...
Sans moi...

Janpol, je te trouve un peu blasé et pour le moins peu constructif...

Il se trouve que, sans connaître à l'avance la création de ce topic, j'ai interrogé Guy Coulon sur le sujet, le yeek-end dernier.
Ben oui, avec tout mon respect pour Pépé et ses théories ambitieuses, Guy est quand même à ce jour le seul français qui a construit une moto de GP qui roule tous les week-ends!

D'ici quelques jours (pour des raisons matérielles), je mettrai en ligne son interview que je compléterai par d'autres propos non-enregistrés.
Et tu verras que si quelqu'un est dans le concret, et bien loin des mythes, c'est bien Guy.
Arrêtez de croire, ou d'essayer de faire croire, que les Suisses, les Allemands, et surtout les Japonais, sont des gens idiots qui n'ont rien compris à la moto et produisent des dizaines de cadres par an par simple incompétence...

Graham, merci pour ton étude mais, et je ne le dis pas du tout de manière agressive ni condescendante, quand on parle physique il faut absolument faire des schémas, ne serait-ce que pour définir tes axes et tes plans.

Par exemple tu dis:
"-horizontale, c'est comme l'horizon.
-verticale, c'est à 90° d'horizontale"

Si tu parles de plans, des plans à 90° du plan horizontal, il y en a une infinité. Si tu parles d'axes, des axes qui pointent vers l'horizon, il y en a une infinité. Et en plus, quand la moto s'incline, ton axe vertical, il s'incline avec la moto ou reste identique par rapport au terrain?

Ce type de problème est réglé de manière définitive avec un joli schéma mais à part ça j'écoute!

Disons que tes axes je les visualise mais ça nécessite beaucoup plus d'efforts que ça ne devrait, surtout quand tu commences les calculs. Le schéma permet de gagner du temps et d'avoir un support pour regarder les formules

J'aurais dû dire direction, ou alors oui, axe. (** corrections faites). Effectivement il y a une infinie de directions horizontales, mais une seule verticale de ma définition... je croyais que c'était suffisante, mais oui, les dessins c'est mieux. Par contre je n'ai pas la facilité à faire en informatique et j'ai d'autre chose à faire qu'écrire un bouquin.

Je vais tenter de faire sur papier et de scanner...

Marc : comme je l'ai dit plus haut, je crois que Honda et al comprennent très bien.
Mais eux, ils n'ont pas d'intérêt à corriger les idées folles qui courent dans la presse et je n'ai jamais entendu de Nakamoto que les cadres flèchent, ni de Preziosi ni de Furosawa. Le point que je voulais faire en comparant les résultats des Kalex, les Suters et les autres, c'est qu'il y a des différences de performances, qui suggèrent que les fabricants ne comprennent pas les phénomènes, et que ceux là sont plus complexe que certains disent.

C'est clair que les cadres doivent être souples, mais à quoi faire ?

Admettons aussi que des fois les gens qui comprennent combien un truc est complexe, simplifient l'explication afin qu'au moins une partie soit comprise... moi aussi j'étais dans l'enseignement Le problème arrive quand ceux qui n'en ont compris que 1% s'érigent en expert.

Toute fois, il se peut que je me trompe... mais je préfère exposer mes idées qu'on en démontre les erreurs, que d'accepter les dires d'autrui sur principe de respect aveugle.

Un sujet intéressant merci Graham.

GrahamB a écrit:

.. il se peut que je me trompe... mais je préfère exposer mes idées qu'on en démontre les erreurs, que d'accepter les dires d'autrui sur principe de respect aveugle.

Bravo Graham! It is what I have always tried to do. And it can be rewarding; for me it has been 'learning by teaching'.
I am eagerly awaiting the rest of your discourse.

Graham!

Merci d'avance pour la suite!

Et pour le schéma, je pensais à un truc tout simple sur un bout de papier scanné comme tu dis!

