Transfert de poids (Par Carol Jean, ingénieur)

[Dany#57 0]

WEIGHT TRANSFERT
TRANSFERT DE POIDS


On a vu précédemment que le Cross weight sert à contrebalancer le transfert de charges en virage.

La présente chronique présente le transfert de charges, soit les charges dynamiques, et traite en particulier du transfert de poids de la gauche vers la droite et de l’objectif d’obtenir l’accélération maximale à la sortie du virage.

Une charge dynamique signifie une charge ou un poids en mouvement. Voici les principales charges dynamiques qui se manifestent et qui influencent le comportement de la voiture :

- le transfert de poids de l’avant vers l’arrière généré par l’accélération;
- le transfert de poids de l’arrière vers l’avant généré par le freinage;
- la force directionnelle initiée par le volant qui s’appuie sur les pneus pour changer la direction du véhicule;
- le transfert de poids de gauche à droite dans les virages à gauche;
- l’appuie aérodynamique (downforce) qui « écrase » la voiture au sol;
- la portance (lift) ou force qui a tendance à soulever la voiture.

Pour améliorer la performance du véhicule, on doit contrôler le transfert de charges s’effectue sur les 4 roues et trouver le meilleur compromis dans le but:

- d’obtenir le maximum de motricité à la sortie du virage (accélération, propulsion);
- d’atteindre le maximum de pouvoir directionnelle des roues avant pour faire tourner le véhicule;
- d’atteindre le maximum d’adhérence sur chacun des pneus pour augmenter la vitesse en virage;
- d’équilibrer autant que possible le freinage droite-gauche et avant-arrière pour pouvoir freiner le plus tard possible
et le plus loin possible dans le virage.

Transfert de poids en virage


Dans un virage, un Stock Car de 2900 à 3100 livres transfert plus ou moins 500 à 600 livres de la gauche vers la droite. C’est un ordre de grandeur réaliste pour servir de modèle, tant pour la chronique que pour analyse en essaie. La quantité de poids exacte transféré dépend du poids du véhicule, de sa hauteur, de sa vitesse et du rayon de la courbe.

Pour comprendre le transfert de poids en virage pensez à un enfant sur un tricycle. L’enfant est très haut sur la tricycle, il avance à vive allure et tourne rapidement sur une courbe serrée. En tournant le guidon brusquement, la roue arrière gauche est soulevée et tout le poids arrière est alors supporté par la roue droite, ce qui peut même l’amener à basculer.

Dans le cas d’un Stock Car en virage, le poids se redistribue de la gauche vers la droite et se répartie inégalement entre la roue avant droite (RF) et la roue arrière droite (RR). Une partie passe de la roue gauche arrière (LR) vers la roue droite arrière (RR) et l’autre partie, soit la plus grande, passe de la roue gauche avant (LF) vers la roue droite avant (RF).

Sous l’effet du transfert de poids dans le virage, le véhicule appuyé sur des ressorts a tendance à s’écraser du côté droit et à se soulever du côté gauche, donc à rouler vers la droite. C’est ce qu’on appelle le roulis (Body Roll).

Le transfert de poids compriment les ressorts du côté droit et tord la barre antiroulis (sway bar). Comme la barre antiroulis (sway bar) relie la suspension du côté droit au côté gauche, celle-ci force contre les ressorts du côté gauche. Ainsi ce sont les ressorts et la barre antiroulis (sway bar) qui résistent au transfert de poids, par conséquent au roulis (Body Roll). En anglais on défini cette résistance au roulis par «Roll Stiffness».

La répartition de la résistance au roulis (Roll Stiffness) entre l’avant (Front Roll Stiffness) et l’arrière (Rear Roll Stiffness) dépend de la résistance des ressorts aux quatre coins de la voiture et de celle de la barre antiroulis (sway bar). Et c’est la répartition de la résistance au roulis qui détermine la distribution du transfert de poids entre l’avant droit et l’arrière droit.

