#1 Le design et la construction du châssis De 1950 à 1970 (article rédigé par Jack Halford)

Salut tout le monde et bienvenue à nouveau à notre rubrique technique ici. Dans cet article du mois nous jetterons un œil sur les différentes façons que les designers/ingénieurs ont pour le marché du design et de la construction du châssis ou de la monocoque comme c’est quelquefois appelé. Durant mes recherches sur cette rubrique je pensais en moi-même que je pourrais écrire un livre juste sur ce seul sujet tellement est vaste la quantité d’informations disponibles, donc ce que nous allons faire est juste un bref aperçu des designs innovants de châssis qui ont fait une différence en F1 à travers les années comme ce serait difficile de tout couvrir! Nous séparerons le sujet en deux articles, le premier couvrira le design des châssis des années 1950 aux années 1970 et puis le mois suivant nous jetterons un oeil sur le design des châssis de ce que j’appelle l’ère moderne de la F1 des années 1980 à aujourd’hui quand la fibre de carbone devient le matériel de choix pour la construction des châssis.

Vous devrez excuser le fait que je ferai plutôt beaucoup allusion à Colin Chapman et Team Lotus à travers les articles à venir; la raison étant est pure et simple, jusqu’à la mort prématurée de Chapman en Décembre 1982 il était le plus innovant designer de sa génération et était responsable pour les plus si non toutes les contributions importantes en design de voiture de course.

Premièrement, nous ferons un bond dans le temps à une période où le design et la construction du châssis étaient un peu moins compliqués que c’est aujourd’hui mais cela restait encore le seul composant le plus indispensable dans le design de la voiture de course. Du milieu à la fin des années 1950 nous avons vu un ensemble de voitures sur le circuit en Grand Prix chacune avec leur propre style distinctif de châssis et les deux plus populaires étaient la carrosserie caissonnée qui était directement utilisée sur les standards de berlines familiales jusqu’au début des années 1980 et sera toujours trouvée sur les véhicules utilitaires légers/lourds d’aujourd’hui. Le second plus populaire de l’époque était le style de châssis tubulaire le plus complexe appelé dans le langage courant un treillis, qui se composait de tubes en acier de différente longueurs soudés ensemble.

Les deux types de châssis avaient leurs avantages; le style de carrosserie caissonnée avait une très bonne résistance au pliage et également une bonne résistance de torsion (tournage) mais était lourd. Le châssis treillis offrait une très bonne résistance de torsion et éviter de plier dans les zones de haute pression plus les tubes étaient soudés dans et autour de ces zones particulières pour ajouter de la force, cela restait encore plus léger que le châssis caissonné. Le plus compliqué treillis de ces temps était utilisé sur la Maserati type 61, connue comme la « cage à oiseaux » ce Style radical de châssis était au sens propre la colonne vertébrale des voitures de sport de Maserati et leur gagnait de nombreuses victoires.

Dans les années 1960 le treillis a été utilisé par les designers partout dans les équipes de F1, la carrosserie pour les voitures était formée en utilisant une jauge de plaques d’acier ou d’aluminium qui étaient ensuite vissées, rivées ou soudées au châssis et alors ajoutées plus de rigidité au châssis presque devenant des installations semi-permanentes, ce que doit également être rappelé est que la plupart des voitures F1 de l’époque avaient encore leur moteur monté à l’avant du châssis. Les designers de voiture de course étaient lents à démarrer dans la continuation des pas de John Cooper qui faisait le design et construisait les voitures de course 500cc pour l’ascension en 1946. Passant en F2 et enfin en F1 avec une Cooper motorisée à l’arrière utilisant un moteur Jap 1,100cc participait à un évènement dans un championnat du monde F1 à Monaco en 1950. En 1960 le fondateur de Lotus Colin Chapman a construit sa première voiture motorisée à l’arrière, c’était la Lotus Type 18 et utilisant encore le treillis la voiture serait utilisée dans différentes formules. Nous regarderons plus en profondeur les moteurs/boîtes de vitesses dans un prochain article.

Chapman s’est éloigné de la convention en 1962 et a créé un design de châssis complètement nouveau (apparemment dessiné sur le dos d’une serviette de table durant le déjeuner). Quittant le treillis il a fait le design du premier châssis style “monocoque” avec son moteur monté à l’arrière, c’était la Lotus Type 25, Chapman était un visionnaire; il a révolutionné le design et la construction d’une voiture F1. Toujours chercher des méthodes pour construire la plus légère et la plus rapide voiture est devenu une obsession pour lui; s’il ne l’aimait pas ou était trop lourde cela ne trouverait pas sa place sur une de ses voitures. Le nouveau design de monocoque surnommé la “baignoire” comprenait deux anses fabriquées qui couvraient la moitié de la longueur de la voiture, ces anses portées des réservoires d’essence caoutchoutés sur chaque côté de l’arrière du baquet du pilote vers l’avant, un troisième réservoir d’essence était localisé juste derrière le baquet du pilote. Les anses fabriquées étaient liées par une série de cloisons fabriquées en acier; une à l’avant, une au milieu (à l’avant du cockpit) auquel le tableau de bord était monté et une troisième derrière le pilote où l’arceau était monté. Il y avait également deux autres barres tubulaires partant de chaque côté vers l’arrière du châssis et une fois encore connectées par une quatrième cloison c’était le sous-châssis qui agirait comme le compartiment pour le moteur et la boîte de vitesses pour être montés. Le fond plat était formé autour des deux anses fabriquées puis rivée sur place, cette fois le planchet ajouté à la force globale du châssis en devenant ce qui est appelé ‘stressed member’ Cela pourrait être discuté que le design de Chapman est seulement une semi-monocoque et vous seriez correct dans cet argument mais néanmoins ce design de châssis rendrait le treillis obsolète du jour au lendemain!

