Dimensionnement d'une roue

From Communauté de la Fabrique des Mobilités



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Effort vertical dans la roue.jpg

Short description: quelques notions à savoir pour bien choisir sa roue

Description:

Parametres clés

Je prends un véhicule :

  • poids maxi : 200 kg
  • 3 roues au total → 67 kg de poids par roue ;
  • 2 roues avant freinées (la roue AR n’est pas freinée)
  • Vmax = 50 km/h
  • Decel max : 1g
  • Effort Lateral Max : 0,5g

Effort sur la roue à vitesse constante : 67 kg

On obtient l’effort vertical à la roue pour un point en fonction de l’angle (0 = contact avec le sol). On voit une oscillation qui est due à la déformation de la jante sous son propre poids du à la force centrifuge

Effort sur la roue au freinage : 125 kg

Au freinage, il y a un transfert de masse vers l’avant. Il dépend de la hauteur du centre de gravité du véhicule et de sa position par rapport aux roues. En première approche, on peut considérer 10%.

L’effort sur la roue avant = Poids avant + Poids x hauteur du centre de gravité / empattement du véhicule.

Avec 2 roues freinées, j’ai un effort de décélération de 100 kg/roue et un poids apparent de 73 kg

On a donc un effort combiné sur la roue de 125 kg.

Effort lateral : 34 kg

Pour l’accélération en virage, je considère un effort latéral max de 0,5g stabilisé.

Une voiture est en général capable de > 0,8g d’accélération latérale stablisé.

En terme de freinage, 80% des freinages sont inférieurs à 0,2g.

Dans ce cas, on arrive à 34kg d’effort transversal.

Avec un train avant qui s’incline en virage, il faut considérer un effort de 75 kg dans le plan de la roue. Donc un effort inférieur à celui en freinage.

L’effort latéral sur la roue se gère aussi avec le carrossage et la géométrie du train.

Sur l’effort latéral, on a aussi un phénomène de transfert de masse; La roue extérieure est plus chargée que la roue intérieure. L’impact est plus fort qu’au freinage car le véhicule est beaucoup moins large que long.

Effort sur la roue exter = Poids roue exter + Poids x hauteur centre gravité / largeur train AV

Passage sur un obstacle

Un obstacle peut être assimilé à une marche d’escalier. L’intensité du choc généré par le passage de cette marche ne dépend que de la hauteur de la marche et de la vitesse du véhicule.

L’effort généré par le choc est toujours radial (du point d’impact au centre de la roue).

La taille relative de la roue et de l’obstacle va définir la part de composante verticale et horizontale de ce choc sur le véhicule.

Si l’obstacle est petit par rapport à la roue, alors la composante axiale de l’effort sera faible. Si l’obstacle est grand par rapport à la roue, la composante axiale deviendra très grande.

La composante verticale sera amortie par la suspension du véhicule.

→ Pour un taille d’obstacle donné, plus la roue est grande, plus la composante axiale est faible.

Concernant les pneus

Le pneu a 2 fonctions

  • Être un premier élément de suspension
  • Assurer le contact entre le véhicule et le sol

Pour la partie suspension, on va chercher a avoir un pneu le plus haut possible.

A l’opposé, plus le pneu est haut, plus il va se déformer sous l’effort (le véhicule sera plus « flou » dans son comportement).

Par ailleurs, et en combinaison avec le diamètre de la jante, plus la roue est grande plus la surface de contact entre le véhicule et le sol sera importante. Il est résulte :

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Referent (person): emmanuel fraisse

Challenge(s) related to this knowledge: L'extrême défi ADEME

Community of interest: Communauté de l'extrême défi

Key people to solicit: Arnaud Audrézet, Benoit DEHAIS

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