BeamNG.Drive, simulation du HDJ80 avec boite de transfert configurable.

[clost]

Dernier message de la page précédente :

Intéressant.
Pour préciser sur le torsen, dont j'ai maintenant une (petite) expérience puisque mes 2 ponts en sont équipés, on modifie la répartition quand une roue est en l'air par un (léger) appui sur le frein. C'est très très efficace et étonnant d'efficacité. C'est l'ami @Syche qui m'a appris cette manip.

[olivier80]

on modifie la répartition quand une roue est en l'air par un (léger) appui sur le frein

Oui ça permet d'ajouter un peu de couple de friction sur la roue qui est dans le vide et donc du coup d'envoyer du couple sur l'autre roue, mais on perd aussi de la puissance du coup, pas aussi efficace qu'un blocage manuel pour verrouiller totalement le pont.

Avec un Torsen également, le couple de verrouillage (TBR) est fixe et symétrique, c'est le même en traction et en freinage. Si on veut le changer pour un verrouillage plus ou moins agressif, il faut changer le diff.
Mais son gros avantage est sa fiabilité sur le long terme, contrairement aux différentiels à embrayage ou à visco coupleurs qui nécessitent une maintenance régulière.

[olivier80]

J'ai terminé l'ajout des différentiels ajustables à l'avant et à l'arrière dans BeamNG.

Voici l'écran de configuration, ici un HDJ80 équipé d'un diff central VLSD, un diff arrière VLSD, et un diff avant LSD. Tous verrouillables.
On peut régler tous les principaux paramètres des diffs, comme on le ferait sur de vrais diffs, ainsi que les rapports de ponts et les rapports high / low de boite de transfert.

La simulation est vraiment très réaliste, cela permet de vraiment se rendre compte de l'effet de tel ou tel différentiel, avec différents réglages.

Setup screen.png

La commande de boite de transfert (ici on peut verrouiller chaque diff séparément, passer en high ou low, désaccoupler les arbres avant et arrière et activer ou désactiver l'ESC (Electronique Stability Control).

Les HDJ80 réels n'ont pas d'ESC, je l'ai ajouté pour essayer. Pas vraiment convainquant pour le moment en simulation.

Le verrouillage des diffs qui peut se faire en temps réel et séparément, permet de se rendre compte en situation de franchissement de la différence d'efficacité entre un diff et des axes rigides.

commande de boite de transfer.png

Les choix de différentiels centraux :

setup center diff.png

Les choix de différentiels avants et arrières :

setup front diff.png

setup rear diff.png

Au final :

ensemble.png

[olivier80]

J'ai découvert qu'il était possible dans BeamNG d'avoir un différentiel pouvant basculer en temps réel dans les 4 modes disponibles :

- ouvert
- glissement limité (à embrayage ou engrenages selon les réglages)
- glissement limité à visco-coupleur
- verrrouillé

Cela permet de tester en temps réel l'efficacité des 4 types de différentiels sur un pont ou en central.

La page de réglages permet donc désormais de configurer le différentiel avec les réglages des deux types, LSD et VLSD.

On peut passer d'un type à l'autre en cliquant sur le bouton du différentiel correspondant sur le widget de la boite de transfert.

Cette modification est vraiment super intéressante pour tester diverses configurations de différentiels en temps réel.

multiple types.png

[olivier80]

J'ai découvert une paire de problèmes dans BeamNG concernant les différentiels LSD. Je pense qu'il s'agit de bugs dans le code.

Il est très possible que personne ne les ait découverts avant parce qu'il faut tester attentivement en bloquant une ou plusieurs roues pour les confirmer. Il s'agit d'un problème avec la prise en compte du paramètre Coast Torque Bias, donc le réglage du TBR en décélération en marche avant, ou accélération en marche arrière. Selon les circonstances, ce paramètre n'est pas pris en compte, et même inversé avec le Power Torque Bias pour un différentiel central.

Dans tous les cas, le paramètre Coast Torque Bias n'est pas pris en compte si le Power Torque Bias (TBR dans le sens accélération en marche avant) est supérieur à 2:1. Ce qui empêche d'obtenir des différentiels LSD One Way ou 1.5 Way.

A noter que ce n'est pas très gênant en 4x4 offroad, parce qu'en général on souhaitera avoir la même efficacité de verrouillage en marche avant et en marche arrière, donc de préférence des différentiels LSD Two Way, comme des Torsen ou des LSD à embrayage à commande bidirectionnelle symétrique qui auront les même TBR en accélération et décélération.

