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 [Technique] C'est quoi le dribble...

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Frits Overmars

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MessageSujet: Re: [Technique] C'est quoi le dribble...   Dim 2 Fév 2014 - 11:12

GrahamB a écrit:
... je crois que normalement le CdM du pilote est derrière celui de la moto, donc si le pilote avance sur la moto, cela réduira le moment d'inertie, non ?
Oui. I should have expressed myself better, Graham. When the rider moves forward, the moment of inertia around the transverse axis may well decrease. In any case the total CoG will move forward, and with it the transverse axis of inertia. That decreases the perpendicular distance between this axis and the vertical force extending from the front wheel, and hence the moment that will try to rotate the rider+bike-ensemble around this axis. In other words: if the rider moves further forward, the sprung mass will be less easily rotated by the vertical force exerted by the unsprung mass.

It's the same story with rotation around the longitudinal axis of inertia. If a rider wants to turn to the left, he will induce this by momentarily steering to the right, the intention being to steer the wheels from under the bike, so that the bike will start falling to the left. So he wants a rotation around the longitudinal axis of inertia. The higher the CoG, the larger the radius from the Cog to the tire contact patches, the larger the rotating moment will be and the quicker the bike will respond. A small inertia around the longitudinal axis (all masses concentrated a much as possible near that axis) will obviously help.

Final axis: the vertical one. That force at the front tire contact patch that is generated by the rider's initial steering to the right, will do two things. It will try to roll the bike around its longitudinal axis as we have just seen, and it will try to turn the bike to the right around the vertical axis of inertia. If the CoG is far backward, the radius from this vertical axis to the front tire contact patch is large and the bike will turn to the right instead of toppling over to the left, as desired. Moving the CoG forward will improve this situation.
Boy, I do hope someone has read this story all the way up to here...
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GrahamB

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MessageSujet: Re: [Technique] C'est quoi le dribble...   Dim 2 Fév 2014 - 12:25

Ah, this last point is something I hadn't thought of: the ability of countersteering to lean the bike is determined effectively by the ratio of two distances, the height of the CoM and it's distance behind the front axle. Which happens to be the same ratio that determines braking performance. So it is an exact trade-off: better braking implies worse turn-in and vice-versa.
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GrahamB

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MessageSujet: Re: [Technique] C'est quoi le dribble...   Dim 2 Fév 2014 - 13:05

Frits Overmars a écrit:

That depends. Graham. If the acceleration was measured at the tire/road contact patch, I would have to agree. But how do you measure there? If the acceleration was measured at the wheel rim, things would not be quite so bad (although still bad enough) because the tire would try to expand downward and so keep some pressure on the contact patch.

Frits, I'm not sure about this. If the spring part of the oscillator is the tyre between the rim and the road, then the force that is reponsible for acceleration of the wheel (and hence axle, if the wheel is considered rigid) comes from the tyre. So, acceleration up at 1g requires F=mg more than equilibrium, ie F_tot=m_u g+W/cos(theta)) where m_u is the unsprung mass, W=(m_u+m_s)g is the total weight on the front and theta is the lean angle; acceleration down at 1g implies F_tot=-m_u g+W/cos(theta)). But, if you ignore the mass of the bit of tread that is moving, Newton's 3rd law would suggest this is also the force between the tyre and the track surface. Multiply it by cos(theta) to get the Normal force

N=(+/-)m_u g cos(theta) +W
and so the maximum available grip is µ[(+/-)m_u g cos(theta) +W]. So supposing about 60° lean, maximum lateral force should be
G=µ[(+/-)m_u g/2 +W],
so the proportional variation in max grip is
+/- 0.5/(1 + m_s/m_u)

However, since the oscillation is in the plane of the wheel, the required lateral force also varies cyclically, but with sin in place of cos... so if we think in terms of µ_r="µ required to avoid falling", this would be

µ_r=[(+/-)m_u g cos(theta) +W]/[(+/-)m_u g sin(theta) +W]

So, bigger the ratio of unsprung/sprung mass and the bigger the lean, bigger the variation in grip... and in general, the sprung weight should be an "effective" value taking into account the IoM and the lever length about the transverse axis. So yes, moving forward to reduce chatter makes sense, but I reckon it might be for more than comfort reasons...

