Nature Humaine (amocalypse)
Théorie>Automobile>Trains roulants>Suspensions
Première version: 23/05/2002
Dernière version: 2010-04-06
La deuche est encore reconnue aujourd'hui pour sa
suspension démoniaque qui colle à la route comme un morpion à un
poil. C'est ce qui faisait sa force quand son petit moteur ne
brillait pas. Attardons nous un moment sur cette partie de la voiture
très sollicitée, qui a plus de répercussions que l'on pourrait
croire : c'est grâce à elle notamment que la voiture est aussi
légère, la souplesse de suspension permettant d'avoir un châssis
peu renforcé donc très léger.
Cette page traitera aussi de la
partie liaisons au sol, des différents réglages et de leur
incidence sur la tenue de route, l'usure, etc.
Sommaire de la page
1) Présentation de la suspension de la
2cv
2) Évolution de la suspension de la deuche
dans le temps
3) Paramètres de la tenue de
route
4) Pots de suspension
5)
Pneumatiques
6) Modifications à
apporter
Une suspension c'est avant tout un ensemble ressort - amortisseur - masse suspendue (la caisse de la voiture). Le ressort est là pour empêcher l'enfoncement (il absorbe l'énergie de l'enfoncement), l'amortisseur absorbe la vitesse et la masse suspendue absorbe les accélérations. Voir l'équation d'un tel système.
avec m1 la masse non suspendue, et m2 la masse du véhicule suspendue. |
Le couple ressort-amortisseur (appelé combiné
ressort-amortisseur) doit être calculé pour la masse suspendue.
La
masse non suspendue est en gros ce qui bouge si on soulevait la
voiture de terre par la caisse, donc les bras de suspension, les
transmissions, les pivots avant, les roues, et les tambours arrière.
Il y a eu quatre types de suspensions sur 2cv :
-
les suspensions à interaction avant-arrière via des ressorts devant
le pot de suspension (premières 2cv)
- les ressorts apparents,
où le tirant est en compression au lieu d'être en traction ( 1954?
de mémoire) peu convaincante
- interaction avant-arrière
limitée, via des butées caoutchouc devant les pots de suspension
-
pas d'interaction avant-arrière sur les voitures les plus lourdes
(Ami8 - Acadiane).
Le but de la suspension est :
- la roue doit
toujours rester en contact avec la route, de préférence avec une
pression constante
- filtrer les irrégularités de la route pour
les occupants du véhicule, donc une caisse qui bouge le moins
possible.
Au moment de la conception de la 2cv, et encore 30
ans après, les amortisseurs hydrauliques étaient peu fiable. On
avait recours à l'époque à des amortisseurs à friction, qui
avaient le désavantage de ne travailler que dans une gamme de
fréquence limitée. Sur la 2cv, ces amortisseurs à friction ont été
montés sur les bras de suspension, pour filtrer les oscillations
basses fréquences de la caisse. Il restait le problème des
vibrations hautes fréquences de la roue dues aux aspérités de la
route quand on roule. Elles ont été résolues en ajoutant les
batteurs à inertie, qui filtrent donc les oscillations hautes
fréquences.
Pour simplifier, les batteurs à inertie permettent
de garder la roue sur la route, et les amortisseurs à friction de
limiter les ondulations caractéristiques de la caisse 2cv.
Caractéristiques car le frotteur fonctionne comme un embrayage,
c'est à dire qu'il s'use, et ces frotteurs nécessitent d'être
resserrés régulièrement, chose rarement faite vue la relative
complexité de la chose (même pour les frotteurs réglables en
accessoires). La 2cv se retrouve au final qu'avec l'amortissement des
hautes fréquences réalisé par les batteurs (lui permettant de
coller à la route), heureusement ces derniers sont quasiment
inusables, excepté dans le cas où la voiture ne roule pas et ce
pendant plus de 20 ans, ce qui laisse de la marge ...
En 1975,
pour des raisons de coût Peugeot, qui vient de racheter citroën,
supprime ces batteurs à inertie, les amortisseurs hydrauliques étant
censés travailler en haute et basse fréquence, et même si c'est
mineur, la tenue de route et le confort s'en ressentent.
