La Cosworth 4WD est une monoplace de Formule 1 conçue en 1968 par Robin Herd pour le motoriste britannique Cosworth. Jamais engagée en course, son objectif principal était de permettre au pilote britannique Trevor Taylor et à l'ingénieur Mike Costin d'effectuer des essais afin d'améliorer la tenue de route des monoplaces équipées de moteurs V8Ford-Cosworth DFV. C'est la seule monoplace de Formule 1 construite par Cosworth. Elle est chaussée de pneumatiques Dunlop.
Mike Costin et Keith Duckworth, les fondateurs de Cosworth, recrutent l'ingénieur britannique Robin Herd à la fin de l'année 1967 et le chargent d'imaginer une monoplace de Formule 1 dotée d'une transmission intégrale à quatre roues motrices, en émettant l'hypothèse qu'une voiture disposant d'une telle transmission, avec une répartition des masses égales à l'avant et à l'arrière, et des pneumatiques de même dimension, bénéficierait d'une tenue de route améliorée. Conscient que cette solution est plus lourde qu'une transmission classique, Robin Herd conçoit alors une voiture en mallite (matériau composite), magnésium et aluminium, tandis que Cosworth développe une version de son moteur V8 DFV en magnésium pour réduire le poids total de la monoplace.
Keith Duckworth espère confier les essais en piste de la 4WD au double champion du monde de Formule 1 Jim Clark, mais sa mort, lors d'une course de Formule 2 sur le circuit d'Hockenheim, lui font perdre beaucoup de sa motivation dans le développement du projet. Finalement achevée, la 4WD est testée en 1969 sur le circuit de Silverstone par Mike Costin, Trevor Taylor et Jackie Stewart. La monoplace souffre de sous-virage et louvoie en ligne droite tandis que la position du réservoir d'huile, derrière le pilote, génère beaucoup d'inconfort. Dans le même temps, l'abandon par les constructeurs engagés en Formule 1 de monoplaces à quatre roues motrices, comme la McLaren M9A, la Lotus 63 et la Matra MS84, au profit de voitures dotées d'ailerons, poussent Cosworth à renoncer à leur engagement au Grand Prix de Grande-Bretagne 1969 et mettre fin au développement de la voiture.
Contexte et développement
L'entreprise britannique Cosworth, fondée par les ingénieurs Mike Costin et Keith Duckworth, fournit des moteurs aux écuries de Formule 1 depuis 1963 et, à partir de 1967, développe le moteur V8 DFV. En 1968, il devint évident que, malgré un avantage significatif des monoplaces équipées de moteurs Cosworth sur leurs concurrentes, celles-ci rencontrent des problèmes de tenue de route en virage. Cosworth entreprend de résoudre ce problème; dans cette optique, l'entreprise recrute, à la suite d'une rencontre au Grand Prix d'Italie 1967, Robin Herd, alors ingénieur et concepteur de l'écurie McLaren, pour concevoir sa toute première monoplace de Formule 1, moyennant un salaire très confortable. Celui-ci rejoint Cosworth le . Cosworth obtient le soutien financier de Ford et commence la construction de la voiture,.
Conception de la monoplace
Robin Herd (ici en 1971), le concepteur de la Cosworth 4WD.
Dès l'hiver 1967-1968, Robin Herd développe son concept de monoplace; il suppose que la voiture tiendrait mieux la route en virage avec quatre roues motrices et serait au moins aussi performante que les monoplaces concurrentes,,. Cette solution a été utilisée pour la dernière fois sur la BRM P67 de 1964. Outre l'utilisation de cette transmission intégrale, alors rare en Formule 1, il est également décidé que la carrosserie de la voiture aurait une forme angulaire radicale, dans l'optique d'améliorer lson aérodynamisme, et que des panneaux de mallite en nid d'abeille, un type de matériau composite stratifié constitué d'une feuille centrale en bois de balsa à grain fin, revêtue de feuilles de duralumin, serait utilisé pour sa construction. Les couples de rigidité sont en magnésium et la carrosserie faite de panneaux d'aluminium,,. Pour l'ingénieur Peter Connew, la conception du châssis prouve le caractère prototypal de la 4WD: «Herd avait une formation en mathématiques appliquées et en aérodynamique, je suis donc certain que sa conception était plus réfléchie que la plupart des modèles de l'époque. Je n'ai jamais perçu sa forme comme particulièrement aérodynamique mais plutôt comme une carrosserie efficace, conçue pour une production très rapide. Il est clair que cette voiture était un modèle unique.»
