VOITURE RADIOCOMMANDÉE Réglage de la direction

VOITURE RADIOCOMMANDÉE
Réglage de la direction
Durée : 1 h 30
Série 3 – TP 5
CENTRE D'INTERET CI – 4 – Chaîne d'énergie
Objectifs visés par rapport au programme :
2.1.4 Transmettre et /ou transformer l’énergie mécanique
3.2 Les mécanismes de transformation du mouvement
• Grandeurs physiques associées
Pour répondre aux questions posées, vous devrez :
• Faire fonctionner la direction
• observer attentivement la voiture modèle réduit
• manoeuvrer les éléments de réglage
Certains circuits comportent des virages à faible rayon de courbure qui nécessitent une amplitude de braquage des roues importante.
D’autres imposent de privilégier la stabilité de comportement en ligne droite obtenue avec une direction peu sensible.
C’est le réglage de la direction qui permet d’adapter les performances de la voiture à la configuration du circuit.
1ère Partie : Détermination de la relation d’entrée sortie du mécanisme de
braquage des roues.
Dans cette première partie on vous propose de mettre en évidence la relation entre l’angle de rotation de la biellette du servomoteur et
les roues.
Faites fonctionner le mécanisme de direction en manoeuvrant le levier de la radio commande, ou manuellement en cas de panne.
Identifier toutes les pièces mobiles du mécanisme de direction et leurs mouvements.
• Colorier, sur le dessin ci-dessous, chaque groupe de pièces solidaires d’une couleur différente ;
• Identifier les mouvement relatifs de chacun des groupes avec ceux auxquels il est lié en complétant le tableau.
Servomoteur
Pivot de roue
Palonnier
Biellette de
direction
Biellette de
Servomoteur
Tringle
Les noms des différentes pièces, dans l'ordre de la chaîne de transmission du mouvment, sont les suivants :
Noir : Châssis
Vert : Palonnier
Rouge : Biellette du servomoteur
Bleu : Biellette de direction
Jaune : Tringle
Rose : Pivot de roue
Mouvements
ROUGE (biellette
servomoteur)
NOIR (châssis)
rotation
JAUNE (tringle)
VERT (palonnier)
BLEU (biellette de
direction)
ROSE (pivot de
roue)
ROSE (pivot de
roue)
BLEU (biellette de
direction)
VERT (palonnier)
JAUNE (tringle)
NOM: ....
Notation / Observations:
Prénom: ....
Classe / Groupe: ....
Date: ....
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Dans la configuration de réglage donnée, et en utilisant le rapporteur solidaire de la roue gauche, mesurer l’amplitude de
braquage (angle total parcouru par la roue entre la position gauche et la position droite).
Amplitude de braquage :
Pour la position « 0° » de la biellette du servomoteur (aucune action sur la radio commande), quel est l’angle de braquage de
la roue gauche ?
Angle de braquage initial de la roue gauche :
Ouvrir le fichier « TP 4-1 mesure1 » dans votre modeleur volumique (ressources ISI, dossier Voiture radiocommandée)
C’est la maquette virtuelle du train avant de la voiture. Elle est muni de plusieurs rapporteurs. L’un d’entre eux est lié à la biellette du
servomoteur, un autre est lié à la roue avant gauche.
Vous pouvez manoeuvrer la biellette en utilisant la procédure suivante :
• Sélectionner la biellette et glissez la souris pour la déplacer.
• Manoeuvrer la souris avec le bouton gauche enfoncé
On observe ainsi la transmission du mouvement et l’on peut repérer, pour un angle de rotation donné de la biellette du servomoteur,
l’angle de braquage de la roue.
Tracer ci-dessous la courbe représentant l’évolution de l’angle de braquage de la roue en fonction de l’angle de rotation de la
biellette du servomoteur. Faire varier l’angle de rotation de la biellette de –40 à +40° par intervalle de 10°.
Angle de braquage en °
50
40
30
20
10
-50
-40
-30
-20
-10
10
-10
20
30
40
50
Angle de rotation
de la biellette en °
-20
-30
-40
-50
La relation entre l’angle de braquage de la roue et l’angle de rotation de la biellette est-elle linéaire ?
Linéarité sur l’amplitude de braquage :
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2ème Partie : Réglage du mécanisme de direction
Dans cette seconde partie vous allez identifier les paramètres sur lesquels on peut agir grâce aux dispositifs de
réglage du mécanisme de direction.
Observez et faites fonctionner le mécanisme de direction.
Toutes les constructions graphiques sont à faire à l'aide d'un compas et d'une règle non graduée. On suppose
que la voiture est à l'arrêt (pas de mouvement de la roue ou des éléments de suspension).
