Choisir et dimensionner un type de suspension automobile
Nous nous intéressons ici à l'étude de différents systèmes de suspension automobile. C'est afin de pouvoir choisir et dimensionner un système de suspension que nous allons étudier différents systèmes de suspension, nous allons les comparer et les étudier sous différents aspects.
L'utilité du système de suspension
Les voies sur lesquelles se déplacent les véhicules ne sont jamais parfaitement planes, et les roues, du fait de la charge qu'elles supportent, doivent en suivre le profil.
Continuellement soumises à ces franchissements de creux et de bosses, les roues subissent des déplacements verticaux répétés, et d'amplitude variable provoquant chocs et chaos.
Si la caisse du véhicule est reliée rigidement aux roues ou aux essieux qui les joignent, chaque choc, donc chaque déplacement vertical est intégralement transmis au véhicule et à son chargement, (passagers, marchandises). Plus la vitesse du véhicule est grande, plus ce phénomène est répété, voire amplifié, et très rapidement succède l'insécurité à l'inconfort.
Il importe donc de filtrer et de réduire les chocs provoqués par les inégalités de la route. C'est le rôle de la suspension.
Problématique
Pour mieux comprendre le rôle de la suspension, commençons par regarder ce qui se passe entre le véhicule et le sol.
Supposons qu'on ait, entre le sol et le véhicule, un système ressort + amortisseur le plus simple possible:
l'effrot de l'ensemble ressort + amortisseur sur le véhicule vaut:
et en appliquant le Principe Fondamental de la Dynamique, on obtient l'équation différentielle du système:
qui se met sous la forme:
et on a de plus:
Ce que l'on souhaite pour une suspension, c'est d'avoir une pulsation de résonance proche de celle de la marche pour limiter le risque de mal de transport, on souhaite avoir un débattement sur x limité aux besoins (par exemple, le débattement pour une berline sera d'environ 20cm alors qu'il sera plus élevé pour un 4x4), l'amortissement ne doit pas être trop élevé pour des raisons de confort. Ainsi, pour donner le comportement de suspension que l'on souhaite, on peut jouer sur le ressort: soit on prend un ressort court et très rigide, soit on prend un ressort long mais peu rigide qui donnera la même hauteur de caisse.