Est ce qu'il y a des situations en 4x4 où il serait préférable d'avoir des diffs One Way ou 1.5 Way, en central ou sur les ponts ?



J'ai fait un rapport sur le forum BeamNG :

There is probably a couple problems in the LSD differential code :

- If the Reverse Cross Torque (lsdLockRevCoef) is set higher than Forward Cross Torque (lsdLockCoef), then the value of Reverse Cross Torque will become the value of Forward Cross Torque. This mean that it is not possible to have a One Way or 1.5 Way differential with locking in Forward motion deceleration or (Reverse Motion acceleration). This cannot be corrected by user code, but is not so important because in most situations we'll want more TBR for Forward acceleration moves.

- If Forward Cross Torque is higher than something near 0.35 (TBR is more than 2:1), then Reverse Cross Torque coefficient will become the same as Forward Cross Torque coefficient regardless its set value. This mean that it is not possible to have a 1 Way or 1.5 Way differential with more than 2:1 TBR (Torque Bias Ratio). This cannot be corrected in user code.

- for center diffs used on a transfercase, Forward Cross Torque (lsdLockCoef) and Reverse Cross Torque (lsdLockRevCoef) coefficients are reversed. This can be eventually corrected in user code.

Those three combined problems have made my initial diagnostic wrong when i said that lsdRevLockCoef had no effect at all.
It has an effect, but sometimes reversed for a center diff, and sometimes not working depending about the values of lsdLockCoef.

The second problem cannot be solved by user code and is a serious one : If Forward Cross Torque is higher than something near 0.35 (TBR is more than 2:1), then Reverse Cross Torque coefficient will become the same as Forward Cross Torque coefficient regardless its set value. Then we got a forced Two Way differential instead of the One Way or 1.5 Way we would want.

[clost]

Tu es furieux et on adore ça

[olivier80]

Tu es furieux et on adore ça

Est ce qu'il y a des situations en 4x4 où il serait préférable d'avoir des diffs One Way ou 1.5 Way, en central ou sur les ponts ?

Si quelqu'un a un point de vue là-dessus cela m’intéresse. Selon les essais que j'ai fait en simulation, ce qui est important sur un diff de 4x4 c'est d'avoir un bon verrouillage pour le franchissement, donc un TBR de 3:1 me semble un minimum. Il faut aussi que le TBR soit symétrique : même comportement en marche avant ou marche arrière.

Ca tombe bien le Torsen est symétrique, et il a un TBR de 3:1 ou un peu plus en général. Les essais que j'ai fait avec des diffs à glissement limité à embrayage, avec un TBR de 2 environ, ne sont pas concluants. Le verrouillage n'est pas suffisant et impose d'utiliser souvent les blocages.

Le One Way ou 1.5 Way impose d'utiliser des diff à embrayages, donc forcément des TBR relativement bas autour de 2:1. Je doute donc de leur utilité en 4x4, en tout cas pour le franchissement.

[Syche]

Tu es furieux et on adore ça

Est ce qu'il y a des situations en 4x4 où il serait préférable d'avoir des diffs One Way ou 1.5 Way, en central ou sur les ponts ?

Si quelqu'un a un point de vue là-dessus cela m’intéresse. Selon les essais que j'ai fait en simulation, ce qui est important sur un diff de 4x4 c'est d'avoir un bon verrouillage pour le franchissement, donc un TBR de 3:1 me semble un minimum. Il faut aussi que le TBR soit symétrique : même comportement en marche avant ou marche arrière.

Ca tombe bien le Torsen est symétrique, et il a un TBR de 3:1 ou un peu plus en général. Les essais que j'ai fait avec des diffs à glissement limité à embrayage, avec un TBR de 2 environ, ne sont pas concluants. Le verrouillage n'est pas suffisant et impose d'utiliser souvent les blocages.

Le One Way ou 1.5 Way impose d'utiliser des diff à embrayages, donc forcément des TBR relativement bas autour de 2:1. Je doute donc de leur utilité en 4x4, en tout cas pour le franchissement.

