Le cadre

Contraintes

La construction d'un cadre impose de respecter plusieurs contraintes techniques comme fonctionnelles afin de garantir une efficacité optimale

Rigidité
Le principal but du cadre est de conserver les deux roues alignées peu importe l'effort qui s'exerce sur ces dernières. Ainsi pour conserver cette constante, les ingénieurs ont mis en place différents types d'architectures appliqués à différents matériaux mais, quelle que soit la solution adoptée, le cadre garde toujours ce principe de rigidité conjugé à une certaine faculté d'absorber les vibrations et les chocs de la route.
Et c'est là tout le casse-tête des concepteurs ! Trop rigide, le cadre se casse ; pas assez, la moto ne concerve pas un comportement homogène sur route déformée.
Poids
Comme tout organe de la moto, le poids du cadre a un impact direct sur ses caractéristiques et ses performances. Sa forme et son matériau devront donc rester efficaces en étant le plus léjer possible.
Maintenance
La place du cadre à l'intérieur de l'architecture la moto ne doit pas être trop encombrant au risque de géner l'accès aux organes internes. L'entretien et les réglages du moteur et des autres composants ne doit pas être compromis par un cadre trop volumineux.
Architectures

Afin de résoudre au mieux les différentes contraintes d'encombrement, de poids ou de rigidité, plusieures structures ont été étudiées et mises en place.
Ouvert
Le cadre ouvert est un cadre ne disposant pas de partie supérieure (rien entre les jambes).
Relativement fragile et peu précis en courbe du fait d'une déformation importante, on ne le retrouve guère que sur les scooters...
Simple berceau
La structure en "simple berceau" est similaire à celle des vélo de type VTT ou vélo de course, à savoir une simple armature métalique en parallélogramme.
La seule différence est que le moteur est souvent utilisé comme partie intégrante du cadre sur lequel il est relié.
La solidité trop relative de ce type de cadre fait qu'il est peu utilisé en dehors des faibles cylindrées (125, ...).
Coque
La cadre coque ressemble beaucoup au cadre simple berceau mais ce n'est pas ici un tube qui sert d'armature mais un ensemble de toles, soudées entre elles. Vous l'aurez compris, la fragilité de ce type est fait un cadre uniquement utilisé sur des "petites" machines.
Double berceau
Pour régler le problème de solidité, le berceau est cette fois doublé, cad qu'un second tube est relié à la colonne de direction.
Cette architecture est beaucoup utilisé sur les machines de moyennes cylindrées et les moto à usage non sportif.
A poutre
La poutre est une véritable colonne vertébrale sur laquelle s'articule le moteur. Contrairement au berceau, elle est donc situé à l'intérieur de la structure.
Ce cadre est assez solide pour équiper des machines telles que l'hornet les machines voxan mais présente un inconvénient majeur car la poutre oblige souvent à réduire la taille, et donc la capacité, du réservoir afin de trouver une place correcte.
Treilli
Mis en valeur par les célèbres Ducati Monstro et Suzuki SV650, le cadre treilli est un ensemble de tube soudés en petits triangles. Plus difficile à concevoir, et impossible à produire en "masse", ce type de cadre et le plus léjer et l'un des plus solides.
Périmétrique
Actuellement le type le plus répandu sur toutes les motos à vocation sportive, ce cadre est constitué d'une double poutre entourant la moto de chaque côté et reliant la colonne de direction au bras oscillant. C'est un bon compromis entre solidité et poids mais, contrairement à certains cadres plus basiques, ne peut être redressé en cas de déformation (chute...).
Matériaux

Pour renforcer ou alléger les architectures mises en oeuvre, le choix du bon matériau s'avère capital.
Acier
Actuellement le matériau le plus répendu, l'acier se distingue des autres solutions par son prix de revient très faible et sa grande solidité.
La tendance des motos de nos jours semblant aller vers des machines de plus en plus léjères, des architectures comme le cadre treilli permettent de contourner son plus gand inconvénient : son poids !
Alliages léjers
L'autre solution pour gagner du poids est de tout simplement choisir des matériaux plus léjers comme l'aluminium (3 fois plus léjer !), quitte à devoir utilier pour cela une structure plus volumineuse pour garantir une rigidité suffisante.
Composite
Très minoritaire, l'utilisation de matériaux comme le carbone n'est apparu que ponctuellement sur des machines prototypes pour la compétition.
Sa trop grande rigidité et son prix de fabrication en sont grandement pour quelque chose
Caractéristiques

Afin de mieux comprendre la complexité de conception technique d'un cadre, voyons maintenant ces principales caractéristiques.

Empattement (a)

L'empattement est la distance séparant les deux points de contact au sol, cad la distance entre les projections vertiales passant par les axes des roues.

Cette distance a deux influences majeures :

La stabilité : plus l'empattement sera élevé, et plus la moto sera stable en ligne droite (exemple des choppers).
L'agilité : plus l'empattement sera réduit, et plus la moto prendra les virages facilement (exemple des sportives).

Angle de chasse ©

C'est l'angle formé entre la fourche et la verticale passant par l'axe de la roue avant.

Plus cette angle sera important, et plus la moto sera stable. Mais cette stabilité sera opposé à une certaine lourdeur au niveau de la direction.

A contrario, plus cet angle sera faible et plus la moto sera sensible au guidonnage, mais la moto gagnera énormément en agilité.

Chasse (b)

La chasse est la distance entre le prolongement de la fourche au sol et la verticale passant l'axe de la roue avant.

La encore, cette distance a une influence directe sur la stabilité et l'agilité de la machine. Plus la chasse sera importante et plus la moto gagnera en stabilité... diminuant par la même sa maniabilité. Certaines machines (je pense notamment à celle de cross) décentralisent la fourche de l'axe de la roue (comme sur les caddies !). Cela permet ainsi de gagner en stabilité sans trop perturber l'agilité.

Déport

Le déport est l'écart entre les deux tubes de fourche.

Plus ce déport sera faible et plus l'effet de levier sera important au niveau du guidon. On peut ainsi, sur les sportives, compenser la faible taille des guidons bracelets par un déport peu important, et ainsi gagner en dynamisme.

Centre de gravité (d)

En fonction des côtes évoquées, du poids et de la configuration du moteur et des autres éléments, le centre de gravité trouvera sa place "virtuelle" dans le cadre. Si ce centre est bas, il augmentera la stabilité mais sera une vraie gène en virage. Si ce centre est en avant, il sera un plus lors des freinages (transfert des masses facilité).

Comme vous avez pu le voir, jongler entre tous ces paramètres se révèle être une entreprise de Titan et les ingénieurs n'ont semble-t-il pas fini de se casser la tête pour nous donner des machines toujours plus performantes...