Je n'en suis pas fier mais au début de ma pratique du sport automobile, j'étais ommnibulé par la puissance et donc persuadé que plus on a des chevaux plus on va vite. Ce n'est pas totalement faux mais çà n'est assurément pas vrai. En effet, peu importe la puissance si il n'est pas possible de la passer dans des conditions optimales au sol. C'est bien là que l'importance de la Géométrie prend tout son sens.

 

 

Le réglage de la géométrie consiste à controler et à régler

l'alignement des 4 roues d'une véhicule en fonction de l'usure

des pneus, de la façon de conduire du conducteur et aussi

des paramètres propre du véhicule.

Dans des conditionts standards, la géométrie permet en autre de =>

 

 

 

Dans des conditons plus particulières et notamment celle du pilotage

sur circuit, il est primordialde de disposer d'une géométrie appropriée

permettant d'optimiser l'utilisation de la bande de roulement en ligne

droite mais surtout en virage.

Ci-contre les avantages venant s'ajouter à ceux précédemment cités =>

 

 

 

Pour cela, plusieurs réglages sont importants : la carrossage, le paralélisme (pincement et ouverture), le chasse, la hauteur de caisse, le réglage des amortisseurs. Le sujet me fascine et c'est pour cela que j'ai décidé de lui en dresser une section.

LE PARALLELISME (TOE IN - TOE OUT)

C’est en générale le seul réglage disponible sur la voiture de monsieur

tout le monde d’où la confusion avec la géométrie.

 

Pour le parallélisme, on parle de «pincement» quand l’axe de

direction des roues tend à se croiser vers l’avant (imaginer la position

du chasse-neige en ski).

En général, le pincement se trouve à l’arrière afin de stabiliser le

véhicule et de limiter le survirage.

 

On parle aussi «d’ouverture» quand l’axe de direction des roues tend

à se croiser vers l’arrière.

C’est en général sur le train avant qu’il y a de l’ouverture afin d’avoir

un véhicule plus incisif et pour éviter le sous-virage, mais cette règle

change sur beaucoup de voitures de course.

Pourquoi une section dédiée à la Géométrie ?

LE CARROSAGE (CAMBER)

LA CHASSE (CASTOR)

+ Meilleure résistance au roulement et donc réduction de la consommation de carburant et d'émissions de CO2,

+ Augmentation de la durée de vie de vos pneus,

+ Protection des pièces mécaniques.

+ Stabilité à haute vitesse

+ Motricité

+ Direction incisive en entrée de virage

+ Tenue de route en virage (éviter les sur-virage ou sous-virage)

Le carossage est l’angle que forme la roue avec la piste. Cet angle est positif

lorsque le haut de la roue est incliné vers l’extérieur de la voiture et

négatif lorsqu’il est incliné vers l’intérieur.

 

Typiquement, le carrossage est négatif (contre carrossage) afin de garder le maximum de surface de pneu en contact avec le sol dans les virages.

 

La variation de carrossage est également un critère dimensionnant pour l’angle de pivot et l’angle de chasse. En effet ces deux valeurs influent sur la prise de carrossage en braquage.

 

Influence : Le carrossage joue un rôle important sur l’effort transversal que le pneu va fournir.

 

L’angle de chasse est l’angle projeté de l’axe de pivotement de la roue sur un plan longitudinal XZ.

 

 La chasse est dite positive (+) lorsque le sommet de la fusée (la fusée est l’extrémité de l’essieu servant de support au moyeu de roue) est inclinée vers l’arrière du véhicule.

La chasse est dite négative (-) lorsque le sommet de la fusée est inclinée vers l’avant du véhicule (la chasse négative est très rarement utilisée sur les voitures européennes).

 

Influence : Un angle de chasse positif permet le rappel des roues en ligne droite et la remontée d’efforts dans la direction. Un angle de chasse positif provoque une prise de contre-carrossage sur la roue extérieure et améliore donc le comportement véhicule en braquage.

