[Technique] Ça sert à quoi, le réglage de l'angle de colonne ?

De ce que je peux voir, toute les motos de vitesse actuelles aient une angle de colonne entre 22,5 et 24° (y compris la Metiss).
Elle joue dans la distribution des masses (position du pilote par rapport à l'axe avant), le degré de pro-dive et la chasse une fois le déport fixe.

En revanche, il y avait des expériences menées il y a 30 ans par Tony Foale, qui semblait indiquer que pour la plupart, avec chasse au sol constant, l'angle avait peu d'importance... sauf que plus verticale était meilleur pour résister la perturbation par bosses en ligne droite. Il remarquait qu'une angle près de 15° donnait des problèmes de flexure de la fourche... mais je vais supposer qu'une fourche moderne résiste mieux : on voit souvent des angles de cet ordre quand la roue arrière se lève, sans que la fourche se mette en vibration comme aux années 80.

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Cela dit, il ne s'agissait pas d'une moto de compétition...

JBB nous dit qu'il faut une angle qui corresponde à la chasse pour que la moto se mette progressivement à l'angle, plutôt de résister avant de tomber... mais de toute façon la Metiss y était peu sensible, la Vyrus/Tesi très...

Et puis, en WSS où la géométrie n'est variable que par des changement d'assiette, on a vu des déports entre 30 et 40mm...

Alors j'ai posé une question sur un groupe suspension/géométrie sur FB :
"Si tu étais chef d'équipe en Moto2, avec des tés dans tous les déports et des inserts pour changer l'angle, tu ferais quels changements dans quelles circonstances?"

Les réponses étaient assez uniformes au sujet de la chasse : réduire pour prendre l'angle plus rapidement, augmenter si vitesse de passage mi-virage trop basse.

Personne n'a donné une réponse autre qu’ambiguë pour l'angle de colonne... en effet la seule était
"s'il avait des problèmes avec vitesse de passage et à l’entrée, je la changerais".
Mais je n'arrivais pas à extraire en quel sens.

Alors, à vos avis ? Pourquoi ne pas passer à 20° ? En quelles circonstances tu passerais de 23 à 23,5 en changeant le déport pour garder la chasse constante ?

I would want bring the fork legs as close as possible to the steering axis in order to reduce the polar inertia of the lot, so that means an offset of zero. Then I would use a trail of about 85 to 90 mm. That would result in an angle of about 16°. We built a couple of frames along these lines and the handling was superb. I know that JBB insists on a definite offset but I have never been able to establish the need.

Dank u Frits... did those bikes have tele forks? I'm thinking of the consequences of having the bars 50-60mm further forward.
I also wonder if the position of the brake calipers undermines the minimum IoM argument?

GrahamB a écrit:

Dank u Frits... did those bikes have tele forks? I'm thinking of the consequences of having the bars 50-60mm further forward. I also wonder if the position of the brake calipers undermines the minimum IoM argument?

Yes, they were tele forks Graham. I'd like to build something along the JBB lines with some other niceties added, but for the moment that would take too much persuation; most people don't like changes.
The bars can stay where you want them, no problem. Most clipon bars are offset to the front anyway.

The position of the brake calipers will move the center of inertia slightly off-center of the fork legs. One could compensate that with some slight offset, or one could choose the JBB solution of putting the calipers below the fork, right at the steering axis.
Zero-offset fork legs would also open the way to put the brake calipers in front of the fork legs once more, where they would be better cooled by the air stream.

Yes, I was being thick about the brakes... forgetting that it is the whole wheel that is involved in the steering inertia, not just the forks.   

Ok, je repasse en français... il y a aussi l'effet de réduction de chasse quand on prendre l'angle.

Ca c'est discuté ailleurs et on est parti sur comment définir la chasse sur l'angle, vu que la prjection de l'axe de colonne s'éloigne. Mais de ce que je comprends, en vérité c'est la chasse "effective"*, mesurée à 90° de la colonne qui compte, et de ça, uniquement le composant longitudinal (avant-arrière de la moto), car c'est celui-là qui determine le couple de la force auto-corrigeur autour de l'axe. Donc, si j'ai raison là, la chasse est réduite quand on prendre de l'angle du fait que le diamètre de la roue se réduise. Mais comme le radius de la roue n'entre dans le formule de la chasse effective via le sinus de l'angle de colonne:

Chasse Eff. =R * sin(t) - déport,
plus la colonne est verticale, moins sin(t) est grand, donc moins de variation de chasse... c'est bon ou mauvais ?

