Suspension

Thèmes:

Fonctionnement général du système de suspension
McPherson
Suspension à bobine
Constante de ressort
Suspension de feuille
Suspension pneumatique
Ressort de torsion
Suspension hydropneumatique

Fonctionnement général du système de suspension :
Le but du système de suspension est d'absorber au mieux les mouvements de la conduite sur les irrégularités de la chaussée, afin de maintenir le plus grand confort de conduite. La tenue de route influence également la suspension. Si la suspension est très souple (pensez aux vieilles voitures américaines), la tenue de route sera bien pire qu'une voiture avec une suspension rigide. En effet, une voiture très flexible perd son adhérence lorsqu'elle rebondit (par exemple lors d'un freinage brusque ou d'un virage serré). La pression des pneus sur la chaussée avec une roue à ressorts est bien inférieure à celle d'une roue comprimée et glissera donc beaucoup plus vite. Lorsque vous prenez des virages serrés à grande vitesse, le risque d'éclatement sera également très élevé, car l'adhérence des pneus à l'intérieur du virage est minime.
Lorsqu’une voiture aux suspensions très souples roule sur une route vallonnée et pavée, la voiture oscille beaucoup lorsqu’elle rebondit. Lorsque la voiture est suspendue, la pression sur les pneus est moindre et il y a peu ou pas de freinage ou de direction possible à ce moment-là.
Avec une voiture à suspension rigide, notamment une voiture de sport ou une voiture surbaissée, l'adhérence sur les 4 roues sera la plus maximale possible dans les virages serrés. La barre stabilisatrice et la taille des pneus ont également une influence majeure à cet égard. Lorsqu'une voiture abaissée roule sur une route vallonnée et pavée, la voiture reste fermement sur la route et ne rencontre donc aucun problème en cas de freinage brusque et brusque en position étendue.

La suspension flexible et rigide (dans les voitures équipées de ressorts hélicoïdaux) est liée à une raideur du ressort. Pour optimiser la suspension d'une voiture (selon la construction), des ressorts flexibles pour le confort (ressorts linéaires) ou des ressorts plus rigides pour la sportivité (ressorts progressifs) peuvent être installés. Pour en savoir plus, consultez le chapitre sur les constantes Spring, plus bas dans la page.

McPherson :
Le gros avantage de la suspension McPherson est que le ressort et l'amortisseur sont combinés. Cela permet d'économiser beaucoup d'espace et est également facile à construire lors de la conception de la voiture. En conséquence, les coûts de production sont également faibles.
La suspension McPherson est un développement ultérieur de la suspension à deux triangulations transversales (également appelée construction à double triangulation). Le triangle supérieur est remplacé par la tige de piston de l'amortisseur, qui absorbe désormais également les forces latérales. Par conséquent, en cas de collision avec la roue (par un autre véhicule ou en heurtant un trottoir), la tige de piston est généralement immédiatement endommagée. Celui-ci se déforme très rapidement et est donc tordu. L'amortisseur complet doit alors être remplacé.
La suspension McPherson est toujours utilisée à l'avant de la voiture. Des jambes de force sont parfois également utilisées sur l'essieu arrière, mais elles ne sont pas du type McPerson. Dans la suspension arrière, les ressorts hélicoïdaux et les amortisseurs sont souvent conçus séparément.

Le roulement supérieur est situé au-dessus de la jambe de force. Le roulement supérieur permet les mouvements de direction. La jambe de force est souvent fixée à la carrosserie sous le capot par des raccords vissés. C'est donc un point fixe. Le roulement supérieur, situé en dessous, garantit que la jambe de force complète peut tourner en douceur par rapport au point fixe supérieur. Ce système doté d'une fonction porteuse et d'un point de pivotement avec un palier supérieur est appelé système McPherson.

