Suspension de voiture. Dispositif et objectif
Teneur
La suspension de la voiture relie la partie portante de la voiture aux roues. En fait, il s'agit d'un système de suspension, qui comprend un certain nombre de pièces et d'assemblages. Son essence est de supporter l'impact de diverses forces qui surviennent lors du déplacement sur la route et de rendre élastique la connexion entre le corps et les roues.
Les suspensions - avant et arrière - ainsi que le cadre, les poutres d'essieu et les roues constituent le châssis de la voiture.
Un certain nombre de caractéristiques du véhicule sont directement déterminées par le type et la conception spécifique de la suspension. Parmi les principaux paramètres de ce type figurent la maniabilité, la stabilité et même la douceur.
La masse non suspendue est un ensemble de composants qui affectent directement la route avec leur poids. Tout d'abord, ce sont des roues et des pièces de suspension et des mécanismes de freinage qui leur sont directement connectés.
Tous les autres composants et pièces, dont le poids est transféré à la route par la suspension, constituent la masse suspendue.
Le rapport des masses suspendues et non suspendues a un effet très important sur les performances de conduite de la voiture. Plus la masse des composants non suspendus est petite par rapport à celle des composants suspendus, meilleure est la maniabilité et la douceur de roulement. Dans une certaine mesure, cela améliore également la dynamique de la voiture.
Trop de masse non suspendue peut augmenter l'inertie de la suspension. Dans ce cas, rouler sur une route sinueuse pourrait endommager le train arrière et entraîner un accident grave.
Presque tous les composants de la suspension sont liés au poids non suspendu du véhicule. On comprend donc la volonté des ingénieurs de réduire le poids de la suspension d'une manière ou d'une autre. Pour cela, les concepteurs tentent de réduire les dimensions des pièces ou d'utiliser des alliages plus légers à la place de l'acier. Chaque kilogramme gagné améliore progressivement les caractéristiques de fonctionnement de la voiture. Le même effet peut être obtenu en augmentant la masse suspendue, mais pour cela il faudra ajouter un poids très important. Pour les voitures particulières, le rapport est d'environ 15:1. De plus, une augmentation de la masse totale aggrave la dynamique d'accélération.
En termes de confort
Un véhicule en mouvement vibre constamment. Dans ce cas, on peut distinguer les oscillations relativement basse fréquence et haute fréquence.
Du point de vue du confort, le nombre de vibrations du corps par minute doit être compris entre 60 et 120.
De plus, en raison de l'utilisation de pneus et d'autres composants élastiques, les masses non suspendues subissent des vibrations de fréquence plus élevée - environ 600 par minute. La conception de la suspension doit minimiser ces vibrations afin qu'elles ne soient pas ressenties dans l'habitacle.
Et bien sûr, les bosses et les chocs sont inévitables pendant la conduite, dont l'intensité dépend de l'état de la chaussée. Combattre efficacement l'impact des secousses dues aux bosses de la route est l'une des tâches importantes de la suspension.
En termes de maniabilité
Le véhicule doit conserver un sens de déplacement donné et en même temps le modifier facilement au gré du conducteur. L'une des fonctions de la suspension est de fournir une stabilisation suffisante des roues directrices pour que la voiture continue à se déplacer en ligne droite, indépendamment des chocs aléatoires qui se produisent en raison des défauts de la surface de la route.
Avec une bonne stabilisation, les roues directrices reviennent à une position neutre avec peu ou pas d'intervention du conducteur, et la voiture se déplace en ligne droite, même si le volant n'est pas tenu.
Le mouvement des roues par rapport à la route et à la carrosserie est largement déterminé par la cinématique de la suspension.
En matière de sécurité
La suspension doit assurer une adhérence optimale des pneumatiques à la chaussée afin que l'aire de contact reste constante pendant le déplacement. Les changements dynamiques dans les réglages (alignement, etc.), ainsi que la géométrie de la suspension, doivent être minimes. Cela est particulièrement vrai lors de la conduite sur des bosses sur la route et dans les virages. La conception doit inclure des éléments qui réduisent le roulis et minimisent la probabilité de dérapage et de renversement de la machine, en d'autres termes, offrent une stabilité suffisante.
Une suspension automobile se compose généralement de mécanismes de guidage, de composants élastiques, d'un amortisseur de vibrations, d'une barre anti-roulis, ainsi que de fixations, de dispositifs de régulation et de contrôle.
Mécanismes de guidage
Tout d'abord, ce sont divers leviers, sur lesquels vous pouvez en savoir plus, ainsi que toutes sortes de tractions, crémaillères, extensions. Cela dépend d'eux comment et dans quelles limites il est possible de déplacer les roues le long de différents axes et dans différents plans. De plus, ils transmettent les forces de traction et de freinage, ainsi que les influences latérales, par exemple lors d'un virage.
Selon le type de mécanismes de guidage utilisés, toutes les suspensions peuvent être divisées en deux grandes classes - dépendantes et indépendantes.
Dans la dépendance, les deux roues d'un essieu sont reliées rigidement l'une à l'autre au moyen d'un pont (traverse). Dans ce cas, le déplacement de l'une des roues, par exemple lors de la conduite dans une fosse, entraînera un déplacement similaire de l'autre.
Dans une suspension indépendante, il n'y a pas une telle liaison rigide, de sorte que les déplacements verticaux ou les inclinaisons d'une roue n'ont pratiquement aucun effet sur les autres.