En ordre de grandeur, la résistance au roulis de l’avant (Front Roll Stiffness) s’élève à plus ou moins 75 % du total. Ainsi les 500 ou 600 livres de transfert de la gauche vers la droite, dont on a parlé plus haut, seront réparties à plus ou moins 75 % en avant à droite et plus ou moins 25 % en arrière à droite.

Dans le cas d’un transfert de 500 livres, 375 livres (75 % de 500) partent de la roue avant-gauche (LF) vers la roue avant-droite (RF), et 125 livres partent de la roue arrière-gauche (LR) vers la roue arrière-droite (RR).

LF – 375 livres RF + 375 livres

LR – 125 livres RR + 125 livres

Dans la chronique précédente on a conclu que nous voulons équilibrer la charge sur les roues arrières à la sortie du virage pour égaliser la contribution des deux roues arrières à l’accélération et du même coups obtenir le maximum de propulsion.

En ajustant le Cross weight dans l’atelier ou à la piste sur les balances, nous voulons surcharger le poids statique de la roue arrière gauche (LR) de 250 livres de plus que le poids statique sur la roue arrière droite (RR). De tel sorte que sous l’effet du transfert latéral arrière de 125 livres, la charge deviendra répartie également sur les deux roues arrières. Ainsi les roues arrières pousseront également à la sortie et permettront d’atteindre le maximum de propulsion.

Il y a aussi un autre avantage qui contribue à l’accélération maximale à la sortie de virage. La surface de contact (contact patch) de chaque pneu se déforme en virage. La quantité et la forme de la déformation est proportionnelle à la charge sur le pneu. Quand les pneus arrières sont chargés également à l’accélération, ils présentent un « Contact patch » identique et ils poussent ensemble dans la même direction sur des trajectoires parallèles. Quand ils sont chargés inégalement à l’accélération, ils présentent un « Contact patch » différent et ils poussent sur des trajectoires différentes qui font qu’ils travaillent l’un contre l’autre.

Pour illustrer tout ce qui précède prenons l’exemple d’un véhicule de 3120 livres avec 55.5 % du poids à gauche, 50% du poids en arrière et 50 % de Cross weight. Sur les balances on obtient :

LF = 866 RF = 693
LR = 866 RR = 693

Si en virage on transfert 500 livres dont 375 livres en avant et 125 en arrière, la répartition dynamique poids devient :

LF = 491 RF = 1068
LR = 741 RR = 991

Dans cet exemple on voit que le pneu arrière droit supporte 250 livres de plus que le pneu arrière gauche. À l’accélération, la motricité (propulsion, poussée, traction) ne sera pas égale des deux côtés, et tour après tour le pneu arrière-droite (RR) va avoir tendance à chauffer plus et à user plus rapidement.

Pour rectifier la situation, ajoutons du cross weight pour enlever 125 livres sur le RR et le placer sur le LR, en même temps on se trouve à enlever 125 livres sur le LF et à le placer sur le RF, ainsi à 58 % de Cross weight on obtient:

LF = 741 RF = 818
LR = 991 RR = 568

Alors dans le virage on obtiendra la répartition dynamique suivante:

LF = 366 RF = 1193
LR = 866 RR = 866

Au moment d’accélérer, la motricité sera égale des deux côtés parce que les deux pneus arrière vont se diviser également le travail, du même coup éliminant la chaleur excessive du pneu arrière-droite et son usure prématurée.

Notez que cet exemple de setup qu’on établi d’abord au garage correspond à un point de départ proche du setup final, qui lui sera ajusté à la piste selon le comportement général du véhicule.

Dans les prochaines chroniques, on va continuer avec le même exemple pour étudier les autres transferts de charges, dont ceux en accélération et en freinage.

Carol Jean, ing
www.chassisdynamic.com
26 février 2008

[subhuman111 0]

Merci dany ... vraiment de très pertinentes informations !!!

j'imagine que pour une traction avant , certaines données doivent êtres interprétées différemment ?

[wildthing1 0]

merci dany jais comprit beaucoup de choses