V-twins et parallel-twins


 

Avantages et inconvénients: "V-twins" ou "parallel-twins"

(voir le site "mecamotors")

 

Architecture des moteurs 4 temps (4 stroke):

Mécaniquement parlant le "bicylindre en ligne", comme on l’appelle tout simplement en Français, est une solution classique mais illogique.
En effet il souffre de gros défauts: un bas-moteur (carters et embiellage) lourd et des vibrations dues à un mauvais équilibrage dynamique du vilebrequin qui peut être atténué par un calage des manetons à 180° ou 270° au lieu de 360°.

On peut aussi y remédier par un système de balanciers d’équilibrage mais cela augmente encore le poids et consomme de la puissance.
On observe que la plupart des tout premiers bicylindres (Daimler, Anzani, Harley-Davidson, Indian, etc) comportaient des cylindres en V.
Cette disposition permet d’avoir un vilebrequin plus rigide et plus léger, donc moins d’inertie ainsi qu’un carter plus petit, mais surtout un bien meilleur équilibrage et des performances supérieures pour des raisons dynamiques avec un angle de cylindres compris entre 60 et 90° (L-twins). Cela dit, la meilleure solution reste le V à 90° car il est pratiquement exempt de vibrations. Par contre l’irrégularité cyclique du bicylindre en V le rend un peu moins agréable aux très bas régimes.
Les sensations procurées par ces deux types de moteurs sont très différentes, ce "proverbe motard" anglais de dit bien: un V-twin "envoie" et palpite, un parallèle-twin mord et aboie.
Quant au flat-twin calé à 180°, c’est un cas particulier mais ses qualités en font un excellent choix pour une machine de grand tourisme.
Pour ce qui concerne la comparaison entre un bicylindre et un 4 cylindres disons que le bicylindre est plus léger, moins encombrant et plus coupleux. Par contre il est moins puissant qu'un 4 cylindres et plus brutal à bas régime mais il procure plus de sensations, il est plus "vivant", moins linéaire dans sa manière de délivrer la puissance. Pour s'en rendre compte il suffir d'essayer tour à tour une Ducati Panigale et une Suzuki GSXR, les performances sont comparables mais ça n'a rien à voir.

Pour revenir au bicylindre le choix de l'architecture "[vertical/parallel/in-line]-twin" (diverses appellations Anglo-Saxonnes) se justifie surtout par son moindre prix de revient car il comporte moins de pièces: un seul bloc cylindres, une seule culasse et une seule distribution, voire un seul arbre à cames et même un seul carburateur (ce qui n'est possible que s’il est calé à 360°). Le gain est encore plus appréciable avec un vilebrequin à deux paliers et des carters à plan de joint vertical. Ainsi son poids et son encombrement restent raisonnables. C’est le cas de la plupart des parallel-twins anglais et de nos Ducati paralléles, mais ainsi conçus ces moteurs vibrent et leur bas-moteur est fragile.
Le parallel-twin est aussi plus compact, plus simple pour l’emplacement des échappements et des carburateurs, donc plus logeable. Esthétiquement parlant il est plus "sage", plus discret sur une moto. Par contre cette architecture a été très peu utilisée en automobile contrairement au flat-twin avec Panhard et Citroën.

C’est peut-être pour toutes ces raisons qu’aprés la deuxième guerre mondiale, à part des marques comme Vincent HRD, Harley Davidson, Zundapp, Moto Guzzi sur la 500 2C et BMW (avec ses cousins flat-twins Oural, Cemec et Ratier), plusieurs constructeurs dont la plupart des marques anglaises, se sont mis à faire des parallel-twins, comme la célèbre 500 Triumph "speed twin" d’Edward Turner. Ce n’est qu’à cette époque que cette architecture s’est répandue même en GP avec les A.J.S 500 Porcupine, NSU 250, Ducati 125, 250 et 350, FBMondial 250, Honda 125, Jawa 500, suivis plus tard par les 500 Linto et motoPaton. Depuis les années 60, en ce qui concerne les machines de série, on trouve les deux architectures. Honda en bon imitateur a réinventé le parallel-twin en choisissant un montage nettement plus moderne avec 4 roulements de vilebrequin, un arbre à cames en tête et des carters à plan de joint horizontal comme le firent plus tard Yamaha et Laverda. Mais avec cette architecture les moteurs deviennent relativement côuteux à fabriquer et lourds en particulier s’ils sont équipés d’un système d’équilibrage.

