Concevoir le train avant (pendulaire ?!?)

[benoja]

Bonjour à tous,

La plupart des véhicules qui vont être présentés dans le cadre de l’extrême défi vont avoir des caractéristiques communes au niveau du train directionnel. (le plus souvent, c’est le train avant).

Outre les angles de carrossage et parallélisme que j’ai choisi de laisser à 0 pour le prototype, un angle de chasse minimum est à respecter pour que le véhicule ne soit pas inconduisible. (entre 2 et 3 degré dans mon cas).

L’épure de Jeantaud est également à considérer si l’on veut que le véhicule est un comportement sain en virage.

Mais personnellement j’aimerai que le véhicule penche légèrement du coté intérieur au virage pour optimiser le travail des pneumatiques et lutter contre la force centrifuge.
J’ai trouvé plusieurs véhicules qui ont ce type de comportement:
Outre les scooters à 3 roues (Piaggio MP3, Quadro 3D, etc…) je me suis intéressé aux projet ULP (ultra léger pendulaire) de Philippe Crassous et au Mille Miglia de Pablo De Chaves.

Je vois à peu près comment fonctionne le train avant de ces véhicules (même si ça me paraît un peu trop simple…) mais le mien est équipé d’une lame avant en composite (un peu comme la Peugeot 208 Hybrid Fe, en plus simple).
J’ai choisi cette solution technique pour éviter les bras de suspensions, amortisseurs et ressorts mais j’ai du mal à savoir comment faire pour recréer l’effet du train avant « pendulaire ».

Je pense relier les deux parties supérieures des portes fusées entre elles par une sorte de « barre anti rapprochement » afin de recréer une forme de parallélogramme qui se rapproche des scooters 3 roues mais je ne suis pas sûr de mon coup…

Est-ce que quelqu’un a déjà étudié le comportement d’une lame de suspension dans cette configuration ? ou avez vous tout simplement un avis sur la question ?!?

Merci d’avance et à bientôt !
Benoît JARRET

[gonzalochomon]

Probably the easiest solution to keep it simple, is that the full spring leaf plus the upper arms or struts tilts in relation with the rest of the vehicle.

[manu928]

http://blog.ac-versailles.fr/tmvm120092010techno/public/blowup-images/Cours_pdf/Geometrie_2009.pdf

Pince/ouverture

Pour la géométrie, il faut :

• train AV
  - de la pince pour de la stabilité en ligne droite, mais au prix d’une certaine paresse en virage
  - de l’ouverture pour de l’agilité à tourner, mais au prix d’une certaine instabilité en ligne droite
• de la pince sur le train AR

Pincement (automobile)

Le corollaire est qu’il faut :

• définir ces angles de géométrie train
• En production, il faut être capable de régler et vérifier cette géométrie

Carrossage

Sur une voiture, on mets du carrossage négatif pour que la roue soit « à plat » lors du virage de référence que l’on souhaite passer.

Carrossage

Exemple : Règlages de train Clio II 1.9D :
angle : - 0°17’ +/- 25’ (pince) avec Véhicule au poids en ordre de marche

On a déjà un peu échangé sur le sujet dans ce sujet : https://forum.fabmob.io/t/jantes-creuse-sans-rayons/348/17

[benoja]

Merci pour vos retours.
En effet, c’est intéressant de rappeler l’essentiel.

Je ferai des tests une fois les portes fusées montés sur la lame et je vous tiendrai informé.

Ce que je veux éviter c’est ce type de comportement : )

Bonne soirée et à bientôt.

Benoît J

[beoducreux]

Bonjour

Je me permets une remarque en forme d’avis technique :

Je pense que les détails d’épure de trains sont du 2nd ordre au stade de la conception pour des véhicules dont les performances dynamiques ne visent pas forcément un podium… Au pire des cas, des latitudes de réglages seront à provisionner pour la phase de mise au point du prototype roulant (carrossage, pince, parallèlisme), mais je crois que l’image du Can-Am sur 2 roues ne correspond pas à une situation de vie fréquente sur un ORNI de l’extrême défi, et ne m’apparait pas dimensionnante à ce stade (d’ailleurs le CanAm était bardé d’assistances électroniques pour pallier ce risque, compte tenu des perfos moteur et du potentiel d’adhérence en virage qui permettait des vitesses déraisonnables).