 

BUMPSTEER

GARDE AU SOL (RIDE HEIGHT)

La garde au sol ou hauteur de caisse, est un facteur important du comportement de la voiture et la première chose à régler sur une auto de course. Celle-ci est la valeur exprimée en «cm» ou en «mm» indiquant la hauteur disponible sous le véhicule au niveau du train avant et arrière. Elle est donc mesurée et réglable en deux points.

 

 

Dans des conditions d'utilisation circuit, globalement plus la garde

au sol est faible et plus la voiture ira vite :

 

  • en virage grace à une prise de roulis pus faible

 

  • en virage encore grâce à un meilleur grip

 

  • en virage toujours grâce à un centre de gravité plus bas

 

  • plus la voiture pourra aller vite en ligne droite grâce                                                                                                                                   notamment au gain de motricité généré par l'effet de sol

 

 

 

 

 

Il faut donc chercher à la diminuer au maximum en veillant à approcher la garde au sol optimale (hauteur permettant une vitesse maximale du flux d'air circulant sous la voiture) et ensuite à avoir une voiture plus basse à l’avant qu’à l’arrière pour regagner en vivacité sur le train avant et en motricité. C'est en fait une question de répartition des masses, plus la voiture est "piquée" sur l'avant plus il y a de poids sur les roues avant et plus la direction est efficace. En revanche si l'arrière devient trop léger on a un risque de le "perdre" et de partir en toupille !

 

Attention à ne pas aller dans les extrêmes car une garde au sol trop basse aura des conséquences néfastes sur la tenue de route à la fois en virage et en ligne droite, mais aussi sur la vitesse puisque cela génerera plus de trainée aérodynamique que d'appui.


La hauteur de caisse se règle à l’aide des cales de contrainte sur les amortisseurs.

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RESSORTS (SPRING)

AMORTISSEURS (SHOCK ABSORBER)

J'ai volontairement mis les trois éléments ci-dessous les uns après les autres car ils restent intimement liés.


En effet, il serait stupide d'avoir des ressorts souples avec une hauteur de caisse au minimum (sauf si l'on souhaite poncer la piste), comme il serait tout aussi stupide d'avoir des ressorts durs avec une rigidité d'amortissement et de détente souple, car l'amortisseur ne pourrait plus contrôler correctement les oscillations de la suspension. Et des exemples comme cela il y en a beaucoup !

 

Le ressort contrôle le mouvement vertical de la roue par rapport à la caisse, ce que l’on appelle le débattement. Plus le ressort est rigide, plus il faudra une pression importante pour le compresser et inversement. Le ressort a un lien direct sur la capacité de la voiture à absorber les aspérités de la piste (bosse, vibreur), mais aussi et surtout sur la capacité de la voiture à prendre du roulis ou du tangage

 

Les + et les – d'un ressort souple :


+ Amélioration de l'adhérence et de la motricité surtout sur les pistes bosselées
+ Usure des pneumatiques moins importante


- La voiture sera moins maniable (plus molle)
- Risque de sous-virage ou survirage plus important lors des freinages et accélérations

Les + et les – d'un ressort rigide :


+ Amélioration de la tenue de route en virage, freinage et accélération (car moins de roulis et de tangage mais jusqu'à un certain point)
+ Le véhicule sera plus réactif (plus maniable)
+ Permet de diminuer la hauteur de caisse


- Usure des pneumatiques plus importante
- Perte de motricité et d'adhérence principalement sur pistes bosselées

Avoir des écarts de réglages trop importants entre les ressorts avants et arrières n'est pas conseillé, car cela risque de déséquilibrer complètement la voiture.
Pour les propulsions, privilégier des ressorts plus rigides devant que derrière afin de limiter le transfert de masse au freinage, donc le survirage.

L'amortisseur a pour rôle de limiter les oscillations de celui-ci.

Le réglage des amortisseurs se fait en fonction des ressorts.  En effet, le ressort seul ne suffit pas et si l'amortisseur n'était pas présent, notre voiture passerait beaucoup plus de temps dans les airs que sur la route.

