A la suite des différentes remarques postées au début du sujet, j'ai essayé de trouver des informations, qui soient adaptées à la ND. Mes recherches m’ont conduit vers un document particulièrement instructif, rédigé par Mazda.
Le document est en libre accès au sein de la partie "rapports techniques" de Mazda Japon. Tous les autres rapports sont disponibles jusque 2002.
https://www.mazda.com/ja/innovation/technology/gihou/2022/Le document qui nous intéresse ici, est celui rédigé en 2015. Voici le lien direct de téléchargement. (Attention 159 MB).
https://www.mazda.com/globalassets/ja/assets/innovation/technology/gihou/2015/files/giho_all2015.pdfJ'ai pris le temps de lire, traduire et synthétiser le document afin de vous le partager au mieux.
Je vous invite, tout de même, à parcourir les chapitres 24 et 25 à partir de la page 139 du format document ou 147 du format PDF. Je vais faire références aux différentes sections des chapitres.
Je m’excuse par avance de la longueur et de la densité des informations.
Le chapitre 24 a donc pour but de présenter le travail réalisé sur le châssis de la ND, avec comme point de comparaison celui de la NC.
Les objectifs de Mazda sont :
Améliorer la rigidité du châssis.
Améliorer la sécurité.
Réduire la masse totale du châssis à moins que celui de la NA.
Les axes de réflexion sont :
Optimisation de la structure.
Amélioration des assemblages par de meilleurs procédés.
Optimisation de l'épaisseur des tôles.
Dans la section 2.2, les axes de réflexions ont conduit les ingénieurs Mazda à comparer une structure de voiture fermée avec celui de la future ND. Le schéma préfigure les choix de conception pour positionner le plan de la structure de base (le 1), améliorer la continuité du cadre du corps principal (2), travailler sur le transfert de charge vers le cadre principal (3) avec un point déjà identifié par la surélévation de la partie arrière.
La section 2.3 est dédiée à la conception de la structure et son optimisation.
Le document indique que l'analyse topologique du modèle permet de conclure qu'il est important d'optimiser la rigidité des liaisons entre les tourelles de suspension avant et le cadre principal, ainsi que la partie arrière avec cette même partie centrale.
La figure 2 présente les contraintes en torsion et pliage du modèle de structure.
La section 3.1 est dédiée à la sécurité et la gestion des collisions par la déformation du longeron avant.
La section 3.2 est dédiée à la traverse centrale entre le compartiment moteur et l'habitacle. L'objectif est de présenter les optimisations qui permettent de renforcer cette zone pour améliorer sa rigidité, améliorer le transfert des contraintes entre la zone avant et l'habitacle. Il faut noter le déplacement du trou de la colonne de direction, et l’utilisation de traitements thermiques différents pour augmenter la rigidité.
La section 3.3 traite du tunnel central et de son optimisation. Amélioration de sa courbature, optimisation de l'installation du tableau de bord et amélioration de la répartition des charges.
La position et la forme du trou pour le frein à main a été optimisée pour améliorer la continuité transversale du tunnel.
La section 3.4 traite de l'optimisation de la forme de la traverse de seuil de porte, pour optimiser sa rigidité en flexion/torsion tout en conservant sa capacité de se déformer en cas de collision latérale.
La section 3.5 traite de la partie arrière. Elle évoque en premier lieu la réduction de la longueur de 90 mm par rapport à la NC, de la modification de la forme des traverses et de l'utilisation d'un acier haute densité pour le plancher. Le tout, afin d'obtenir des résultats équivalent à la NC pour l'absorption d'énergie en cas de collisions.
La section 3.6 traite en premier lieu de l'optimisation du système d'ouverture de la trappe à essence, avec l'utilisation d'un système de verrouillage électromagnétique et la suppression du système câble afin de gagner 112 g.
La section 4 présente les zones du châssis qui ont subi une attention particulière en terme de technique de liaison/soudure afin d'augmenter la rigidité de ces zones.
La section 5.1 présente les matériaux et les choix réalisés. En synthèse, en fonction de la zone, une épaisseur, résistance, choix de métal (acier / alu) a été réalisé afin de répondre aux choix et contraintes précédemment évoqués pour répondre à des critères de rigidité et de déformation.
La figure 11 présente les différentes zones avec un code couleur pour présenter les différentes résistances utilisées.
La figure 12 présente les zones de déformations en cas d'accidents.
La section 5.2 présente les zones où des procédés de traitement du métal spécifiques ont été appliqués pour augmenter encore la résistance de ces zones à la compression.
La section 6.1 présente les résultats de modélisation que Mazda a effectué dans son objectif d'optimisation du châssis. Pour la suspension AV, ils indiquent avoir travaillé pour améliorer la rigidité de la liaison au cadre principal du châssis et aux bas de caisse.
Le document précise que la structure autour de la fixation de l'amortisseur AV a complétement été repensée afin de disperser plus efficacement la charge d'entrée du dessus de la suspension vers l'extérieur de la carrosserie.
Finalement il est indiqué que la nouvelle conception de la ND permet, sans barre antirapprochement, d'atteindre une rigidité équivalente à celui de la NC avec barre antirapprochement. Ceci est présenté dans la figure 14.
