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Le Pitlane: centre technique: châssis/physique

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L'immersion dans cette simulation est encore renforcée par la connaissance des faits historiques....

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Table des matières

 

Châssis et physique

Comprendre le comportement d'un véhicule, arriver à décrypter les éléments constituant un setup, puis adapter ces différents paramètres à son propre style de conduite nécessite tout d'abord une bonne compréhension des mécanismes physiques régissant l'attitude d'un véhicule en marche, puis également de certaines notions simples de mécanique auto. Le châssis, constitué des parties métalliques qui supportent la carrosserie, joue un rôle primordial dans l'équilibre et la stabilité de la voiture: nous aborderons ci-dessous certains principes à connaître pour adapter un setup en connaissance de cause.

Roulis et forces en jeu

Un véhicule en marche est sous l'action et la contrainte d'un certain nombre de forces illustrées sur le diagramme ci-contre: rien de révolutionnaire, certainement une évidence pour la plupart d'entre vous, mais nécessaire à connaître pour comprendre les fondements du réglage de setups. La poussée est issue du moteur, évident. La masse du véhicule tendra à le plaquer au sol sous l'action de la gravité. La traînée est une variable intégrant "tout ce qui freine la progression du véhicule"; on peut aisément concevoir ici l'importance de l'aérodynamique du chassis, le types de pneus (plus ou moins profilés), du vent, des aspérités du bitume, d'une montée etc.

Schéme illustrant le roulisDéfinition livresque du roulis: mouvement alternatif transversal que prend un navire sous l'effet de la houle, des vagues; balancement d'un train en marche. En fait, considérant le schéma ci-dessous, le roulis représente les oscillations à type de balancement qui font varier l'assiette du chassis autour de l'axe central traversant de part et d'autre le véhicule. Schéma illustrant le tanguage

 

 

 

Mr Moss à RouenL'image ci-contre figurant S.Moss sur le circuit de Rouen montre grossièrement la prise de roulis du véhicule à l'attaque du virage: les flèches noires pointent dans le sens du roulis du chassis; les conséquences en sont le délestage (détente !) des suspensions intérieures au virage (flèche blanche) et compression des suspensions extérieures au virage (flèche rouge).

 

 

 

 

 

 

Barre anti-roulis

Les barres anti-roulis (BAR) sont en quelque sorte des ressorts auxiliaires latéraux qui modifieront la résistance au roulis du véhicule, donc essentiellement en virage. En d'autres termes elles influencent grandement l'équilibrage du véhicule en limitant le transfert de masse sur les roues externes lors de la prise d'un virage. Il existe une barre anti-roulis pour le train avant et un deuxième pour l'arrière.

Si l'on durcit la barre avant la voiture aura tendance à sous-virer; dans le cas contraire en assouplissant la barre anti-roulis la voiture tendra plutôt vers le survirage (cf ces termes). En particulier durcir la barre au niveau du train arrière poussera vers le survirage et inversément l'assouplir rendre la voiture plus sous-vireuse. Répétons que ces principes sont très généraux et que les vrais effets de ces réglages doivent être interprétés et intégrés dans le contexte global d'un setup et tous les réglages qu'il comporte !

Citation du guide du pilote: " Une autre des règles simples de Doug Arnao est que la valeur de la BAR avant devrait être 18 N au-dessus de la valeur de la raideur à la roue. C'est-à-dire que pour une voiture dotée à l'avant de raideurs de ressorts de 123 N, il faudrait une BAR d'à peu près 140 N. Le réglage de la BAR arrière est plus empirique. On l'utilise pour équilibrer la voiture entre survirage et sous-virage mais, en pratique, elle atteint environ 70% de la raideur de la BAR avant. "

Schéma illustrant le sous-virageSous-virage

Voici un terme important à connaître: il décrit le comportement du véhicule lors de la prise d'un virage, lorsque le train avant ne répond pas suffisamment au braquage, la voiture semblant vouloir continuer sa course tout droit, vous obligeant à braquer davantage; à l'extrême le train avant perd toute adhérence et vous filez effectivement vers l'extérieur de la courbe ! Il s'agit en fait d'une dérive de l'essieu avant supérieure à celle de l'essieu arrière; les causes en sont multiples (dureté des suspensions avants, raideur de la barre anti-roulis) et entraînent un mauvais équilibrage du véhicule.

Notons que la plupart des réglages d'un setup tendant vers le sous-virage favorisera la propulsion du véhicule sous l'effet de l'accélération, au contraire des réglages rendant la voiture survireuse qui eux diminueront d'une certaine façon le grip à l'accélération, la propulsion du véhicule à l'accélération.

