Transfert de poids

Une Toyota MR2 penchée vers l'extérieur d'un virage.

Le transfert de poids et le transfert de charge sont deux expressions utilisées de manière quelque peu confuse pour décrire deux effets distincts :

la variation de la charge supportée par différentes roues de véhicules même parfaitement rigides pendant l'accélération
le changement de l'emplacement du centre de masse (CoM) par rapport aux roues en raison de la conformité de la suspension ou du déplacement ou du ballottement de la cargaison

Dans l' industrie automobile , le transfert de poids désigne généralement le changement de charge supportée par différentes roues lors d'une accélération. Il serait plus juste de parler de transfert de charge , et c'est l'expression utilisée dans l' industrie de la moto , tandis que le transfert de poids sur les motos, dans une moindre mesure sur les automobiles, et le mouvement de chargement sur les deux sont dus à un changement de l'emplacement du centre de gravité par rapport aux roues. Cet article utilise cette dernière paire de définitions.

Transfert de charge

Dans les véhicules à roues , le transfert de charge est le changement mesurable de la charge supportée par différentes roues pendant l'accélération (à la fois longitudinale et latérale). Cela comprend le freinage et la décélération (qui est une accélération à taux négatif). Aucun mouvement du centre de masse par rapport aux roues n'est nécessaire, et le transfert de charge peut donc être ressenti par des véhicules sans suspension. Le transfert de charge est un concept crucial pour comprendre la dynamique des véhicules . Il en va de même pour les vélos, mais uniquement longitudinalement.

Cause

Les forces principales qui accélèrent un véhicule se produisent au niveau des zones de contact des pneus . Comme ces forces ne sont pas dirigées par le centre de gravité du véhicule, un ou plusieurs moments sont générés dont les forces sont les forces de traction des pneus au niveau de la chaussée, l'autre (égal mais opposé) est l'inertie de masse située au centre de gravité et le bras de moment est la distance entre la surface de la chaussée et le centre de gravité. Ce sont ces moments qui provoquent une variation de la charge répartie entre les pneus. Souvent, cela est interprété par l' observateur occasionnel comme un mouvement de tangage ou de roulis de la carrosserie du véhicule. Un véhicule parfaitement rigide, sans suspension qui ne présenterait pas de tangage ou de roulis de la carrosserie, subit toujours un transfert de charge. Cependant, le tangage et le roulis de la carrosserie d'un véhicule non rigide ajoutent un certain (petit) transfert de poids en raison du (petit) déplacement horizontal du centre de gravité par rapport au déplacement vertical de la suspension de l'axe de la roue et également en raison de la déformation des pneus, c'est-à-dire du déplacement de la zone de contact par rapport à la roue.

L'abaissement du centre de gravité vers le sol est une méthode permettant de réduire le transfert de charge. En conséquence, le transfert de charge est réduit dans les directions longitudinale et latérale. Une autre méthode de réduction du transfert de charge consiste à augmenter l'espacement des roues. L'augmentation de l' empattement du véhicule (longueur) réduit le transfert de charge longitudinal tandis que l'augmentation de la voie du véhicule (largeur) réduit le transfert de charge latéral. La plupart des automobiles hautes performances sont conçues pour être placées aussi bas que possible et ont généralement un empattement et une voie allongés.

Une façon de calculer l'effet du transfert de charge, en gardant à l'esprit que cet article utilise le terme « transfert de charge » pour désigner le phénomène communément appelé « transfert de poids » dans le monde de l'automobile, est d'utiliser l'équation dite « de transfert de poids » :

{\displaystyle \Delta \mathrm {Weight} _{\mathrm {front} }=a{\frac {h}{b}}m <semantics> <mrow> <mstyle> <mi>Δ</mi> <msub> <mrow> <mi>L</mi> <mi>et</mi> <mi>je</mi> <mi>g</mi> <mi>h</mi> <mi>t</mi> </mrow> <mrow> <mrow> <mi>f</mi> <mi>l</mi> <mi>ou</mi> <mi>n</mi> <mi>t</mi> </mrow> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mi>un</mi> <mrow> <mfrac> <mi>h</mi> <mi>b</mi> </mfrac> </mrow> <mi>m</mi> </mstyle> </mrow> <annotation>{\displaystyle \Delta \mathrm {Poids} _{\mathrm {avant} }=a{\frac {h}{b}}m}</annotation> </semantics> </math></span><img src=

