Roulements pour pivot de suspension

v'là que je me prends pour 1/10 de Jean Thévenet... (d'ailleurs je pense avoir certains points communs avec lui, même si très atténués dans mon cas)


La question est : qu'est-il correct de mettre dans un pivot de suspension pour le guidage en rotation ? palier lisse ou roulement ?

D'aucuns s'étonnent de voir des coussinets à la place d'honnêtes roulements annulaires dans les articulations de bras oscillants. Moi j'en sais foutre rien car j'ai un doctorat en énergétique (addition de kWh) et pas en mécanique ou résistance des matériaux.

J'ai démonté l'articulation de mon stinger dans l'objectif de remplacer les paliers lisses d'origine par d'autres plusse mieux. Et je me suis ainsi munie d'un catalogue de paliers lisses industriels (tout de suite on est pris au sérieux quand on dit industrie, j'espère ).
Finalement les bagues à collerette du stinger elles étaient bien coincées alors comme tout ça fonctionnait bien, ben j'ai remis le pivot et tout refermé. Que faire de mon catalogue de paliers lisses ??

Mais quid de la capacité de ces coussinets à supporter les contraintes qu'on leur impose ? Le plastique est-ce que c'est vraiment de la merde comme certains aiment le crier sur les forums ? Y a-t-il une vie en dehors des roulements annulaires ? (ouais, des questions existentielles, en somme).

Mon catalogue GGB m'indique les caractéristiques des bagues et bagues à collerette :
- pression maximale en N/mm2
- vitesse de glissement max en m/s
- le produit des 2 premiers N/mm2 fois m/s = W/mm2
- température min et max (bon là, pas de souci pour l'application vélo)

évidemment faut aussi associer le coussinet avec l'arbre (pivot) de rugosité et dureté adéquates

Il y a des pièces en métal, en métal/polymère et en vulgaire thermoplastique (kaka pas bôôô a priori) ; or que dit mon catalogue GGB ?
Il me dit que les coussinets thermoplastiques ont généralement des capacités inférieures à leurs cousins métalliques et métal/polymère (bagues téflonnées ou avec résine).
valeurs typiques :
- métal ou métal/polymère
pression max 140 à 250 N/mm2
vitesse de glissement 2,5 m/s
- plastoc
pression max 50 à 100 N/mm2
vitesse de glissement 1 m/s
Il y a aussi des matériaux composites plus performants que les coussinets métal. Il n'y a pas les prix dans mon catalogue.

Ce serait quand même marrant de déterminer les valeurs typiques en jeu dans une suspension de vélo.

Allez, je me fais un "calcul de coin de table" (pour rendre hommage à mon Jancovici préféré).
entre mes doigts la bague métallique téflonnée d'un trike ice, diamètre interne 24 mm, donc circonférence(ou longueur de glissement) = 75mm
Supposons une oscillation = amplitude de 30°, durée d'un aller-retour d'oscillation = 0,1 à 0,5 seconde
longueur de glissement = 75 mm fois 60/360 = 12,5 mm, donc pendant une durée de 0,1 à 0,5 s
ça nous donne une vitesse de glissement de 0,0125/0,1=0,125 m/s
ou bien 0,0125/0,5=0,025m/s
Même si je me suis plantée dans la durée d'oscillation et que la vitesse de glissement est 4 fois plus rapide, à 0,5 m/s, on est encore dans les clous même avec mes bagues en plastoc de chez GGB (j'ai pas d'actions hein, c'est juste que j'ai que ça sous la main).

