Les types de suspensions et essieux d'une voiture : Macpherson, Double triangle, multibras
Plan de l'article :
Les techniques pour faire face aux débattements de la suspension sont diverses et variées, et il n'est pas forcément très facile de s'y retrouver ... Essayons donc d'éclaircir les choses tant que possible en listant les différentes techniques et technologies existantes.
Type Macpherson
(A l'avant et plus rarement à l'arrière)
C'est le système le plus utilisé sur le train avant de nos autos mais il peut aussi être employé à l'arrière. Il est considéré comme un type d'amortissement indépendant contrairement à un essieu rigide ou semi-rigide (chaque roue a un débattement qui influe sur celle située de l'autre côté de la voiture).
Il se compose d'un bras, d'une barre anti-roulis et d'une jambe de force qui est incarnée par la partie inférieure de l'amortisseur. Il peut être qualifié de monobras puisqu'il n'y a souvent qu'un seul bras (un triangle ou une barre). Mais il peut être composé de deux bras pour former le triangle. Il s'agit d'un procédé qui allie efficacité et coût modéré, sans oublier qu'il prend peu d'espace.
Ce système permet de libérer pas mal de place, ce qui est un avantage pour les voitures à moteur transversal qui prend pas mal de place en largeur..gif)
Quand la suspension s'écrase, l'angle de carrossage devient négatif, ce qui est un avantage en virage. Toutefois, ce système limite grandement les possibilités de réglages de la géométrie. Ce n'est donc pas ce qui sera choisi pour la haute performance même si des versions plus évoluées de ce système existe (voir plus bas). L'articulation en orange indique une rotule entre le bras (bleu) et le moyeu (gris).
Différence entre Macpherson et pseudo Macpherson
La différence est simple, un Macpherson utilise un bras "standard" alors qu'un pseudo Macpherson utilise un bras en forme de triangle. C'est bien le pseudo Macpherson qui se retrouve le plus (enfin presque partout même). Notez que le Macpherson a absolument besoin d'une barre anti-roulis (reliée ici au bras de suspension et non pas à la fusée de la jambe de force) permettant de guider le train avant de manière longitudinale et transversale. Dès qu'on a deux trains indépendants sur un même essieu, il faut une barre anti-dévers qui fait un lien entre ces deux derniers.
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Ici, il s'agit d'un pseudo Macpherson car le bras est en triangle. Si il avait été composé d'une simple barre cela aurait été un Macpherson tout court.
La "barre" du milieu est le cardan (transmet la force motrice aux roues). Le caoutchouc est le soufflet de cardan qui contient de l'huile. La barre stabilisatrice est ici reliée au bras de suspension
Plusieurs types de pseudo-Macpherson ?
Système de pivot ?
Il y a des conceptions plus ou moins évoluées de train avant utilisant la technique Macpherson. Pour les tractions les plus puissantes, on utilise un système à pivot indépendant qui consiste à perfectionner le système de pivot de la roue (rotule sur le bras/triangle qui permet de tourner à gauche ou à droite). Cela permet de limiter l'effet de couple, à savoir que la direction tire d'un côté lors de grosses accélérations. Couplé à un différentiel à glissement limité, cela permet à certaines tractions de tenter de se rapprocher des propulsions en termes d'efficacité. Cela leur permet donc de pouvoir accueillir de plus grosses puissances sous le capot. Car quand le train avant doit gérer la direction, le poids du moteur et la motricité, il faut le perfectionner.
Type de bras ?
Voici le Macpherson d'une BMW Série 3 E90. J'ai eu du mal à corréler les barres bleues avec les bras car ses derniers ont une forme assez tortueuse. De plus, l'angle de la photo n'était pas optimal pour mettre en évidence le système. Notez que le train avant est allégé car s'agissant d'une propulsion il n'y a pas de cardan.
essieu semi-rigide en U à barre de torsion
(Uniquement à l'arrière sur les voitures d'un âge moyen : années 90)
Si ce système a aussi existé sur le train avant par le passé, il est depuis les années 80/90 cantonné à servir le train arrière. Il s'agit d'une suspension indépendante si il y a deux barres de torsion (il peut y en avoir qu'une) contrairement à un essieu semi-rigide ou 100% rigide. C'est un système économique mais dont le perfectionnement est donc limité, il se retrouve sur pas mal de voitures économiques des années 90 type 106, 206 etc.