Résultat de la souplesse de suspension sur le
poids de la voiture
Cette souplesse de suspension permet de
passer les gros obstacles comme les ralentisseurs à haute vitesse
sans que la caisse ne bouge de trop. Comme la caisse ne bouge pas
(seules les roues remontent dans la caisse), il y a moins de "g"
verticaux que dans une autre voiture. Les "g" verticaux
c'est l'accélération d'une masse dans le sens vertical, ce qui
augmente son poids du nombre de g subi. Par exemple, pour 2 g,
la même masse pèse deux fois plus lourd. Comme la deuche limite le
nombre de g, elle limite donc les contraintes maxi s'exerçant sur la
caisse lors des passages de dos-d'âne, donc comme elle à moins de
force à contrer on peut faire une structure plus petite donc plus
légère.
La suspension était pratiquement bonne du premier coup! Seul sa fabrication onéreuse à provoqué des évolutions, de même que l'augmentation de puissance et de poids.
1952 : le diamètre de la crémaillère est très légèrement augmenté.
Il y a eu deux types de suspensions: les suspensions
à interaction avant-arrière (premières 2cv) et celle indépendante
qui l'a remplacé (en fait, l'interaction existe toujours, mais
réalisée par des butées polymères plutôt que des ressorts
hélicoïdaux à lames).
La conception des pièces est la même,
on peut donc remplacer un modèle par l'autre sans problèmes.
Les batteurs à inertie ont progressivement disparus,
les explications de Citroën là-dessus sont assez floues. Il s'agit
vraisemblablement d'une question de coûts, les batteurs pouvant être
utilisés sans problèmes avec les suspensions hydrauliques. La
version officielle est le fait de l'adaptation de moteurs plus
puissants et d'amortisseurs hydrauliques enfin devenus fiables et
corrects pour un fonctionnement pratiquement à plat.
Les
frotteurs, très esthétiques d'un point de vue astuce technique,
semble-t-il montrent leur limite avec l'augmentation des performances
d'une 2cv6.
A cause du grand bras de levier, la course de
l'amortisseur est très courte. Ils doivent donc s'opposer
suffisamment à la vitesse d'enfoncement.
Autre chose sur les amortisseurs, les conducteurs de deuche sont souvent étonnés de la fermeté relative des méharis par rapport à la deuche. Pourquoi? Parce que le combiné ressort-amortisseur doit être calculé en fonction de la masse suspendue. Comme la méhari est moins lourde, et que Citroën ne s'est pas fait chié pour trouver des ressorts-amortisseurs adaptés, la méhari est un peu moins confortable que sa grande soeur, sauf si elle est chargée (n'allez pas mettre des lingots de plomb pour remédier à cet état de chose!).
Les roues en taille haute participent activement à
la suspension. Elles se déforment pour absorber les petits obstacles
comme les cailloux. Comme la deuche était susceptible de sortir des
sentiers battus, Citroën l'a dotée de pneus en taille haute.
L'avantage est d'augmenter d'une part la garde au sol de la voiture,
d'augmenter le diamètre de roulement donc de diminuer les
frottements du roulement de roue, qui tourne plus lentement (comme
pour les vélos), d'augmenter la surface de contact tout en gardant
une faible largeur de pneu (meilleur aérodynamisme), et d'augmenter
la motricité de la voiture sur terrain meuble ou glissant (le point
d'attaque de la roue est plus en avant, le couple exercé est ainsi
supérieur).
L'autre avantage sur terrains rocailleux est d'éviter
que les cailloux tranchants ne coincent le pneu contre la jante,
évitant ainsi les crevaisons.
La taille haute permet aussi
d'augmenter considérablement la surface de contact en dégonflant
les pneus (pour le sable par exemple), mais il faut alors éviter
tous les objets coupants car c'est le fragile flanc du pneu qui est
alors en contact avec le sol (ce flanc étant moins renforcé en
fibres métalliques que la bande de roulement). C'est pourquoi dans
le désert, quand on sort d'un banc de sable il faut regonfler (en
plus la bande de roulement serait coincée entre pierres et jante).