Les espaces du cockpit sont également devenus beaucoup plus petits et étroits, Chapman a aussi commencé à expérimenter différentes positions du siège. En 1961 la Formule Lotus Junior 20 avait un baquet inclinable d’un angle de 50 degrés à la verticale; c’était le début de ce que nous voyons dans les voitures F1 aujourd’hui, la position établie du pilote. Chapman a changé la position une fois encore avec la Lotus Type 25 à une inclinaison de 55 degrés vers la verticale et les pilotes se plaignaient qu’ils ne pouvaient pas voir la route à l’avant de la voiture’ Chapman adoptait une ligne de conduite dure avec ses pilotes, il n’était pas intéressé par leurs plaintes ‘les voitures sont conformes aux règlements et c’est bien assez pour moi’ lançait-il d’un air malicieux. Le châssis Type 25 était utilisé entre 1962 et 1965 alors qu’un dérivé du châssis Type 25 fut introduit en 1964 – le Type 33. C’était un style de châssis plus solide et beaucoup plus simple à construire du fait que les anses fabriquées étaient droites et pas entortillées comme dans le Type 25; Chapman avait maintenant montré le chemin en design et construction F1 et chacun devait suivre rapidement son avancée.

La sécurité n’a jamais été une réelle préoccupation pour les designers de voitures de cette époque, si jamais vous tombez sur de vieilles photographies des voitures des années 1960 regardez la position du casque par rapport à l’arceau du pilote. Les ceintures de sécurité ou les harnais de sécurité n’étaient pas obligatoires et seulement quand Jackie Stewart a pris l’initiative en 1968; le défi de rendre la F1 plus sûre avec les voitures et les circuits à la fois avait été commencé mais n’avait pas été bien reçu par ses pairs à l’époque. Ce n’était pas jusqu’en 1972; encore cinq ans plus tard que la FIA a introduit la décision que le harnais de sécurité six point devait désormais être équipé comme standard en F1.

En 1967-68 Chapman et le co-designer Maurice Philippe ont une fois encore délivré une autre merveilleuse voiture; l’icône Type 49 ensemble avec l’encore plus célèbre moteur Ford Cosworth DFV V8. Cette combinaison de châssis et moteur a une fois encore changé la façon dont les voitures F1 seraient désormais conçues et construites à travers les années à venir. Le ‘Package’ comme Chapman l’avait appelé; était le châssis, moteur et boîte de vitesse pleinement intégrés, avec le moteur devenant un ‘stressed member’ et monté à l’arrière du châssis à quatre points, ce design intelligent a limité la globalité du poids et la hauteur de la voiture au minimum absolu. La monocoque même était désormais classée comme pleine, avec la construction en aluminium venant au-dessus des jambes du pilote et l’enfermant complètement et était faite légèrement plus courte à l’avant; c’était pour permettre au sous-châssis tubulaire d’être équipé pour agir comme un support pour la suspension avant, la direction, les cylindres de frein et le réservoir d’huile principal.

En 1968-70 les équipes telles que Lotus, McLaren et Matra étaient en train d’expérimenter avec les ailerons avant et arrière ou les surfaces portantes comme ils les appelaient et les voitures étaient en train de prendre la forme en partie qui a été vue plus tard dans les années 1960 et à travers les années 1970. La simple matière des monocoques en alliage a été maintenant remplacée par des panneaux pré-fabriqués qui comprenaient simplement deux feuilles d’aluminium de fine épaisseur collées sur chaque côté d’un assemblage en aluminium qui ressemble juste à un nid d’abeille. Le problème principal que les designers confrontés à ce type de construction de panneau était que bien que beaucoup plus fort dans leur raideur et rigidité ils ne pouvaient pas juste être contournés dans la façon qu’une seule matière de panneau pouvait être, cela serait à présent un facteur majeur dans le design et la construction des voitures.

A travers la fin des années 1970 nous n’avons vu aucun changement majeur dans le design du châssis, bien que les designers étaient en train d’essayer avec fureur de rester au top de leur jeu avec certains changements dans des matériaux utilisés et d’autres développements techniques la distinctive forme en coin restait, avec la moitié de la carrosserie de la voiture plus basse étant l’actuelle monocoque même pendant que la carrosserie supérieure était faite à partir de GRP (Glass Reinforced Plastic) modelée de panneaux. Le dessous des voitures restait plat lequel avait donné à Colin Chapman une autre idée ingénieuse d’avaler à toute vitesse les jupes de chaque côté de la voiture qui immédiatement donnait une plus grande force d’appui en collant la voiture au tarmac alors créant ‘l’effet de sol’ Nous discuterons sur la carrosserie, l’effet de sol et les aérodynamiques dans un autre article.

Ouf ! Donc là vous l’avez, juste un petit aperçu du design et de la construction de châssis des années 1950 aux années 1970. Dans le prochain article mensuel nous jetterons un œil aux années 1980 à aujourd’hui, du châssis jumeau de la Lotus Type 86 à la première monocoque en fibre de carbone, la McLaren MP4/1 conçue par John Barnard, nous jetterons un œil aussi ensemble sur les techniques modernes dans le design et la construction de châssis avec les différents matériaux utilisés.

Jusqu’au prochain mois, profitez de votre course.

Jack

‘Tous les points de vue exprimés dans cette rubrique sont ceux de l’auteur et non de Team Lotus’

Ecrit par: Jack Halford

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