Comment fonctionnent les suspensions de voiture

Lorsque les gens pensent aux performances automobiles, ils pensent généralement à la puissance, au couple et à l’accélération de zéro à 60. Mais toute la puissance générée par un moteur à pistons est inutile si le conducteur ne peut pas contrôler la voiture. C'est pourquoi les ingénieurs automobiles se sont intéressés au système de suspension presque aussitôt qu'ils ont maîtrisé le moteur à combustion interne à quatre temps.

Le rôle d'une suspension de voiture est de maximiser la friction entre les pneus et la surface de la route, d'assurer la stabilité de la direction avec une bonne maniabilité et d'assurer le confort des passagers. Dans cet article, nous explorerons le fonctionnement des suspensions automobiles, leur évolution au fil des ans et la direction que prendra la conception des suspensions à l'avenir.

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Si une route était parfaitement plate, sans irrégularités, les suspensions ne seraient pas nécessaires. Mais les routes sont loin d’être plates. Même les autoroutes fraîchement pavées présentent des imperfections subtiles qui peuvent interagir avec les roues d’une voiture. Ce sont ces imperfections qui appliquent des forces sur les roues. Selon les lois du mouvement de Newton, toutes les forces ont à la fois une ampleur et une direction. Une bosse sur la route fait monter et descendre la roue perpendiculairement à la surface de la route. L’ampleur, bien sûr, dépend du fait que la roue heurte une bosse géante ou un petit point. Quoi qu’il en soit, la roue de la voiture subit une accélération verticale lorsqu’elle passe sur une imperfection.

Sans structure intermédiaire, toute l'énergie verticale de la roue est transférée au châssis, qui se déplace dans la même direction. Dans une telle situation, les pneus peuvent perdre complètement le contact avec la route. Ensuite, sous la force de gravité vers le bas, les pneus peuvent rebondir sur la chaussée. Ce dont vous avez besoin, c'est d'un système qui absorbera l'énergie de la roue accélérée verticalement, permettant au cadre et à la carrosserie de rouler sans être dérangés pendant que les pneus suivent les bosses de la route.

L’étude des forces à l’œuvre sur une voiture en mouvement s’appelle la dynamique du véhicule, et vous devez comprendre certains de ces concepts afin de comprendre pourquoi une suspension est nécessaire en premier lieu. La plupart des ingénieurs automobiles considèrent la dynamique d'une voiture en mouvement sous deux angles :

Ces deux caractéristiques peuvent être décrites plus en détail dans trois principes importants : l'isolation de la route, la tenue de route et les virages. Le tableau ci-dessous décrit ces principes et comment les ingénieurs tentent de résoudre les défis propres à chacun.

La suspension d'une voiture, avec ses différents composants, offre toutes les solutions décrites.

Examinons les éléments d'une suspension typique, en partant de la vue d'ensemble du châssis jusqu'aux composants individuels qui composent la suspension proprement dite.

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La suspension d'une voiture fait en fait partie du châssis, qui comprend tous les systèmes importants situés sous la carrosserie de la voiture. Ces systèmes comprennent :

La suspension n’est donc que l’un des principaux systèmes de tout véhicule.

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Avec cet aperçu global à l’esprit, il est temps d’examiner les trois composants fondamentaux de toute suspension : les ressorts, les amortisseurs et les barres stabilisatrices.

Les systèmes à ressorts d'aujourd'hui sont basés sur l'une des quatre conceptions de base :

En fonction de l'emplacement des ressorts sur une voiture, c'est-à-dire entre les roues et le châssis, les ingénieurs trouvent souvent pratique de parler de la masse suspendue et de la masse non suspendue.

La masse suspendue est la masse du véhicule appuyée sur les ressorts, tandis que la masse non suspendue est vaguement définie comme la masse entre la route et les ressorts de suspension. La rigidité des ressorts affecte la façon dont la masse suspendue réagit pendant la conduite de la voiture. Les voitures à suspension lâche, comme les voitures de luxe (pensez à la Mercedes-Benz Classe C), peuvent avaler les bosses et offrir une conduite ultra-douce ; cependant, une telle voiture a tendance à plonger et à s'accroupir pendant le freinage et l'accélération et a tendance à subir un balancement ou un roulis dans les virages. Les voitures à suspension serrée, comme les voitures de sport (pensez à la Mazda Miata MX-5), sont moins indulgentes sur les routes cahoteuses, mais elles minimisent bien les mouvements de la carrosserie, ce qui signifie qu'elles peuvent être conduites de manière agressive, même dans les virages.