La fameuse tenue de route de la deuche est due à
plusieurs choses :
- les bras qui travaillent dans le même plan
perpendiculaire au châssis, permettent un carrossage qui reste
constant, au contraire des autres voitures, dont la roue fait un arc
de cercle autour du cardan de boîte, comme montré sur la figure
suivante (images vues de face) :
|
||
|
Sur une voiture ancienne, le carrossage varie lorsque la roue monte ou descend (en virage par exemple), la surface du pneu n'étant plus parallèle à la route, la voiture partira plus facilement. Cela n'est plus vrai pour les voitures avec double triangle ( en haut et en bas) qui forme un parallélogramme déformable, le pivot restant perpendiculaire à la route. |
Sur une 2cv, la roue descend toujours perpendiculairement au châssis. Mais comme le châssis penche donc n'est pas perpendiculaire à la route, il a fallu incliner les roues directrices pour qu'elles restent perpendiculaires à la route. |
Comme on le voit, le fait que la roue monte ou descende dans le même plan, implique que l'arbre de transmission soit séparé en deux demi-arbres, ce qui permet à l'arbre de s'allonger ou rétrécir grâce au coulisseau.
En virage, je ne vous l'apprend pas, une deuche prend
de l'inclinaison (elle penche dans les virages). Ce qui pose un
problème car comme les bras descendent dans un plan perpendiculaire
au châssis, et que le plan du châssis n'est plus parallèle à la
route, la roue n'est plus parfaitement perpendiculaire à la route.
Pour cela, Citroën a trouvé la solution, la roue s'incline dans les
virages pour retrouver cette perpendicularité. Pour cela, les angles
du pivot sont excentrés par rapport au bras. On voit bien cet effet
quand on braque à fond les roues pour se garer : on voit alors le
haut de la roue s'incliner fortement vers l'extérieur.
Bien sûr,
les limites de ce système sont que suivant la manière dont on prend
le virages, le poids dans la voiture, le dévers de la route, le fait
d'accélérer ou de freiner, la voiture penche plus ou moins pour un
même braquage de roue, donc dans certains cas on ne sera pas tout à
fait perpendiculaire à la route vu que le châssis sera plus incliné
que ne le sont les roues, leur angle d'inclinaison pour un braquage
donné n'étant pas modulable.
Ces astuces permettant de conserver une surface de contact maximale permettent de diminuer la largeur des pneus, ce qui donne une voiture qui glisse moins sous la pluie, qui roule plus vite grâce à une surface frontale aérodynamique réduite et à une consommation en baisse suite aux frottements en ligne droite diminués. Sur le sable, là où il faut beaucoup de surface portante pour ne pas s'enfoncer, on dégonfle les pneus. Avec sa taille de pneus haute pour améliorer le confort et mieux absorber les cailloux, la surface portante devient très grande et la deuche passe ainsi partout.
Une autre caractéristique de la suspension est les freins avant posés sur la BV (boîte de vitesse). Ces freins n'alourdissent pas les masses non suspendues (c'est à dire toutes les masses qui ne sont pas supportées par le ressort de suspension, et qui bougent en fonction des imperfections de la route). Grâce à cela, les roues sont beaucoup moins lourdes, et ayant moins d'inertie, reviennent plus rapidement au contact de la route après une bosse qu'une voiture classique.
C'est pourquoi, malgré ses petits pneus, une deuche s'accroche à la route, même dans les virages pris à l'équerre...
Les premières deuches étaient en plus dotées de
batteurs, qui collaient encore plus la roue à la route (une masse
dans le batteur "appuyaient" littéralement sur la roue
afin de la faire redescendre plus vite, c'est à dire que le pneu
oscillait autour de la masse en fonction des aspérités de la route,
cette dernière restant sur une trajectoire rectiligne).
Cette
innovation de la deuche à été délaissée en 75 sur les méharis,
la raison officielle étant que ce système était moins performant
que les amortisseurs hydrauliques. Ce qui est sûr, c'est que la
suspension de la 2cv était à l'époque une des plus sophistiquées,
et donc chère à fabriquer.
Est-ce que le carter des pots est utile ? Bien sûr, malgré certaines modifs de 4x4 qui enlèvent ces pots pour faciliter les réglages de hauteur et éviter que les pots ne se remplissent de sable.
Ce pot sert de guide au ressorts de suspension, grâce
à l'action des coupelles munies de coussinets huilés (et non
graissés) glissant sur le carter.