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où est le changement de charge supportée par les roues avant, est l'accélération longitudinale, est l' accélération de la gravité , est la hauteur du centre de masse, est l'empattement, est la masse totale du véhicule et est le poids total du véhicule. ${\displaystyle \Delta \mathrm {Weight} _{\mathrm {front} <semantics> <mrow> <mstyle> <mi>Δ</mi> <msub> <mrow> <mi>L</mi> <mi>et</mi> <mi>je</mi> <mi>g</mi> <mi>h</mi> <mi>t</mi> </mrow> <mrow> <mrow> <mi>f</mi> <mi>l</mi> <mi>ou</mi> <mi>n</mi> <mi>t</mi> </mrow> </mrow> </msub> </mstyle> </mrow> <annotation>{\displaystyle \Delta \mathrm {Poids} _{\mathrm {avant} }}</annotation> </semantics> </math><img src=$ ${\displaystyle a <semantics> <mrow> <mstyle> <mi>un</mi> </mstyle> </mrow> <annotation>{\displaystyle a}</annotation> </semantics> </math><img src=$ ${\displaystyle g <semantics> <mrow> <mstyle> <mi>g</mi> </mstyle> </mrow> <annotation>{\displaystyle g}</annotation> </semantics> </math><img src=$ ${\displaystyle h <semantics> <mrow> <mstyle> <mi>h</mi> </mstyle> </mrow> <annotation>{\displaystyle h}</annotation> </semantics> </math><img src=$ ${\displaystyle b <semantics> <mrow> <mstyle> <mi>b</mi> </mstyle> </mrow> <annotation>{\displaystyle b}</annotation> </semantics> </math><img src=$ ${\displaystyle m <semantics> <mrow> <mstyle> <mi>m</mi> </mstyle> </mrow> <annotation>{\displaystyle m}</annotation> </semantics> </math><img src=$ ${\displaystyle w <semantics> <mrow> <mstyle> <mi>m</mi> </mstyle> </mrow> <annotation>{\displaystyle w}</annotation> </semantics> </math><img src=$

Le transfert de poids implique le mouvement réel (relativement faible) du centre de gravité du véhicule par rapport aux axes des roues en raison du déplacement du châssis lorsque la suspension se conforme, ou de la cargaison ou des liquides à l'intérieur du véhicule, ce qui entraîne une redistribution de la charge totale du véhicule entre les pneus individuels.

Centre de masse

Le transfert de poids se produit lorsque le centre de gravité du véhicule se déplace pendant les manœuvres automobiles. L'accélération provoque la rotation de la masse suspendue autour d'un axe géométrique, ce qui entraîne un déplacement du centre de gravité. Le transfert de poids avant-arrière est proportionnel au changement de l'emplacement longitudinal du centre de gravité par rapport à l'empattement du véhicule, et le transfert de poids latéral (additionné sur l'avant et l'arrière) est proportionnel au rapport du changement de l'emplacement latéral du centre de gravité par rapport à la voie du véhicule.

Les liquides, comme le carburant, s'écoulent facilement dans leurs contenants, ce qui entraîne des changements dans le centre de gravité du véhicule. À mesure que le carburant est consommé, non seulement la position du centre de gravité change, mais le poids total du véhicule diminue également.

Par exemple, lorsqu'un véhicule accélère, un transfert de poids vers les roues arrière peut se produire. Un observateur extérieur peut le constater car le véhicule s'incline visiblement vers l'arrière ou s'accroupit . Inversement, lors d'un freinage, un transfert de poids vers l'avant de la voiture peut se produire. En cas de freinage brusque, il peut être clairement visible même de l'intérieur du véhicule car le nez plonge vers le sol (la plupart du temps, cela sera dû au transfert de charge). De même, lors des changements de direction (accélération latérale), un transfert de poids vers l'extérieur de la direction du virage peut se produire.

En pratique, le transfert de poids est bien moins important que le transfert de charge , du moins pour les voitures et les SUV. Par exemple, dans un virage à 0,9 g, une voiture avec une voie de 1 650 mm et un centre de gravité de 550 mm verra un transfert de charge de 30 % du poids du véhicule, c'est-à-dire que les roues extérieures verront 60 % de charge en plus qu'avant et les roues intérieures 60 % de moins. L'adhérence totale disponible diminuera d'environ 6 % en raison de ce transfert de charge. Dans le même temps, le centre de gravité du véhicule se déplacera généralement latéralement et verticalement, par rapport à la surface de contact, de 30 mm maximum, ce qui entraînera un transfert de poids inférieur à 2 % et une réduction correspondante de l'adhérence de 0,01 %.

Traction

Le transfert de charge entraîne une variation de la traction disponible sur les quatre roues lorsque la voiture freine, accélère ou tourne. Cette tendance à ce qu'une paire de pneus effectue plus de « travail » que l'autre paire entraîne une perte nette de traction totale disponible. Cette perte nette peut être attribuée au phénomène connu sous le nom de sensibilité à la charge des pneus .

Une exception se produit lors d'une accélération positive lorsque la puissance du moteur entraîne deux roues ou moins. Dans cette situation où tous les pneus ne sont pas utilisés, le transfert de charge peut être avantageux. Ainsi, les voitures les plus puissantes ne sont presque jamais à traction avant , car l'accélération elle-même entraîne une diminution de la traction des roues avant. C'est pourquoi les voitures de sport ont généralement soit une traction arrière , soit une transmission intégrale (et dans le cas de la transmission intégrale, la puissance a tendance à être orientée vers les roues arrière dans des conditions normales).

Rouler sur

Si le transfert de charge (latéral) atteint la charge des pneus à une extrémité d'un véhicule, la roue intérieure à cette extrémité se soulève, ce qui entraîne un changement dans les caractéristiques de conduite. Si elle atteint la moitié du poids du véhicule, il commence à se renverser. Certains gros camions se renversent avant de déraper, tandis que les véhicules de tourisme et les petits camions ne se renversent généralement que lorsqu'ils quittent la route. Le montage de pneus de course sur un véhicule haut ou étroit et la conduite brusque peuvent entraîner un renversement.