Le trapèze
A basse vitesse le trapèze du moskitOS dicte l'équilibre
Le trapèze articulé arrière du moskitOS est un petite trouvaille tout à fait géniale, qui permet de singer astucieusement un axe de direction réel bien plus lourd à mettre en œuvre :
Le "Rocket" est une des inspiration des mosquito originaux mais possède, contrairement à ce dernier, un pivot réel (voir 14 nov 2004 entre autres : http://www.adventuresofgreg.com/RocketMain.html)
Sur le Rocket le pivot de direction est bien visible à l'arrière, au niveau de la nuque du/de la pilote. Toute la partie avant pivote donc autour de cet axe. Le gros désavantage c'est que pour avoir un centre de masse (CdM), en général un peu au-dessus du nombril dans cette position) à peu près sur l'axe pour des question d'équilibre, tout en conservant une chasse positive pour des questions de stabilité à haute vitesse, ce pivot ne peut prendre place que loin de la roue avant (sinon dans la pilote), ce qui se traduit par un châssis plus lourd car nécessitant une bonne rigidité sur une "grande" longueur (contraintes importantes en flexion et en torsion).
Les frères Chambon (inventeurs du mosquito) ont alors eu l'idée ingénieuse de remplacer ce pivot par un trapèze articulé :
Sur cette animation on voit que le segment supérieur du trapèze articulé tourne autour d'un point à peu près fixe que nous appellerons F, situé à l’intersection des cotés du trapèze en position isocèle.
Cette solution élégante a l'avantage de permettre un positionnement bien plus proche de la roue avant, et donc un châssis moins lourd tout en distribuant mieux les efforts (idéal pour du bois). Elle a par contre un désavantage significatif: au contraire d'un pivot réel, le point F n'est pas tout à fait fixe.
Comme on le voit sur l'animation, ce point se déplace horizontalement légèrement vers l'intérieur du virage, ce qui est toujours bon à prendre (CdM déplacé vers l'intérieur du virage donc compensation partielle de la force centrifuge et stabilité augmentée), mais surtout il s'abaisse verticalement ce qui abaisse aussi le centre de gravité (encore un gain en stabilité) mais fait perdre de l'énergie au système. Il faudra donc ensuite fournir une certaine énergie afin de "remonter" le poids de la partie mobile (pilote inclu.se). Sur l'animation on voit que la distance entre la base du trapèze et le point F passe de 531 mm en position isocèle à 477 mm en position déformée, soit une perte de hauteur de 54 mm ! Cet effet est la source de l'étonnement de nombreux.ses utilisateur.ices du moskitOS qui découvrent qu'il faut faire un effort pour redresser le moskitOS après un virage.
Remarque : lors d'une utilisation normale du moskitOS il est très rare de devoir braquer complètement et donc d'incliner le moskitOS au maximum, et sur plus de 2000 km parcourus à ce jour cet effet ne m'a absolument pas dérangé. Il serait donc faux de croire que cet effet est un désagrément lors de l'utilisation sur route. Il est par contre souvent amplifié par les pistes d'essai des salons qui regorgent parfois de virages en épingles pour des questions de place à disposition.
Remarque 2: il faut par contre noter que la force à fournir est évidemment proportionnelle au poids du/de la pilote. Ceci explique qu'une personne de 100 kg ait pu casser mon levier de direction gauche (déjà fragilisé par un ancien perçage) au départ du Spezi. C'est donc avant tout dans un souci d'optimisation non critique que cet effet va être étudié par la suite.
Minimisation de la perte d'énergie liée au trapèze
On peut simuler et comparer différentes géométries du trapèzes :
Tout d'abord en prenant le moskitOS v4 de mai 2025 (ligne 1), dont les dimensions sont (670, 380, 352) (=longueurs base, côté et segment supérieur). On remarque que lorsque le segment supérieur est incliné de 20°, le point de pseudo rotation F perd dF = 30 mm.
En comparaison, le mosquito original en taille M (728, 432, 269) possède une base et des côtés plus longs mais un segment supérieur plus court. Son point F ne perd que 14 mm dans les mêmes conditions, soit moins de la moitié ! Il est donc d'autant plus facile à relever.
Avant d'aller plus loin il est important d'introduire les autres colonnes :
- H trapèze est la hauteur du trapèze en position isocèle. Elle définit la hauteur de l'ancrage au châssis et sera dans la mesure du possible conservée afin d'éviter de trop grosses modifications.
- Hauteur F est la hauteur du point F et détermine, avec l'angle de chasse, la chasse. Pour un même angle de chasse (= angle de l'axe de direction, perpendiculaire au plan du trapèze, 60° par rapport à la verticale pour le moskitOS v4, 65° pour les mosquito originaux), abaisser F réduit la chasse et donc la stabilité à haute vitesse…
Les lignes correspondent quand à elles à différents essais géométriques :
- Test rapproché 1 : segment supérieur réduit de 52 mm, dF passe à 20 mm et gagne donc 10 mm
- Test rapproché 2 : segment supérieur réduit de 92 mm, dF passe à 15 mm
- TR2 + H corrigé : les essais précédents ont aussi réduit H trapèze, on compense avec des cotés (=bras) plus longs. dF ne reprend qu'1 mm
- TR2 + B- : plutôt que d'allonger les cotés on réduit la base (=largeur essieu) de 70 mm. dF = 17 ne reprend que 2 mm ce qui semble un compromis intéressant permettant diviser la perte d'énergie par presque 2 en réduisant la voie du moskitOS de 70 mm. Cette vois réduite lui permettra de mieux tenir sur les pistes cyclables au détriment d'une réduction de la vitesse maximale en virage (on passe de 0.6 G latéraux à 0.55 G d'après les calculs) et d'une réduction de la chasse (réduction de la stabilité à haute vitesse) non encore quantifiée… A tester !
Influence des proportions du trapèze
La Figure suivante permet de mieux saisir l’influence des proportions de trapèzes de base et de point fixe identiques dont les positions sont fixées de sorte à toujours avoir un angle de 170° entre un côté latéral et le côté supérieur (position supposée « limite ») :
- Plus le trapèze est haut et plus son côté supérieur (=siège et roue avant) s'incline et plus le rayon de braquage du moskitOS est faible (= tourne serré)
- L’abaissement vertical du point F (perte d’énergie) est quasi-identique pour tous les trapèzes de base et point fixe identiques
- Plus le trapèze est haut et plus le déplacement latéral du point F est réduit
Du coup sur le moskitOS: plus les bras sont long et plus le siège pivote latéralement (roulis) et le rayon de braquage est important. Les proportions du trapèze sont donc dictées par l'angle de roulis/rayon de braquage qu'on souhaite prendre (par exemple 25° lorsqu'on suit une courbe de rayon = 6m, dépendante aussi de l’empattement), mais en général on préfèrera un trapèze haut et étroit permettant de réduire la perte d'énergie à angle égal.