(or, I screwed up the sums)
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Gilles_a_paris

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MessageSujet: Re: [Technique] C'est quoi le dribble...   Dim 2 Fév 2014 - 15:27

@Marc v3 :   
sur le dribble, voici un petit schéma et des valeurs numériques de base, cohérentes, mais le but est d'affiner un peu
[Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image][Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image]" />

Pour la raideur pneu, il suffit de mesurer la flèche du pneu pilote sur moto pression montée, ici j'ai environ 10 mm.

Concernant la difficulté de connaitre la masse non suspendue +demie suspendue, il n'y a aucun problème :
en CAO on a tout
à l'atelier, il suffit d'enlever l'amorto et de peser au sol la roue, châssis calé, la balance verra la bonne proportion des messes demi-suspendues (bras,...)

La fluctuation de la charge verticale du pneu en chattering de 1 mm correspond évidement à 10% de l'adhérence totale puisque la fleche du pneumatique est 10 mm ;
les 1g que j'ai cité représente l'accélération absolue dans le plan de la moto de la masse non suspendue qui ne fait que 15kg ;
cette perte d'adhérence de 10% est énorme, plusieurs crans de gomme, et ça fait beaucoup de perte de vitesse (-5%) en virage
Quand à appeler ça "confort du pilote" c'est un peu gonflé ... 

@Frits :   
first time I read a comprehensive explanation about maneuverability explaining so clearly what we see (short and high are the design targets)   

@Graham :
the perfect trade-off with braking is a perfect conclusion  
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Frits Overmars

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MessageSujet: Re: [Technique] C'est quoi le dribble...   Dim 2 Fév 2014 - 16:12

Gilles_a_paris a écrit:
@Frits :   
first time I read a comprehensive explanation about maneuverability explaining so clearly what we see (short and high are the design targets)
Merci Gilles. I am still an amateur, thinking about handling from time to time just to take my mind off engine design.
I used to do that with sudokus, but handling is more fun  Very Happy.
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Marc
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MessageSujet: Re: [Technique] C'est quoi le dribble...   Dim 2 Fév 2014 - 17:15

Hé les amis, c'est un article ou un livre que l'on écrit?
J'ai même pas le temps de mettre au propre qu'il y a déjà la suite... Sad

V4.0

Révision technique pré-saison : le dribble et le chattering, de quoi parle-t-on ?
Ce sont évidemment les deux mots qui reviennent le plus souvent dans les déclarations à chaud des pilotes pour expliquer le comportement de leur moto.
Nous avons voulu faire le point avec plusieurs ingénieurs dont certains impliqués dans le circuit mondial pour clarifier les phénomènes et savoir exactement de quoi l’on parle.
Avertissement : malgré tous nos efforts pour vulgariser le sujet, le lecteur est néanmoins prié de disposer de deux comprimés d’Aspirine et d’un verre d’eau à proximité de son ordinateur…

Dribble ou chattering, quelle est la différence ?
Le dribble est le rebond d'une roue, souvent arrière, alors que le chaterring est une vibration qui concerne les deux roues, donc la moto entière, mais c'est son effet sur la roue avant qui est le plus gênant.

Le dribble est assez simple à comprendre et à visualiser (Ben Spies au Qatar en 2012) mais le chattering, de quoi s’agit-il ?
En schématisant, il s’agit d'une vibration des deux roues (masses non suspendues) en opposition de phase, sur l'élasticité des pneus et des suspensions, ce qui explique que l'adhérence fluctue (c'est le problème perçu) et que la suspension débat (c'est ce que montre l'acquisition). Le mouvement se transmet d'une roue sur l'autre par un petit mouvement de tangage de la masse suspendue.
L'amplitude est très faible, la fréquence entre 16 et 20 Hz, la vitesse de débattement environ 60 mm/s, les accélérations verticales à l'axe de roue environ 1g. Le chattering se caractérise donc par le fait que les mouvements de la roue avant et de la roue arrière sont essentiellement en opposition de phase.
Ceci ne veut pas dire que les amplitudes soient nécessairement de même valeur à l'avant et à l'arrière mais, même lorsque l'amplitude est très faible pour une des roues, son mouvement reste quand même en opposition de phase avec celui de l'autre roue.
Cette vibration se reproduit donc plus de 16 et 20 fois par seconde et, suivant son amplitude, est plus ou moins ressentie par le pilote.
Si l’amplitude ne dépasse pas 0,4 millimètre, cela n’est pas trop gênant pour le pilote, mais cela peut aller jusqu’à 1 ou 1,2 millimètre et là, c’est vraiment handicapant pour le pilote.