(*) J'emprunte le terme de Cossalter, "Motorcycle Dynamics"

Very interesting comments.

I understand your technical points.

Let's have the rider one : Do you think the polar inertia helps or hinders the rider to feel the front end and the ground contact?

I would think it would hinder...

Hi,  I think the tire deformation plays a role too(while braking or not), the contact moves with the tire shape too, on lean angles  and when you countersteer. The side deport issue from the tire size is also a point to take in account, in order to simulate an equation. It 's more complicated than a single column angle. You have also to set the steering angle of each radius corners...  
C'est un bon point de discussion Graham 

Frits Overmars a écrit:

Then I would use a trail of about 85 to 90 mm. That would result in an angle of about 16°. We built a couple of frames along these lines and the handling was superb.

Ah, like these?

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Also a thought about the rider position: since the rider's CoM is typically further back than the bike's, it would seem to make good sense to more the bike's back and the rider's forward, would it not? I notice that the bars in the above piv are still offset forward of the forks, but it is very short bike  

Dinomartino a écrit:

Do you think the polar inertia helps or hinders the rider to feel the front end and the ground contact?

While looking through Frits's posts (  ) to find the photo of his frames, I was reminded of something else : less polar moment improves feedback up to a point, but it also increases the resonant frequency. So at a certain point, it will be difficult for the rider to damp out an oscillation, because his muscles will not be able to react fast enough.

There is also an interest in having a delayed reaction for the cases where the trail becomes briefly negative, ie hitting bump large enough to move the contact patch forward on the tyre. In that case, the angular momentum of the front wheel and its polar moment are going to help prevent the steering slamming straight to full lock...   

That said, the polar moment is going to be dominated by the contibution of the front wheel, according to md²+Iw, where Iw is the Polar moment of the wheel (ie about any axis orthogonal to the spindle and passing through it) and d is the offset/déport. Since the second term is going to be a lot bigger than the first, I doubt setting d=0 xould take you too far  

Graham, I think you can change the title to an english one and, may be, translate your first post...

  

Do we have many people who do not read French in here?

bonjour,
par rapport au 1° article de GrahamB de ce post (je ne suis pas parvenu à remonter à cette partie pour la "citer"), les études et publications de Tony Foale sont en effet d'un grand intérêt et ont probablement débroussaillé quelques règles de définition, conception (et réglages) de chassis.
Cependant, à ce sujet, la fourche "verticale" avec un déport énorme pour conserver une chasse traditionnelle (à cette époque, sans doute 100 à120mm), n'a pas donné de résultats probants, selon T Foale.
A mon avis ce n'est pas uniquement en raison de cette construction géométrique, c'est à la base principalement parce que le chassis avait des sections trop faibles (des tubes et profilés) ne permettant pas d'avoir une rigidité/résistance convenant aux efforts qui s'y appliquaient. Si l'on refaisait maintenant, avec les connaissances et méthodes de calculs actuels, donc un chassis rigide, on aurait très certainement des résultats de trains avants différents de ceux analysés dans le livre de T. Foale.
En fait, je pense que la "guimauvité" des chassis de l'époque a partiellement faussé les résultats des principes testés.
Ce qui confirme cet avis, c'est que les 500 2T de GP des années 80, les premières à cadre alu, avaient des sections de tubes alu tellement faibles que ça se vrillait en permanence et que les teams avaient des difficultés à régler chassis et suspensions (la 1° Yamaha de Marc Fontan, les Suzuki usine). En fait à cette époque, la rigidité avec les tubes alu était certainement inférieure à la rigidité des cadres acier d'un ou 2 ans en arrière. Il a fallu l'arrivée des chassis alu type "Deltabox" pout obtenir des rigidités suffisantes, d'ailleurs ce type de construction/choix des sections est toujours employé (ce n'est pourtant que de la conception de structure mécanique).

Mon intervention ici est pour mettre en avant l'effet pro-dive, cité par GrahamB, qui a de l'influence sur les motos de vitesse. Ramener la fourche vers une position verticale va diminuer la plongée de l'avant au freinage, mais va changer la chasse effective au sol de la moto en virage (guidon braqué) (par rapport à angle de chasse habituel 24à20°) et puis va augmenter les efforts sur les bagues de coulissement des tubes de fourche, donc user plus vite ces bagues.
Et l'usure des suspensions ça compte, le proprio d'une sportive ne va pas avoir envie de faire changer ses bagues de fourche tous les ans, donc on conçoit sa moto avec une géométrie qui préserve l'usure de la fourche et l'on conserve cette apparence sur les motos de compé. JBB pourrait en parler longuement je pense.