Cela en surprendra peut-être certains mais avec ce dispositif la suspension est confiée à une barre métallique droite comme un i ... Et oui, point de ressort mais une barre (souvent deux ensembles) qui s'occupe de tenir la voiture en l'air (donc de suspendre) et remplace donc le ressort. Cependant, il lui faut un amortisseur pour gérer le débattement et éviter tout rebond. C'est donc pour cela qu'en regardant sous une 106, vous ne verrez certainement qu'un amortisseur (forme de piston) sans ressort.
L'avantage de ce système est d'être à la fois économique, peu encombrant (laisse plus d'espace pour l'habitabilité et le coffre) et plutôt confortable malgré un "pedigree" bien moins valorisant qu'un multibras (mais qui est plus lourd !).
C'est la barre bleue qui sert de ressort. En effet, elle est arrimée solidement aux points 1 et 2. Le 1 étant le bras (en vert de type "bras tiré") qui tient la roue et le 2 représente le châssis de la voiture. Elle se tort dans sa longueur (un peu comme quand on éponge un linge mouillé) et remplace donc le ressort
Ici il y a deux barres de torsion (en orange). Une s'occupe du bras droit et l'autre du bras gauche. Chacune se tort dans la longueur. Notez bien qu'il y a plusieurs manières de concevoir ce système, il peut donc être différent (principalement disposition des barres de torsion) d'une voiture à l'autre. Ce dispositif peut aussi induire un empattement différent entre les côtés gauche et droit.
Et voici ce que cela donne en vrai (Peugeot 106), la barre de torsion suspend la voiture en l'air et l'amortisseur limite la vitesse de débattement pour éviter l'effet ressort / rebond qui serait fatal pour le comportement de l'auto.
Essieu semi-rigide en H à ressort hélicoïdal
(système le plus répandu sur les tractions à moteur transversal)
Il s'agit ici d'un type d'essieu en H qui relie avec souplesse les trains gauche et droit (un peu comme deux bras tirés reliés l'un à l'autre pour être coordonnés). C'est donc comme un essieu rigide mais dont la barre qui relie les deux demi-trains est souple afin que les débattements des roues disposées de part et d'autres n'influent par trop l'une sur l'autre (c'est donc ni dépendant ni indépendant mais semi-rigide ou semi-indépendant).
On a donc besoin ici d'un ressort car la torsion ne sert plus ici à suspendre l'auto en l'air comme avec la barre de torsion vue précédemment. C'est le dispositif le plus fréquent en France (car utilisé surtout sur les tractions) et il remplace l'ancien système à barre de torsion.
Sur certaines autos, les entrées de gamme sont proposées avec un train arrière semi-rigide alors que les finitions plus huppées sont servies avec du multibras.
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Ici (Golf 4), en plus de la barre de torsion il y a un ressort hélicoïdal. Les barres de torsion ne sont donc pas seules à "assumer" le poids (c'est le cas sur beaucoup de compactes).jpg)
Voici en haut le train arrière d'une Golf d'entrée de gamme avec poutre de torsion (grosse traverse noire) + ressorts hélicoïdaux pour la suspension, et enfin un piston d'amortisseur pour l'amortissement donc ... En bas une version multibras pour les versions plus puissantes
Double triangulation
(Avant ou arrière, c'est le système le plus noble qui existe ... Il n'y a rien de mieux !)
Voici la double triangulation d'un Jaguar F-Pace
Ce système ressemble un peu au Macpherson mais il vient cette fois-ci utiliser deux triangles. Il est généralement proposé sur les autos très hautes performances. L'amortisseur n'est alors plus fixé vers le moyeux de roue mais sur le triangle inférieur (celui du bas). C'est le système le plus performant puisqu'il est utilisé en compétition. L'avantage est de pouvoir effectuer plusieurs réglages sur la manière dont va fonctionner l'ensemble, très utile donc en compétition car les besoins sont différents d'un circuit à l'autre. Mais sachez que ce système n'est pas uniquement réservé à la course et qu'il est utilisé sur certaines voitures de monsieur tout le monde. On peut parler de multibras puisqu'il y a plusieurs triangles (un bras = un triangle), mais il faut savoir que dans le langage on distingue toutefois multibras de double triangulation. Son inconvénient est de prendre un espace plus important que certains autres systèmes, ce qui réduit alors généralement la capacité de coffre et empêche une utilisation facile à l'avant (le moteur prend beaucoup d'espace).
Notez qu'à cela s'ajoute une bielle de pince (qui évite que les roues ne soient plus parallèles) et une barre anti roulis qui est plus ou moins flexible selon les réglages souhaités.
