Suspension

Alors voilà, ça y est, nous y voilà… à la présentation des angles du train avant. Car tout ce que je vous ai dit ces dernières semaines était juste pour que vous compreniez l’intérêt des angles des trains roulants.
Je vais donc vous présenter les trois angles les plus importants du train avant. Le train arrière n’en utilise que deux des trois.

Le carrossage

Le premier que je vais vous présenter, je l’ai déjà nommé la semaine dernière et je vous demande de m’excuser de ne pas vous l’avoir présenté avant.
Donc voici le carrossage. C’est l’angle que fait la roue par rapport à la verticale lorsque l’on regarde la voiture dans son axe.

 

Cet angle existe aussi bien pour les roues avants et arrières.
Il va permettre à la roue d’avoir la plus grande surface de contact avec le sol en faisant que la totalité de la bande de roulement touche le sol.

L'angle est positif quand la distance entre le haut des roues est plus importante que celle entre le bas.

Il est négatif, forcément dans l’autre sens et est appelé aussi contre carrossage.
A l’origine du mouvement roulant, les charrettes avait un carrossage positif, car les routes étaient bombées pour garantir l’évacuation de l’eau à l’extérieur de la chaussée. Pour que les roues collent à la route, les charrons ont donnés un angle à celles-ci.

Aujourd'hui les routes sont plutôt plates, les roues ont donc un carrossage nul, voir négatif pour garantir une bonne application du pneu en virage.
A l’extrême, vous avez peut être en tête l’image des R8 et autres Simca 1000 dont le train arrière avaient un contre carrossage “excessif” pour que le pneu colle à la route lors de la prise des virages à fond. Ce n’est pas totalement le cas, cela était imposé par le train arrière fait avec des trompettes, c’est à dire que les deux roues avaient une articulation au niveau du pont (central), mais pas d’articulation au niveau des roues. Donc plus la voiture était haute, plus elle avait un carrossage positif. Et plus l’utilisateur abaissait sa voiture, plus elle avait un carrossage négatif.

 

Le deuxième angle est la chasse. C’est l’angle que fait l’axe qui passe par les deux point d’articulation de la fusée avant avec la verticale en regardant la voiture de côté.

La chasse est positive quand l’articulation supérieure est plus reculée que l’inférieure.
La quasi totalité des voitures ont une chasse positive (sauf quelques américaines et quelques Citroën).
La chasse sert à stabiliser la direction quand on roule. La roulette du Caddie® de supermarché a une chasse négative importante. Si vous roulez vite avec votre Caddie®, les roues vont se mettre à battre dans tous les sens. Ce qui ne serait pas très sécurisant dans une voiture.

Inclinaison de pivot

En bonus, je vous parle de l’inclinaison de pivot juste pour dire qu’il est complémentaire de l’angle de chasse pour permettre le retour de la direction lorsque l’on tourne les roues. Il sert donc à stabiliser la direction.

Parallélisme

Enfin le dernier angle, qui est la conséquence des autres angles, qui est le plus connu et à qui on donne parfois trop d’importance est…, le parallélisme. Comme son nom l’indique, c’est l’angle que va faire une roue par rapport à l’autre dans l’axe de la voiture.

On dit que le parallélisme pince quand les roues sont dirigées vers le centre de la voiture. Le parallélisme ouvre quand les roues vont vers l’extérieur.

Pourquoi le parallélisme est la résultante des autres angles ? ou quel est le rôle du parallélisme ?

Le but des angles du train avant est de guider la voiture, de lui permettre de tourner quel que soit la vitesse, de stabiliser la direction en ligne droite et de ne pas trop user les pneus.

Pour guider la voiture et stabiliser la direction, il y a l’angle de chasse. S’il y a une différence entre l’angle de droite et de gauche, la voiture va tirer du coté de la chasse le plus faible. Ce “tirage” ne pourra pas être compensé par un autre angle. La chasse n’est pas réglable sur toutes les voitures. Une mauvaise chasse ou un écart de chasse est la preuve d’une détérioration ou une déformation du train avant.
Plus la chasse sera élevée, plus la direction sera stable, mais aussi dure à tourner.
L’inclinaison de pivot n’est pas réglable. Un mauvais angle de pivot est la preuve d’une déformation du pivot.
Le carrossage n’est pas réglable sur toutes les voitures. Une mauvaise valeur ou une différence est la preuve d’une déformation d’un pivot, d’un bras ou du “châssis”.
Un carrossage positif permettra à la roue d’être en contact avec la route dans des conditions “tranquilles” de circulation. Un carrossage négatif permettra à la roue de mieux coller à la route en virage.
Une différence de carrossage fera aussi tirer la voiture. Quand une roue a un angle de carrossage positif ou négatif (donc pas nul), la roue peut être comparée à un cône. Vous voyez bien rouler un cône, il tourne du coté de sa pointe. La roue fera pareil. Si les deux angles de carrossage sont identiques, une roue compensera l’autre. S’il existe une différence, la roue qui a l’angle le plus important “poussera”  la voiture du coté opposé à cette roue.

