Parallèlement j’ai repensé aux allègements réalisés par Visiteur notamment sur le poste roues : 4 jantes d’origine de speedy turbo chaussées de leurs RE040 = 82kg au total soit 8,8% du poids total de l’auto !
On sait qu’il est bon de réduire les masses non suspendues car ceci facilite le travail des suspensions : efforts moindres pour les combinés ressort amortisseur
De plus, concernant les phases de déplacement linéaire du véhicule (accélération, freinage), on perçoit que du fait de la rotation, l’allègement sur les roues diffère de celui réalisé sur les masses suspendues.
La question est donc la suivante : Quand on allège les roues de x kilos, quel est l’allègement équivalent sur la masse suspendue ?
Je me suis replongé dans quelques calculs de physique de base.
Raisonnons en énergie cinétique (Ec), soit l’énergie liée à la vitesse de déplacement d’un véhicule : cette énergie est fournie par le moteur lors des phases d’accélération et doit être dissipée par les freins lors des phases de freinage.
Pour une voiture de masse M roulant à la vitesse V, on a Ec = 1/2MV².
Les roues ont un mouvement combiné de translation et de rotation. Chose dont je n’étais plus certain mais que j’ai retrouvé sur le web :
Ec totale = Ec translation + Ec rotation
Ec translation = 1/2mV² avec m = masse roues en kg et V la vitesse du véhicule en mètres/s.
Ec rotation = 1/2Jω²
Avec J= moment d’inertie de la roue (son inertie en rotation pour simplifier)
Et ω = vitesse de rotation de la roue (en radians/s).
Que donne cette formule barbare ?
Que vaut ω en fonction de V ?
V = distance d’un tour de roue * f (f = fréquence de rotation de la roue en tours/s)
Un tour de roue est la circonférence de la roue soit 2 π* Rr (avec Rr = rayon roue). (π est PI).
Donc on a V = 2π *Rr* f.
Les lois physiques montrent que 2πf = ω, donc V= ω*Rr.
Donc ω = V/Rr
Que vaut J ?
On peut modéliser J avec une masse concentrée en un point circonférentiel de la roue à une certaine distance de son axe.
J = m*K².
Avec m = masse et K = rayon de giration de cette même masse.
L’inertie d’une roue croit donc avec sa masse propre mais surtout avec le carré de l’éloignement de la masse depuis l’axe de rotation. Ainsi, 2 roues peuvent avoir exactement la même masse, mais si l’une d’elles a sa masse concentrée à sa périphérie (à cause d’un pneu lourd par exemple), elle a plus d’inertie que l’autre qui a sa masse concentrée auprès de son axe.
Donc Ec rotation = 1/2*(m*K²)*(V/Rr)² = 1/2*m*V²*(K/Rr)² = 1/2mV²*(K/Rr)²
Donc 4 roues de masse totale m et de rayon Rr identique génèrent une énergie cinétique totale de :
Ec = 1/2mV²+ 1/2mV²(K/Rr)² = 1/2mV²*(1+(K/Rr)²).
alors que la même masse m suspendue ne génère que Ec=1/2mV²…
Donc alléger les roues de 1kg revient à alléger la masse suspendue de 1+(K/Rr)² kg (puisque ces 2 allègements économiseront la même quantité d’énergie cinétique, à produire par le moteur pour lancer le speedy ou à dissiper par les freins).
Combien vaut ce « bonus » de (K/Rr)² ?
Là on quitte la science exacte, car je n’ai pu trouver de valeurs de moment d’inertie. J’ai pris l’hypothèse suivante :
Le rayon de giration où se concentre virtuellement la masse d’une roue se situe au niveau du bord de jante.
Ceci me paraît réaliste car :
Le pneu est aussi lourd que la jante voire plus (ex pesées V: roue AR OZ Superleggera : jante = 8,3kg, pneu A048 = 9,6kg), et il est situé à l’extérieur de la jante (Lapalice n’aurait pas dit mieux).
La partie la plus lourde du pneu est sa bande de roulement, située à l’extrême périphérie de la roue.
Je pense que la partie la plus lourde de la jante est le voile, lui-même proche du bord de jante.
La partie des branches est pleine de vide.
La partie moyeu est proche de l’axe et ne génère que peu d’inertie.
Reste plus qu’à mesurer sur le speedy (pneus à mi-usure environ):
Diamètre bord de jante = 47cm, donc K=23,5cm =0,235m
Diamètre roue = 63cm (plutôt 62 à l’avant mais on va négliger cette différence) donc Rr= 0,315m.
(K/Rr)² = 0,556.
Le bonus est donc de 55,6% !!
Si mon hypothèse sur le moment d’inertie de la roue est pessimiste (ce que je pense), alors on gagne encore plus, si elle est optimiste on gagne moins.
Avec 4 jantes légères (OZ Superleggera) + Yoko A048, l’allègement est de 15,6kg, ce qui revient à un allègement de 24,2kg sur la masse suspendue !
Voila, je vous laisse donner vos impressions sur ces résultats et disserter sur la masse des différents modèles de jantes et pneus suceptibles d'apporter un gain à ce niveau.
PS1 : le même type de calcul pourrait être appliqué sur les autres parties en rotation du véhicule.
Disques (moyeux) : ceci sera nettement moins spectaculaire car le rayon du disque est faible devant le rayon de la roue.
Volant moteur : un peu plus compliqué car il faut faire intervenir le rapport de démultiplication entre la vitesse du véhicule et celle du moteur (donc à chaque rapport de boite, valeur différente), mais ça se fait.
PS2 : allez pas sortir la lime pour alléger vos jantes




