suspension, système de.

suspension, système de. 1 PRÉSENTATION suspension, système de, système qui relie les roues d'une automobile à la caisse, de façon à ce que celle-ci soit isolée des chocs qui se produisent quand le véhicule circule sur une surface inégale. La suspension a une influence sur le confort, sur les performances et sur la sécurité d'une automobile. La suspension « suspend « la caisse à une faible distance au-dessus du sol, et la maintient à une hauteur relativement constante, pour l'empêcher de tanguer, de se balancer, et de pencher. Pour conserver de bonnes capacités d'accélération, de freinage, et de virage -- les composantes d'une bonne tenue de route --, la suspension doit également maintenir les quatre pneus fermement en contact avec le sol. Il est difficile de concevoir une suspension assurant à la fois un bon confort de roulement et de bonnes caractéristiques de tenue de route. La berline familiale type possède une suspension relativement souple, qui favorise un roulement en douceur et confortable, mais sacrifie un peu les capacités d'accélération, de freinage et de virage. Inversement, la voiture de sport ou le véhicule utilitaire de loisir possèdent, dans leur version standard, une suspension ferme qui assure une bonne tenue de route au détriment partiel du confort de roulement. Les suspensions avant et arrière des automobiles sont habituellement différentes, parce que ces deux zones ont des exigences différentes en matière de suspension. 2 MASSE NON SUSPENDUE La caisse d'une automobile est considérée comme une masse suspendue. Les roues des véhicules et les composants qui leur sont attachés sont, dans leur ensemble, une masse non suspendue. Généralement, les ingénieurs essaient de réduire la masse totale non suspendue, dans le but d'améliorer à la fois le confort et la tenue de route, en minimisant le poids de chaque roue et des éléments de suspension qui lui sont associés. Par exemple, les roues de nombreuses voitures modernes sont en aluminium, plus léger que l'acier. Une autre façon de réduire la masse non suspendue consiste à utiliser une suspension indépendante. Les premières automobiles avaient un essieu rigide pour relier les deux roues avant, et un essieu rigide pour relier les deux roues arrière. Quand une des roues passait sur une bosse, la roue située à l'autre extrémité de l'essieu se déplaçait aussi. De nos jours, une suspension indépendante permet aux roues de se déplacer séparément, de sorte que, lorsqu'une roue rencontre une bosse, seule cette roue est affectée. Certaines voitures possèdent encore une suspension non indépendante à l'arrière. Cependant, la plupart des automobiles modernes possèdent une suspension à quatre roues indépendantes, qui permet à ces roues de se mouvoir séparément. 3 COMPOSANTS ESSENTIELS Les composants spécifiques d'une suspension comprennent les bras de positionnement, les ressorts, les amortisseurs, les stabilisateurs et les articulations. Chaque roue possède deux bras de positionnement, situés au-dessus et au-dessous de l'axe de roue (sur lequel tourne la roue). Les bras de positionnement contrôlent l'attitude de la roue lorsque celle-ci se déplace sur une surface inégale ou le long d'un virage. La longueur et la plage de débattement des bras de positionnement déterminent la longueur et les angles de débattement de la roue. Par exemple, un système avec un bras supérieur plus court que le bras inférieur aura tendance à tirer légèrement le sommet de la roue vers l'intérieur quand la suspension s'enfonce. Les ressorts amortissent le choc quand une roue passe sur une bosse. Le nombre et l'emplacement des ressorts dépendent du système de suspension mais, en général, on trouve quatre ressorts hélicoïdaux, situés à proximité de chacune des roues. Quand une roue rencontre une bosse, elle est poussée vers le haut, ce qui comprime le ressort. Le ressort résiste au mouvement de la roue puis se détend, repoussant la roue vers le bas. La plupart des ressorts de voiture sont hélicoïdaux et en acier. Les pneus se comportent également comme des ressorts en caoutchouc remplis d'air, facteur dont les ingénieurs doivent tenir compte quand ils conçoivent la suspension. On trouve un amortisseur à chaque roue. Les amortisseurs inhibent la tendance naturelle des ressorts à continuer à osciller une fois qu'ils ont été déformés, puis relâchés. Sans les amortisseurs, une voiture ne cesserait pas de s'agiter, de tanguer et de se balancer, perturbant le confort de roulement et interférant avec le comportement du véhicule. L'amortisseur le plus courant est constitué d'un piston monté sans jeu dans un cylindre plein d'huile. Le piston monte et descend à l'intérieur du cylindre quand les roues passent sur les inégalités de la route. Le cylindre, qui est fixé à la caisse, demeure immobile. Quand la roue passe sur une bosse, elle déplace le piston à l'intérieur du cylindre. Des clapets laissent passer l'huile d'un côté à l'autre du piston, régulant la vitesse à laquelle le piston peut se déplacer et le degré d'amortissement fourni. De petits clapets inhibent pratiquement toute oscillation et procurent le roulement ferme et le comportement agile caractéristiques des voitures de sport. De grands clapets permettent au piston de se déplacer relativement librement et procurent un roulement plus doux. Les stabilisateurs apportent un supplément de précision à la suspension. À la différence des bras de positionnement, qui sont normalement rigides, les stabilisateurs