Sur une voiture de rally pour gerer la mise en glisse plus facilement il vaudra mieu un 1 ou 1.5 pour authoriser plus facilement la mise en glisse, le torsen colle le 4x4 ou la bagnole au sol et il faut etre tres violent pour le faire decrocher. Le torsen en rally si c’est un montage serre, gros tbr, pour avoir des effets indesirables a haute vitesse, dans du rainurage ou des ornieres, des repports de couple droite gauche et vice versa qui peuvent faire entre la voiture en oscilation en lacet, donc sur du rally on met des tbr de torsen assez faible.

Le torsen limite le decrochage des roues en freinage, donc bien pour la securitee sur nos engins de ballade.
Le lechage de freins avec pieds gauche en trial extreme, est une thechnique a prendre en main mais un regal de precision et d’efficassitee et toujours possible de tourner contrairement a un bloc classique

[Syche]

Le terme TBR ne convient pas a des diffs autres que le torsen.

Les diff a frictions, connes, disques on va plus parler en % de blocage ou valeure max de couple avant glissement.

Les visco c’est un peu different car ils peuvent aller jsuqu’au blocages sur certain mais les contreintes thermique et meca sont balaise dans ces conditions.

Le quadratrack de jeep sur certaines generations de grand cherokee, les 3.1l vm de memoire sont interessants, systeme de pompe hydrau un peu comme un haldex mais en gauche droite plutot que en transfert vers l’arriere sur un vw. mais chauffaient aussi assez vite.

Le torsen, ca chauffe aussi mais ne change pas de comportement, et pour le cramer, bien beaucoups d’autres pieces auront lache avant

[olivier80]

Le terme TBR ne convient pas a des diffs autres que le torsen.

Oui peut être des habitudes de language mais mathématiquement c'est valide, il y a d'ailleurs une formule simple que j'ai donné plus haut pour convertir TBR vers pourcentage d'ajout. J'ai vu aussi le TBR utilisé pour décrire des diffs à embrayage. Cela dépend peut être des régions du monde.

Oui le visco me semble une solution un peu bancale, en terme d'efficacité et de fiabilité, mais il a l'avantage de la souplesse et du verrouillage avec une roue en l'air sans avoir besoin d'un blocage manuel ou contrôlé ou d'une précharge importante. En utilisation offroad, avec du franchissement, je ne vois pas trop son intérêt surtout si il n'est pas secondé par un blocage, car son verrouillage de base est assez limité (je l'ai vérifié en simulation avec des paramètres standards pour un visco classique).

Après divers essais, je trouve que l'utilisation de trois diffs torsen, avec verrouillage manuel, est une solution performante et polyvalente.

J'ai ajouté sur BeamNG la possibilité d'avoir en plus un verrouillage automatique sur les trois diff LSD en temps réel, en plus de la possibilité de verrouiller chaque diff manuellement.

Le Diff central dispose aussi d'un réglage pour la répartition du couple avant / arrière, ce qui est possible dans la réalité en choisissant un Torsen avec un ratio avant / arrière différent de 50/50. J'ai choisi 65/45 pour avoir un peu plus de stabilité sur surface glissantes. Ca monte un peu moins bien en franchissement, mais on peut compenser de toutes façons avec le verrouillage manuel (ou auto) du central et de l'arrière.

Le nouveau panneau de réglage :

auto and manual lsd.png

Le paramètre "Autolock Speed différence" permet d'ajuster la sensibilité du verrouillage auto en fonction de la différence de vitesse entre les deux sorties des diffs. Une fois verrouillée, le diff se déverrouille à l'arrêt ou lorsque la différence de vitesse entre les deux roues redevient nulle. Solution utilisée sur certains 4x4 à partir des années 80.

L'utilisation de trois diffs à glissement limité à engrenage type Torsen (donc TBR symétrique en marche avant et arrière) avec commande de verrouillage automatique ou manuel est vraiment performant dans la plupart des situations. Du coup avec le verrouillage auto, il n'est pas vraiment nécessaire d'avoir un gros TBR, un TBR de 2 est souvent suffisant, et le verrouillage manuel est utile seulement dans des situations où le déverrouillage auto peu poser problème, typiquement en franchissement hard dans les rochers où le déverrouillage auto à l'arrêt peu faire reculer le véhicule.