En revanche il y a un point fondamental qui me fait tiquer : véhicule inclinable, ou pas (auquel cas on peut l’appeler « tabulaire »).
Un Piaggio MP3 (et ses homologues tricycles à moteur de série dérivés de scooters), malgré une complexité importante de train AV, est un véhicule pour lequel l’inclinaison est un degré de liberté pour le conducteur : c’est le pilotage par le motard qui induit, puis régule l’inclinaison selon le rayon du virage et la vitesse. C’est une conduite « au guidon » qui nécessite (même si c’est inconscient pour la majorité des motards) une phase d’inclinaison par contrebraquage du guidon, avant d’asservir la direction en reprenant un braquage « dans le sens du virage ». Ce type de pilotage est systématique en 2 roues (même en vélo), et se retrouve donc sur les 3 roues à inclinaison « libre ». Un bon exemple d’engin atypique mais intuitif à piloter était le Tri’Ode de Véléance (tricycle électrique léger inclinable). Pour autant son système d’inclinaison libre avait nécessité des astuces de conception et de sécurité (pour limiter les risques en cas de perte d’adhérence en virage).

En revanche, je ne connais aucun véhicule étroit à inclinaison « pilotée par la machine » et qui ait rencontré le succès…
J’ai suivi le projet Tilter (Synergethic) dont le système d’inclinaison était d’une complexité très forte, sans avoir réellement pu être mené jusqu’au bout.
J’ai également suivi de près le déploiement en flotte captive du i-Road de Toyota (dont la roue directrice était en + la roue arrière ! ) et le comportement d’ensemble du véhicule était si atypique qu’il imposait une formation spécifique à chacun de ses utilisateurs (autopartage à Grenoble, ça n’a pas duré longtemps).

La dynamique d’un véhicule inclinable est complexe, réalisée inconsciemment par la majorité des cyclistes ou motards, mais très difficile à automatiser si on veut une interface de conduite de type « volant automobile ».
Par conséquent il me semble qu’il convient de définir le choix « inclinable ou tabulaire » d’une part, et « inclinaison libre pilotée par le conducteur OU inclinaison pilotée par le système » d’autre part, en prenant bien en compte 1) sa justification dynamique par rapport à ses impacts (masse, complexité, situations de vie où elle apporte un gain dynamique) et 2) l’interface de conduite et la compétence qu’on attend de l’utilisateur.

Je vous recommande les publications de Gilles Schaefer sur le sujet (il avait sorti un article sur le sujet en 2009 pour un Congrès de la SIA en 2009). Pour moi Gilles est un expert de référence de la dynamique véhicule, notamment les petits inclinables. CAR&D - Société de Recherches et Développements Automobiles - Creative Automotive Research & Development

[benoja]

Bonjour,

Merci pour ces références, beaucoup d’éléments intéressants.
En fait, je m’intéresse particulièrement au comportement du véhicule car les ORNI avec lesquels je compte participer à l’extrême défi sont basés sur un véhicule sportif destiné à la base aux pistes de karting. (avec assistance limitée à 45 km/h)
Je voulais déjà pour le projet initial des solutions techniques simples pour avoir un véhicule très léger avec un minimum d’impact environnemental.
Le démonstrateur non carrossé pèse environ 60 kg.

Je trouve qu’il y a déjà plusieurs véhicules intéressants et aboutis qui participent à l’extrême défi et je ne veux pas rajouter un projet dont l’approche ressemble à ce qui existe déjà.

Etant expert automobile et moniteur de pilotage j’ai déjà pas mal échangé avec des collègues sur mon projet et le principal frein au départ, (outre le fait qu’ils trouvent tous les véhicules « alternatifs » moches) et le fait d’avoir 3 roues…
Il est clair que les véhicules qui n’ont qu’une roue avant ne sont pas aidés dans les virages… mais je leur ai démontré que certains « reverse trikes » sont très efficaces sur circuit. (comme le Corso concepts ou le T Rex de Campagna).

Evidemment ces véhicules n’ont rien à voir avec l’approche de l’extrême défi mais leur conception atteste de la pertinence de se passer d’une roue avec tout ce qui la lie au châssis.

Pour les e-GokART et e-GoCAR j’imagine quelque chose de très simple avec des roues bien plus étroites et je ne veux pas que l’inclinaison soit aussi prononcée que dans les exemples cités plus haut. (y compris les miens).

Je pensai juste réaliser le train avant de telle façon que le véhicule ait « tendance » à se pencher du coté intérieur au virage, notamment pour lutter contre la force centrifuge et optimiser le travail des pneumatiques, mais je pense que le comportement optimum sera surtout obtenu par un centre de gravité très bas, une voie avant suffisamment large et un empattement limité.

Merci encore et à bientôt.