Le moteur V8 Ford-Cosworth DFV de la Cosworth 4WD.Le cockpit de la Cosworth 4WD est légèrement décalé pour installer la transmission à quatre roues motrices.
Le moteur V8 DFV est coulé en magnésium, un matériau que l'entreprise souhaite expérimenter, le considérant comme l'avenir de la Formule 1. Le moulage du moteur en magnésium vise notamment à réduire son poids; les gains ainsi obtenus permettent d'ajouter des composants supplémentaires à la transmission. Pour Connew, ce bloc en magnésium est un «véritable cauchemar pour le développement» d'une monoplace.
Afin d'améliorer le comportement du différentiel central, le moteur est monté à l'envers par rapport aux autres monoplaces équipées de moteurs DFV. Le moteur V8 de 2 993 cm3 développe environ 410ch à 9 000tr/min. L'embrayage est monté à l'avant, comme de coutume sur les autres monoplaces de Formule 1 à quatre roues motrices tandis que deux réservoirs d'essence sont placés de part et d'autre de la voiture. Contrairement aux autres monoplaces de Formule 1 à quatre roues motrices, Cosworth développe son propre système de transmission, conçu par Keith Duckworth, au lieu d'utiliser celui proposé par Ferguson Research. Elle construit aussi sa propre boîte de vitesses manuelle à cinq rapports, sous la direction de Mike Hall et Allister Lyle,,. De nombreuses discussions se tiennent chez Cosworth au sujet de la répartition du couple moteur: il est d'abord envisagé une répartition du couple de 40/60, axée vers l'arrière puis une répartition 30/70, rejetée par Duckworth qui explique: «On ne pouvait pas justifier de transporter tout ce poids sans transmettre une force motrice suffisante aux roues avant. Certaines personnes ont fini par envoyer si peu de puissance à l'avant qu'il n'y avait vraiment plus aucun intérêt à avoir une transmission intégrale.»
La voiture est équipée de deux sponsons entre les roues, reliées par des planchers renforcés et des cloisons en magnésium. La cloison avant abrite le différentiel. La boîte de vitesses est équipée d'un arbre transmettant la puissance au différentiel central, incliné et positionné à droite du pilote: de ce fait, le poste de conduite est légèrement décalé vers la gauche. Les arbres de transmission avant et central longent l'empattement tandis que l'arbre arrière est situé derrière le moteur. La boîte de vitesses transmet la puissance au différentiel arrière. Le surpoids dû à la transmission aux roues avant est de 30 kg, la masse totale de la voiture étant d'environ 550 kg. Grâce à l'emplacement des essieux moteurs à l'intérieur de la voiture, des freins à disque peuvent être utilisés à l'avant comme à l'arrière: ils sont refroidis par des prises d'air NACA et reliés aux roues par des arbres insérés dans des tubes de protection. Malgré cette configuration de transmission, Herd explique: «C'était sans doute un raisonnement assez superficiel. Si nous avions tous réfléchi un peu plus longtemps, nous aurions probablement réalisé qu'en raison des tendances de l'époque, la transmission intégrale n'était pas pratique.»
La voiture a connu deux versions. L'originale présentait des ailerons avant étroits, un aileron arrière en forme de plateau et un refroidisseur d'huile sur le moteur. La version ultérieure est équipée d'un aileron arrière plus petit et les ailerons avant sont prolongés pour couvrir toute la largeur de la voiture,,.
Essais de développement
Problèmes de tenue de route
La McLaren M9A, la Lotus 63 et la Matra MS84 (de gauche à droite) sont trois monoplaces d'écuries engagées en Formule 1 en 1969 disposant d'une transmission intégrale.