1. Quelle est la nature du mouvement du mouvement de la biellette de servomoteur par rapport au châssis ?
Déduisez et tracez sur l'épure de la page 4 la trajectoire du point B appartenant à la biellette par rapport
au châssis. Tracez la position du point B dans l'autre position extrême de la biellette. Vous appellerez ce
point B'.
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2. Quelle est la nature du mouvement du palonnier par rapport au châssis ? Déduisez et tracez sur l'épure
page 4 les trajectoires des points D et E appartenant au palonnier par rapport au châssis.
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3. La tringle étant indéformable, la longueur BD reste constante lors du déplacement du mécanisme.
Déterminez graphiquement la position du point D dans l'autre position extrême du palonnier. Vous
appellerez ce point D'.
4. Les points D et E appartenant au palonnier, la longueur DE reste constante lors du mouvement.
Déterminez graphiquement la position du point E dans l'autre position extrême du palonnier. Vous
appellerez ce point E'.
5. Quelle est la nature du mouvement du pivot de roue par rapport au châssis ? Déduisez et tracez sur
l'épure page 4 la trajectoire du point G appartenant au pivot de roue par rapport au châssis.
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6. Les points E et G appartenant à la biellette de direction, la longueur EG reste constante au cours du
mouvement. Déterminez graphiquement la position du point G dans l'autre position extrême du pivot de
roue. Vous appellerez ce point G'. Mesurez l'amplitude de braquage de la roue 
G ,F ,G' .
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7. Comparez le résultat ci-dessus à celui obtenu lors de la première partie :
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Axe de biellette de servomoteur dans la
position extrême braquage à droite
A
B
Axe de biellette de servomoteur dans l'autre
position extrême (braquage à gauche)
C
D
G
E
F
On souhaite modifier les réglages du mécanisme de direction pour l’adapter au tracé du circuit (rayons de courbure des virages,
longueur des lignes droites, ...).
Observer attentivement le mécanisme de direction.
Quels sont les dispositifs de réglage qui permettent de modifier l’amplitude de l'angle de braquage ? Pour cela entourer les
dispositifs de réglage sur la représentation ci-dessous.
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Quel est le principe de réglage utilisé ?
Principe :
Influence de l'ancrage de la tringle
La biellette de servomoteur et le palonnier possèdent respectivement 4 et 3 trous permettant de fixer la tringle dans différentes
positions.
Les constructions suivantes ont pour but de déterminer l'influence de la position de la tringle sur la biellette et le palonnier sur la
réaction de la direction de la voiture.
1.
Sur l'épure ci-dessous, déterminez graphiquement l'amplitude de braquage lorsque la tringle est fixée en B1 sur la biellette de
servomoteur. Attention : on suppose que la longueur de la tringle est restée identique à celle de la première étude, les deux
positions extrêmes des points D, E et G sont à déterminer. Les nouveaux points seront nommés B'1, D1 et D'1, E1 et E'1, G1 et
G'1. Relevez le nouvel angle de braquage 
G1 , F , G ' 1 
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2.
La direction de la voiture radiocommandée sera-t-elle plus ou moins sensible que pour l'étude précédente ? .............................
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A
Axe de biellette de servomoteur dans la
position extrême braquage à droite
B1
Axe de biellette de servomoteur dans l'autre
position extrême (braquage à gauche)
C
D
G
E
F
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3.
Sur l'épure ci-dessous, déterminez graphiquement l'amplitude de braquage lorsque la tringle est fixée en D 2 sur le palonnier.
Attention : on suppose que la longueur de la tringle est restée identique à celle de la première étude, les deux positions
extrêmes des points D, E et G sont à déterminer. Les nouveaux points seront nommés B'2, D2 et D'2, E2 et E'2, G2 et G'2.
Relevez le nouvel angle de braquage 
G2 , F ,G ' 2
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4.
La direction de la voiture radiocommandée sera-t-elle plus ou moins sensible que pour la première étude ?
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Axe de biellette de servomoteur dans la
position extrême braquage à droite
A
B
Axe de biellette de servomoteur dans l'autre
position extrême (braquage à gauche)
C
D2
G
G3
E
F
5. A partir de ces résultats, que peut-on dire de l'évolution la sensibilité de la direction de la voiture radiocommandée si la
biellette de direction est fixée en G3 (défini sur l'épure ci-dessus) par rapport à la première étude ?
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6. On souhaite concourir sur un circuit comportant peu de lignes droites et beaucoup de virages serrés. Quels réglages de
la direction doit-on envisager ?
Tringle fixée en :
B□
ou
B1 □ ,
D□
ou
D2 □
Biellette de direction fixée en :
G□
ou
G3 □
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