Bravo Graham de lancer un tel sujet.
Comme beaucoup, je me contenterai dans un premier temps de lire. J'espère juste que les plus capés (JBB, Guichard etc...) n'hésiterons pas à commenter et argumenter tes réflexions.
Messieurs, à vos clavier ! Nous sommes tous impatient de "Savoir"

Guichou a écrit:

Le cadre est la liaison entre le bras oscillant et la fourche donc entre la roue avant et la roue arrière. Pour simplifier le problème on peut considérer que les jeux dans les différentes liaisons sont nuls une fois l'ensemble mis en contrainte.

Oui, mais je préfère prendre le moteur comme référence, comme il se comporte plutôt comme un bloc solide (et massif). Mais en effet le pivot du bras semble s'attacher très solidement à l'arrière du moteur, donc c'est un peu pareil. Il y a l'avantage de diviser le problème en deux parties : liaison douille de direction au moteur/pivot, et liaison roue arrière au pivot/moteur.

En revanche, on pourrait imaginer que le moteur bouge entre la douille et l'axe arrière... j'espère qu'on arrive à la même réponse.

Je suis d'accord avec toi Graham pour considérer le moteur comme un bloc rigide lié au cadre et donc qui participe à sa rigidité.
Pour la division du problème en deux parties, la partie de la roue arrière au pivot/moteur cela revient à calculer la torsion du bras oscillant non ? Pour la partie avant, les choses se complique un peu il faut calculer la torsion entre le pivot de direction et la liaison au moteur sans oublier que la fourche fait la liaison entre la roue (donc le point d'application de la force) et le cadre.

Le Taulier a écrit:

Janpol, je te trouve un peu blasé et pour le moins peu constructif...
.....

Marc : MP

Guichou a écrit:

J
Pour la division du problème en deux parties, la partie de la roue arrière au pivot/moteur cela revient à calculer la torsion du bras oscillant non ?

Ah, la torsion.... je ne sais pas. J'ai l'impression que les cadres et les BO sont fabriqués d'avoir énormément de résistance à la torsion, et assez peux à une flexion qui maintienne les roues parallèle (ou plus précisément la douille de direction parallèle à la roue arrière). Ca se voit dans le BO ART

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Une torsion obligerais que la gauche descende alors que la droite monte, et bien, ce n'est pas les poutres latérales qui va fléchir dans ce sens (axe Z, pour maintenir la notation)... et la section emboutie qui les rejoigne non plus.

Par contre, les poutres sont mince en épaisseur...

Mais il est également vrai que l'effet levier est plus important pour la torsion... mais suffisamment à compenser la différence de rigidité qui est en proportion avec les carrés des dimensions des poutres ?

Je sais que le cadre du Petronas WSBK s'est fait en alu 5083 de 2mm, et le BO en 2,5mm. Vu l’augmentation de dimension en sens Z, est il possible que le BO ART est en 2mm, voir 1,5 ?

J'allais baser mes calcules sur le cadre Ducati 1098, parce que les dimensions des tuyaux sont connues (32 x 1,5mm, de mémoire), et parce que la moto n'était pas à coté de la plaque en performance. Il y a aussi les photos détaillées du Kalex postées de Maarten, où on voit au moins la forme des parties qui descendent à l'avant du moteur.

Autant pour moi Graham, en effet les cadres et bras oscillants que l'on voit de nos jours sur les motos semblent être dessinés et calculés pour limiter au maximum la torsion.
Dans notre cas c'est bien la flexion des pièces qui nous intéresse pour l’absorption des bosses.

Est ce que la recherche sur les cadres et bras oscillant n'est pas plutot orienté vers les effets vibrations/résonance lors des phases extremes ?
si un cadre ou un bras alu se deforme de + 3 mm , a mon avis , il est mort . il aura depassé sa limite elastique alors dire qu'il va absorber les "bosses" plein angles....

Lors du chattering, le dribble ar , ou la phase gaz coupe au point de corde , on ressent toujours ces vibrations ( avant de perdre l'adherence) chose que le cadre peut surement ' absorber / changer la fréquence

il y a des gars bien plus qualifies qui nous expliquerons ça ici.