Pour limiter l’usure des pneus, le parallélisme sert à compenser le carrossage.
Si vous avez un carrossage positif, les roues vont avoir tendance à aller vers l’extérieur. Si vous voulez que la voiture aille tout droit, il sera nécessaire de pincer le parallélisme. 

Attention, un défaut de parallélisme ne fait jamais tirer la voiture. Votre volant peut être de travers, votre voiture voudra tourner toute seule ou ne voudra pas tourner, vous userez anormalement vos pneus.
La position de vos roues avant s’équilibrent naturellement en roulant en fonction de vos angles du train avant mais aussi du train arrière (c’est le train arrière qui guide la voiture).

Si votre voiture tire d’un côté, elle a problème de différence de chasse ou de carrossage. Désolé de casser le mythe.

Sur ce, je vous laisse me maudire et vous donne rendez-vous la semaine prochaine.

 

Voilà,… voilà…

Lionel.

Bien, comme promis, je vous parle des barres anti-dévers et de la position des roues.

Dans un premier temps, quel est l’intérêt des barres anti-dévers ?

Quand vous prenez un virage, la voiture a naturellement tendance à vouloir se pencher vers l’extérieur du virage. Plus la voiture est lourde et haute, et plus le phénomène sera important.
Est-ce que vous avez en mémoire la position d’une 2 CV en train de prendre un virage rapidement ? Voilà, c’est bon ?
La barre anti-dévers est une barre de torsion qui relie les bras de suspension des deux côtés d’un même essieu. Elle limite la différence de hauteur entre chaque côté de la voiture, donc évite que la voiture “prenne de la gîte”.
Quasiment toutes les voitures ont une barre anti-dévers, au moins à l’avant. Les voitures plus “sportives” en ont une devant et une à l’arrière.
Plus la barre est grosse, plus elle sera efficace pour éviter le dévers, mais elle affectera le confort car les réactions de la voiture seront plus “sèches”. De même, la voiture sera plus délicate à conduire, car elle pourra aller plus vite pourra plus facilement glisser. (Essayez de faire déraper une 2 CV ?… bon courage !).

Je voulais vous parler des barres anti-dévers pour finir la présentation des trains roulants vus la dernière fois car certain trains avant utilisent une barre anti-dévers comme tirant de chasse pour réaliser un des côté du triangle de suspension.

Ceci fait, je voulais aussi vous parler de l’influence de le longueur et de la position de certains bras pour modifier la position de la roue.

Nous verrons deux exemples dans deux axes différents.

Le premier permet l’épure de Jeantaud.

Qu’est-ce que cela !!!

Lorsque vous êtes dans un virage, la distance parcourue par la roue intérieure et extérieure de la voiture n’est pas la même. Pour les roues arrières, ce n’est pas un souci, car elles suivent le mouvement. La vitesse de rotation de la roue droite et gauche n’est pas la même, ce qui impose un système mécanique permettant cela pour les roues motrices. C’est le différentiel, que l’on verra plus tard dans un chapitre sur les boîtes de vitesses et les ponts.

En revanche, pour les roues avant, cela impose que chaque roue ait un angle de braquage différent. L’angle de la roue intérieure est supérieur à l’angle de la roue extérieure.

Cela est possible en jouant avec les points d’application des articulations de la crémaillère et de la tige de direction du pivot.

De la même manière, avec des bras de longueur différentes pour un train à double triangulation, il est possible de modifier l’inclinaison de la roue (carrossage).

Il est facile de comprendre, qu’avec des trains arrières à multi bras, il est possible de modifier les angles des roues en fonction de la hauteur. Donc il est possible de modifier le carrossage, mais aussi le braquage pour avoir un braquage induit qui favorise l’agilité de la voiture dans les virages.

Je vous laisse prendre un angle suffisant pour mettre votre cerveau à l’horizontale et l’on se retrouve la semaine prochaine.

Voilà,… voilà…

Lionel.