Quelle est l’origine de ce chattering ?
Les efforts horizontaux des pneus (freinage et virage) en sont la cause : ces forces fluctuent (relief du sol, irrégularité de commande du pilote, ...), mais ces fluctuations induisent (avec des retards liés à l'inertie des masses) des variations d'efforts verticaux (adhérence), qui eux mêmes vont faire fluctuer ces efforts.
Exemple simplifié le dribble de roue arrière en frein moteur : le frein moteur sollicite la force de freinage du pneu AR, qui va freiner la moto, puis via le transfert de charge on perd de la charge arrière, qui va induire le glissement plus prononcé du pneu, qui va alors générer moins de force de freinage, diminuant la décélération et inversant le transfert, et l'on repart dans l'autre sens de l'oscillation de plusieurs choses (degré de liberté) à la fois (ce qui s'appelle un mode).
Multipliez cela par deux et mettez les phénomènes en opposition de phase et vous avez une petite idée de ce qu’est le chattering…



Quand le chattering apparaît, comment réagissez-vous ?
Avant tout, de façon concrète, cela dépend du pilote car cela reste partiellement un phénomène lié au confort. Par exemple, Marc Marquez subissait souvent du chattering en Moto2 mais ne s’en souciait pas plus que cela. Certes, la moto était peu vraiment peu « confortable » mais une moto de compétition n’est pas faite pour être confortable et l’idéal reste quand même de « faire avec » car tous les concurrents sont logés à peu près à la même enseigne concernant le chattering…
Le chattering le plus handicapant est celui qui se produit sur le train avant, à partir du lâcher de frein et de la visée du point de corde jusqu’au moment de la ré-accélération et du début du relevage de la moto. Là, le pilote voit alors ses sensations troublées par les vibrations et perd souvent du temps en utilisant une trajectoire qui n’est pas parfaite.
Pour les pilotes qui n’ont pas cette capacité à rouler avec ce problème, nous allons trouver des artifices qui vont dégrader un peu l’efficacité du compromis que représente la moto réglée au mieux, pour résoudre ce problème de confort.

Comment luttez-vous contre cela ?
Les moyens découlent directement de la description du phénomène et de sa mise en équation : masses non suspendues (mais nous avons très peu de latitude en ce domaine), raideur du pneu (au moins via le gonflage), raideur et amortissement de la suspension.

Si l'on durcit trop les amortissements dans la zone concernée (60 mm/s à la roue) la suspension débattra moins et l'on va passer au mode associé (plus basse fréquence) de tangage sur les pneus à suspension bloquée, ce qui n'est pas mieux. La « clapetterie » de l'amortisseur dans cette gamme de vitesse va donc être déterminante.
Sans oublier l'amortissement interne du pneu, mais là, seul le fabricant peut quelque chose.
En fait, l’important est de « casser » cette résonnance ou, du moins, d’essayer de la déplacer dans une zone moins sensible du pilotage mais, concrètement, nous sommes assez limités par la plage très restreinte de nos réglages, même si l’on a en MotoGP des capteurs d’accélération sur les roues (ndlr : la plupart des teams en disposent en MotoGP, très peu en Moto2 et aucun en Moto3) en plus des capteurs de suspensions, pour bien observer le phénomène.