Si vous voulez comparer à du rigide comme en F1, on voit les pneus se déformer bien plus que les triangles de suspensions, ils ne sont gonflés qu'à 1 bar , 1,5bars; pareil pour les motos , leur diametre est plus grand 16" toutes les contraintes se répartissent sur une plus grande surface , on ne voit rien bouger, on voit juste l'ecrasement au point de contact, mais en réalité, si vous observez une roue non équilibrée (surtout l'avant) la circonférence n'est plus ronde proche de la vitesse critique de raisonnance, j'ai eu le cas avec un balourd de 90gr mal positionné par le mécano usine...
Les pneus sont creux ,pas bien rigides surtout là où ils sont centrifugés...ils amortissent les petites bosses sans que la suspension ai le temps d'intervenir (hysterésis)
Un cadre ne plie pas sur une bosse de 1 cm, après des atterissages du style TT IOM, ce sont toujours les pneus qui prennent, enfin c'est mon avis, ; si ils bougeaient, ne fut ce que de 0,5mm, alors les jeux des fourches, des T, s'ajouteraient et la moto louvoyerait, impossible de rouler en ligne, j'ai eu le cas avec un mono bras dont le roulement était fatigué> impossible de rouler droit mais dans les courbes RAS car le pneu prennait la charge à son compte.
Chaque changement de vitesse au shifteur provoque 1T de choc sur la chaine, le bras ne bouge pas latéralement , le pneu marque le sol de son patch à cet endroit, le cadre lui n'a rien vu...
Au suivant!

Chris, si j'ai bien compris, pour toi le cadre ne subit pas de déformation ? seul les pneus ???

Moi je dirais un peu comme superkart, que les différences de comportement des cadres en fonction de leur rigidité est dans leur réponses aux sollicitations en fréquence. Quels sont les "modes" de l'ensemble de la moto (bras oscillant, fourche & tés, châssis & moteur), et quelle est l'amplitude de la réponse.
C'est assez peu buvable pour le commun des mortels, je suis loin d'avoir la connaissance nécessaire pour faire un exposé la dessus mais s'il ne s'agissait que de flexion sous charge; les battons de fourche feraient la gueule avant le châssis....

J'aime bien ce "débroussaillage" car il me paraît logique.
Concernant la fourche, son diamètre est volontairement limité pour justement pouvoir fléchir également.
On s'enfonce dans la mollitude...

superkart a écrit:

Lors du chattering, le dribble ar , ou la phase gaz coupe au point de corde , on ressent toujours ces vibrations ( avant de perdre l'adherence) chose que le cadre peut surement ' absorber / changer la fréquence

C'est ma supposition, mais je vais laisser cela pour bien plus tard. En effet, si la douille de direction était attachée très solidement au moteur, moins de vibration arriverait depuis la roue avant (par exemple) jusqu'au guidon et cela laisserait le pilote un peu en manque des prévisions de glisse...

La question de la flexion de la fourche aussi est compliquée. Elle doit être suffisamment costaude pour résister tout le poids de la moto au sens longitudinal lors du freinage, sans trop coincer, ce qui oblige qu'elle ne flèche pas trop.

D’ailleurs, la partie intérieure intérieure ne peut être beaucoup plus ni moins rigide que les fourreaux, sinon... ça coince. Mais le tuyaux internes sont rond, donc également rigide dans tous les sens, alors pas trop de liberté à faire les fourreaux avec plus de flexion latérale que longitudinale. Pourtant, Ohlins y essaie...

GrahamB a écrit:

La question de la flexion de la fourche aussi est compliquée. Elle doit être suffisamment costaude pour résister tout le poids de la moto au sens longitudinal lors du freinage.....
Mais les tuyaux internes sont rond, donc également rigide dans tous les sens, alors pas trop de liberté à faire les fourreaux avec plus de flexion latérale que longitudinale.

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