J’espère ne pas avoir été trop abstrait la semaine dernière avec les différents types de ressorts et amortisseurs.
Cette semaine je vous parle des bras de suspension. De manière simple, ce sont les pièces reliant la roue (plus précisément le porte moyeu) au châssis ou à la caisse de la voiture.
Donc, pour faciliter le texte, je parlerai de châssis. Qu’il s’agisse d’une voiture avec châssis ou avec une caisse autoporteuse (donc sans châssis).
Bien entendu, je n’ai pas la prétention de faire une liste exhaustive des solutions et vous aurez sans doute en tête des solutions dont je ne vais pas parler.

Un peu bizarrement, je vais commencer par parler du train arrière...

Tout d’abord, vous pouvez avoir un pont rigide avec les ressorts à lames qui servent de liaison. Ces lames guident la voiture en longitudinal et en latéral.

Vous pouvez avoir aussi un pont rigide avec la voiture suspendue par des ressorts. L’inconvénient de ce système est que le ressort ne guide pas du tout le mouvement. Il est alors nécessaire d’avoir de chaque côté des bras de poussée pour maintenir en longitudinal et un bras de travers, dite barre Panhard pour le guidage en latéral.

Si la voiture n’a pas de pont rigide, c’est à dire si la voiture est une traction ou si le pont est fixé sur le châssis et que la transmission du mouvement aux roues se fait par des cardans, le porte moyeu peut être fixé par : 

 

• Des bras tirés, fixés au châssis avec des ressorts pour la suspension. Ils ont l’avantage d’être parfaitement guidés et sont indépendants. Il est possible de choisir la position de l’articulation des bras pour modifier la position de la roue lors du débattement (Nous verrons cela avec plus de précisions la semaine prochaine).
  

  Bras tirés avec barres de torsion

• Des bras tirés avec des barres de torsions. Le système prend peu de place et permet de conserver un plancher plat et plus de place pour l’espace intérieur de la voiture.
• Une double triangulation. Les deux triangles sont parallèles et horizontaux. Le système permet un guidage parfait et une bonne maîtrise de la position de la roue en fonction des compressions des suspensions.
  
• Dans certains cas, il existe un bras inférieur et le rôle du bras supérieur est rempli par le cardan. C’est un système beaucoup utilisé par… Jaguar (tiens, c’est incroyable que je vous en parle !)
  

  Train arrière à déformation

• Un train arrière à déformation programmée et suspendu par ressorts. La position des roues peut varier, de manière déterminée, pour améliorer la tenue de route en fonction le “hauteur” des roues. Le système peut être un train permettant une différence de hauteur entre les côtés mais aussi un système permettant un braquage induit en fonction de la hauteur des roues.
• Enfin, le système, sans doute le plus évolué est dit à multi bras et permet une maîtrise exacte de la position de la roue dans toutes les hauteurs.

Pour le train avant, il est possible d’avoir :

• Une traverse rigide avec les suspensions situées au niveau de l’articulation pour la direction (de droite et gauche).
  

  Train avant rigide

  Le système est plutôt antérieur à la seconde guerre mondiale mais encore utilisé par Morgan. Il a l’avantage d’être simple, donc léger, l’inconvénient est qu’il permet un débattement de suspension faible.

• pour les véhicules 4X4, un pont rigide avec les mêmes fixations que pour le pont arrière.
  

  Double triangulation

• Une double triangulation.
• un système avec un triangle inférieur et l’articulation qui supérieure se fait avec l’ensemble ressort amortisseur. Ce système est appelé MacPherson. Il a l’avantage d’être simple et permet un guidage tout à fait correct pour les voitures petites ou moyennes.
  

  MacPherson

• Vous pouvez avoir un système alternatif du MacPherson avec un bras inférieur unique et un bras de tirée, appelé tirant de chasse pour “fermer” le triangle.
  

  Tirant de chasse

Voilà un aperçu rapide des différentes possibilités.

La semaine prochaine nous verrons le rôle des barres anti dévers et les possibilités de modifier la position des roues en fonction de la hauteur du châssis (dues aux forces subies par la voiture en virage).

 

Voilà,… voilà…

 

Lionel.

Nous allons ouvrir un nouveau chapitre, comme c’est le printemps, il me parait normal de parler de ressort (Spring en Anglais, tout comme le printemps).  Nous allons donc voir les suspensions.

Tout d’abord à quoi sert la suspension ?

Au début avec les voitures hippomobiles, les suspensions servaient à amortir les chocs, principalement pour ne pas casser les voitures.
Avec les évolutions, elle se mirent à apporter du confort, puis à assurer la tenue de route des véhicules motorisés.