Benoît JARRET

[manu928]

Si vous partez d’un train AV de karting, ça peut le faire.
Développer un train AV inclinable est quelquechose de particulièrement complexe qui va nécessiter beaucoup d’heure d’ingénieries.
Il faut que la géométrie du train AV soit uniquement liée à l’angle de braquage et à l’accélération latérale sur le véhicule. La suspension ne doit permettre des mouvements que sur un axe vertical et dans le plan de la roue sans modifier la géométrie du train. Sinon, on obtient quelquechose d’inconduisible.

Sur la photo que vous avez mise du tricycle en bascule, ce n’est pas un problème de train AV c’est un problème d’accélération latérale trop forte par rapport à la largeur du train et la hauteur du centre de gravité.

[thibault.s-74]

N’ayant aucune connaissance sur les sujets de mécanique, je me permets tout de même de partager le lien suivant.
Lors d’une des émission du « laidback bike report » (youtube) Gary Solomon avait rapidement présenté un trike pendulaire présent au SPEZI.
Site constructeur: http://rartrike.com/tricycles-oscillants-de-rartrike-france/

[benoja]

Merci Thibault, beaucoup de choses intéressantes sur cette page, je la mets de coté.
A bientôt.

[gabriel.plassat]

Bonjour à tous
pour faciliter la capitalisation des connaissances, il est possible d’ouvrir une page « Connaissances » sur le wiki en la reliant à l’extrême défi. Il y a déjà plusieurs pages : Explorateur de ressources — Communauté de la Fabrique des Mobilités

C’est simple, se connecter avec son login/mdp, cliquer sur Créer une ressource — Communauté de la Fabrique des Mobilités => Connaissances => Rédiger dans la fiche puis Enregistrer ! Vous pouvez copier/coller des infos de ce fil pour les mettre dans la page « Train avant ». Merci !!

[arnaudvemoo]

Bonjour, merci @beoducreux pour ces retours d’expériences concrets et pour le lien vers CAR&D, très intéressant !
@benoja je n’y connais rien au lames de suspension (ressort très peu amorti ?), mais si tu as un grand côté du parallélogramme qui est souple et pas l’autre (ou les deux côtés mais pas la tringlerie de direction…), ca va changer la géométrie de ton train avant (dont le carrossage)… je suis curieux de voir ce que ca peut donner ! Comme ca a été évoqué dans la discussion, ce n’est pas le même sujet si tu vises un comportement dynamique intéressant sur une piste à 45 km/h ou si tu veux un engin conduisible facilement même quand la charge de l’essieu avant change beaucoup. Ca ne me parait pas sain mécaniquement, mais quel sera le ressenti réel ?

J’en profite pour glisser un petit REX de notre premier proto : On s’est rendu compte d’un détail qui peut paraitre inexistant sur un vélo dans une pratique non sportive, mais qui est nettement plus important sur des engins moins simples : La rigidité du chassis et de la commande de direction ont un impact important sur la facilité à tenir l’équilibre sur un engin pendulaire. L’équilibre est une question de mouvement de l’ensemble corps et de petits geste réflexe, ca ne marche pas sur un truc mou. Vivement notre second proto !

Je re-rebondis sur la contribution de @beoducreux concernant le non succès des véhicules à inclinaison « piloté par la machine ». Chez VeMoo, ayant pas mal travaillé sur des logiciels qui font un peu de dynamique ‹ lent ›, il nous semble qu’il manquera toujours une information à la machine qui rend le sujet « perdu d’avance » : l’intention du conducteur manquera. La position du volant, les angles /sol et chassis/train pendulaire ne diront jamais ce que veut faire le conducteur dans 1 seconde. On se dit que c’est pour ca qu’il fallait un apprentissage pour le i-road (on l’ignorait, merci de l’info). Bref, si on veut faire du pendulaire accessible, il y a un gros travail de méca, pas de mécatronique.

Voilà, désolé pour ce message en retard qui part un peu partout.
Arnaud.

[thibault.s-74]

J’ai oublié de mentionné aussi le mouvement pendulaire passif utilisé par SWINCAR

… Mais j’imagine que ce n’est pas une nouveauté pour vous .
J’avoue être plus conquis par le passif que l’actif pour une utilisation de tous les jours!