La charge maintenant. Je n'ai pas la formation technique nécessaire ; mais je sais quand même faire 3 additions en m'inspirant de ceci :
http://www.ac-nancy-metz.fr/enseign/ssi/ressourcesP/cours/guidages_en_rotation_par_PALIERS_lisses.pdf
Je prends la pression moyenne qui s'exerce sur la surface projetée du coussinet ; toujours avec mon exemple de trike ice (là par contre niveau actions ), longueur totale des 3 coussinets = 6 cm, donc surface projetée = 60 fois 24 = 1440 mm2
Contrainte exercée, allez je vais pas faire dans la dentelle, je prends la charge maximale du trike 114 kg (poids maximale du trikeur selon le constructeur), plus 20 kg de trike, donc une brutale division indique : 134/1440=0,09 kg/mm2 soit environ de 0,9 N/mm2
Ce qui fait une marge énorme par rapport aux capacités des coussinets, même ceux en plastoc (de chez GGB je rappelle - bon finalement je devrais peut-être prendre des actions chez eux ).
Quant au produit pression fois vitesse de glissement, il semble qu'on est dans les clous aussi pour les bagues en métal ou métal/polymère. Avec les bagues en plastoc ça dépend desquelles. Certaines risquent la surchauffe si sollicitées par un bentradieux lourdaud qui descend un champ de bosses en oubliant l'existence des freins. Ca dépend de leur forme, mais question dissipation de chaleur c'est souvent limite. Comme c'est des thermoplastiques, évidemment on imagine aisément le résultat en cas de surchauffe. Les coussinets en composite s'en sortent mieux que les plastocs mais moins bien que les métaux téflonnés ou non.

Ce qui veut dire que quand chez ice on me dit que le trike peut très bien marcher sans le troisième coussinet sans collerette de gauche (celui qui sort parfois tout seul), ça veut dire que c'est vrai et qu'ils ne se paient pas ma tête.
CQFD
si quelqu'un a de meilleurs calculs je suis preneuse

et aussi si quelqu'un peut me tuyauter sur comment on calcule la charge (pression) en dynamique, car là j'ai la flemme

tout cela est vrai, mécaniquement ca tient la charge et les faibles déplacements angulaires. Ce qui est généralement moins bien c'est la qualité du montage induisant des jeu assez importants
Du coup, avec l'effet de levier, le pouilleme au niveau de l'axe, devient du "shimmy" ou carrément du jeu sous charge.
La moindre ovalisation après soudure du tube contenant une bague metal-polymère, va entraîner une usure prématurée et un jeu chronique.

Conclusion pour les palliers lisses, il est beaucoup plus important de vérifier l'ovalisation que de s'emmerder avec le choix du matériau. Inconvénient des paliers lisses, le contrôle du jeu latéral est quasiment impossible en environnement abrasif ou a forte charge radiale. Avantage poids et compacité => donc gain de poids sur la fonction liaison. Inconvénients : sensible aux environnements agressifs et à l'etat de surface des axes.

L'avantage des roulements droits ou coniques, c'est que leur montage et environnement influent très peu sur le jeu fonctionnel et donc assurent une constance dans le temps. Et qu'on usine leur logement après soudure (normalement). de plus, il est facile de faire des montages sans jeu latéral, par des montages avec tube entretoise.

Conclusion du tout, du fait des différences sensibles d'encombrement, une fonction liaison pivot par bague métallo/plastique ne peut pas évoluer vers un montage à roulement :-(

et pourtant le jeu c'est l'âme de la mécanique !

chez HP Velotechnik non plus pas de roulements annulaires
ftp://ftp.hpvelotechnik.com/anleitungen/smgte_anleitung_d.pdf
voir page 47 (Gleitlagerbuchsen)

ils précisent quand même que lorsque le changement des bagues est nécessaire, il faut renvoyer le bras oscillant avec son axe à HP ; et ce sont eux qui s'occupent de l'ajustement nécessaire

Est-il nécessaire de rappeler que l'un des 2 fondateurs Daniel Pulvermüller est ingénieur en construction mécanique ? L'autre Paul Hollants est économiste (ce dernier point étant "parfaitement suspicieux").

pour les pivots , c est tres bien les coussinets polymere, ca marche jusqu a 100° ( ideal 60° pouir les iglidur ) , apres , il y as les autolubrifiés en bronze , qui s usent un peu moins vite ( faut biensur un montage et entretien correcte, que la poussiere ne rentre pas dedans , nettoyage haute pression a bannir ) .
ensuite c est les douilles a auguille qd le mouvement angulaire (debattement de bras ) deviens plus important et plus rapide.
les roulements annulaires, c est pas vraiment adapté, usinage couteux et inutile , le montage dois etre tres rigide pour evitement les deformation parasite, il faudrait un bras avec la rigidité d un moyeux , tres couteux en poids. un montage avec des rotules est plus elegant dans ce cas.
l ajustement des coussinets polymere est assez tolerant et le jeu est assez serré.
meme en automobile les pivots sont pas sur roulements.
il y as plusieurs qualité de polymere , chaque fabricant a sa recette .
pres de chez toi , il y as www.hpceurope.com .