Je vous parlerai des bras de suspension, leurs rôles, les dispositions, les différents montages. Je vous parlerai aussi des réglages. D’abord du train avant, puis avec le temps, aussi du train arrière.
Mais aujourd’hui, je vais parler ressorts et amortisseurs. Car oui, la suspension est constituée, pour faire simple, des ressorts, des amortisseurs et des bras qui relient les roues à la voiture.

Les ressorts absorbent les irrégularités de la route.

Quand vous passez sur une bosse, grâce au ressort, la roue va pouvoir monter sur la bosse sans que le reste de la voiture “monte”. Mais si vous n’avez que des ressorts, et encore plus s’ils sont souples, votre voiture n’arrêterait pas de sautiller. Pour éviter ce phénomène, il a été ajouté des amortisseurs, qui, comme leur nom l’indique, amortissent les oscillations de la voiture et stabilisent les mouvements.
Donc pour simplifier : les ressorts “portent” la voiture, les amortisseurs empêchent les mouvements trop importants.

Les ressorts peuvent être de différents types.

Ils peuvent être à lames, le plus souvent sur le train arrière, comme sur les anciennes carrioles, les remorque de camions ou les voitures équipées de ponts rigides. Sur des véhicules propulsion (roues arrières motrices), le pont pouvait faire toute la largeur de la voiture, les roues étaient aux deux extrémités. Il était donc rigide. Ce montage avait l’avantage d’être simple, l’inconvénient de ne pas être très confortable et moyennement efficace pour la motricité.

Pour améliorer le dispositif en diminuant la rigidité et augmentant le débattement, les lames ont été remplacées par des ressorts (hélicoïdaux). D’abord devant, puis derrière.
Une alternative aux ressorts hélicoïdaux sont les barres de torsion. Elles prennent moins de place, mais sont un peu plus compliquées à positionner. On les trouve par exemple placées dans le sens de la marche sur les suspensions avant des Jaguar XK et Type E, ou perpendiculaires à la voiture à l’arrière sur les Renault 4 et 5.

En 1954, Citroën étudiait, mettait au point et installait sa suspension oléopneumatique. Des sphères contenaient d’un coté du gaz (de l’azote), de l’autre côté, séparé par une membrane en caoutchouc, de l’huile sous pression. Le gaz, compressible, permet la flexibilité d’un ressort. L’huile, non compressible, permet de “porter” la voiture mais aussi en ralentissant son déplacement à l’entrée de la sphère, cela permet d’avoir un rôle d’amortisseur.
Ce système a été utilisé depuis la dernière série de traction avant, jusqu’à la C5 chez Citroën, mais aussi sur des Rolls Royce, car le système permet d’avoir une suspension douce et efficace tout en gardant une hauteur constante de la voiture.
Maintenant, en gardant l’idée de Citroën, les constructeurs de voitures lourdes et performantes ont adopté des systèmes pneumatiques, car ce système permet de concilier l’inconciliable : confort et tenue de route. On les retrouve sur les gros 4X4 performantes, les berlines luxueuses lourdes et rapides.

Les amortisseurs ont commencé à être à leviers avant la Première Guerre Mondiale.

Un levier attaché à la voiture, l’autre au bras de suspension. Entre les deux il y avait une articulation freinée par un empilement des disques et frictions.
Une autre version des amortisseurs à leviers a beaucoup été utilisée par les Anglais. Ils utilisaient le ralentissement du déplacement d’une huile dans le corps de l’amortisseur. Le système ressemblait aux appareils permettant de fermer les portes automatiquement (groom) d’où leur surnom.

Enfin il y a des amortisseurs télescopiques.

Une tige se déplace dans un tube rempli d’huile. Le déplacement de la tige est ralentie par un système de clapets limitant le passage de l’huile.
Ces amortisseurs permettent d’avoir une résistance différente à la détente et à la compression.
Depuis les années 1990, il est possible de faire varier la dureté des amortisseurs en modifiant la position des clapets avec des moteurs électriques, sous le contrôle d’un boitier électronique.
Cela permet d’avoir une suspension souple à basse vitesse, donc confortable et plus dure à haute vitesse, donc performante.
Cette évolution a rendu obsolète les avantages de la suspension oléopneumatique.
Des ressorts à dureté variable (en jouant avec leurs forme), des amortisseurs à efficacité variable et des bras de suspensions repensés et judicieusement positionnés ont permis de rattraper et dépasser les qualités des suspensions Citroën.

Nous verrons donc la semaine prochaine les différents types de liaisons entre les roues et la voiture.

 

Voilà, … voilà …

 

Lionel.