Suspension de bobine :
Le fonctionnement d'un ressort hélicoïdal n'est pas basé sur la flexion comme on pourrait le penser à première vue, mais sur la torsion (torsion). Lorsque le ressort est pressé, la tige hélicoïdale sera tordue. Tout le poids du véhicule est supporté par les ressorts hélicoïdaux. Le ressort hélicoïdal est enfermé entre le roulement supérieur et le siège de ressort inférieur. Lorsque le véhicule se comprime, le roulement supérieur pousse le ressort hélicoïdal vers le bas. Parce qu'il se tord, une contre-force est générée. Cette contre-force est en fin de compte l’effet ressort. Plus le ressort exerce une force contraire, plus le ressort est puissant.

Constante de ressort :
La flexibilité d'un ressort est indiquée par la constante du ressort. La raideur d'un ressort hélicoïdal linéaire est différente de celle d'un ressort hélicoïdal progressif. Avec un ressort linéaire, la distance entre tous les tours est la même. Avec un ressort progressif ces distances ne sont pas égales ; en haut ou en bas du ressort, les enroulements seront rapprochés qu'ailleurs. La différence entre ces deux types de ressorts est visible sur l’image :

Avec un ressort linéaire, le ressort s'effondre toujours sur une certaine distance sous un certain poids. Ci-dessous un exemple de course d'un ressort linéaire :

+100 kg de charge supplémentaire, la voiture s'enfonce de 2 cm.
+200 kg de charge supplémentaire, la voiture s'enfonce de 4 cm.
+300 kg de charge supplémentaire, la voiture s'enfonce de 6 cm.

Il existe désormais une relation entre le poids et la distance avec ce ressort linéaire. La compression d'un ressort linéaire est illustrée ci-dessous ; plus la force exercée sur le ressort est grande, plus le débattement de la suspension est important. Les lignes sont droites car les distances entre tous les tours du ressort sont égales.

Avec un ressort progressif, il n'y a aucune relation entre le poids et la distance. Ce ressort devient de plus en plus rigide à mesure qu’il se comprime davantage. La première partie est facile, mais à mesure que la charge augmente, elle jaillit de moins en moins loin. C'est parce que les enroulements sont plus rapprochés en haut. Ci-dessous un exemple de course d'un ressort progressif :

+100kg de charge supplémentaire, la voiture coule de 2cm.
+200kg de charge supplémentaire, la voiture coule de 3cm.
+300kg de charge supplémentaire, la voiture coule de 3,5cm.

Ci-dessous le graphique d'un ressort progressif. Initialement, la course du ressort augmentera à mesure que la force du ressort augmente. La ligne n’est pas droite, mais monte. Cela signifie que plus la force exercée sur le ressort augmente, plus la course du ressort diminue. La voiture fléchira donc de moins en moins à mesure que la force exercée sur le ressort augmente.

Les constructeurs automobiles recherchent toujours le meilleur rapport entre le confort et les caractéristiques de conduite du véhicule. La course du ressort peut être ajustée en ajustant la progressivité du ressort (en plaçant plus ou moins de spires rapprochées). Le diamètre du bobinage lui-même a également une influence majeure sur le degré de torsion possible. Ce sera différent pour chaque voiture. Il existe également différents types de ressorts pour le même type de voiture avec une cylindrée différente, un type de moteur (essence ou diesel), un équipement sport différent, etc.
Les ressorts d'abaissement s'effondrent souvent beaucoup dans la première partie, de sorte que la voiture est déjà plus basse au-dessus de la surface de la route en position neutre. Cela devrait rendre plus difficile la compression de la voiture, les ressorts étant donc rendus plus progressifs. Sinon, le véhicule heurterait la chaussée beaucoup trop rapidement. Parce que les ressorts se compriment moins facilement, le véhicule devient plus rigide ; Ceci est vécu comme désagréable par certaines personnes.

Suspension des feuilles :
Les ressorts à lames sont constitués de plusieurs lames montées les unes sur les autres. La feuille supérieure est appelée feuille principale. Plus un ressort a de lames, plus il devient solide et rigide. Autrefois, ils étaient parfois montés sous les voitures particulières. Le ressort à lames ne se composait alors que de quelques lames, parfois même uniquement de la lame principale. Ils sont encore utilisés dans les véhicules utilitaires, même s'ils sont bien sûr beaucoup plus épais. Le milieu des ressorts à lames est fixé à l'essieu et les extrémités à la carrosserie ou au châssis. Le mouvement élastique est obtenu en pliant les multiples feuilles au milieu de la longueur totale.

