Comment sont conduites les voitures modernes ?
La plupart des personnes qui ont été à l'intérieur d'une voiture connaissent le volant et son utilisation. La plupart des gens qui sont sortis d'une voiture connaissent les roues avant et le fait qu'ils peuvent se tourner vers la gauche ou la droite. Peu de gens savent réellement comment le volant et les roues avant sont connectés, et encore moins de gens sont conscients de l'ingénierie précise nécessaire pour qu'une voiture moderne se comporte de manière si prévisible et cohérente. Alors, qu'est-ce qui fait que tout fonctionne?
De haut en bas
Les véhicules modernes utilisent un système de direction appelé direction à crémaillère et pignon.
Le volant est devant le siège du conducteur et est chargé de donner au conducteur des informations sur ce que font les roues, et permet également au conducteur de contrôler la direction dans laquelle les roues pointent en tournant le volant. Ils se présentent sous de nombreuses formes et tailles, et certains incluent des airbags et des commandes pour d'autres systèmes du véhicule.
Un arbre, correctement nommé l'arbre de direction, va du volant à travers le pare-feu de la voiture. De nombreuses voitures neuves ont des arbres de direction qui se cassent en cas d'accident, évitant ainsi des blessures graves au conducteur.
À ce stade, dans un véhicule à direction assistée hydraulique, l'arbre de direction entre directement dans la valve rotative. La vanne rotative s'ouvre et se ferme lorsqu'elle tourne pour permettre au fluide hydraulique sous pression d'aider l'arbre de direction à faire tourner le pignon. Cela facilite grandement la prise en main, notamment à basse vitesse et à l'arrêt.
- La direction assistée hydraulique utilise une pompe hydraulique entraînée par une courroie reliée au moteur du véhicule. La pompe met le fluide hydraulique sous pression et les conduites hydrauliques vont de la pompe à une vanne rotative à la base de l'arbre de direction. De nombreux conducteurs préfèrent ce type de direction assistée, à la fois pour son côté pratique et pour le retour qu'il donne au conducteur. Pour cette raison, la plupart des voitures de sport utilisent ou pas du tout la direction assistée hydraulique depuis des décennies. Cependant, les progrès récents de la direction assistée électrique ont inauguré une nouvelle ère de voitures de sport à direction assistée électrique.
Si le véhicule est équipé d'un moteur électrique installé le long de l'arbre de direction, le véhicule est équipé d'une direction assistée électrique. Ce système offre une grande flexibilité dans le choix de l'emplacement d'installation du moteur électrique, ce qui le rend idéal pour la modernisation de véhicules plus anciens. Ce système ne nécessite pas non plus de pompe hydraulique.
- La direction assistée électrique utilise un moteur électrique pour aider à faire tourner directement l'arbre de direction ou le pignon. Un capteur le long de l'arbre de direction détermine la force avec laquelle le conducteur tourne le volant et détermine parfois également la force appliquée pour tourner le volant (appelée sensibilité à la vitesse). L'ordinateur de la voiture traite ensuite ces données et applique la force appropriée au moteur électrique pour aider le conducteur à diriger la voiture en un clin d'œil. Bien que ce système soit plus propre et nécessite moins d'entretien qu'un système hydraulique, de nombreux conducteurs disent que la direction assistée électrique semble trop à l'écart et peut aider trop dans de nombreux cas. Cependant, les systèmes de direction assistée électrique s'améliorent avec chaque année modèle, donc cette réputation change.
S'il n'y a rien à l'extrémité de l'arbre de direction autre que le pignon d'entraînement, la voiture n'a pas de direction assistée. L'engrenage est situé au-dessus de la crémaillère de direction.
- La crémaillère de direction est une longue barre métallique parallèle à l'essieu avant. Les dents, disposées en ligne droite le long du haut de la crémaillère, s'alignent parfaitement avec les dents de l'engrenage d'entraînement. L'engrenage tourne et déplace la crémaillère de direction horizontalement à gauche et à droite entre les roues avant. Cet ensemble est chargé de convertir l'énergie de rotation du volant en mouvement gauche et droite, utile pour déplacer les deux roues en parallèle. La taille du pignon par rapport à la crémaillère de direction détermine le nombre de tours de volant nécessaires pour faire tourner la voiture d'une certaine quantité. Un rapport plus petit signifie une rotation plus légère de la roue, mais plus de tours pour que les roues tournent complètement.
Les tirants se trouvent aux deux extrémités de la crémaillère de direction
- Les liens sont des pièces de connexion longues et fines qui doivent seulement être très solides lorsqu'elles sont pressées ou tirées. Une force à un angle différent pourrait facilement plier la tige.
Les tirants se connectent à la fusée d'essieu des deux côtés, et les fusées d'essieu commandent aux roues de tourner à gauche et à droite en tandem.
La chose à garder à l'esprit à propos du système de direction est que ce n'est pas le seul système de la voiture qui doit être piloté avec précision à la vitesse. Le système de suspension fait également beaucoup de mouvement, ce qui signifie qu'une voiture qui tourne sur une surface cahoteuse a intérêt à pouvoir déplacer les roues avant d'un côté à l'autre et de haut en bas en même temps. C'est là qu'interviennent les rotules. Cette articulation ressemble à une rotule sur le squelette humain. Ce composant offre une liberté de mouvement, permettant à des systèmes de direction et de suspension très dynamiques de fonctionner en tandem.
Entretien et autres préoccupations
Avec autant de mouvements à contrôler sous beaucoup de force, le système de direction peut vraiment en prendre un coup. Les pièces sont conçues pour supporter le poids d'une voiture tournant brusquement à vitesse maximale. Lorsque quelque chose finit par échouer et mal tourner, cela est généralement dû à une longue usure. Des impacts ou des collisions violents peuvent également casser les composants de manière plus visible. Un tirant cassé peut faire tourner une roue et l'autre rester droite, ce qui est un très mauvais scénario. Une rotule usée peut grincer et rendre la direction un peu maladroite. Chaque fois qu'un problème survient, assurez-vous de le faire vérifier immédiatement pour assurer la sécurité et la maniabilité du véhicule.
