[Suspension, Frein & Châssis] Comparaison de rigidité en torsion des châssis

[Hortevin]

Tout d'abord, pour comprendre ce que c'est la rigidité en torsion, c'est la résistance du châssis d'un véhicule au moment de torsion:

La raideur en torsion se mesure en N.m/degré, elle exprime quel couple on doit exercer pour tordre 1 degré le châssis.
La raideur en torsion est considérée comme un critère primordial du châssis: une raideur trop faible en torsion entraîne une mauvaise distribution des efforts latéraux (en virage), ce qui entraîne un déplacement des points d'attache de suspension, et modifie ainsi la cinématique des suspensions; ils sont donc mauvais pour la tenue en route, et peuvent entraîner d'autres effets indésirables comme vibration et résonance.
(Chassis Torsional Stiffness: Analysis of the Influence on Vehicle Dynamics, http://www.ingveh.ulg.ac.be/uploads/education/meca-0063/notes/AVChassis_2014.pdf)

Suite au document Staff fuité: Décryptage de toute la brochure fuitée de la nouvelle Toyota Prius 4: 2 fois plus silencieux | Hybrid Life Actualités, on a pu récupérer un graphique interne de Toyota, expliquant l'évolution de rigidité en torsion de Prius, en comparant aux Volkswagen Golf ou d'autres voitures Toyota, j'ai déchiffré le japonais du graphique, et voici le résultat:

Quelques constats:

Avec une raideur en torsion identique, ça prouve que le châssis de Prius 3 2009 provient bien de l'Auris 1ère génération 2006 (d'après un article Nikkei)

Par le biais d'un site taïwanais, on apprend que la raideur de torsion de Volkswagen Golf 7 est de 28 000N.m/deg, on peut donc en déduire que la raideur en torsion de Prius 4, est supérieur à 30 000 N.m/deg.

Pour donner une référence, grâce à un autre site qui liste les raideurs en torsion, on sait que la raideur en torsion (N.m/deg) de:

• Golf IV = 17600 à 19600
• Golf V = 18400 et 25000 pour la version GTi
• Ford Fusion 2013 = 19286
  
• Audi TT 2ème génération = 28500
• BMW Série 3 F30 = 29300
• Lexus LFA (supercar en fibre de carbone) = 39 130
• Audi R8 = 40 000
• BMW F80 M3 = 40 000

 

[parkerbol]

Ton schéma indique-t-il que pour mesurer la raideur en torsion l'arrière doit être fixe ?
Autre question : une barre TRD ou Cusco ou un Cox Body Damper réduisent ils cette raideur de torsion ?

 

[Hortevin]

Ton schéma indique-t-il que pour mesurer la raideur en torsion l'arrière doit être fixe ?

Oui...parce que sinon ce n'est pas une torsion. Voici les différents sollicitations mécaniques possibles:

Fixer l'arrière de la poutre, revient aussi à exercer un moment de torsion inverse.
Mais tu peux imaginer que c'est plus simple et précis de fixer/immobiliser, que de devoir s'amuser à exercer un moment de torsion inverse, avec une valeur de couple identique.

Autre question : une barre TRD ou Cusco ou un Cox Body Damper réduisent ils cette raideur de torsion ?

Au contraire, tout ces raidisseurs transversaux permettent d'augmenter la raideur en torsion du châssis.

À ton avis, quelle plaque (imagines que c'est du papier) est plus facile à tordre? Celle où il y a rien? Ou celle où il y a des raidisseurs transversaux?
Tu peux donc imaginer que tout ce qui se rajoute de façon transversale au châssis, contribue à améliorer sa rigidité en torsion.
De plus, la barre Cusco ou TRD, en créant un chemin de passage d'effort entre suspension gauche et suspension droite, évite justement le "déplacement des points d'attache de suspension", qui a pour conséquence de modifier la cinématique de suspension.

En mécanique, c'est important de parler de passage d'effort... si on ne dessine pas de manière à faire passer l'effort, ça va se déformer (plus facilement)...


Entre le cadre de gauche, et le cadre à droite, lequel va se déformer facilement?
La réponse est bien sûr celui de gauche, car le flux d'effort ne passe pas bien dans les coins...

 

[FoLuxo]

D'accord avec tout ça (mécanique de base) sauf pour le Cox Body Damper, je doute qu'il améliore la rigidité.
Comme tout amortisseur son but est de se déformer justement

 

[Hortevin]

Alors, en y réfléchissant, le Cox Body Damper n'améliore pas la rigidité du châssis.
Mais il fait mieux que ça: il absorbe une partie de l'énergie du choc, il va alors réduire le moment de torsion subit par le châssis.

Par exemple, avec un gros nid de poule, le châssis aurait reçu 20 000 N.m de moment de torsion.
Or comme le châssis de Prius 3 a environ une résistance de 19000 N.m/deg, il va se tordre de 1,05 degré.

Mais si elle est équipée de Cox Body Damper, qui va absorber par exemple 5000 N.m, du coup, le châssis ne subit que 15 000 N.m, il va se déformer uniquement de 0,78 degrés.

PS: D'ailleurs, le constructeur dit souvent: "Si le châssis devient plus rigide, on peut alors se permettre d'assouplir la suspension".
C'est ce que Toyota a dit quand Prius 3 MC est sortie (en rajoutant des points de soudure + meilleurs raidisseurs), et pareil pour Outlander PHEV restylée, Mitsubishi a sorti le même discours.
Est ce que quelqu'un pourrait nous éclaircir précisément pourquoi?

 

[FoLuxo]

Cox Body Damper, qui va absorber par exemple 5000 N.m

Cette valeur est documentée ou bien c'est une supposition ?

 

[Hortevin]

Pas vraiment...
Je pense que c'est super dur de mesurer la valeur de moment de torsion absorbée.
Tout ce qu'on sait, c'est que l'amortisseur absorbe entre 200 et 800 N d'effort latéral, il faudrait que je replonge dans mes cours RDM pour calculer l'équivalent en moment de torsion.

En revanche, j'ai trouvé un schéma dans le doc de Yamaha, qui explique l'atténuation de déplacement (en mesurant la distance latérale entre suspension gauche avant et suspension droit avant):

On passe d'une déformation de châssis de 300 à 45 micron mètres. (testé sur une Corolla Fielder)

Ça explique aussi, quand j'étais avec un conducteur Prius taïwanais, il me disait que le plus gros changement avec son Cox Body Damper, c'est quand on passe sur les jonctions entre bitume d'autoroute, on ressent nettement moins de choc.
Alors qu'habituellement, la différence est peu notable. (il a son châssis pulvérisé d'amortissant liquide)