J'ai pas tout lu...

Mais à propos de plastique et de glisse, les semelles de skis sont faites en
UHMWPE (UltraHigh Molecular Weight PolyEthylene).
On peut lire dans cette thèse sur la glisse

http://epubl.ltu.se/1402-1757/2006/03/LTU-LIC-0603-SE.pdf

que le UHMWPE est utilisé dans l'industrie pour ses propriétés "miraculeuse" de non-adhérence (glisse) et de résistance à l'abrasion. 10 fois plus de résistance à l'abrasion que l'acier....

(Bon sinon par ce document il montre que la plupart du temps une semelle UHMWPE n'a pas besoin d'être fartée, tellement le matériaux est "miraculeux")

éhéhé, ça c'est du post de psychopathe.

arafolie a écrit:

Conclusion pour les palliers lisses, il est beaucoup plus important de vérifier l'ovalisation que de s'emmerder avec le choix du matériau. Inconvénient des paliers lisses, le contrôle du jeu latéral est quasiment impossible en environnement abrasif ou a forte charge radiale. Avantage poids et compacité => donc gain de poids sur la fonction liaison. Inconvénients : sensible aux environnements agressifs et à l'etat de surface des axes.

Je confirme pour l'environnement agressif: le pivot de mon QNT n'a pas bien aimé le traitement à base de moteur cyclone. J'ai un petit jeu maintenant...
Le gain de poids par rapport à deux roulements annulaires, c'est quand meme pas grand chose (en valeur absolue, pas en relative).

joebar a écrit:

éhéhé, ça c'est du post de psychopathe.

j'adore les compliments

joebar a écrit:

Je confirme pour l'environnement agressif: le pivot de mon QNT n'a pas bien aimé le traitement à base de moteur cyclone. J'ai un petit jeu maintenant...

limite de résistance en dynamique dépassée... contrainte trop forte... pas dimensionné pour... CQFD
je suppose qu'avec un moteur moyeu ça se passe mieux (iubito pourra infirmer ou confirmer)

c'est ça...

Le moteur pédalier, ça peut etre un bon test pour déterminer les contraintes max sur un vélo .

Je ne sais pas si Iubito a installé un bras de couple sur son trice?

toujours personne pour calculer la contrainte en régime dynamique ?

chabizar a écrit:

toujours personne pour calculer la contrainte en régime dynamique ?

S'ils donnaient des exemples d'utilisations, ce serait déjà pas mal ; ensuite par analogie
Les axes des boggies de TGV utilisent du téflon, donc les "plastiques ça peut supporter de la charge ...
Les axes de direction de mon Zoomer utilisaient des matériaux géniaux, brevetés ... le pb c'est qu'au moment de la soudure il y avait des déformations d'où mes points durs
Quand on réalése, il faut pouvoir trouver des bagues ou des roulements un poil plus grand ?
Donc un critère important du choix n'est-il pas la gamme des bagues et autres roulements, surtout si on ne sait pas "calculer la contrainte en régime dynamique"

je crains que cette affirmation n'induise en erreur

au vu de site technique TGV il est bien clair que les roues du boggie sont sur roulement de OUF.

Qu'après, il y ai des "pivots" sur un boggie qui soient montés sur paliers plastiques c'est sûrement vrai, mais l'exemple attire le quiproquo ;-)

Pour ne pas risquer une tempête dans le cerveau comme chabizar, je crois que je vais m'intéresser aux VC sans suspension !

arafolie a écrit:

je crains que cette affirmation n'induise en erreur

au vu de site technique TGV il est bien clair que les roues du boggie sont sur roulement de OUF.
l'exemple attire le quiproquo ;-)

j'en controle une cinquantaine par jours..
je confirme c'est pas des paliers...
Chab si tu veux
donnes moi toute les données nécessaires par MP,je transmet a un ingénieur le probleme.
je pense que la temperature n'est pas une donnée essentielle..
le plus lourd d'entre nous ne fera pas chauffer ses roulements ou paliers de suspension,les periodes et la frequence d'oscillation n'etant pas si elevés que ça.
je pense que le plus grand danger pour nos paliers ou roulement (hormis un defaut de conception ou construction) est le milieu abrasif (poussieres,sel,humididité) dans lequel ils travaillent.
travailler sur l'etanchéité me semble la bonne piste pour augmenter leur esperance de vie

la charge en dynamique?