AJS 500 Porcupine   ajs-500-porcupine-2.jpg

La 500 Triumph Speed Twin de 1937 et l’A.J.S 500 Porcupine versions 1947 et 1954

 

Pour ce qui concerne les machines de sport équipées de V-twins, Moto Guzzi puis Ducati ont relancé l’idée dans les années 70 mais les choses ont mis longtemps à évoluer.

 

Comme quoi les choix techniques sont aussi une affaire de côut et d’esthétique.
Mais un autre critère, le classique refroidissement par air, a certainement justifié le choix de l’architecture bicylindre face à la route. En effet, les V-twins étaient traditionnellement disposés en angle aigu avec la bissectrice verticale (comme les 1000 Vincent ou Harley Davidson) ce qui posait d’évidents problèmes de refroidissement du cylindre arriére. Acceptable sur des moteurs "tranquilles", cet inconvénient ne permettait plus d’envisager de hautes performances sans risque de surchauffe. C’est probablement une des raisons qui explique qu’aprés la guerre, les bicylindres "sportifs" et en particulier les anglais, furent tous construits sur le même schéma: le "vertical-twin" face à la route.

Naissance du L-twin:

Il existait pourtant une solution simple (sans placer le vilebrequin dans l’axe comme les flat-twins type BMW et les Guzzi V7), mais elle a été longtemps écartée pour des raisons d’encombrement. Il suffisait d’augmenter l’angle du V entre cylindres et de basculer la bissectrice vers l’avant, ainsi le moteur est à la fois étroit, bien équilibré et bien refroidi. 
C’est Moto Guzzi qui a eu la primeur de cette idée dans les années 30 avec la 500 2C (bicilindrica) souvent victorieuse en compétition jusqu’en 1948. Ce fut pratiquement le seul bicylindre capable de battre les 500 mono-cylindres anglais.


La 500 Guzzi 2C: angle entre cylindres 120° mais vilebrequin à deux manetons calés à 180° comme un flat-twin, arbres à cames en tête commandés par couples coniques (50 hp à 7500 t/mn). Remarquez l’original cadre poutre (tubular backbone chassis) et les amortisseurs oscillants.

Il n’en reste pas moins que cette disposition astucieuse est restée unique pendant longtemps certainement à cause du coût de fabrication, de l’encombrement en longueur et de l’esthétique particulière.

Les choses en sont restées là jusqu’à ce qu’en 1970 un certain Taglioni comprenne enfin que ce principe s’imposait pour réaliser un bicylindre rationnel à tous points de vue. Jusque là il avait considéré que la disposition en V ne se justifiait que pour un 4 cylindres. Il avait pourtant la solution sous les yeux avec cette Moto Guzzi mais visiblement il n’aimait pas imiter les autres, il fallait que ce soit son idée.
Il pensa d'abord à un V à 60° mais après réflexion la direction opta pour un angle de 90° avec les deux bielles sur le maneton, une solution qui procure un excellent équilibrage dynamique. Ainsi naquit avec la 750 GT présentée en 1971 le fameux L-twin Ducati, le bicylindre le plus performant de sa génération (L-twin parceque l’angle est de 90° et le cylindre avant quasi horizontal). Cette architecture est certainement avec le desmo une des plus belles réussites de sa carrière, depuis Ducati est devenu synonyme de L-twin desmo.

750ss-2.jpg   la 750 super sport desmo de 1974

 



          hesketh-1000.jpg      Hesketh-Weslake V 1000

 


Mais curieusement, le L-twin a été très peu imité jusqu’à l’arrivée des Suzuki TL 1000 S et Honda 1000 VTR refroidis par eau des années 90, sans oublier l'éphémère Hesketh V 1000. La Honda fera un "malheuur" en Superbike en 2000 et 2002 en battant les Ducati. De nos jours la majorité des twins performants (Aprilia, KTM, Buell-Rotax, Suzuki, etc) sont à nouveau en V. Mais les parallèle-twins ont encore leurs partisans pour des modèles sans prétentions sportives (Triumph, BMW-Rotax, Honda et Kawasaki).