Il existe 2 types différents de ressorts à lames :

Ressort trapézoïdal : Les lames du ressort sont de longueur différente et elles ont toutes la même épaisseur partout.
Ressort parabolique : Les feuilles du ressort sont toutes de même longueur et sont plus épaisses au milieu qu'aux extrémités. Il y a aussi un espace entre les feuilles printanières. Les ressorts paraboliques sont plus flexibles que les ressorts trapézoïdaux et ont une masse plus petite.

Suspension pneumatique:
La suspension pneumatique est moins souvent utilisée que les ressorts hélicoïdaux sur les voitures particulières. La suspension pneumatique peut par exemple être trouvée sur une Audi A8, une BMW Série 7 ou un X5. Ces voitures ont souvent une suspension pneumatique sur les quatre roues. Certaines voitures sont équipées de jambes de force avec ressorts hélicoïdaux à l'avant et d'une suspension pneumatique à l'arrière.

La figure montre une suspension arrière avec ressorts pneumatiques. À l’intérieur de la voiture (souvent au bas du coffre), se trouve une pompe qui pompe de l’air dans les ressorts pneumatiques. Les ressorts pneumatiques se dilatent dans le sens de la longueur, de sorte que le poids de la voiture puisse reposer sur eux. Il y a souvent un capteur sur un triangle qui enregistre la distance dans laquelle la voiture est suspendue par la charge (personnes assises à l'arrière ou remorque lourde). Sur la base de ces données de mesure, la pompe à air peut gonfler les soufflets un peu plus fort, afin que la voiture ne penche pas en arrière.

Suspension par torsion :
La torsion est un autre mot pour « torsion ». Les ressorts de torsion étaient (principalement) utilisés sur les voitures américaines. Le triangle inférieur de cette construction est relié à la carrosserie au moyen d'une barre de torsion. Lorsque le véhicule se comprime, les points de pivotement supérieur et inférieur se déplacent. Le bras de support dans lequel la barre de torsion est insérée voudra s'articuler autour de la barre de torsion. Cependant, cela n'est pas possible car la barre de torsion est reliée de manière fixe au bras de support. L'autre côté de la barre de torsion (sur l'image en bas) est solidement relié à la carrosserie.

Cela signifie que lorsque la roue se comprime, la tige est soumise à une charge de torsion. Cette torsion crée une résistance (plus la roue se comprime, plus la barre de torsion est tordue). La compression devient donc de plus en plus lourde à mesure que la torsion augmente. Toute la suspension de l'essieu avant de la voiture fonctionne selon ce principe. C’est aussi l’une des raisons pour lesquelles les vieilles voitures américaines se compriment et rebondissent si facilement et en douceur.

Suspension hydropneumatique :
L'hydropneumatique est une combinaison de l'hydraulique et de la pneumatique. Ce système est utilisé par Citroën depuis les années 50 et on le retrouve encore dans les modèles aujourd'hui.
La boule à ressort contient du gaz comprimé (bleu sur l'image) qui est compressible. Le liquide hydraulique (jaune) ne l'est pas. Lors de la compression, le piston rouge sera poussé vers le haut par le bras de support et l'espace gazeux sera comprimé. L’espace bleu devient alors plus petit. Lorsque la roue rebondit et que le piston descend, le système revient à la situation précédente. L'effet élastique et amortisseur est obtenu en comprimant ce gaz comprimé.

Le système peut être contrôlé en ajustant la quantité d'huile (jaune). En ajoutant de l'huile supplémentaire au système en cas de forte charge, ce qui se produit automatiquement grâce à la pompe hydraulique, la hauteur de caisse augmentera. Le véhicule sera alors assis plus haut sur ses ressorts. Lorsque la charge est à nouveau retirée (ou que les passagers descendent), l'huile du système retourne au réservoir de stockage via une soupape de pression. La hauteur de caisse diminuera à nouveau.