Mouvements de châssis

J'ai eu l'occasion d'évoquer la recherche d'un Centre Instantané de Rotation (C I R) lors de l'étude des mouvements plans d'un quadrilatère articulé. Ceci est bien utile dans la définition géométrique d'un châssis de voiture de sport (type monoplace équipée de suspensions à triangles superposés) mais aussi pour tous les mécanismes articulés plans. La moto, classique ou non conventionnelle en est un bon exemple d'application.

Voici deux vidéos pour illustrer le sujet :

- Une animation d'un train avant de monoplace, montrant les mouvements de roulis et de pompage.

- Une animation montrant de manière comparative (superposée) les mouvements latéraux d'une moto conventionnelle et d'une moto à train avant à quadrilatère (type JBB).

Quelques commentaires :

Les tracés ci-contre permettent de déterminer le centre de dévers, c'est à dire le centre de rotation du châssis par rapport au sol.

Dans ce cas de figure, on considère en fait des déplacements de faible amplitude mais les animations montrent de grands déplacements pour faciliter la compréhension des phénomènes. On a ainsi 3 CIR alignés :

- le CIR de la ROUE (ensemble roue + porte-roue) par rapport au CHÂSSIS, situé à l'intersection des droites passant par les axes d'articulation des triangles de suspension)

- le CIR de la ROUE par rapport au SOL, point de contact au sol considéré au milieu du pneu

- le CIR du CHÂSSIS par rapport au SOL, situé sur la droite passant par les 2 CIR précédents.

Comme on peut faire la construction pour la roue gauche et pour la roue droite on trouve la position du CIR Châssis / Sol. Ici, il est au milieu du véhicule car on fait le tracé à partir d'une position symétrique, "roues droites".

La vidéo montre aussi le mouvement de pompage, mouvement de montée/descente du châssis maintenu horizontal. Dans ce cas, on peut observer la variation de voie. Les choix lors du tracé de l'épure de suspension permettent, si besoin, de limiter cette variation.
On peut appliquer ces méthodes "automobiles" pour étudier les châssis des "motocycles". Il s'agit en réalité de MECANIQUE GENERALE et celle-ci n'est pas sectaire. Que l'on étudie une voiture, une moto, un avion ou une machine à coudre, les principes physiques et les méthodes de résolution qui en découlent sont les mêmes.

Les mouvements de châssis d'une moto sont un peu plus simples à étudier que ceux d'un châssis de voiture. En effet, aux déformations près, les mouvements sont tous décrits dans des plans parallèles au plan de symétrie de la moto ("plan milieu").

C'est pourquoi la vidéo "moto" montre le véhicule vu de côté.

Plus exactement, je vous montre 2 motos superposées. Ceci permet de bien observer les différences d'attitude du châssis d'une moto classique et d'une moto à train avant non conventionnel ("funny front end").

Dans la première partie, par analogie avec la vidéo "auto", on fige l'empattement (on figeait la voie pour l'auto). Cette situation est encore une fois un tracé théorique et n'est valable qu'autour d'une position donnée mais les amplitudes sont importantes sur l'animation pour la rendre plus lisible.

Si, donc, les points de contact au sol des deux roues sont maintenus et qu'on enfonce la suspension avant de la même valeur (par rapport aux châssis) pour les deux motos, il s'en suit un mouvement fort différent des deux châssis. Le bras oscillant arrière de la JBB pivote très peu mais le châssis bascule de manière importante. Au contraire, le bras oscillant de la CONVENTIONNELLE pivote beaucoup mais le châssis bascule très peu. On peut facilement comparer ce basculement dans la partie de video où seuls les châssis et le sol apparaissent.

Si, comme pour la voiture, on cherche la position du Centre Instantané de Rotation du Châssis par rapport au Sol, on obtiendra des résultats très différents pour ces deux motos. Ce CIR n'est plus un "centre de dévers ou de roulis" mais plutôt un "centre de tangage" qui met en évidence la différence de bascule avant / arrière des deux châssis. Je montrerai comment obtenir ces CIR dans un prochain article.

La fin de la vidéo montre la variation d'empattement dans le cas où on fait travailler la suspension avant en figeant la suspension arrière. Vous constaterez le recul important de la roue avant au freinage avec une fourche télescopique, engendrant un déplacement défavorable du centre de gravité et un glissement du pneu avant sur le sol (donc un moins bon contact et une usure accrue du pneu).

Si on compare une Suzuki GSXR standard et une METISS (Suzuki GSXR équipée d'un train avant JBB mais conservant toutes les autres pièces d'origine de la GSXR) on constate que la METISS accélère plus fort et use très peu son pneu avant. Les résultats de cette observation pratique sont-ils alors causés par les différences mises en évidence par la théorie développée dans cet article ? A vous d'en décider.