A mon avis, utiliser un angle-colonne 20° ne posera pas de problème avec une fourche parfaitement entretenue (de plus les rugosités et coeffs de frottements -traitements TiN, DLC,Wc-C, ...- des pièces concernées ont énormément évolué), je crois avoir vu des angles de 18° sur des 125 Aprilia usine.

Merci pour l'intervention intéressante. J'imaginais aussi que la rigidité des cadres jouait ; quand j'étais jeune, une angle de 30° était de rigueur sur les crosseuse, alors qu'elles ont évoluées vers 25-26 depuis. D'ailleurs en MX, pas de grande évolution des tailles de pneus.

Je m’interroge quand même sur les motos récentes : les motoGP semblent être autour de 23-24°, alors que les TZ/RS250 étaient livrées à 22°30', ce qui est devenu 21°30' une fois un peu d'angle ajoutée au bras.

La question de pro-dive m'intrigue aussi, je crois avoir collé ailleurs une graphique montant l'effet pro-dive en fonction de distribution de masse et angle de colonne, qui prend en compte le changement d'angle :

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On voit qu'avec des paramètres typiques (23°, 50% à l'avant) on multiplie la force sur les ressorts de presque 2,7 en freinage, alors qu'en prenant une angle de 62° le facteur n'est que 2,13. Donc il y a quand même une rebond après qu'on laisse le frein d'environ 0,57 du pré-contraint. Alors si on règle pour être près du fond lors du freinage pour maximiser la capacité de freinage sans lever l'arrière, on se trouvera avec autour de 30mm de débattement de réserve à pleine angle...

Si par contre l'angle de colonne était à 18°, on n'aurait qu'une vingtaine de mm, mais 30mm si on revenait à une angle maxi de 57°. Est-ce qu'il est possible que évolution actuelle vers des angles plus grandes est produite par les pneus qui autorise plus d'angle en courbe ?

Je pense que la hauteur de colonne joue aussi , plus elle est haute , plus les bras de leviers jouent au freinage(sans parler ici du CdG ou CoG).Bien sur cela engendre de la chasse supplémentaire, mais on peut jouer alors sur les déports d'axe ou de triple yoke(correct Graham?).


L'usure des bagues de fourche est elle plutôt tributaire des matériaux utilisés, les Showa ne doivent pas avoir du teflon inside , alos que ma Ohlins , je dois changer les bourrages tous les ans ,car ces bagues se marquent mais glissent bien sur les fourreaux. C'est le prix a payer > la sensibilté est super grande en courbe, sans parler des pack de rondelles etc.

On pourrait très bien concevoir une fourche verticale mais avec du déport négatif(roue tirée comme la Geco), mais il faudrait qu'elle soit attachée loin devant le moteur.Pourquoi personne n'a essayé? Les caddies et autres charrettes ont cet agencement, cela se met à guidonner à une certaine vitesse d'avancement mais dès que la charge augmente , c'est hyper stable.    
Je l'ai experimenté lors de la construction d'un vélo couché, le guidage est instable à basse vitesse, hyper réactif dans les courbes, avec augmentation de l'effort à ramener la roue droite .

cristogrr a écrit:

On pourrait très bien concevoir une fourche verticale mais avec du déport négatif(roue tirée comme la Geco), mais il faudrait qu'elle soit attachée loin devant le moteur.Pourquoi personne n'a essayé?

Oui, justement ...

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Graham, tu cites sam 22 fév 16:15 :
" Donc il y a quand même une rebond après qu'on laisse le frein d'environ 0,57 du pré-contraint "
que veux-tu dire par là, plus précisément ? (course restante de compression - depuis position rider SAG- =0,57*débattement ? )

Graham, à quel type de moto envisages-tu d'apporter des modifs de chasse?
Ce que j'ai constaté, c'est que sur des motos légères, 50-2T à 125-2T, on peut avoir angle de chasse faible et chasse faible, parce que machines légères et inertie polaire de direction facilement compensable par pilote. Mais pour des motos mono et multi-cylindres 4T, en effet les angles-chasse vont de 22 à 24°, trop d'inertie polaire du train, le pilote anticipe les braquages pour être bien positionné dans sa trajectoire en courbe.
L'Aprilia 250RSV réplica (la compé-client à moteur ROTAX) de 1996 avait rake=21,5° et chasse de 71mm avec déport aux tés de 40mm !

Au sujet des motos de tout-terrain, en effet angle origine actuel entre 25,5 et 27,0°. Mais en supermotard où avec des tés spécifiques on peut changer l'angle de colonne, on avait règlé à 25,4° pour un pilote dont je m'occupais, avec un très bon comportement sur le bitume (pilote en tête d'un championnat de France jusqu'à une blessure).