Il n’est donc pas facile de satisfaire le pilote ?
A propos du pilote, il est important de lui rappeler que le chattering apparaît plus facilement avec un pilote qui va tenir très fort les demi-guidons qu'avec un pilote plus détendu; c'est parfois une solution en soi que de dire au pilote d'être moins stressé sur les demi-guidons.
Le pilote représente en effet une masse importante dont les liaisons avec le châssis (ses bras, ses pieds, ses fesses ou sa cuisse posée en travers de la selle, suivant le déhanchement) présentent une élasticité et un amortissement.
Son action est donc tout sauf négligeable.

Concernant les pneus, recevez-vous des données techniques concernant ces fréquences de résonnance ?
Pas directement concernant la fréquence, car elle ne dépend pas que du pneu, mais aussi de la valeur des masses non suspendues.
Ce qui dépend du pneu, c'est sa raideur et son amortissement interne, qui résultent de la construction du pneu (composition de la gomme et structure de la carcasse) -- et aussi, bien sûr, de la pression de gonflage. La mesure de ces deux grandeurs nécessite des moyens d'essai spécifiques, que ne possèdent pas les teams, mais les manufacturiers peuvent en communiquer les valeurs ; avec plus ou moins de bonne volonté selon qu'ils les considèrent ou non comme confidentielles.
Ensuite, la fréquence de résonance se déduit directement du rapport "raideur/masse non suspendue".

Enfin, pourquoi aujourd’hui le mot chattering revient-il toujours dans les déclarations des pilotes ?
Parce que depuis de nombreuses années les constructeurs de motos ou de châssis se sont évertués à recentrer les masses autour du centre de gravité.
Cela offre évidemment biens des avantages en matière de tenue de route mais cela les rend plus sensibles aux forces verticales, qui elles-mêmes sont plus importantes à cause de l’augmentation très sensible du grip des pneumatiques.
Sur la glace, il n’y a jamais de chaterring !

Ainsi vont les motos de compétition; elles ne sont jamais que des compromis entre plusieurs problèmes liés entre eux…
Nous remercions tous les contributeurs qui ont permis de clarifier ce sujet et, en particulier, les membres de Pit-Lane.Biz qui se reconnaîtront.

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Gilles_a_paris

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MessageSujet: C'est plus joli quand ça bouge...   Ven 7 Fév 2014 - 9:50

les explications en texte sont difficiles à comprendre,
un petit dessin vaut mieux qu'un long discours
mais au 21è siècle, le mieux c'est une vidéo !
[Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien].

Est-ce qu'une fusion avec le thème "vous avez dit chattering" est possible ?
Merci Marc   
et attention, si tu ne t'exécutes pas rapidement,
  
tu vas avoir une v5... scratch 
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michel guichard



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MessageSujet: Re: [Technique] C'est quoi le dribble...   Ven 7 Fév 2014 - 10:43

Une petite suggestion de vocabulaire en passant.

Jusqu'à une date récente, j'ai – comme toi et beaucoup d'autres – utilisé le mot "pompage" pour désigner les mouvements de translation suivant l'axe Z (axe vertical).

Depuis quelque temps, je préfère utiliser le mot "pilonnement" qui est la traduction exacte du mot anglais "heave" et qui, comme roulis, tangage et lacet, est issu du vocabulaire maritime.

Ce n'est ni par goût du pinaillage et, encore moins, par snobisme. Mais je préfère réserver le mot "pompage" pour désigner les mouvements d'auto-oscillation des suspensions (par opposition aux mouvements induits par les irrégularités du sol), comme ceux qu'on trouve à la ré-accélération en sortie de virage.

[Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien]

Enfin, c'est juste une suggestion. Chacun peut continuer à faire comme il veut.  
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GrahamB

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MessageSujet: Re: [Technique] C'est quoi le dribble...   Ven 7 Fév 2014 - 12:10

 

C'est vrai que "pumping" semble le mot élu pour les oscillations en sortie de virage. D'ailleurs, pillonage, ça donne un image super fort   
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Marc
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MessageSujet: Re: [Technique] C'est quoi le dribble...   Lun 10 Fév 2014 - 9:24

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Merci à tous!

  
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MessageSujet: Re: [Technique] C'est quoi le dribble...   

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