une cinquantaine d'ingenieurs dans ma boite travaillent sur le probleme.
apres avoir inventer le roulement ASB,ils planchent sur un roulement pouvant générer son propre courant afin de transmettre les infos des contraintes subies en temps réel:
contrainte,efforts radiaux ou axiaux,couple subie par la bague interieure,deformation de la bague exterieure,etc

bref le paradis de la mecatronique.

en statique sur des bancs d'essais,les charges réelles sont testées simulant les futurs contraintes subies par les roulements et leurs applications.

Dans la construction motocycliste, les axes de bras oscillants en acier montés dans une bague bronze munie de graisseurs étaient fort courants dans les années 70. Seules les motos à cardan BMW ou Guzzi avaient leur bras montés sur roulements coniques, si je me souviens bien. J'ai connu des bagues qui prenaient du jeu à la langue et la tenue de route en prenait un sacré coup. Aujourd'hui, il y a peut être plus de bras montés sur roulements, sauf sans doute pour les machines légères, mais je suis pas sûr qu'on ait des roulements annulaires, on trouve peut être des roulements à aiguilles avec butée latérale pour le guidage axial. Une chose est sûre : l'articulation du trike doit encaisser bien plus deéfforts axiaux que celle du vélo. Même chose pour les moyeux.

jpl75 a écrit:

Les axes de direction de mon Zoomer utilisaient des matériaux géniaux, brevetés ... le pb c'est qu'au moment de la soudure il y avait des déformations d'où mes points durs
Quand on réalése, il faut pouvoir trouver des bagues ou des roulements un poil plus grand ?

Les cadres VD titane sont usinés apres soudage avec des grosses cnc 5 axes. Pour usiner les cuvettes apres soudage ,il faudrai pouvoir maintenir le cadre VC , mais apres c est le cadre qui se deforme a l usinage .
Les douilles a aiguilles peuvent remplacer les bagues polymeres sans usinage, il faut ameliorer l etat de surface des axes ( de h9 à h7 )( Green Bull c est ca ou je me trompe ? ), elles sont juste un peu moins large.

Desolé Chabizar, je peux pas t aider pour ton TP, c est un peu loin tout ca.

Pour le cyclone c est un soucis en effet, ca augmente pas mal les contraintes, certains ajoutes un bas de transfert de couple , ca semble plus simple et vive le montage rotule !

zapilon a écrit:

Pour ne pas risquer une tempête dans le cerveau comme chabizar, je crois que je vais m'intéresser aux VC sans suspension !

c'est vrai j'ai délayé mon propos mais faut rien exagérer non plus : je n'ai utilisé que des calculs simplissimes niveau lycée (le doc que j'ai mis en lien est un doc de lycée technique)

comprends pas pourquoi personne d'autre n'aligne des calculs ; au moins on sortirait du flou non ?

avec les roulements à aiguille dont parle Berg le guidage latéral serait à vue de nez meilleur
il y a aussi la sensibilité au montage dont parlait Arafolie ; dans le doc suivant :
http://www.ac-nancy-metz.fr/enseign/ssi/ressourcesP/cours/guidages_en_rotation_par_ROULEMENTS.pdf
on y précise que "
les roulements acceptent un 'angle de rotulage' plus ou moins important, qui permet de compenser un défaut d'alignement des portées qui vont les recevoir"
cependant le défaut angulaire maxi dépend du type de roulement, évidemment les rouleaux sont moins tolérants que les billes :
0,2° pour roulement radial à billes
3° pour roulement à rotule à billes (normal c'est fait pour)
0,1° pour roulement à rouleaux cylindriques ou coniques
1,5° pour roulement à rotule à rouleaux

j'espère bien que ce sont ces derniers qu'on trouve dans les articulations de vtt...