Pour ce qui est des différentes architectures de train avant, je ne m'y lancerai pas, tellement le sujet est largement débattu dans des posts spécifiques !!!!!
Par contre tous les types de montages avec beaucoup de porte-à-faux ne peuvent pas avoir une grande fiabilité, à moins de beaucoup renforcer et donc d'alourdir, donc pour le train avant ce n'est pas commercial.

Pour l'histoire de rebond: supposons que sous conditions neutre les ressorts à l'avant sont comprimés de 50mm (35mm de sag + 15mm pré-contrainte). Alors en freinage ça passe à 2,7 x 50 =135, ou bien 120mm de compression de la fourche sans le pré-cont., presque au fond alors sur une moto de vitesse. En réalité, l'effet de ressort d'air intervient, mais laissons cela à côté.

Par contre, à pleine angle sans freinage, la combinaison des forces latérale et verticale donne une facteur de 2,13, donc 107mm sur les ressorts, compression fourche de 92mm, 28mm de moins que sous freinage: alors en passant de freinage à plein angle sans freinage, la fourche s'étend de 28mm.

Le cas supermotard est intéressant, comme les fourches d'origine ont l'axe écarté vars l'avant en bas et en plus on perd 20mm de chasse quand on pose une roue à 17", même si on basse l'arrière pour garder la même angle de colonne. J'ai lu des histoires des gens qui ont découpé la colonne pour le ré-souder...  excessif, à ton avis ?

Pratiquement je pense expérimenter sur une SV650, qui pèse vers 130kg, alors entre les 250 2T et les SBK... et c'est claire que la chasse doit être plus important sur une grande... mais l'angle ?

Moi ,j'essaierai une construction suivante:

-5° d'angle, -100mm de chasse, -100mm de déport aux T de guidon.(à défaut de fourche déportée comme anciennement en cross ou enduro)
Le fait que tout soit vers l'avant , le fait de reculer les bracelets ne doit pas modifier le positionnement pilote.
Plus besoin d'une course de 125mm non plus pour la suspension avant.

Quelques données intéressantes : les réglages de la 999RS de Steve Martin, saison 2004.
A noter que la 999 avait un concentrique qui permettait de changer l'angle de colonne de 1°... les deux choix se nommaient 23,5° et 24,5°, quoique la vraie angle dépendait d'autres facteurs.

En principe, si on veut changer la colonne sans modifier la chasse, on fera une compensation de 6mm dans la déport, alors qu'il ne semble pas se faire dans les deux cas où il avait choisit 24,5...

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Allez Graham , le mieux c'est de tester !!
sur nos protos , je fais des grosses bagues de roulement en alu afin de pouvoir changer l'offset ou l'angle (chose qu'on a jamais essayé)
j'ai deja vu un cadre de RSV1000 modifié avec une nouvelle colonne resoudée
le plus simple serait surement de tester les Tes LAGAR
Contact [Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien] ou 06 32 44 28 19. Le prix de vente du "T" réglable est de 699 € TTC livré sous 24h.

Trouver une geometrie qui ne releve pas la moto au freinage serait TOP .
C'est le point le plus chiant pour moi entre moto lourde et moto legere , on ne peut pas serrer la trajectoire sans perdre l'avant avec les freins.

En fait, aucune de mes motos se lève sur les freins... la TZ demande qu'on pousse pour la tenir sur l'angle sur certains virages qui passe en dévers, voir T2 à Phillip Is.

Mais je n'ai pas trop envie d'en faire une qui le fasse !

Je connais une manière de faire : j'ai pris une fois une moto de concession pour un essai, et elle se levait fort. Mais puis, le pneu avant avait < 1 bar...   

C'est parce que tu roules sur des motos de moins de 150 kilos !!
Passé ce cap , ce n'est plus des motos mais des Tanks.

  

Non, mais j'avais aussi une 600

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Mais puis j'ai trouvé un peu de huile sur la piste et

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Donc je l'ai reconstruit et j'ai fait un autre petit erreur

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... et puis alors, j'ai acheté de nouveau une 2-T  

superkart a écrit:

le plus simple serait surement de tester les Tes LAGAR
Contact [Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien] ou 06 32 44 28 19. Le prix de vente du "T" réglable est de 699 € TTC livré sous 24h.

C'est intéressant ça, merci   Robby Moto pouvait m'en faire des tés en 22-30mm, mais à presque 200€ de plus...