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25 83 71° 175 168 103 355 |
3. Etude de la trajectoire de roue
3.1 Présentation de l'étude :
Nous souhaitons ici vérifier les critères d'absorption des chocs frontaux et d'atténuation du phénomène de pompage annoncés par le concepteur. L'étude se base sur la cinématique du quadrilatère déformable et est réalisée à l'aide du module de mécanique du logiciel "Solid-concepteur" ; j'ai effectué la modélisation volumique sur "Solid Works" mais n'ai pas eu accès au module de mécanique. Pour effectuer ce travail, la société Fournalès m'a gracieusement prêté un prototype de débattement 60 mm et non 80 mm comme le modèle présenté. Toutefois, les résultats obtenus seront similaires. Par cette même étude, nous vérifierons le débattement annoncé.
Ø L'atténuation du phénomène de pompage, décrit dans la première étude, se justifie par une amélioration du rendement en montée.
Ø Après étude expérimentale de la direction des efforts du sol sur la roue, le concepteur a souhaité un meilleur encaissement des chocs frontaux : les composantes de direction parallèle au sol rencontrées sur des obstacles de grosse dimension pénalisent l'avancement de la roue et donc du vélo.
3.2 Modélisation géométrique :
Souhaitant simplement faire une étude cinématique, nous nous attacherons uniquement aux mobilités utiles à cette analyse sans tenir compte des éventuels degrés d'hyperstatisme. Nous modéliserons donc les quatre liaisons principales de la fourche par des pivots. Par la symétrie du mécanisme et du fait que les torseurs cinématiques de tous les solides sont des glisseurs de résultante parallèle ; nous ferons une étude cinématique plane.
L'angle de direction adopté par les constructeurs est généralement de 71°. A chasse égale, plus cet angle est important, plus le placement de la roue avant est précis et donc plus le vélo est maniable ; en contrepartie, la stabilité diminue.
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codes de couleur:
Pivot
de fourche.
Basculeur supérieur.
Basculeur inférieur.
Montants.
Valeurs en mm.
3.3 Etude cinématique :
L'étude technologique de l'amortisseur nous donne son amplitude extrême permettant de paramètrer le mécanisme.
Le pivot de fourche est fixe et nous étudions le déplacement de l'axe de roue : ci-dessous, les trajectoires obtenues à l'aide du logiciel "DMT 20" puis exploitées sur "Excel".
| Fourche Look- Fournalès Elle est représentée en multi-positions et la trajectoire de l'axe de roue est tracée en noir | Fourche télescopique :La trajectoire est linéaire et d'angle égal ou légèrement inférieur à celui de la direction (71°) |
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Trajectoires des axes
de roue.
3.4 Résultats sur Excel :
3.5 Exploitation des résultats :
+ Pompage :
Il est principalement dû aux efforts des bras sur le cintre : ces efforts sont de direction proche de la verticale et d'intensité faible.
La différence d'inclinaison des trajectoires en début d'enfoncement confirme l'atténuation des effets de pompage sur la fourche Look-Fournalès par rapport à une fourche télescopique : le scalaire effort/déplacement faible en est la cause.
+ Chocs frontaux :
Cette différence d'inclinaison des trajectoires est importante en début de course (pour l'atténuation du pompage) et plus faible ensuite afin de ne pas pénaliser le débattement vertical (utile au franchissement de l'obstacle).
Lors d'un choc sur un obstacle relativement haut, la fourche Look-Fournalès atténuera d'abord et principalement la composante frontale qui est la plus importante ; puis progressivement la composante verticale afin de permettre le passage de l'obstacle. La transformation progressive du déplacement horizontal en vertical laisse à penser un meilleur enroulement de l'obstacle.
+ Le débattement :
Celui annoncé est de 60 mm et nous trouvons un déplacement curviligne de 63mm. Cependant, la composante verticale qui importe dans le franchissement d'obstacles n'est que de 54mm.
+ Freinage :
Une telle trajectoire semble être nuisible lors du freinage ; les efforts du sol sur la roue étant dans ce cas parallèles au déplacement : la fourche risque un enfoncement intempestif.
Ce phénomène aussi rencontré sur les fourches télescopiques sera accentué. Néanmoins, l'étude suivante nous montrera que cet enfoncement n'a sur la fourche Look-Fournalès que peu d'influence sur le comportement du vélo.