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Comment la cinématique de suspension peut améliorer les performances véhicule
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Comment la cinématique de suspension peut améliorer les performances véhicule

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Pour améliorer les performances d’un véhicule, il existe plusieurs paramètres d’ordre 1 sur lesquels on peut jouer. Réduire la masse, augmenter la puissance du moteur, augmenter la charge aérodynamique, réduire la traînée ou encore augmenter l’adhérence du pneu. Malheureusement, tous ces changements ont des inconvénients, par exemple:

  • Diminution de la masse – diminution de la durabilité, utilisation de matériaux plus coûteux
  • Augmentation de la puissance moteur – consommation accrue d’énergie, plus difficile à conduire
  • Plus d’appuis aérodynamique – entraine généralement une augmentation de la traînée
  • Moins de traînée – entraine généralement moins d’appuis aérodynamique
  • Augmentation de l’adhérence des pneus – l’utilisation de pneu plus « soft » entraine plus de dégradation

Pour améliorer les performances, nous aurons toujours à faire des compromis. Dans les courses d’endurance par exemple, avoir plus de puissance moteur permettrait de réduire le temps au tour, mais augmenterait la consommation de carburant – ce qui demanderait de faire plus d’arrêts aux stands (ce qui entraine une perte de temps).

Un autre domaine rempli de compromis est la cinématique de suspension. Qu’il s’agisse de la conception d’une nouvelle suspension ou la mise au point d’une suspension existante, des compromis devront être pris dans pratiquement toutes les décisions.  Quelle est la hauteur de centre de roulis optimale pour améliorer la réponse du châssis en roulis? Dois-je avoir beaucoup de gain de carrossage en roulis ou pas? Avoir un rapport cinématique non linéaire peut-il aider à contrôler les variations de hauteurs de caisse ou est-ce qu’il changera trop la balance véhicule en roulis ?

Il est évident que la conception d’une suspension et sa mise au point est un champ de mines de compromis, mais qu’en est-il des gains de performances? Combien peut-on gagner en optimisation la conception d’une suspension?

Dans cet exemple, nous allons nous pencher sur une suspension avant pour une voiture de course générique. La voiture a deux configurations possibles pour la suspension avant. Une suspension de référence (Baseline) et une suspension modifiée (Option) où on vient abaisser la hauteur des points cotés châssis du triangle de suspension supérieur d’environ 20 mm (3/4 in).

Cinématique de suspension OptimumG

L’animation ci-dessus montre la référence et la modification effectuée.

En utilisant OptimumKinematics, ces deux conceptions sont simulées dans une configuration de virage lent. Au milieu du virage, la voiture a du roulis et le pilote applique un angle volant. L’animation ci-dessous montre les deux conceptions dans l’état milieu de virage. Le lecteur attentif aura remarqué que l’angle de carrossage des pneus est légèrement différent entre les deux modèles. Les résultats de la suspension modifiée donne un angle de carrossage légèrement plus négatif pour le pneu extérieur (environ 0,25 degré de carrossage négatif en plus sur le pneu extérieur et 0,25 degré de carrossage positive en plus à l’intérieur).

Cinématique de suspension OptimumG 2

En utilisant les modèles pneus (Pacejka par exemple), l’effet de ce changement d’angle de carrossage peut être évalué en terme d’effort latéral fournis par le pneu. Sans entrer dans les détails, la modification de ces points de suspension donnant des angles de carrossage plus élevés se traduit par une hausse de 2,1% de l’adhérence latérale en milieu de virage. Cela signifie concrètement que pour un virage à basse vitesse, comme simulé dans cet exemple, la voiture peut aller environ 1 km/h (0.6 mph) plus vite (94 km/h au lieu de 93 km/h). La seule différence entre ces deux suspension a été le déplacement de deux points d’un triangle de suspension d’environ 20 mm vers le bas.

Ce n’est là qu’un exemple montrant comment la cinématique de suspension peut être utilisée pour améliorer les performances d’un véhicule, mais nous n’avons pas abordé ici les autres effets que peuvent induire ces modifications des points d’épure de suspension. Il y a un certain nombre de compromis qui doivent être pris en compte.

Source: OptimumG
L’opinion de Charlie Constant :

L’utilisation de la cinématique de suspension pour améliorer les performances d’une voiture est la première étape fondamentale lors de la conception d’une suspension. On se rends également compte qu’avoir des données fiables de pneu est essentiel pour développer au mieux une suspension. Bien sûr, ce n’est qu’un exemple parmi une multitude de points d’épure de suspension que les ingénieurs peuvent utiliser pour modifier le comportement de la voiture. Par la suite, l’élastocinématique doit être prise en compte également car ceci aura un fort impact sur les variations de carrossage en roulis par exemple . Enfin bref, chaque chose en son temps!

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