🧰 Le coup d'écrou #8 - La suspension

La suspension d’un véhicule est l’ensemble des organes qui assurent une liaison élastique entre les roues et le châssis. Cette liaison a pour rôle d’absorber les cahots causés par les irrégularités du sol, et de soustraire la carrosserie à leur influence. Elle permet, par sa qualité, non seulement le confort des passagers, mais également la tenue de route du véhicule.
Il existe un très grand nombre de solutions qui se différencient d’abord par la nature des ressorts employés, mais aussi des amortisseurs.

Les ressorts de suspension

Les ressorts à lames

Les ressorts à lames sont constitués par des lames en acier spécial traité, de différentes longueurs, et empilées les unes sur les autres. Il adopte ainsi une forme semi-elliptique.

La plus longue des lames, appelée lame maîtresse, est enroulée à ses extrémités pour former les yeux servant à fixer le ressort sur le châssis. Les autres lames, dont les longueurs diminuent, ont, lorsqu’elles sont libres, une courbure plus accusée que celle de la lame maîtresse. Toutes les lames sont assemblées entre elles par un boulon appelé étoquiau qui les traverse toutes en leur milieu. Des brides empêchent les lames de s’écarter en éventail.

On appelle flèche du ressort la distance h. Lorsque la roue du véhicule rencontre un obstacle, elle se soulève et la flèche diminue, tandis qu’augmente la distance d’axe en axe D. Pour que cet allongement puisse se faire, une des extrémités de la lame maîtresse doit être reliée au châssis par une articulation spéciale. Celle-ci est constituée par des chapes articulées sur le châssis et auxquelles on donne le nom de jumelles. Lorsque la flèche du ressort diminue ou qu’elle augmente, il se produit entre les lames un léger glissement.

Note : Les lames doivent être soigneusement graissées afin que le ressort conserve toute son efficacité.

Les ressorts semi-elliptiques sont disposés en général longitudinalement mais ils peuvent être placés transversalement. Cette disposition est adoptée notamment lorsque les roues doivent être indépendantes.

Les ressorts à lames peuvent également être montés comme ci-dessous.

Le ressort est alors dit cantilever. Ce montage a pour avantage une grande souplesse de la suspension.
On emploie parfois aussi des ressorts semi-cantilever mais cette solution est assez rare.

La suspension par ressorts à lames longitudinaux est utilisée avec un pont arrière rigide. Elle constitue la solution classique que l’on rencontre sur de nombreux véhicules de tourisme et utilitaires.

Les ressorts hélicoïdaux

Un ressort hélicoïdal est constitué par une barre d’acier spécial, de section généralement circulaire, enroulée en hélice. Ces ressorts ont une grande souplesse, et présentent l’avantage de n’exiger aucun entretien.
Ils sont présents surtout dans les suspensions à roues indépendantes.

Les barres de torsion

La barre de torsion est un barreau d’acier spécial, de section généralement circulaire, dont les extrémités sont cannelées. L’une de ces extrémités s’engage dans un support fixe solidaire de la carrosserie, tandis que l’autre extrémité reçoit un levier faisant avec la barre un angle droit, et à l’extrémité duquel est montée la pièce fusée de la roue.

Lorsque la roue passe sur un obstacle, le levier pivote autour de l’axe XX’, imposant à la barre un effort de torsion. Après avoir absorbé l’énergie du choc, en se tordant, la barre restitue cette énergie en reprenant sa forme primitive.
Une barre de torsion peut être constituée par un empilage de plusieurs lames de section quadrangulaire ou par un faisceau de barres de faible diamètre.
Les barres de torsion ne nécessitent aucun entretien.

Les suspensions à flexibilité variable

Pour qu’un ressort de suspension conserve une élasticité satisfaisante, la charge qu’il supporte doit rester dans des limites de poids assez rapprochées. Or le poids d’un véhicule varie évidemment d’une manière très sensible suivant que le véhicule est à vide ou en charge.

Si la suspension a une souplesse satisfaisante lorsque le véhicule est chargé, elle s’avère trop rigide lorsque le véhicule est vide et elle ne procure plus le confort que l’on en attend. Si, au contraire, la suspension est calculée pour avoir une souplesse optimale lorsque le véhicule est peu chargé, elle perd son élasticité lorsque le véhicule est chargé ; elle devient ainsi inopérante.

La solution idéale serait de pouvoir durcir la suspension suivant l’importance de la charge transportée et de l’état de la chaussée. Il existe différents systèmes de suspension réalisant ceci.