 

Rigidité de la détente / Rigidité d'amortissement

 

 

L'explication reste très simple : sur les déformations de la piste, un amortisseur se compresse (s'écrase) et se détend (se décompresse). Su des voitures oriénté piste, il est possible d'équiper sa voiture avec un amortisseur sur lequel on peu régler la rigidité de la détente, c'est-à-dire la capacité de celui-ci à se décompresser plus ou moins, et/ou la rigidité de l'amortissement qui est la capacité de l'amortisseur à se compresser plus ou moins.

 

Ces deux paramètres vont influer sur la motricité de la voiture, car des réglages trop souples amplifieront le risque de talonnage, et des réglages trop durs feront sautiller le véhicule sur les déformations. Mais ces réglages joueront un rôle important sur la stabilité de la voiture dans les phases de freinage et d'accélération en virage, car c'est dans ces moments-là qu'on les sollicite le plus.

Plus vous réglerez un amortisseur souple et plus le transfert de masse sera important, plus il sera dur, plus le transfert de masse sera faible.

Un bon réglage limitera les survirages et sous-virages.

 

Analysons les situations :

 

Si la voiture sous-vire en entrée du virage (phase de freinage),

c’est qu’il manque du poids à l’avant :

• Diminuer la rigidité de l'amortissement à l’avant, ainsi

l’avant s’abaisse davantage

• Ou diminuer la rigidité de la détente à l’arrière, ainsi l'arrière

se soulève plus, ce qui augmente le transfert de masse à

l'avant, donc le poids.

 

Si le sous-virage se transforme en survirage, c'est surement que

vous avez trop diminué l'un des paramètres.

 

Si la voiture sous-vire dans la sortie du virage (à l'accélération),

c'est qu'à ce moment il y a trop de poids à l'arrière :

• Augmenter la rigidité de l'amortissement arrière, ce qui fera

en sorte que le cul de la voiture descende moins bas

• Ou augmenter la rigidité de la détente à l’avant, ainsi le nez

de la voiture se lèvera moins

 

Si le sous-virage se transforme en survirage, c'est surement que vous avez trop augmenté l'un des paramètres.

 

Attention : il existe un moment entre la phase de freinage et d'accélération, le moment ou vous n'êtes plus sur les freins et pas encore sur les gaz (en général au point de corde ou apex), si vous rencontrez durant ce moment des problèmes de sous-virage ou de survirage et que votre pilotage n'y est pour rien, ce sont les barres anti-roulis qu'il faudra modifier mais pas les amortisseurs.

 

Il est conseillé d'avoir une rigidité de détente plus importante que l'amortissement afin d'harmoniser les vitesses de compression et de décompression des ressorts. En effet, le ressort propose déjà à lui seul une résistance à l'écrasement mais absolument aucune à la décompression bien au contraire, c'est pour cela qu'il faut plus de rigidité pour gérer la détente. Plus le ressort sera souple, moins vous devrez mettre d'écart entre les rigidités, plus le ressort sera dur plus vous devrez appliquer un écart important.

 

Il est important de se rappeler que ce sont les ressorts qui affectent tout car ils sont le trait d'union entre le châssis et les pneus. Votre garde au sol et vos amortisseurs devront être réglés en fonction.

On entend souvent parler d'un effet indésirable appelé "BumpSteer" mais beaucoup moins d'explications sur comment il apparait, comment l'atténuer.

 

Il faut déjà savoir que ce phénomène apparait principalement sur le train avant et dans une condition particulière, lorsque celui-ci est chargé. Mesuré en degré, on peu le définir comme la variabilité de la pince ou de l'ouverture lorsque les roues montent ou descendent.

 

Généralement, lorsque l'on a de la pince, le "BumpSteer" l'augmente en rapport avec la charge associée. Lorsqu'on a de l'ouverture , c'est elle qui augmente.

 

Bien mieux que de beaux discours, il est préférable de le voir en image.

LE POIDS

« Light Is Right »…. Telle était le principe élémentaire d’Antony Colin Bruce Chapman, fondateur de la marque automobile Lotus Cars lorsqu’il fallait concevoir un véhicule de course ou de serie.