Les deux classes ont leurs avantages et leurs inconvénients, qui déterminent la portée de leur application. Quant aux voitures particulières, ici un net avantage s'est avéré être du côté des suspensions indépendantes. Bien que l'essieu arrière soit toujours installé dépendant dans de nombreux cas, vous pouvez parfois également trouver un système de levier de torsion semi-indépendant.
Sur l'essieu avant, la suspension dépendante, en raison de sa grande résistance et de sa simplicité de conception, est toujours d'actualité sur les camions, les bus et certains SUV.
La comparaison des systèmes dépendants et indépendants est consacrée à.
La conception peut inclure un nombre différent de leviers, et ils peuvent être situés de différentes manières. Selon ces caractéristiques, on peut distinguer les suspensions monolevier, double levier et multibras à disposition longitudinale, transversale ou oblique.
Éléments élastiques
Ceux-ci comprennent des ressorts, des barres de torsion, divers types de ressorts, ainsi que des charnières en caoutchouc-métal (blocs silencieux), grâce auxquelles les leviers et les ressorts sont mobiles. Les éléments élastiques absorbent les chocs lorsqu'ils heurtent des bosses sur la route et atténuent considérablement leur impact sur la carrosserie, le moteur à combustion interne et les autres composants et systèmes de la voiture. Et bien sûr, ils augmentent le niveau de confort des occupants de la cabine.
Le plus souvent, dans la conception d'une suspension indépendante, des ressorts hélicoïdaux cylindriques sont utilisés, fabriqués en acier à ressort spécial utilisant une technologie spéciale. De tels éléments élastiques sont fiables, ne nécessitent pas d'entretien et vous permettent en même temps d'obtenir la meilleure douceur. Dans les voitures particulières, les ressorts ont presque complètement remplacé les ressorts.
La figure montre une disposition schématique d'une suspension à ressort avec deux triangles.
Dans la suspension pneumatique, les ressorts pneumatiques sont utilisés comme élément élastique. En modifiant la pression de gaz dans le cylindre dans ce mode de réalisation, il est possible d'ajuster rapidement la rigidité du système, ainsi que la quantité de garde au sol. L'adaptation automatique est réalisée grâce à un système de capteurs et une unité de commande électronique. Cependant, le coût d'un tel appareil est très élevé et il n'est installé que sur les voitures d'élite. De plus, la suspension pneumatique adaptative est très difficile et coûteuse à réparer, et en même temps assez vulnérable sur les mauvaises routes.
amortisseur de vibrations
Il remplit son rôle. Il est conçu pour amortir les vibrations résultant de l'utilisation de composants élastiques, ainsi que les phénomènes de résonance. En l'absence d'amortisseur, les vibrations dans les plans vertical et horizontal réduisent considérablement la contrôlabilité et, dans certains cas, peuvent entraîner une urgence.
Très souvent, l'amortisseur est combiné avec des éléments élastiques en un seul appareil - qui exécute immédiatement un ensemble de fonctions.
Barre anti-roulement
Cette pièce est installée sur les essieux avant et arrière. Il est conçu pour réduire le roulis latéral dans les virages et réduire le risque de renversement de la machine.
Vous pouvez en savoir plus sur le dispositif et le principe de fonctionnement de la barre anti-roulis.
Attaches
Pour relier les pièces de suspension au cadre et entre elles, trois types de fixations sont utilisés - boulonnés, avec et via des composants élastiques (charnières et bagues en caoutchouc-métal). Ces derniers, en plus de remplir leur tâche principale, contribuent également à réduire les niveaux de bruit en absorbant les vibrations dans un certain spectre de fréquences.
Typiquement, la conception prévoit également des limiteurs de course des leviers. Lorsque le véhicule passe une bosse importante, le pare-chocs en caoutchouc absorbera l'impact avant que l'amortisseur n'atteigne sa limite supérieure ou inférieure. Ainsi, une défaillance prématurée de l'amortisseur, de son support supérieur et du silentbloc inférieur est évitée.
Le sujet est trop vaste pour couvrir tous ses aspects dans un seul article. De plus, les ingénieurs concepteurs travaillent constamment à améliorer les appareils existants et à en développer de nouveaux. L'orientation la plus prometteuse concerne les systèmes à adaptation automatique aux conditions routières spécifiques. En plus des ressorts pneumatiques déjà mentionnés, par exemple, des barres anti-roulis réglables sont utilisées, capables de modifier leur rigidité en fonction d'un signal de l'ECU.
Dans un certain nombre de voitures, des amortisseurs réglables sont installés qui modifient la rigidité de la suspension en raison du fonctionnement d'une électrovanne.
Dans une suspension hydropneumatique, le rôle de composants élastiques est joué par des sphères, dont des sections isolées séparées sont remplies de gaz et de liquide. Dans le système Hydractive, la sphère hydropneumatique fait partie de la jambe de suspension.
Cependant, toutes ces options sont coûteuses, la plupart des automobilistes doivent donc se contenter des meilleurs systèmes MacPherson et ressorts à deux triangles aujourd'hui.
Personne n'est à l'abri de problèmes sur nos routes, il ne sera donc pas superflu de vous familiariser avec les signes d'éventuels problèmes. Et assurez-vous de lire.