Il protège aussi les ressorts
des pierres qui pourraient se coincer dans les spires, et subit des
efforts de traction reportant sur 2 points du châssis les efforts de
suspension.
Le problème c'est que si le soufflet n'est pas
hermétique, le sable s'engouffre dedans jusqu'à empêcher le bon
coulissement.
Les pots de méhari et de 2cv est différent, les ressorts de méhari sont les plus longs des types A. Les Ami 8 ont des carters de pot supérieurs.
Le pneumatique en caoutchouc est monté sur une jante
en tôle.
Voyons tout d'abord les différents termes pour décrire
un pneumatique :
Fig. 5.1 : Le diamètre intérieur correspond au diamètre
extérieur de la jante. |
En 1960, les jantes sont passées d'un diamètre de
400 à 380 (soit de 16 pouces à 15 pouces dans la norme
actuelle).
Numéros de série, dans les types AZ, AZL et AZLP, à
partir desquels les deuches ont été équipées de roues de 380
(15") à la place des roues de 400, en septembre 1959.
n° de
série pour la nouvelle gamme d'octobre 58 :
MODELES 1959
Octobre
1958
A 125.452 à 125.539
AZ 1.030.215 à fin de série
AZL
2.350.001 à 2.352.809
AZLP 2.001.707 à2.250.544
125R15 tubetype radial X michelin,
125-380/125-15
X Michelin à chambre incorporée (début des années 80, sorte de
transition entre le tubetype et le tubeless, pour lequel une "chambre
à air" était collée uniquement sur l'intérieur du pneu,
c'est en gros un tubeless).
125R15 Radial X Michelin Tubeless
125*380 ancienne norme = 125/80 SR 15 nouvelle norme
- Dans l'ancienne norme, était indiquée :
- la largeur de la bande de roulement
- le diamètre extérieur de la jante (en mm).
Le rapport largeur bande de roulement/hauteur du flanc était de 1 (la largeur du pneu était égale à la hauteur du flanc, vu en coupe le pneu était carré).
- Pour la nouvelle norme, voir section suivante.
Les pneus actuels sont référencés comme suit (par ex : 125/80 SR 15) :
125 indique la largeur en mm de la bande de roulement du pneu
80 indique le rapport largeur de bande de roulement / hauteur du flanc du pneu, ce rapport est un pourcentage (donc ici c'est 80%, ou encore 0.8). Cet indice nous sert donc à déterminer la hauteur du flanc, ici 125/0.8=155 mm. Plus cet indice est bas, et plus la hauteur du flanc est mince en regard de la largeur du pneu (on rentre donc dans les tailles basses).
le "S"
indique la vitesse maxi en km/h : 180 pour "S",etc.. Voir
tableau ci-dessous :
K = 110 Km/h
L = 120 Km/h
M = 130
Km/h
N = 140 Km/h
P = 150 Km/h
Q = 160 Km/h
R = 170
Km/h
S = 180 Km/h
T = 190 Km/h
U = 200 Km/h
H = 210
Km/h
V = 240 Km/h
Z + de 240 Km/h
W + de 270 Km/h.
Le "R" indique une structure radiale de la carcasse du pneu, la structure diagonale ayant disparue vers les années 50 chez Michelin (il faudra attendre le début des années 80 chez la plupart des autres constructeurs).
Le 15 indique le diamètre extérieur de la jante.
Les pneus fins ont une meilleure adhérence sur sol glissant, car la pression exercée sur la route est plus forte, compensant en cela la moindre surface d'adhérence, comme vu sur la formule du frottement suivante :
Pour ceux qui voudraient réaliser un réglage automatique de la hauteur, il faut travailler au niveau du pot de suspension, sur des éléments fixes (par exemple, un vérin repoussant la base du ressort coté extérieur du pot, qui pousse donc le ressort vers l'intérieur du pot afin de diminuer la longueur du tirant à l'extérieur du pot, ce qui a pour effet de lever la voiture). On ne travaillera pas sur les pièces qui bougent, car cela augmenterait l'inertie du système de suspension par augmentation des masses non suspendues, ce qui nuirait à la tenue de route du véhicule.
à suivre...