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Les suspensions : généralités
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Les suspensions : généralités

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L’essieu automobile est un dispositif permettant de guider cinématiquement la roue par rapport au châssis. Les éléments de guidage contribuent également à d’autres fonctions telles que la direction ou encore le freinage.

Les principaux objectifs de l’essieu sont les suivants :

  • Supporter le poids du véhicule dans toutes les conditions de roulage
  • Optimiser le contact des pneus avec le sol
  • Maintenir les plans de roues dans une configuration satisfaisante de braquage et de carrossage (voir article « Géométrie des essieux« ) par rapport à la route
  • Opposer une réaction aux forces latérales et longitudinales produites au niveau de l’aire de contact des pneus
  • Maintenir les mouvements de roulis en virage (accélération latérale) et de tangage (plongée en phase de freinage et cabrage en phase d’accélération)
  • Isoler la caisse des irrégularités de la route pour assurer le confort des passagers
  • Assurer la sécurité des passagers par le maintien de l’intégrité du véhicule lors de chocs classiques (montée de trottoir, choc trottoir latéral, nid de poule…)

Les constructeurs utilisent des critères de conception pour définir l’architecture des essieux :
Critères de performance d'un essieu arrière

  • Critères de prestations véhicule
    • Tenue de route
    • Confort
    • Acoustique/vibrations
  • Critères d’intégration véhicule
    • Montage
    • Habitabilité
    • Encombrement
  • Critère de coût
  • Critère de masse

Les prestations de comportement routier et de filtrage (confort vibro-acoustique) du véhicule sont donc gérées par les essieux (avant et arrière) du véhicule.

Ces prestations peuvent être classées de la façon suivante :

La sécurité active

La sécurité active englobe l’ensemble des dispositifs permettant de prévenir les accidents (chocs, perte d’adhérence, décrochage …) par une action préventive (information du conducteur) et/ou dynamique (le dispositif « prend la main » dans le pilotage du véhicule).

Voici quelques exemples de tests concernant la sécurité active permettant la mise au point des essieux.

Pendulage : le conducteur applique un angle volant et lâche le volant brutalement pour évaluer l’instabilité de la direction. Le critère est l’amplitude et le nombre d’oscillations avant stabilisation du volant.
Évitement sévère : le conducteur effectue le test de l’élan pour évaluer la réponse du véhicule lors d’un évitement à basse vitesse.

L’agrément de direction

Le rayon de braquage (Exemples : 4,3m pour la Smart ForTwo et 6m pour la Peugeot 508)
Effort volant en manoeuvre de parking (petite vitesse)
Centrage : le test consiste en un roulage ligne droite sur route plane à différentes vitesses (80 & 100 km/h) avec oscillations du volant de faible amplitude. Le critère de validation est le retour d’effort au volant et le déphasage entre la consigne du pilote et la réponse en lacet du véhicule (critère pilote subjectif)
Gradient d’effort : le test consiste en un roulage en ligne droite sur route plane à différentes vitesses (80, 100, 120, 145 km/h) avec oscillations du volant de grandes amplitudes. Le critère de validation est le retour d’effort au volant et le déphasage entre la consigne du pilote et la réponse en lacet du véhicule (critère pilote subjectif)

Le comportement

Le comportement est l’appréciation de la facilité à faire suivre au véhicule la trajectoire voulue.
On distingue le comportement en ligne droite et le comportement en virage.

Le comportement en ligne droite :

Tenue de cap : aptitude d’une véhicule à suivre un cap donné sur autoroutes, bonnes et mauvaises routes en ligne droite et jugement ressenti volant associé.
Sensibilité au dévers : aptitude à rouler droit sur plan incliné.
Sensibilité au vent latéral : facilité à rouler droit, volant bloqué, sous sollicitations de type vent latéral.
Motricité : aptitude des roues motrices à ne pas glisser sous une consigne de couple moteur donnée.
Stabilité au freinage : aptitude du véhicule à conserver la trajectoire initialement demandée par le conducteur lors d’un freinage.

Le comportement en virage :

Inscription : aptitude d’un véhicule à se placer dans la trajectoire désirée
Suivi de trajectoire : aptitude à suivre la trajectoire
Sortie : aptitude d’un véhicule à sortir de la trajectoire désirée
Motricité  : aptitude des roues motrices à ne pas glisser sous une consigne de couple moteur et d’angle volant donnés
Effort de direction en virage : retour d’effort au volant en virage

En résumé, le véhicule doit :
Répondre aux commandes imposées par le conducteur :

  • En régime permanent
  • En régime transitoire (phase d’inscription en virage par exemple)

Etre insensible aux perturbations extérieures :

  • Irrégularité de la route
  • Dévers
  • Vent latéral

Etre robuste :

  • A tous cas de charge
  • Aux écarts d’adhérence de la chaussée (sec, mouillée …)
  • Aux écarts par rapport au véhicule de référence liés :
    • Aux dispersions de fabrications
    • Aux pneus de rechange
    • Aux différentes pressions des pneumatiques
    • Aux usures des composants de l’essieu

Le confort vibro-acoustique

Le confort concerne les phénomènes vibratoires ressentis au sein du véhicule. Ces phénomènes peuvent intervenir :

  • via la conduite du conducteur : on parle alors de maintien de caisse,
  • via la route (bosses, nid de poule, plaques d’égout, pavé…etc),
  • via le véhicule (vibrations au volant, plancher, …).

Il existe aussi des vibrations dites subites venant d’un couplage entre des sollicitations venant de la route et des défauts de l’essieu (exemple : claquements, grincement…)

L’acoustique concerne les phénomènes vibratoires dont la fréquence est supérieure à 50 Hz. Différents bruits perceptibles par le conducteur peuvent apparaître au sein du véhicule :

  • Bruit de roulement due aux irrégularités de la route et/ou des pneus (50 – 1000 Hz)
  • Bourdonnement (30 – 250 Hz) due à l’excitation du GMP (groupe moto-propulseur)
  • Bruits anormaux (crissement de frein, claquement de l’essieu lors d’une descente de trottoir, etc…)
Conclusion

La suspension est l’un des éléments les plus importants pour la sécurité automobile et le comportement routier. Aujourd’hui, plusieurs types de suspensions (avant et arrière) existent et sont utilisés en fonction de critères de performance véhicule que les constructeurs automobiles définissent (coût, comportement, confort, etc …). Sur la base de ces critères, les ingénieurs peuvent choisir le type de suspension qui sera le plus adapté (McPherson, triangles superposés, multi-bras, etc …) et commencer ensuite à travailler sur les réglages de la suspension.

1 Comment

  1. JP GODIN
    JP GODIN10-30-2014

    Bonjour,
    Merci pour ces généralités qui sont une forme de rappel pour moi concernant les travaux que j’ai mené chez PSA il ya quelques années. Ce fut d’abord sur le confort vibratoire puis ensuite sur les suspensions et notamment les pièces élastomères, ces pièces permettant de filtrer justement certaines vibrations transitant par les suspensions.
    Si vous voulez quelques infos sur le sujet pour mettre sur votre site internet, je peux vous écrire un petit article.
    Cordialement.

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