'espère bien que ce sont ces derniers qu'on trouve dans les articulations de vtt...

je ne pense
pas parce que les roulements a rouleaux ne supportent pas les contraintes axiales (sont pas prevus pour..)
tres certainement ,ce sont sont des roulements a billes car ce sont les plus economiques par rapport aux roulement a corps roulant coniques (dit tymken) et largement suffisant pour les contraintes des pivot des vtt..
exemple en bas de page

ce qui confirme mes dire.

arafolie a écrit:

.

Qu'après, il y ai des "pivots" sur un boggie qui soient montés sur paliers plastiques c'est sûrement vrai, mais l'exemple attire le quiproquo ;-)

je crois que c'est pour supporter le wagon. Ca travaille surtout en compression ; y a sans doute bien peu de rapport avec le sujet. C'était pour dire que ds certaines conditions, le teflon pouvait supporter de grosses charges

J'y pense pour un proto "cruz-trike" où une certaine usure ne devrait pas être trop perceptible (roues AR = simples stabilisateurs), ce qui est bien diférent pour un VC à propulsion ..

Attention, pas du téflon mais un revêtement à base de teflon. Ce dernier a une particularité méchante: il flue. Usinez un disque de 70mm par 20 d'épais, posez-le 6 mois su la table et il aura 70.2mm de diamètre et aurau aussi baissé son épaisseur d'autant. Le teflon est inutilisable mécaniquement autrement qu'en film, dépôt, particules en suspension dans un fluide, etc...
C'est une saleté en tant que pièce méca, je le sais pour devoir parfois bosser avec parce que c'est un produit qui va bien sous vide poussé, donc je DOIS m'en servir parfois.
Pour les paliers plastique il y a mieux:
https://shop.angst-pfister.com/ishop/category/node/12003.xml
Un chapitre complet de paliers de glissement en technique des matières plastiques.
Par exemple celui-ci, où l'on retrouve ce cher teflon et ses propriétés de glisse:
https://shop.angst-pfister.com/ishop/product/node/12007/product/01.5097.76.xml
Mais l'on voit bien que le teflon n'est pas porteur dans l'épaisseur, il y a du monde autour de lui.

chabizar a écrit:

j'espère bien que ce sont ces derniers qu'on trouve dans les articulations de vtt...

non, en vtt la plupart des suspensions sont montés sur roulements "annulaires" (à billes).

oui, et de temps en temps il faut les changer parce que tout finit par s'user

Quelqu'un pourrait me donner les détails sur le design du point de pivot de la suspension arriere (Genre optima)j'aimerais savoir le type d'assemblage,roulement ou bushing ?

Merci

BerG a écrit:

Dans la construction motocycliste, les axes de bras oscillants en acier montés dans une bague bronze munie de graisseurs étaient fort courants dans les années 70. Seules les motos à cardan BMW ou Guzzi avaient leur bras montés sur roulements coniques, si je me souviens bien. J'ai connu des bagues qui prenaient du jeu à la langue et la tenue de route en prenait un sacré coup. Aujourd'hui, il y a peut être plus de bras montés sur roulements, sauf sans doute pour les machines légères, mais je suis pas sûr qu'on ait des roulements annulaires, on trouve peut être des roulements à aiguilles avec butée latérale pour le guidage

Je confirme.
Certaines motos de moyennes cylindrées étaient encore montées dans les années 80 avec des bagues en polymère quelconque. Ca tient 20/25000 KM.
Les contraintes sur sur un bras oscillant de moto doivent être plus importantes que sur un vélo.
Pour "upgrader" un bras oscillant vélo avec bagues plastiques, je pense que le plus simple est de faire des bagues bronzes. Mettre des roulements est possible, mais la modification est plus importante, ça ma parait peut probable de trouver des roulements à aiguilles avec butée à billes parfaitement interchangeable (géométriequement) avec des bagues d'origine.
Sur mon Hurricane j'ai changé les bagues bronzes par des neuves (celles d'origine archi usées : alésage ovalisé, épaulement disparu... axe bien usé au contact des bagues...) au montage j'ai calé latéralement le bras oscillant (pas loin de 1 mm) pour eviter les contraintes sur les bagues et sur l'axe.
L'axe d'articulation et les bagues me disent désormais merci à chaque sorties.
Pascal :toto: