Influence des réglages

Le VTT Vario Bomba peut être équipé de deux systèmes de freinage différents selon le souhait de l'acheteur.

On se propose d'analyser l'influence, sur l'effort de pincement de la jante, du réglage de la position du patin dans le trou oblong du levier, pour deux freins de même génération :

• V-Brake TEKTRO
• V-Brake SHIMANO XT

Télécharger et dézipper l'ensemble du dossier ci-dessous. Il contient les modèles SolidWorks des deux systèmes de freinage.

Afin de pouvoir réaliser une comparaison, nous appliquerons le même effort de 125 N dans le câblede traction pour les deux systèmes. Il faut donc déterminer l'effort de pincement des deux étriers V-Brake au point H à l'aide du logiciel de calcul Meca3d.

1 - V-Brake TEKTRO

= 80 min

Simulation

Avec SolidWorks 2016, ouvrir le fichier TEKTRO-réglable.SLDASM présent dans le dossier Frein_VTT_Tektro.

Cliquer sur l'onglet Meca3d au dessus de l'arborescence à gauche.

Si l'onglet Meca3d n'est pas présent, allez dans le menu supérieur Outils/Compléments et cochez de chaque coté de Meca3d tout en bas. Il faudra fermer et réouvrir votre assemblage.



Dans l'arborescence de Meca3D, faire un clic droit sur Efforts puis Ajouter. Nous allons mettre en place :

• au point F, l'effort connu au niveau du câble,
• au point H, l'effort inconnu au niveau du patin. Cet effort inconnu représente l'effort de pincement.

Sélectionner un effort constant et fixe, puis Suivant :



Nommer cet effort "Effort connu" et sélectionner la pièce levier soit en cliquant dans l'arborescence ou directement sur la pièce.



Selectionner l'arête du levier d'après l'image ci-dessous et indiquer l'intensité de 125 N suivant l'axe X avec le bon sens. Puis Valider.



Sélectionner maintenant un effort inconnu lié à la pièce, puis Suivant :



Nommer cet effort "Effort inconnu" et sélectionner la pièce Patin soit en cliquant dans l'arborescence ou directement sur la pièce.



Selectionner l'arête du patin d'après l'image ci-dessous et indiquer la direction suivant l'axe Z avec le bon sens pour cette force. Puis Valider.



Dans l'arborescence de Meca3D, faire un clic droit sur Analyse puis Calcul mécanique. Vous obtenez la fenêtre de paramétrage suivante :



Lire les informations et cliquer sur Continuer. Vous obtenez ensuite la fenêtre suivante :



Le paramétrage de la simulation est déjà réalisé. Lancer le calcul   puis cliquer sur .

Dans l'arborescence de Meca3D, faire un clic droit sur Résultats puis Simulation. Vous obtenez la fenêtre suivante en cliquant sur le petit triangle vers le bas Afficher les options :



Vous pouvez ralentir la vitesse et relancer l'animation du freinage.

Question 1.1 - En observant la simulation, quel est le mouvement :

• du levier par rapport au cadre fixe,
• du patin par rapport au cadre fixe.

 

Réglages

Sur ce frein deux réglages sont disponibles :

• Réglage 1 : Le patin droit peut coulisser dans le trou oblong.
• Réglage 2 : Le patin gauche peut coulisser dans le trou oblong.

Pour modifier les réglages, revenir dans l'arborescence de l'assemblage avec l'onglet à gauche :



Se placer dans l’arbre de construction et dérouler le champ REGLAGES ET CONTRAINTES en cliquant sur +, vous voyez apparaître ces deux réglages, en haut de cette fonction.

Faire un clic droit sur REGLAGE DU PATIN DROIT puis Editer la fonction :



Vous devez lire  correspondant au réglage actuel. A titre d’essai, entrer la valeur 1 mm (Position basse), puis 20 mm (Position haute) et observer les modifications sur l'assemblage.

Pour la suite on repère  trois positions :

• Position 1 = 1 mm
• Position 2 = 8 mm
• Position 3 = 20 mm

Placer le réglage en Position 1.

Attention après chaque modification de réglage, l'étape Simulation avec le Calcul mécanique doit être refait.

Résultats

Refaire le Calcul mécanique puis dans l'arborescence de Meca3D, dérouler les Efforts.

 

Faire un clic droit sur Effort inconnu (patin) puis Résultats. Vous obtenez la fenêtre suivante en cliquant sur le petit triangle vers le bas Afficher les options :



L'onglet Efforts doit être selectionné, puis cliquer sur Résultante et décocher X, Y et Z. Puis .