En 1969, la Formule 1 observe un regain d'intérêt pour les monoplaces à quatre roues motrices: outre la Cosworth 4WD, cette année-là voit la mise au point d'autres véhicules disposant d'une transmission intégrale, comme la McLaren M9A, la Lotus 63 et la Matra MS84. Néanmoins, depuis l'année précédente, les monoplaces arborent des ailerons: l'appui aérodynamique ainsi généré apporte donc une solution au problème de tenue de route posé par le moteur DFV et semble rendre obsolète l'idée de la transmission intégrale.
En 1968, Cosworth convainc le double champion du monde Jim Clark, alors pilote chez Lotus-Ford, d'essayer la 4WD après la fin de la saison mais Clark se tue dans un accident sur l'Hockenheimring où il dispute une course de Formule 2 le . Néanmoins, Cosworth poursuit le développement de la voiture dans un hangar de l'usine situé à Northampton, surnommé le «magasin de jouets» (en raison de la présence d'un bateau, d'un hélicoptère, et de plusieurs planeurs, preuve de la perte d'élan du projet,,. Robin Herd témoigne: «Ce problème, c'est que [la Cosworth 4WD] constituait une pièce de conception très élégante sur le plan technique, et Keith en est venu à l'aimer pour elle-même. Une fois Jim mort, d'une manière ou d'une autre, c'est devenu plus un exercice de style qu'un projet sérieux de course. Au bout d'un an environ, fin 1968, j'ai senti que Keith avait commencé à perdre son intérêt, et la construction de la voiture a été reléguée dans le hangar du fond.» John Thompson et Keith Leighton achèvent cependant la construction de la voiture, chacun s'occupant respectivement du châssis et de la partie mécanique. Deux châssis sont conçus, l'un pour des expérimentations techniques, l'autre pour des essais en piste,.
Jackie Stewart (ici en 1969) déplore les louvoiements de la Cosworth 4WD à l'issue de ses essais en piste.L'avant et le nez de la Cosworth 4WD.
Le pilote Trevor Taylor et l'ingénieur Mike Costin, cofondateur de Cosworth, deviennent alors les pilotes-essayeurs de la Cosworth 4WD lors de tests menés au début de l'année 1969 sur le circuit de Silverstone,. Le premier problème rencontré concerne l'emplacement du réservoir d'huile. Afin d'améliorer la répartition du poids à 50/50, il est situé à l'arrière, directement derrière le pilote, ce qui engendre un inconfort important. Le réservoir est alors déplacé derrière le moteur et l'arbre de transmission avant redessiné. La voiture offre une adhérence relativement bonne mais son principal défaut, typique des monoplaces de Formule 1 à quatre roues motrices, est son sous-virage,. Costin décrit son expérience de pilotage: «En ligne droite, elle avait tendance à dévier progressivement d'un côté, je braquais de plus en plus pour la contrer et soudain elle plongeait de l’autre côté mais je n’arrivais pas à débraquer assez vite pour la rattraper!»
Duckworth impute ce problème à des diamètres de pneus inégaux combiné par le différentiel à glissement limité: «Entre-temps, les ailerons résolvaient la plupart des problèmes de traction qui avaient initialement motivé notre choix de la transmission intégrale. La voiture était plus performante lorsque le couple était davantage transmis aux roues arrière et moins aux roues avant directrices, car le comportement de ces dernières posait le plus de problèmes aux pilotes. Il était hors de question d'utiliser seulement 20% du couple sur les roues avant et 80% sur les roues arrière, car cela nous aurait inutilement alourdi et complexifié le système pour un gain minime. Avec un simple petit aileron arrière, nous avons constaté une force d'appui suffisante pour éliminer le patinage des roues; la traction avant n'offrait donc plus aucun avantage.» En outre, la rupture des cloches de disques de frein ajoute un problème supplémentaire.
Par conséquent, Cosworth tente d'ajuster un différentiel avant à glissement limité, sans succès: la motricité de la voiture s'en retrouve si déséquilibrée au niveau des roues avant que la monoplace louvoie même en ligne droite. Après plusieurs tours de piste, Jackie Stewart remarque: «L'avant est tellement lourd que, dans les virages, c'est la voiture qui vous dirige; elle prend le contrôle.», confirmant ainsi que les problèmes ne sont pas résolus.