Concernant la partie AR, le document indique que les fixations hautes des amortisseurs ont été considérablement revues pour répartir plus efficacement vers la partie haute du châssis les efforts du sommet de la suspension. La figure 15 présente ce point (vue transversale depuis l'arrière du véhicule).
Le dernier point concerne la fixation du triangle bas et les modifications apportées au châssis afin d'augmenter la rigidité et transférer plus les contraintes vers le bas de la caisse.
La section 7, évoque les conceptions réalisées pour réduire la masse totale du châssis. En l'occurrence 3.9Kg sur la partie basse grâce à l'optimisation des épaisseurs des tôles. La fig 17 présente la différence entre avant et après les travaux de modélisation d'optimisation. (Point plus difficile de compréhension à mon niveau).
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La section 7, présente les résultats.
En 7.1 sont présentées les différences de rigidité entre la NC et la ND.
La partie 7.2, indique qu'avec les efforts de conception réalisés, le châssis de la ND est revenu sur un modèle de construction plus léger, tout en répondant qualitativement au cahier des charges de sécurité NCAP.
La section 7.3, indique une masse finale du châssis de 197 kg avec une structure plus rigide et plus sécurisé en cas de collision.
Les points 8 et 9 sont une simple conclusion de quelques mots et des références vers les rapports techniques 2006 et 2011.
La chapitre 25 apporte des détails sur les allégements entrepris par l'utilisation de l'aluminium. Je ne détaille pas autant ces points.
La figure ci-dessous indique les panneaux en aluminium.
En synthèse, Mazda a remplacé des panneaux en acier pour de l'aluminium pour optimiser les masses.
La section 2 évoque la réduction des masses aux extrémités du véhicule pour réduire les moments d'inertie de la voiture en virage, ainsi que les compromis de position du centre de gravité et de largeur des voies. Le document présente un tableau comparatif entre les différentes générations sur la base des facteurs SSF et YWR. (YWR = Yaw Moment / Vehicle Weight || SSF = Width of Tread / Height of Gravity Center / 2).
La section 3 présente, que pour certains éléments de sécurité Mazda mis en œuvre soit des corps creux à design spécifiques ou des techniques d'assemblages particulières pour répondre aux critères de rigidité et de sécurité.
A la lecture du document, j'en arrive aux conclusions suivantes :
La conception du châssis de la ND n'est pas sans prendre en compte l'absence de toit et le plan principal du châssis se retrouve globalement sur le centre du véhicule. La zone basse du véhicule joue presque symétriquement le rôle du toit du véhicule. C'est ce qui, à mes yeux, justifie l'intérêt des renforts sous le véhicule afin de mieux verrouiller les contraintes du plan principal. (Fig 1).
Les contraintes sur les sommets des amortisseurs avant sont non négligeables. Les contraintes sont ensuite globalement dirigées vers le tunnel central et cela par l'intermédiaire de la traverse centrale optimisée. (fig 2 et 4).
Les tourelles de suspensions (fig 14) sont modifiées pour transmettre les contraintes de manières différentes de la NC, et les calculs sont basés sur une NC équipée de barre antirapprochement. Il me semble donc difficile d'ignorer leur intérêt.
Comparativement la ND devrait pouvoir plus facilement se passer d'une barre avant, mais cela ne reste pas dénué de sens d'en installer pour encore améliorer la rigidité de la zone. Les barres s'appuient d'ailleurs, en zone centrale du véhicule, indirectement sur des parties aux assemblages renforcés. J'en déduirai que les barres avant permettent de mieux contenir les contraintes de torsion et de pliage et de participer au transfert de contraintes vers le tunnel central conjointement à la traverse centrale.
La partie basse (fig 16) de la suspension avant utilise les points de liaison entre le berceau et les bas de caisse pour transférer les contraintes. La trappe d'accès sous le moteur à une zone renforcée (bleue) sur l'arrière entre les deux liaisons de berceau (vertes). Cusco remplace ces deux pièces vertes et vient installer une barre dans la zone bleue de la trappe. MazdaSpeed installe la petite barre avant juste par-dessus cette zone bleue. J'en déduis que cela participe à relier les deux parties latérales et mieux transférer les contraintes basses.
La partie arrière (fig 15) redirige les contraintes vers la zone haute du châssis et il semble raisonnable d'imaginer que les contraintes, presque verticales, des zones vertes puissent être mieux contenues par une barre arrière. Ce point semble plus difficile à évaluer, la figure 2 ne montre pas de contrainte sur l'arrière, ou la simulation de contraintes n'a pas été présenté. Mais la section 2.3 rappel qu’il est utile de rigidifier l’arrière pour mieux transmettre les contraintes vers la zone centrale.
Ce que je déduis également, c’est que plus les parties avant et arrières seront rigidifiées et les plus contraintes seront reportées vers la zone centrale du véhicule, ainsi les barres centrales prendront à priori encore plus de sens.
J’espère que ces informations apporteront des éclairages sur nos discussions.
De nouveau pardon pour la longueur et la densité de la lecture et merci d’avoir pris le temps de lire l’ensemble, à ceux qui sont arrivés au bout de mon post
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