Dans votre compte rendu informatique, vous présenterez les résultats de la simulation sous la forme d'un tableau :

Question 1.2 - Relever l'intensité de l'effort au point F et compléter le tableau.

De la même manière, faire un clic droit sur Effort inconnu (patin) puis Résultats.

Question 1.3 - Relever l'intensité de l'effort au point H pour t = 0 s puis l'intensité maximal et compléter le tableau pour la Position 1.

Question 1.4 - Modifier les réglages, et faites les relevés pour les Position 2 et Position 3.

Rappel  :

• L'efficacité du freinage se détermine par le rapport entre l'effort de pincement sur l'effort de l'utilisateur au niveau de la poignée. Il est jugé efficace à partir d'un rapport de 2.
• L'effort de l'utilisateur au niveau de la poignée est de 60N.
• L'efficacité du système Cantilever est d'environ 3.

Question 1.5 - Calculer l'efficacité du freinage pour chaque position avec Hmax en ajoutant un ligne à votre tableau.

Question 1.6 - Comparer l'efficacité du système V-Brake TEKTRO avec celle du système Cantilever.

Question 1.7 - Quelle est l'influence du réglage sur l'effort de pincement ? Quelle position faut-il adopter pour une meilleure efficacité ?

Calculs

Le principe fondamental de la statique s'applique aussi pour les moments (ou couple) appliqués à une pièce. La somme des couples en un point est égale à zéro. C'est ce que nous allons vérifier pour la position 1 à t = 0s au point K centre de rotation du levier.

Le couple C en N.m se définit par le produit entre l'effort et la distance perpendiculaire entre le point d'application de la force (ici F puis H) et le centre de la rotation (ici K).

C = D x F

avec :

• C : couple en N.m,
• D : distance en m,
• F : force en N.

Sur le modèle SolidWorks, mesurer les distances D1 et D2 avec l'outil Mesures  (menu Outil). Vérifier que la mesure soit Centre à centre :



Pour le point F, sélectionner la surface cylindrique du perçage sur le câble :



Pour le point H, sélectionner la surface cylindrique du perçage sur le patin :



Pour le point K, sélectionner la surface cylindrique du perçage sur le cadre support :

Question 1.8 - Relever les distances verticales (suivant l'axe Y) D1 et D2.

Question 1.9 - Calculer le couple créée au point K par la force F puis par la force H à t = 0s. Que constatez-vous ?

Question 1.10 - Si le couple créant un mouvement de rotation horaire est négatif et le couple créant un mouvement de rotation trigonométrique est positif, écrire la relation qui vérifie le principe fondamental de la statique appliqué aux couples.

2 - V-Brake SHIMANO

= 30 min

Simulation

Ouvrir le fichier SHIMANO XT-réglable.SLDASM présent dans le dossier Frein_VTT_Shimano.



Lancer le Calcul mécanique puis la simulation.

Question 2.1 - En observant la simulation, quel est les mouvements :

• du levier par rapport au cadre fixe,
• du patin par rapport au cadre fixe.

Question 2.2 - Comparer les deux mouvements du patin des systèmes V-Brake. Quel peut-être l'avantage du Shimano ?

Réglages

Sur ce frein quatre réglages sont disponibles :

• Réglage 1 : Le patin droit peut coulisser dans le trou oblong.
• Réglage 2 : La came inférieure droite peut tourner. 
• Réglage 3 : Le patin gauche peut coulisser dans le trou oblong.
• Réglage 4 : La came inférieure gauche peut tourner.

Pour modifier les réglages, revenir dans l'arborescence de l'assemblage avec l'onglet à gauche et faire un clic droit sur REGLAGE DU PATIN DROIT puis Editer la fonction.

Vous devez lire correspondant au réglage actuel. A titre d’essai, entrer la valeur 1 mm (Position basse), puis 28 mm (Position haute) et observer les modifications sur l'assemblage.

Pour la suite on repère  trois positions :

• Position 1 = 1 mm
• Position 2 = 12 mm
• Position 3 = 28 mm

Faire un clic droit sur REGLAGE ANGLE CAME DROITE puis Editer la fonction.

Faire varier cet angle et observer ce qui se passe.

Question 2.3 - Décrire l'influence de ce réglage et remettre l'angle à 30 °.

Procéder aux simulations et aux relevés de mesures.

Dans votre compte rendu informatique, vous présenterez les résultats de la simulation sous la forme d'un tableau :

Question 2.4 - Calculer l'efficacité du freinage pour chaque position avec Hmax en ajoutant un ligne à votre tableau.

Question 2.5 - Quel constat pouvez-vous faire suite à ces relevés de mesures concernant les efforts au point H et l'efficacité du freinage ? Commenter.

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