présentent une certaine flexibilité, comme des ressorts. Un type de stabilisateur, la barre antiroulis, relie les deux roues avant ou les deux roues arrière. La barre antiroulis inhibe la tendance de la caisse à s'incliner dans les virages. Un autre type de stabilisateur, la barre (biellette) de contrôle du pincement, améliore la direction en s'assurant que les roues avant et arrière demeurent pointées dans la bonne direction au cours des débattements de la suspension. Les stabilisateurs demandent une certaine flexibilité au niveau des articulations de suspension. Les ingénieurs assurent cette flexibilité en utilisant des articulations élastiques possédant une garniture en caoutchouc (constituées d'un bloc de caoutchouc enserré entre la partie fixe et la partie mobile de l'articulation). Les articulations élastiques agissent également comme des ressorts et des amortisseurs miniatures qui absorbent les vibrations. 4 SUSPENSIONS AVANT ET ARRIÈRE Le poids d'une automobile est rarement réparti de façon égale entre l'avant et l'arrière. Le poids -- et, par suite, les exigences de la suspension -- est généralement plus grand à l'avant, où se trouve le moteur, qu'à l'arrière. Bien que quelques automobiles soient encore équipées d'une suspension arrière non indépendante (dans laquelle les deux roues arrière sont reliées par un essieu rigide, qui les empêche de se mouvoir indépendamment l'une de l'autre), toutes les voitures modernes possèdent une suspension avant à roues indépendantes. La suspension avant, qui est reliée à la direction, joue un rôle plus critique dans le contrôle de la direction de la voiture. Les deux systèmes doivent faire pointer les roues de façon que la voiture se déplace dans la direction voulue et que les pneus demeurent perpendiculaires à la route, sans s'user anormalement. Les axes d'articulation des bras (des triangles) avant présentent une disposition anti-plongée qui s'oppose à la tendance à piquer du nez sous l'effet du transfert de poids vers l'avant qui se produit au freinage. Les axes d'articulation arrière présentent une disposition anti-accroupissement qui compense la tendance à lever le nez sous l'effet du transfert de poids vers l'arrière qui se produit à l'accélération. Il existe plusieurs conceptions de suspension avant et arrière, notamment les types à double triangle et les types à jambe de force Mac Pherson (tous deux avec des ressorts hélicoïdaux), les ressorts à barre de torsion, et les ressorts à lame(s). Le système de suspension à double triangle est plus coûteux que les autres ; on le trouve plus fréquemment sur les voitures de sport qui, normalement, possèdent des suspensions complètement indépendantes à l'avant et à l'arrière. Le double triangle est plus compact ; il permet d'abaisser le capot, au bénéfice de la visibilité et de l'aérodynamique. Le système à jambe de force Mac Pherson, un ressort hélicoïdal entourant un amortisseur qui sert de bras de positionnement supérieur, est moins coûteux que le double triangle ; on le trouve sur la plupart des voitures modernes à traction avant. Il est plus encombrant en hauteur que le double triangle, et demande un capot plus haut. Les ressorts à lame(s) sont caractéristiques des suspensions arrière à essieu rigide et des véhicules utilitaires de loisir. 5 SUSPENSION À CONTRÔLE ÉLECTRONIQUE Les caractéristiques de confort et de tenue de route des suspensions ordinaires sont déterminées lors de leur conception. Cependant, les caractéristiques des suspensions à contrôle électronique peuvent être modifiées, manuellement ou automatiquement, de façon à favoriser le confort ou la tenue de route. Une suspension à contrôle électronique possède plusieurs composants en plus de ceux d'une suspension normale. Le plus important est peut-être le processeur, qui interprète les informations provenant de différents capteurs, lesquels relèvent en permanence des données, telles que la hauteur de la voiture, son tangage et son roulis, la vitesse de rotation des roues et la rapidité du virage. Les suspensions électroniques les plus simples se contentent de maintenir une hauteur de caisse constante, en compensant la tendance de l'arrière à s'affaisser sous le poids des passagers et des bagages. Les systèmes avec réglage de la hauteur des quatre roues abaissent la hauteur de caisse sur autoroute, de façon à réduire la traînée aérodynamique et à améliorer la consommation. Sur les véhicules tout-terrain, ces systèmes peuvent relever le véhicule pour augmenter la garde au sol en terrain accidenté. D'autres systèmes sont réglables et permettent au conducteur de basculer manuellement entre un mode souple, privilégiant le confort et un mode ferme, privilégiant la tenue de route. Certains systèmes offrent également des choix intermédiaires. Les systèmes les plus avancés passent automatiquement du mode souple au mode ferme, et inversement, en quelques millisecondes, en fonction du profil de la route. Ces systèmes contribuent également à conserver une hauteur constante et à réduire le roulis. En conséquence, l'automobile possède des caractéristiques offrant un meilleur compromis entre confort et tenue de route que les voitures munies de suspensions ordinaires. Les suspensions à contrôle électronique sont beaucoup plus onéreuses que les suspensions ordinaires. On ne les trouve pratiquement que sur des voitures de luxe relativement chères, sur des voitures de sport à hautes performances, et sur des utilitaires de loisir encore plus coûteuses.