Ressort auxiliaire à lames

Cette solution est adoptée sur de nombreux véhicules utilitaires à fort tonnage.

Le ressort principal est doublé d’un ressort supplémentaire. Les extrémités de ce ressort viennent en contact avec des butées du châssis qu’à partir d’une certaine charge. Tant que cette dernière n’est pas atteinte, seul le ressort principal participe à la suspension avec sa souplesse propre. Au delà de cette charge, les deux ressorts se comportent comme un ressort unique plus puissant.

Suspension Grégoire

Cette suspension, inventée par l’ingénieur français Grégoire, présente l’avantage d’être très progressive et de durcir la suspension en fonction de la charge.
En plus du ressort principal, le système comprend deux ressorts compensateurs dont l’effet s’ajoute à celui du premier.

Au fur et à mesure que la charge augmente sur le ressort principal, les deux ressorts compensateurs se tendent de plus en plus en durcissant progressivement la suspension. A vide, l’action des ressorts compensateurs est pratiquement nulle et la suspension devient très sensible lorsque la charge sur le ressort principal est au voisinage de la limite maximale.
Note : Il existe des suspensions Grégoire différentes avec un seul ressort compensateur.

La suspension avec roues indépendantes

Dans le cas d’un essieu rigide, lorsqu’une des roues rencontre un obstacle, l’essieu et tout l’ensemble du véhicule prennent une certaine inclinaison malgré la présence des ressorts. Pour supprimer cet inconvénient, les deux roues opposées de l’essieu doivent être indépendantes. Cette indépendance ne peut être obtenue que par la suppression de l’essieu rigide et son remplacement par un montage approprié.

En ce qui concerne les roues arrières, lorsqu’elles sont motrices, leur indépendance pose un problème de transmission et pour l’éviter de nombreux constructeurs continuent d’utiliser un pont-arrière rigide avec des ressorts assez souples pour que les déplacements de l’essieu moteur ne soient pas transmis intégralement à la carrosserie. Par contre, les roues avant des voitures de tourisme sont presque toujours indépendantes et les solutions adoptées sont très nombreuses et très diverses.
Suspension par ressorts à lames transversal et bras articulés
Le ressort monté en cantilever est fixé en son milieu sur la traverse avant du châssis. Les bras de suspension sont articulés sur la traverse et les extrémités du ressort et celles des bras sont réunies par des pièces sur lesquelles s’articulent les pièces fusées.

Lorsque la roue rencontre un obstacle, l’articulation CD se soulève et les côtés CA et DB pivotent respectivement autour de A et de B. Comme en A il n’y a pas une articulation proprement dite, c’est le ressort qui se courbe, grâce à son élasticité, en absorbant le cahot. Le second parallélogramme ne subit pendant ce temps aucune déformation.

Sous la poussée des roues motrices, transmise par le châssis en AA’, l’ensemble CC’D’D tend à se déformer. Pour empêcher cette déformation, des bielles de poussée sont disposées.

Suspension par triangle articulé et ressort à lames transversal

Le triangle isocèle, s’articule sur le châssis par sa base. Le triangle constitue souvent ainsi le levier d’un amortisseur hydraulique.
Le triangle assure une plus grande rigidité transversale du quadrilatère de suspension. Avec des sections moindres, ce dernier résiste mieux aux efforts dus à la poussée du véhicule en mouvement.

Suspension par triangles articulés et ressort hélicoïdal

Le bras articulé supérieur est constitué par un triangle qui peut être le levier d’un amortisseur hydraulique.

Le bras articulé inférieur est également un triangle articulé sur le châssis. Le ressort hélicoïdal est disposé entre le triangle inférieur et une pièce solidaire du châssis sur laquelle il s’appuie.

Suspension par triangles articulés et barres de torsion

Le triangle supérieur est articulé par sa base sur le châssis ou la coque.

Le bras inférieur articulé également sur le châssis ou sur la coque porte une douille cannelée intérieurement dans laquelle s’engage l’extrémité antérieure de la barre de torsion.

L’autre extrémité de la barre s’engage dans une douille cannelée intérieurement, fixée sur le châssis ou la coque.

Note: Ce dernier point fixe est parfois remplacé par un dispositif permettant de modifier la tension de la barre et de régler ainsi l’assiette du véhicule.

Rendez-vous dans un prochain numéro pour un focus sur les amortisseurs !

Article écrit par Alexandre Degrandcourt

Crédits : Documents Grégoire, Documents Panhard

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