 

Schéma illustrant le survirageSurvirage

Le terme sous-virage définit ci-dessus décrit la perte d'adhérence du train avant; le survirage lui se distingue par une perte d'adhérence du train arrière: la dérive de l'essieu arrière est supérieure à celle de l'essieu avant lors de l'amorçe d'un virage. Il s'ensuit une voiture qui réagit trop à vôtre braquage, d'où cette impression que " l'arrière tente de doubler l'avant "; elle semble vouloir tourner davantage que voulu. Sans réaction du pilote, notamment débraquage, le véhicule partira en tête-à-queue. A nouveau la cause en est un mauvais équilibrage du chassis entre l'avant et l'arrière; comme décrit dans le guide du pilote, il s'agit d'obtenir une tenue de route neutre; pour cela il faut idéalement que les quatres roues se mettent à glisser au même moment et avec la même amplitude à l'amorçe d'un virage.

Visionnez donc la courte séquence nommée " Spin_Hona" illsutrant à merveille la notion de survirage en passage et sortie de virage ! (Spin_Hona clip vidéo)

 

Hauteur de caisse

Vous pouvez définir la hauteur du chassis à l'avant et à l'arrière séparément. L'objectif c'est de trouver une hauteur de chassis minimale qui permette d'abaisser au maximum le centre de gravité de la voiture: il est clair qu'en tout cas à l'époque on ne pouvait compter sur un quelconque effet de sol (chassis ultra-abaissé entraînement un écoulement de flux d'air "forcé" entre le bas de caisse et la route avec effect de "suction" plaquant littéralement le chassis contre le sol); par contre un chassis abaissé, diminuant le transfert de masse latéral lors de la prise de virage, aura tendance à moins solliciter les pneus (en particulier les roues extérieures au virage, au détriment des roues intérieures plutôt délestées) d'une part, avec une meilleure adhérence, et d'autre part permettra un meilleur contrôle du bolide en courbe, plus réactif et direct; les freinages appuyés seront également plus stables avec moins de délestage du train arrière et donc moins de surcharge du train avant.

Mosport 1967Bien sûr un chassis trop rabaissé touchera la route à la moindre irrégularités de bitume (bruits de râclement caractéristique dans GPL) , au moindre freinage aggressif, ou bien viendra s'appuyer brutalement sur les butées de choc (cf ce terme) dans le contexte de ressorts trop souples: vous perdrez brutalement la direction du véhicule en cas de frottement de la partie avant de la caisse, ou alors toute motricité / propulsion en cas de frottement avec la partie arrière du chassis. L'exemple le plus parlant c'est l'attaque de la compression avant le virage 5A à Mosport ! (flèche rouge sur le tracé)

Le réglage de la hauteur de caisse dépend comme pour le reste de nombreux facteurs tels que le circuit, le poids du véhicule (avec le plein d'exxence ?), la dureté des ressorts, les amortisseurs (taux de compression - détente), la longueur des butées de choc, et ceci à la fois pour la partie avant et arrière du chassis. En règle générale on imagine mal rouler avec une hauteur de caisse minimale sur un circuit vallonné, bosselé, au bitume très irrégulier: d'une part vous aurez la fâcheuse tendance de toucher ou frotter la route entraînant des déséquilibre, pertes de motricité et contrôle de la direction, d'autre part ceci limitera les réglages en débattement de vos suspensions, vitales pour négocier les bosses, passages sur les vibreurs en conditionnant un meilleur grip dans ces situations. Inversément sur un tracé plat et rapide vous gagnerez à choisir une hauteur de chassis basse, voire minimale pour les raisons évoquées précédemment. Le choix reste donc difficile et c'est un peu en tâtonnant, en s'inspirant d'autres setups que l'on parvient à trouver ses propres marques. En toute logique plus le chassis est surélevé plus vos ressorts pourront être souples et inversément un chassis rabaissé imposera des ressorts réglés plus durs.

Enfin citons le manuel du pilote qui vous mets en situation: "Cependant, il y a d'autres moments où la voiture semble se comporter comme si elle heurtait la piste... sans pour autant faire aucun bruit. Lorsque, par exemple, elle paraît assez stable en phase initiale d'entrée en virage, puis qu'elle part brutalement en survirage ou en sous-virage. Si l'assiette est basse, la suspension aura probablement heurté les butées de choc. Ce sont de petits cônes de caoutchouc qui agissent comme des ressorts auxiliaires pour éviter les contacts métal-contre-métal quand la suspension arrive en compression complète. Si vous les choississez très courtes, elles vont entrer en action avec un claquement sec. Vous pouvez atténuer cet effet en les montant plus longues...mais alors, il vous faudra relever l'assiette ou vous prendrez appui dessus en courbe, ce qui n'est pas souhaitable du tout. Le remède est simple: au choix, augmentez l'assiette, prenez des ressorts plus raides, raccourcissez les butées ou faites une combinaison de ces éléments. "

Butées de choc

Paragraphe en cours de rédaction.......

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