Abandon du projet
Vue du bras de suspension avant gauche de la Cosworth 4WD.
Cosworth prévoit d'engager la voiture au Grand Prix de Grande-Bretagne et choisit Brian Redman pour la piloter mais Porsche, l'employeur du Britannique en endurance, oppose son veto; Trevor Taylor est alors retenu. Il effectue des essais le à Silverstone, la semaine précédent l'épreuve; les problèmes persistants de la 4WD (refroidissement, direction) convainquent Cosworth de déclarer forfait et de reporter sa participation au Grand Prix d'Italie. Keith Duckworth craint que, dans son état actuel de développement, la voiture ne soit trop difficile à piloter, qu'elle n'impose trop de stress et d'effort physique au pilote et qu'elle ne l'épuise avant la fin de l'épreuve: «J'ai examiné les problèmes de différentiel, j'ai remarqué que les ailerons étaient devenus prépondérants depuis que nous avions commencé à concevoir notre voiture, et j'ai pensé que nous étions vraiment en train de perdre notre temps, et que nous devions nous arrêter avant de paraître encore plus ridicules. Il n'était pas question pour moi de faire un compromis en n'utilisant qu'environ 20% du couple sur les roues avant et 80% sur les roues arrière. À l'époque, je ne voulais pas d'une action de différentiel trop forte au niveau des roues avant, et je ne pouvais tout simplement pas me faire à l'idée des efforts nécessaires. Avec le recul, j'ai peut-être eu tort dans une certaine mesure, car les voitures à transmission intégrale et à glissement limité font aujourd'hui tout un tas de choses mieux qu'elles ne le devraient. On aurait pu penser que mon problème d'épuisement du pilote serait toujours présent mais la nouvelle génération différentiels à glissement limité a sans doute énormément aidé.»
Néanmoins, les développements et essais ultérieurs sont abandonnés en raison du départ de Robin Herd pour l'écurie March Engineering et de l'importance des moyens financiers engagés, 130 000livres sterling,,. Keith Duckford évoque que l'apparition des ailerons en Formule 1 et le fait que les autres monoplaces équipées d'une transmission intégrale ne se soient pas montrées performantes l'ont découragé dans son projet: l'introduction d'un aileron sur la 4WD montre que l'appui généré et l'absence de patinage des roues rendent inutiles la transmission intégrale. Il déclare: «Je pense que j'ai laissé le projet de la voiture Cosworth se poursuivre trop longtemps. En fait, nous n'aurions vraiment pas dû le lancer. C'était l'un de ces cas où nous avons construit quelque chose mais où, avec un peu plus de réflexion avant de commencer, nous aurions pu voir où se situeraient les problèmes. D'une manière générale, je pense avoir fait économiser plus d'argent à l'entreprise en analysant sur le papier et en ne lançant pas les projets qu'autrement. La voiture était une erreur, issue d'un défaut d'analyse du problème.»
En 1971, Cosworth vend le premier châssis 4WD et ses pièces au Donington Grand Prix Collection, un musée dédié au sport automobile situé sur le circuit de Donington Park. Le second châssis, restauré par la société Crosthwaite and Gardiner en 1983, est acquis par le York Motor Museum en Australie,. En 2009, la voiture est mise aux enchères; estimée entre 45 000 et 50 000dollars, elle ne trouve pas preneur.
Bibliographie
: document utilisé comme source pour la rédaction de cet article.
(en) Graham Robson, Cosworth: The search for power, Yeovil, Patrick Stephens Ltd, , 344p. (ISBN9781852605032, OCLC1280897250).
123456(en) Paul Fearnley, «How Cosworth's experimental 4WD F1 car was stopped in its tracks», Motor Sport Magazine, vol.LXXVIII, no2, , p.64-65 (lire en ligne).
↑(en) Denis Jenkinson, «1969 British Grand Prix race report: Stewart wins as Rindt foiled», Motor Sport Magazine, vol.XLV, no8, , p.14-15 (lire en ligne).
.svg){kind=small}
Cosworth
.JPG)
.jpg)
_of_the_Cosworth_4-wheel-drive_car_(14663143944).jpg)
_(52278099676).jpg)
_car_(14478790138).jpg)
.jpg)