[arnaudvemoo]

Il me semble que nous l’avions effectivement vu en début de projet. L’objectif est à 1000 lieues du notre. Sauf erreur, la nacelle du swincar a tendance à penduler vers l’extérieur du virage pour le confort du pilote (il ne glisse pas dans le siège tant que le système n’est pas en butée). Mais le centre de gravité se rapproche de l’extérieur, ce qui le rapproche du renversement. Alors que le coureur à pied, le VeMoo, les vélos, les chats, les monocycles, les scooters à 2, 3 ou 4 roues s’inclinent intégralement vers l’intérieur : on a le confort (on ne glisse pas dans le siège vers l’extérieur) et le renversement n’est pas possible sans dépendre de la largeur du véhicule (vélo…).
Mais l’objectif du Swincar s’est vite orienté vers le tout terrain, et non pas l’usage au quotidien dans un encombrement contenu. Cela dit, ils ont bien du s’amuser autant à le concevoir qu’à le faire rouler !
Arnaud.

[benoja]

Merci à tous pour ces retours.
@arnaudvemoo en effet, le point sensible va être le comportement du train avant.
Les variations de carrossage ne m’inquiètent pas trop contrairement au parallélisme qui risque de bouger si le débattement de la lame est trop important. (il est prévu une flèche maxi de 30 mm).
Lors des freinages, les biellettes de direction vont agir sur les leviers situés après les axes de roues dans l’axe longitudinal et cela va sûrement induire de la pince.
Le problème c’est les à-coups que ça pourrait générer s’il y a trop de débattements successifs, car il n’y aura pas « d’amortisseurs » pour dissiper l’énergie.
Mais nous avons la chance d’avoir dans l’équipe e-GoCAR un ingénieur qui a déjà travaillé sur des suspensions en composite dans le monde du cycle et il y a des solutions !
Tout à fait en phase avec vous sur le fait de trouver des solutions mécaniques et pas mécatroniques.

@thibault.s-74 C’est marrant Swincar est la première entreprise que j’ai contacté quand j’ai voulu me lancer dans le prototypage il y a plusieurs années car plusieurs éléments du véhicule m’intéressaient (j’imaginai mettre des pédales et une lame de suspension sur leur châssis) mais ils préparaient l’expédition Solar Off Road, ce n’était pas le moment et après je suis passé à autre chose.
D’après mes souvenir, le Swincar se comporte comme une « araignée » pour corriger les devers en franchissement, grâce à ses bras articulés, mais sur le plat avec de l’adhérence il peut s’incliner du coté intérieur au virage si on l’aide un peu en se penchant à l’entrée du virage. (comme lors de la démonstration au Salon de l’auto à Lyon en 2019).
Bonne soirée et à bientôt.
Benoît

[marcl73]

Bonjour Benoit,

Je sais que tu es parti avec un design à deux roues avant, mais je me dis que peut être tu pourrais regarder https://www.mosquito-velomobiles.com/ . Ils ont un design avec une roue avant et deux arrières, la roue avant et l’ensemble du siège est pendulaire (vers l’extérieur) et les roues arrières ne s’inclinent pas non plus.
La transmission par chaine va sur la roue avant, ce qui allège le véhicule et permet d’avoir un centre de gravité plus bas et probablement une position de conduite plus intéressante pour un kart.
Bonne journée
Marc

[benoja]

Bonjour Marc,

Merci pour l’info je ne connaissais pas le Mosquito, joli et visiblement performant.
Je ne pense pas participer à l’XD avec l’e-GokART, l’équipe que nous avons formée est pour développer l’e-GoCAR qui sera destinée à la route avec une carrosserie minimum pour être à l’abris des intempéries et approcher une vitesse de 80 km/h.
L’idée est de faire un hommage aux cyclecars des années 20 qui ne devaient pas faire plus de 350 kg:

Le véhicule sera plus fin avec une deuxième place à l’arrière mais je voudrais garder un train avant performant et sécurisant pour avoir une bonne tenue de route en virage et pouvoir faire des freinages efficaces à 80km/h.
Malheureusement la stabilité dans ces conditions n’est pas au rendez-vous avec une seule roue avant.

Pour la position de conduite, je trouve que la maîtrise d’un véhicule avec volant et la visibilité (autant pour voir que pour être vu) sont meilleures dans une position plus relevée comme dans les karts Berg. La position de pédalage est également idéale pour moi dans cette configuration car proche des vélos « semi allongés » que l’on trouve dans les salles de sport et qui permettent de forcer longtemps sans se faire mal.

Bonne soirée et à bientôt.
Benoît

[gabriel.plassat]

Présentation de Car&D sur le sujet des liaisons au sol pour les véhicules intermédiaires : Cloud Fabmob

[cargo84]

Super interessant, une bonne presentation des solutions existantes.

[cargo84]

Pour la version pendulaire du PedaloCab je « penche » pour un 3w-1F-1T, avec traction avant et train arriére oscillant et directeur… Proche d’une des solution de Mosquito mais avec carrosserie.