 

Plus qu’une simple citation, ces trois mots restent aujourd’hui encore pour beaucoup de passionnés la définition d’un concept automobile où le poids est l’ennemi numéro 1 de la performance. L’ajout de puissance vous rendra plus rapide en ligne droite alors que la soustraction de poids vous rendra plus rapide à chaque endroit de la piste. Déjà complètement à contre-sens de la course folle à la puissance qui a dictée la fin du 20ème siècle, ce concept parait aujourd’hui totalement en décalage avec les règles de la production automobile mondiale.

Après la thérorie, continuons par de la physique. La masse totale du véhicule (roue, chassis, moteur, etc.) est très importante pour obtenir les meilleures performances. La masse intervient dans l'équation fondamentale de la dynamique (seconde loi de Newton) :

D'après cette formule, on s'aperçoit que l'accélération dépend des forces extérieurs exercées sur la voitures mais également du terme 1/m. Ainsi, plus le poids de la voiture sera grand, plus le terme 1/m sera petit et donc l'accélération diminuera.

 

On peut donc en déduire qu'il faudra minimiser au maximum le poids de la voiture, pour avoir la meilleure accélération.

Aussi, la perte de poids permettra également d'augmenter la vitesse maximale du véhicule. Nous pouvons faire la comparaison entre un char d’assaut (50 tonnes) et un dragster (700kg). A puissance équivalente P = 940 kW, soit 1500 cheval vapeur, mais avec une masse bien différente.

Et également, plus la voiture est légère et plus elle est agile et efficace dans les courbes sérrées, les courbes rapides, les freinages grâce aux contraintes qui sont moindres.

 

 

En automobile, on distingue 2 masses différentes :

  • Le châssis, la carrosserie, le moteur et le conducteur forment un ensemble rigide qui danse sur les 4 roues, agité par les ondulations de la route, au rythme des ressort-amortisseurs. Ils forment la masse suspendue,

  • La roue (jante + pneu + disque et étrier de frein), son moyeu et les éléments de suspension (triangles, ressorts, amortisseurs) forment la masse non suspendue : ils suivent exactement les ondulations de la route.

 

Si la masse non suspendue est grande, la roue aura du mal à suivre les ondulations de la route : elle décollera derrière chaque bosse.

Si cette masse non suspendue est légère, alors la roue suivra facilement toutes les déformations de la chaussée et le pneu restera bien en contact avec le sol.

EMPATTEMENT (WHEELBASE) & VOIX (TRACK)

L’empattement est la distance entre les centres de roue avant et arrière. Un empattement long favorise la stabilité en ligne droite, un court permet d’inscrire le véhicule plus aisément en virage.

La voie est la distance entre les deux traces au sol d’un même train. Plus les voies sont larges et plus les performances en virage seront élevées.

 

Influence : En augmentant l'empattement on obtient une meilleure stabilité directionnelle, une meilleure habitabilité, une diminution du tangage et du transfert de charge longitudinale. Au contraite, en le diminuant, le comportement devient plus vif, on diminu le diamètre de braquage.

 

En augmentant la largeur de voie, on gagne en stabilité directionnelle, on diminu le roulis et letransfert de charge latéral

 

ANGLE DE PIVOT (KING PIN)

L’angle de pivot est l’angle entre l’axe de pivot et l’axe vertical de l’essieux. L’axe de pivot est donc l’axe autour duquel la roue braque.

En projection transversale (Axe Y), le deport au sol est la distance entre la trace de l’angle de pivot avec le sol et le pied de roue.

 

Influence : L’angle de pivot a une influence sur les variations géométriques du plan de roue en braquage et sur les efforts transmis au châssis. Combiné à l’angle de chasse, il détermine le critère de rappel ou de contre-rappel de la direction. L’angle de pivot doit être positif pour obtenir un rappel gravitaire mais ne doit pas être trop élevé pour limiter une trop grande prise de carrossage en braquage. En effet, le braquage des roues induit une prise de contre-carrossage sur la roue extérieure et de carrossage sur la roue intérieure.

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