Développement d'un système de direction pour Formula Student
- Degree programme: BSc in Automobil - und Fahrzeugtechnik
- Author: Jeremy Brugger
- Thesis advisors: Prof. Roland Rombach, Prof. Remo Lauener, Prof. Sebastian Tobler
- Experts: Niklaus Wysshaar, Bruno Jäger
- Year: 2023
Pour pousser un véhicule de course à la limite, le pilote doit pouvoir compter sur une direction directe, précise et fiable. La crémaillère de direction transforme le mouvement de rotation du volant en déplacement linéaire qui actionne les roues. Le système développé a pour but d'équiper la prochaine génération de véhicules de la Bern Racing Team et de leur permettre de performer lors des épreuves dynamiques.
Motivation
De la salle de classe au circuit
La Bern Racing Team, équipe d'étudiants d'ingénieurs qui développe et construit un véhicule de course électrique, a mandaté le développement d'un système de direction. La crémaillère de direction transforme le couple du volant en force qui actionne les roues. En plus d'avoir un système spécialement adapté à la voiture, ce système permet également de montrer le savoir-faire et le développement approfondi des systèmes mécaniques lors des épreuves statiques.
Développement
D'un cahier des charges au modèle 3D
Le concept se base sur des mesures de couple au volant effectuées sur le véhicule de la saison 2023 et de cas de charges simulés à l'aide d'Optimum Kinematics. Le système répond au règlement de la Formula Student Germany et actionne les roues directement mécaniquement. Les assemblages vissés sont équipés de sécurités positives afin de garantir le serrage de ces dernières. De nombreux composants sont achetés et retravaillés afin de limiter l'effort et le prix de la construction du système. Une attention particulière au poids et à la résistance des composants a été portée.
Résultat
D'une feuille blanche au produit fini
Le système de direction se compose d'un arbre d'entrée (1) sur lequel le pignon (2) est fixé. Afin de limiter les frottements et de garder une masse faible, l'arbre d'entrée et la crémaillère sont montés sur des paliers en polymère. La crémaillère se compose d'une barrette dentée (3) retravaillée et fixée sur une pièce fraisée en aluminium. Cette dernière est allongée à l'aide de tubes de carbone (4), auxquels sont fixés les embouts de crémaillère en U (5), permettant la connexion des barres de direction. Le cœur pignon-crémaillère est renfermé dans un boîtier (6) en aluminium fraisé en trois parties et collé sur un tube en carbone (7). Chaque extrémité est munie d'une bague en aluminium (8) sur laquelle le système est fixé rigidement au châssis. Le système est capable de résister à une force axiale plus de deux fois plus grande que le système précédemment utilisé. Le tout pour un poids supérieur d'uniquement 30g.