Notez que le schéma ne fait pas apparaitre la bielle de pince (ou de direction si c'est à l'avant) ni la barre stabilisatrice. Enfin, comme sur l'ensemble des illustrations de cette page, la disposition (et la forme) des barres ainsi que les rotules peuvent être différentes d'un véhicule à l'autre.
Voici la double triangulation d'une Ferrari 360 Modena. Au moins le système est clair à comprendre comparé à certains trains de conception plus complexe (plusieurs bras aux formes diverses et variées).
Voici une illustration un peu plus facile à appréhender. On remarque ici qu'il s'agit du train avant puisqu'on aperçoit une biellette de direction.
Multibras
(Avant ou arrière, mais en général on parle de multibras pour parler du train arrière. Un multibras à l'avant est généralement qualifié de double triangle à pivot virtuel/déporté).
Système assez proche de la double triangulation qui permet d'obtenir de meilleures performances (par rapport à un essieu de torsion) grâce à un guidage plus fin et élaboré des trains roulants. En général, Il s'agit ici de relier la roue non pas à deux triangles mais à une multitude de bras (4 ou 5) afin d'optimiser l'encombrement du système (deux triangles entiers prennent pas mal de place !). Notez que leur apparence n'en a plus forcément la forme exacte, cela ressemble à une version "décapitée" de son sommet pour certaines versions alors que d'autres ne ressemblent quasiment plus à des triangles. La diversité des conceptions est très grande et il faut principalement retenir que le principe repose sur l'utilisation de nombreux bras (que l'on peut aussi appeler bielles ou encore plus sommairement "barres métalliques") parfaitement disposés, en général quatre ou cinq (en général 5 pour un essieu arrière et 4 pour l'avant). La majorité d'entre eux sont transversaux et un autre (l'éventuel cinquième) est longitudinal, dans le même sens que la voiture, c'est à dire parallèle. Il est alors considéré comme un bras tiré.
Notez qu'à cela s'ajoute une bielle de pince (qui évite que les roues ne soient plus parallèles) et une barre anti roulis qui est plus ou moins flexible selon les réglages souhaités.
Un des inconvénients est que ce type de système est difficile à mettre au point, même pour un ingénieur chevronné. De ce fait, certaines voitures ayant un multibras peuvent un peu décevoir les "pilotes" qui en attendent un peu plus. Malgré tout, l'assistance par ordinateur facilite grandement le travail des ingénieurs qui peuvent alors tester leurs trouvailles sur un écran, plus besoin de fabriquer pour tester sur piste.
Le cinquième bras "facultatif" (c'est un "bras tiré") est généralement présent au train arrière mais n'apparait pas à l'avant. Il permet d'éviter que l'arrière de la voiture ne se lève trop sur les freinages très prononcés. Encore une fois, la disposition, la formes des bras ainsi que l'emplacement des rotules varient d'une voiture à l'autre (ou plutôt d'un ingénieur à l'autre). Il s'agit ici d'un schéma simplifié qui résume le principe de fonctionnement..jpg)
Ici, au train avant, il n'y a pas le cinquième bras longitudinal typique d'un train arrière multibras. Notez qu'il s'agit ici d'une double triangulation composée de plusieurs bras. Le triangle supérieur est formé par deux barres et celui du bas est en un bloc, les flèches noires indiquent ces éléments. On voit ce type de montage sur les A4 et Peugeot 407, montrant ainsi que la lionne était très aboutie techniquement parlant !
Une autre vue pour mieux cerner la chose
Essieu rigide / pont rigide
Système rustique qui limite le confort et la tenue de route, il est peu probable que vous ayez un jour une auto avec ce type d'essieu.
Ce dernier relie les roues de gauche et droite par une barre rigide (train arrière uniquement). De ce fait, quand la roue de gauche roule sur une bosse, cela a aussi une incidence sur la roue de droite. Normal elles sont reliées ! Cette disposition est utilisée sur certains gros 4x4, dont les pick-up. C'est donc un système de suspension non indépendant.
Deux types existent, l'essieu rigide classique et l'essieu rigide non moteur (pas de transmission intégrée permettant de rendre les roues arrière motrices).
parallèle de Watt
Pas très fréquent, ce système d'essieu arrière ressemble un peu à un mélange entre pont rigide et triangulation. Le mieux est que vous voyiez les images par vous-même dans la vidéo ci-dessous.
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