Triumph parallel-twin Triumph 1700 Thunderbird


Britten Harley Davidson VR 1000 godden-metisse-v1000-4.jpg

Voilà quatre jolis et originaux V-twins: 1340 Ducati Mariani, 1100 Britten, Harley-Davidson VR 1000 et 1000 Godden Métisse

harley-davidson-vr-1000-2.jpg  Harley Davidson VR 1000 la seule vraie sportive de chez HD produite à 50 exemplaires en 1994 pour l'homologation en "Superbike"

Quelques parallel-twins:

Le 750 Norton Cosworth de 1975 (double arbre à cames, 4 soupapes, refroidi par eau), un raté magistral (voir rubrique photos). Techniquement proche du V8 de formule 1, c’est l’unique moteur de moto conçu par Cosworth (enfin, presque...disons chez Cosworth).

Loin d’être au point au départ, il était très lourd (95 Kg !) et la boite de vitesses était fragile. Finalement dans la version 825 Quantel Cosworth (parrainée par John Surtees) à injection mécanique il a remporté une seconde place dans le chapionnat "Battle of the twins" avec Paul Lewis derrière la Ducati de Lucchinelli à Daytona en 1986 et une victoire après une pole position dans la même épreuve en 1988 avec Roger Marshall devant la Ducati 851 de Stefano Caracchi (les Ducati officielles l'emportèrent dans la course des Superbikes).

 


le 750 Norton Cosworth type JBB "Challenge" 110 hp à 10.500 rpm, remarquer la courroie crantée deux ans avant le Ducati Pantah. Il était prévu d’en lancer une version routière, mais la marque a fait faillite.

évolution "Quantel" 823 / 125 hp à injection           Quantel Cosworth


Noter l’absence de cadre (frame): c’est le moteur qui en faisait office.    Quentel Cosworth

Mais il était tellement lourd que ce choix s’imposait...Ce chassis a été conçu par Exactweld, on ne manqura pas de remarquer la similitude de conception avec la Ducati "Panigale".

 quantel-cosworth-4.jpg


dans le même style:  exactweld-250.jpg       britten1.jpg

D’autres photos de la Quantel Cosworth


"team Heansen" Jawa 500   jawa-01-1.jpg  Peugeot 500

Photos ci-dessus: 500 Honda   250 NSU    Jawa 500    Peugeot 500 (1912)

 

1000-metisse.jpg photos: 500 Linto   500 MotoPaton     1000 Métisse  

Autres parallel-twins anglais DOHC 4 soupapes peu connus: le 1000 Wasp créé à l'origine pour le sidecar cross (dans un cadre Wasp), le 750 Weslake (cadre Rickman-Métisse) et le Lynton 500 de 1969 (moteur, cadre et freins à disque Colin Lyster)

Wasp 1000 1000-cc-wasp-engine.jpg Weslake parallel-twin lynton-500-1969.jpg

 

Et un incroyable parallel-twin de formule 1: le prototype Ferrari 2 cylindres 2,5 litres   ferrari-2-cylindres-2-5-litres.jpg jamais engagé en Grand Prix...

4 soupapes, double admission, 165 hp à 4800 rpm (ingénieur Lampredi, années 50).  Le but recherché était le couple moteur et la légèreté pour les circuits lents mais le vilebrequin ne résitait pas longtemps.

Conclusion:

De fait, quasiment tous les bicylindres 4 temps (4 stroke) performants en compétition ont été du type en V (ou à plat: BMW RS): Harley Davidson VR 1000, Ducati, Aprilia, Britten. En fait très peu de parallel-twins, à part les NSU, ont brillé en grand prix. Ceux de Taglioni comme les Jawa, MotoPaton et Linto n’étaient pas en mesure de s’imposer. Quant aux bicylindres en ligne Triumph, Norton et Laverda, ils ont eu leurs heures de gloire en compétition, mais ils ont rapidement trouvé leurs limites.
C’est principalement pour les raisons évoquées plus haut que Taglioni a définitivement renoncé au parallel-twin après 1968. Cela n’empêche pas qu’il en existe de bons mais peu en compétition.
Accessoirement on peut tenir le même raisonnement pour les 4 cylindres. Un V4 a un meilleur potentiel qu’un 4 en ligne pour des raisons purement dynamiques, idem pour tous les multi-cylindres. Les 4 en ligne sont les plus répandus uniquement pour des raisons de côut et de simplicité.
Voir Ducati, Honda et Suzuki en Moto GP: 7 V4 dans les 10 premiers en 2008. Et si la Yamaha 4 cylindres en ligne est si performante, c’est l’exception qui comfirme la règle, c’est grâce aux pilotes et aux réglages de chassis, les moteurs V4 Ducati et Honda restent intrinsèquement plus efficaces.