Géométrie de suspension

La géométrie de suspension désigne l'ensemble des caractéristiques dimensionnelles et cinématiques du système de liaisons mécaniques entre la partie suspendue (la caisse) et la roue d'un véhicule. Cela définit également les degrés de liberté de la suspension.

Parfois le terme de géométrie est confondu à tort, avec le parallélisme qui n'est qu'un paramètre de la géométrie de direction.

C'est essentiellement la géométrie des suspensions qui influe sur la tenue de route du véhicule. Tout le travail d'un concepteur de véhicule est de définir cette géométrie pour obtenir un comportement optimal en termes de tenue de route, donc de sécurité active, de confort et d'endurance.

Pour présenter différents paramètres de la géométrie de suspension, on se réfère ci-dessous au type double bras en triangles oscillants. En effet, elle propose un grand choix de réglages de géométrie. Bien qu'elle soit de moins en moins utilisée, on peut aisément transposer les différentes paramètres de la géométrie aux autres types de suspension.

Dans les différentes descriptions qui suivent, on désigne souvent le "plan de roue", perpendiculaire à son axe de rotation et placé à une distance médiane des flancs du pneumatique, par la "roue".

Le carrossage

Le carrossage est l'angle entre la roue et le plan perpendiculaire au sol suivant l'axe longitudinal du véhicule. On mesure cette valeur en degrés et minutes.

Pour maintenir le pneu perpendiculaire au sol lorsque l'automobile prend du roulis, on donne un carrossage négatif au repos. Normalement, le carrossage est réglé (et fixé sur les voitures de monsieur tout le monde) de manière à avoir une usure uniforme (cylindrique) du pneu.

Le parallélisme

La plupart du temps, c'est le seul réglage disponible sur la voiture de monsieur tout le monde. Cela a entraîné l'amalgame parallélisme/géométrie de suspension.

Le pincement

On dit qu'il y a pincement quand les plans de roues tendent à se croiser devant le train roulant étudié. On mesure cette valeur en degrés et minutes.

En général, le pincement se retrouve sur les roues arrière ; cela stabilise le train arrière et limite le sur-virage.

L'ouverture

On dit qu'il y a ouverture quand les plans de roues tendent à se croiser derrière le train roulant étudié. On mesure cette valeur en degrés et minute.

En général, l'ouverture se retrouve sur les roues avant. Il y a deux raisons à cela :

• la première est que la plupart des voitures actuelles sont des tractions. Le couple appliqué aux roues avant entraîne naturellement un pincement du train et l'ouverture permet de le compenser.
• La deuxième raison est que cela entraîne un comportement routier moins incisif, le train avant étant moins directif. Cela augmente la stabilité (tendance au sous-virage) associé au pincement à l'arrière.

La chasse

La chasse génère un auto-alignement des roues directrices dans l'axe de déplacement du véhicule. L'angle de chasse se mesure en degrés et minutes d'angle alors que le déport de chasse se mesure en centimètres ou millimètres. Après le parallélisme, c’est le réglage le plus fréquent sur les automobiles courantes - mais elle n'est souvent pas réglable.

La chasse

Il existe deux méthodes pour mettre de la chasse. On peut donner un angle au pivot de direction de la roue (angle de chasse). On retrouve généralement cette méthode dans la plupart des véhicules routiers : automobiles, motocyclettes, vélos, poids lourds.

L'autre méthode consiste à décaler le pivot de direction devant l'axe de la roue. On retrouve cela sur les chariots de supermarchés, ou dans l'aviation.

La chasse joue un rôle prépondérant dans le comportement de la direction d'un véhicule. Augmenter la chasse accroit la force de rappel de la direction et la stabilité directionnelle. Au braquage, la chasse donne du carrossage négatif à la roue extérieure et du carrossage positif à la roue intérieure, ce qui est bénéfique à l'accroche du train avant. Elle déporte aussi l'avant de la caisse vers l'intérieur du virage par rapport à l'aire de contact des pneus. Un moment de rappel de la direction est ainsi généré avec la force centrifuge, la direction tendant à se tourner dans le sens où agit la force latérale^[1].

L'anti-plongée et l'anti-cabrage

Ces deux termes désignent la même spécificité, respectivement pour nommer l'avant et l'arrière. Ce sont les angles des bras de suspension vis-à-vis du châssis par rapport au plan parallèle au sol. On mesure ces valeurs en degrés d'angle.

L'anti-plongée et l'anti-cabrage comme leurs noms l'indiquent, combattent la plongée au freinage et le cabrage à l'accélération.

Pour limiter les modifications d'assiette au freinage et en accélération on trouve souvent des géométries anti-plongée et anti-cabrage sur les automobiles. Les motos en sont plus rarement équipées.

L'empattement, la voie et le porte à faux

Empattement

L'empattement est la distance entre l'essieu avant et l'essieu arrière d'un véhicule, plus précisément, la distance entre le moyeu de roue avant et le moyeu de roue arrière. C'est une dimension fondamentale d'un véhicule.

Du fait du débattement des suspensions, l'empattement peut ne pas être constant lorsque la hauteur de la caisse suspendue varie au dessus du sol.

Parfois, l'empattement est différent à droite et à gauche, comme par exemple sur les Renault 16 et Renault 4L où les barres de torsion de suspension, trop longues pour être mis en vis-à-vis, ont nécessité un montage en tête-bêche imposant alors un décalage des roues arrière.

La voie

C'est la distance, sur un même essieu, entre les axes des zones de contact des roues sur le sol.

Les voie avant et arrière peuvent être différentes comme sur la DS Citroën, ou plus flagrant sur les engins agricoles.

Porte-à-faux

Le porte-à-faux désigne le positionnement de toutes les pièces débordant de la zone délimitée par les essieux extrêmes (avant et arrière) du véhicule. Il est très souvent plus grand vers l'arrière qu'à l'avant, en particulier sur les camions.

remarque sur le schéma : les voies sont mesurées entre les axes des roues et non entre les faces extérieures des roues

Influence de ces paramètres

Ces trois grandeurs ont un rôle prédominant dans le comportement dynamique du véhicule. Ils sont à considérer en fonction de la hauteur du centre de gravité du véhicule par rapport à l'axe des roues. On notera toutefois, les tendances suivantes :

• une voie réduite diminue la largeur du polygone de sustentation.

• un empattement réduit entraîne de la maniabilité dans un parcours sinueux mais rend le comportement délicat à haute vitesse. Un empattement long apporte de la stabilité en grande courbe rapide mais le diamètre de braquage est accru et le véhicule est moins maniable dans les parcours sinueux.

• trop de masse en porte-à-faux déséquilibre les charges en appuis et peut même contribuer dans un virage au décrochement des pneumatiques d'un essieu. La tendance en compétition est de recentrer toutes les masses pour améliorer l'agilité des véhicules en diminuant son moment d'inertie autour de l'axe vertical passant par le centre de gravité. En WRC, les porte-à-faux sont artificiellement augmentés par l'ajout de boucliers avant et arrière pour que la voiture réponde aux réglementations techniques (comme la 206 WRC où l'usage des boucliers était caricatural afin que la voiture mesure la bonne longueur). Ces boucliers sont vides et représentent une masse négligeable.

Le déport

Distance entre le point d'intersection au sol de l'axe de pivot de direction et l'axe longitudinal qui passe par le centre de la bande de roulement du pneu.

Références

1. ↑ http://www.auto-innovations.com/site/dossier5/direction.html