J'ai ajouté aussi la possibilité de passer en temps réel en RWD, FWD ou AWD (2 roues motrices arrière, avant, ou 4 roues motrices), en appuyant sur un seul bouton pour passer d'un mode à l'autre en gérant en même temps le verrouillage du diff central pour les mode 2WD. Et indépendamment de la sélection Low / High range de la boite de transfert.

drive mode RWD.png

drive mode FWD.png

drive mode AWD.png

Mon BeamNG est devenu une plateforme de test et de formation offroad

Reste à ajouter des différentiels actifs. Ici on a principalement deux types :

- à verrouillage progressif en utilisant les freins du véhicule (solution largement utilisée sur les véhicule offroad modernes). Dans ce cas le contrôle des diffs est intégré aux contrôles ABS et ESC / TC.

- à contrôle de couple actif (Torque Vectoring), relativement facile à faire avec du code, plus difficile dans la réalité, sauf avec un moteur électrique sur chaque roue

Le torque vectoring permet non seulement de freiner une roue, mais aussi de l'accélérer si besoin. En mécanique cela implique d'utiliser des systèmes d'embrayages couplés à des boites overdrive. Je ne suis pas certain que cela soit utilisé sur des véhicules courants.

[olivier80]

Le terme TBR ne convient pas a des diffs autres que le torsen.

Lorsqu'on regarde le code du simulateur BeamNG, il n'y a pas de différentiation entre un différentiel à glissement limité à engrenages, comme un Torsen, et un différentiel à glissement limité à disques. C'est le même code.

On peut donc simuler un Torsen, un Torsen avec précharge, ou un LSD à disques et cames (avec ou sans précharge, en 1 way, 1.5 way, 2 way) , avec le même code.

Ici la fonction qui calcule le couple en sortie de différentiel. Il suffit juste de changer les paramètres de précharge et les paramètres de couples de croisement en mode Drive et Coast (lsdPreload, lsdLockCoef, lsdRevLockCoef) pour simuler des diffs LSD à engrenages ou à disques ou autres LSD basés sur le même principe de report de couple.

lsdLockCoef et lsdRevLockCoef sont les valeurs d'addition de couple sur une roue (noté "a" dans les formules ci-dessous), mais on pourrait les substituer avec des valeurs TBR avec la formule simple :

TBR = (1+a)/(1-a)
a = (TBR - 1) / (TBR + 1)

Ou Si a est exprimé en pourcentage :

TBR = (1+(a/100))/(1-(a/100))
a = 100 * (TBR - 1) / (TBR + 1)

Code : Tout sélectionner

local function LSDUpdateTorque(device)
  local inputAV = device.inputAV
  local outputAV1diff = device.outputAV1 - inputAV * device.invGearRatio
  local outputAV2diff = device.outputAV2 - inputAV * device.invGearRatio

  local absMaxOutputAVdiff = max(abs(outputAV1diff), abs(outputAV2diff))
  local friction = (device.friction * clamp(inputAV, -1, 1) + device.dynamicFriction * inputAV + device.torqueLossCoef * device.parent[device.parentOutputTorqueName]) * device.wearFrictionCoef * device.damageFrictionCoef
  local inputTorque = (device.parent[device.parentOutputTorqueName] - friction) * (1 - min(device.speedLimitCoef * absMaxOutputAVdiff * absMaxOutputAVdiff * absMaxOutputAVdiff, 1)) * device.gearRatio

  --lsd works with an initial preload torque + input torque sensing locking ability
  local torqueSign = sign(inputTorque)
  local lsdLockCoef = max(torqueSign, 0) * device.lsdLockCoef - min(torqueSign, 0) * device.lsdRevLockCoef
  local lsdTorque = device.lsdPreload + lsdLockCoef * abs(inputTorque)
  device.inputTorque = inputTorque
  device.outputTorque1 = inputTorque * device.diffTorqueSplitA - device.lsdTorque1Smoother:get(lsdTorque * clamp(outputAV1diff * device.diffTorqueSplitA, -1, 1))
  device.outputTorque2 = inputTorque * device.diffTorqueSplitB - device.lsdTorque2Smoother:get(lsdTorque * clamp(outputAV2diff * device.diffTorqueSplitB, -1, 1))
end

A noter que les trois paramètres principaux sont la précharge, le ratio TBR en Drive et en Coast, mais il y a une paire d'autres paramètres, modifiables, qui entrent en ligne de compte dans la simulation, notamment la friction et la friction dynamique, qu'on laisse en général à des valeurs par défaut et qui représentent une moyenne de ce qu'on trouve dans la réalité. Ces derniers paramètres n'ont pas une influence déterminante sur le comportement du différentiel.