Cet article détaille l’importance du centre de gravité sur le comportement et les capacités de franchissement d’un crawler.

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Je parle souvent du centre de gravité et de son importance, je vais modestement essayer de mettre en lumière son influence sur le comportement de nos machines. À mes yeux, la position du centre de gravité est LA priorité quand je prépare un crawler, elle passe avant toutes autres considérations, même le poids final de ma machine reste secondaire (c’est pour dire ).

Le centre de gravité est localisé dans trois axes, sa position en hauteur, sa position longitudinale (la répartition des masses) et sa position latérale. Tout au long de ce sujet, je vais considérer que le centre de gravité est positionné latéralement au milieu du crawler et je ne vais pas m’occuper de cet axe. Je vais particulièrement m’intéresser à la position en hauteur et longitudinale du centre de gravité.


Le centre de gravité du crawler en statique

Afin de facilement appréhender les premières notions, je vais commencer à étudier le crawler en statique, c’est-à-dire sans notion de mouvement. Il y a déjà quelques enseignements intéressants à déduire. Je considère dans les explications qui suivent, que le frein moteur (le drag brake) est tel qu’il empêche le crawler de bouger et que les pneus ont suffisamment d’adhérence pour ne pas glisser.

À partir du centre de gravité du crawler, on peut déjà déduire ses limites de montée et de descente. Ce sont les limites à partir duquel le crawler se renverse dans une pente. Ces limites sont théoriques, car on verra qu’en pratique, dès que le crawler se déplace, les choses se compliquent et que ses limites sont atteintes plus ou moins vite selon les réglages du crawler.

Sur les schémas ci-dessous, on voit comment appréhender ses limites à partir d’une simple construction. Le trait bleu passe par le centre de gravité et le point B (point de contact du pneu arrière avec le sol). L’angle de montée maximum est l’angle formé par cette ligne bleue et la verticale qui passe par le point B. De même pour l’avant, l’angle de descente maximum est formé par la ligne verte et la verticale au point A (point de contact du pneu avant avec le sol). Le point de contact de la roue avec le sol est une notion importante, car c’est le point d’ appui du crawler au sol et c’est lui qui défini si le crawler est stable ou s’il se renverse. On verra plus tard que se point peu se déplacer.

La figure, ci-dessous, représentant un crawler avec une répartition des masses de 50/50, la valeur de l’angle de montée maximum et de l’angle de descente maximum sont égaux et tournent autour de 64°.
Centre de gravité statique

Tandis que pour le même crawler, avec une réparation des masses de 60/40, l’angle de montée maximum varie autour de 69°, et 59° pour l’angle de descente maximum. La répartition 60/40 donne un avantage en montée, mais le pénalise d’autant en descente. Même si le 60/40 pénalise un peu en descente, on préfère privilégier la monté. De plus dès que le crawler se déplace, il est facile de gérer ce déficit en descente.

Centre de gravité statique

On comprend donc rapidement, comment en déplaçant le centre de gravité, on modifie le comportement général du crawler en montée et en descente. En déplacement le centre de gravité d’avant en arrière, c’est-à-dire en jouant sur la répartition des masses, on affecte sa capacité à monter, mais ce que l’on gagne en montée, on le perd en descente, il n’y a pas de secret, cela reste toujours une histoire de compromis. Le meilleur moyen d’améliorer les capacités en descente et en même temps en montée, c’est de baisser le centre de gravité, mais c’est très difficile, car faire baisser de quelques mm le centre de gravité est déjà un gros défi et demande pas mal de travail.

Pour illustrer ce que j’appelle limite de montée et de descente, il suffit de placer le crawler sur une planche inclinée et d’étudier ce qu’il se passe.

Sur le premier schéma, la planche est inclinée à un angle plus faible que l’angle de monté maximal du crawler. Si on pose le crawler sur cette planche, il restera stable, car le centre de gravité est dans la zone verte. La limite de cette zone verte est la verticale au point de contact du pneu arrière avec le sol (la ligne en pointillées), c’est la ligne critique d’équilibre. Tant que le centre de gravité reste dans cette zone verte, le crawler est stable et ne se renversera pas.

Centre de gravité plan incliné

Sur cette deuxième illustration, la planche a la même inclinaison que l’angle de monté maximal du crawler. Le centre de gravité est sur cette ligne critique d’équilibre (la verticale au point de contact du pneu arrière avec le sol, la ligne en pointillées). Le crawler est en équilibre précaire, il se renversera à la moindre sollicitation.

Centre de gravité plan incliné

Sur la troisième illustration, la planche a une inclination supérieure à l’angle de monté maximal du crawler. Le centre de gravité est dans la zone rouge, cette zone est au-delà de la ligne critique d’équilibre (la verticale au point de contact du pneu arrière avec le sol, la ligne en pointillées), le crawler se renversera systématiquement, il a dépassé son angle de monté maximal.

Centre de gravité plan incliné

Ceux qui ne se sont pas encore endormis, pourront me faire remarquer que c’est bien beau tout ça, mais que quand il place leur crawler face à un mur, roue arrière posée sur un sol plat, il arrive presque à ce que le crawler soit à la verticale, comme sur la figure ci-dessous. Cela vient du fait que le point de contact de la roue arrière avec le sol n’est plus au même endroit et qu’il est très reculé, ce qui recule d’autant le limite critique de renversement.

Centre de gravité retournement

Un autre cas de figure intéressant à étudier, c’est un obstacle qui ne paye pas de mine, mais sur lequel on se casse généralement les dents… C’est une monté, sans grande difficulté, coiffée par une petite marche. La montée et la marche prisent individuellement ne pose pas de problème, mais mis ensemble, c’est un vrai cauchemar ! Le crawler verse en arrière systématiquement… Là encore, on voit que le point de contact de la roue arrière avec le sol  peut varier et qu’il influe sur l’équilibre du crawler.

Centre de gravité vacherie

Si le sol sur lequel repose la roue arrière était plat, le crawler dans la même position ne se renverserait pas.

Centre de gravité retournement

 

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Zone d’appui

Pour approfondir un peu plus la notion de point d’appui et pour être plus exact, il faut plutôt considéré une zone d’appui. Cette zone est délimitée par les points de contact du crawler avec le sol. Généralement se sont les points de contact avec le sol des 4 roues, mais cela peut aussi être une partie du châssis en contact avec le sol, dans le cas de position critique du crawler.

Tant que le centre de gravité est à l’aplomb de cette zone d’appui, le crawler est stable. Mais dès que le centre de gravité n’est plus à l’aplomb de cette zone d’appui, le crawler se renverse.

Centre de gravité zone d'appui

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