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Théorie>Automobile>Trains roulants>Suspensions

Première version: 23/05/2002
Dernière version: 2010-04-06

Suspensions

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

Pour en savoir plus...


Présentation de la suspension de la 2cv

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.

2) Évolution de la suspension de la deuche dans le temps

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).


Paramètres de la tenue de route

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.


Pots de suspension

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.


Pneumatiques

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.
La bande de roulement est la partie la plus solide d'un pneu, prévue pour résister aux divers objets perforants que le pneu peut rencontrer sur la route.
Le dessin du pneu permet de favoriser l'évacuation de l'eau de pluie sur la route pour toujours garder une adhérence suffisante. A noter que pour les pneus tout-terrain ces dessins nécessitent de monter le pneu dans une certaine position (flèche gravée sur le flanc indiquant le sens de rotation de la roue en marche normale) afin de permettre un grip maximal sur la boue.



Évolution des jantes dans le temps

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

Différents nom trouvés au cours du temps

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

Evolution de la normalisation des pneus

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.

Références des pneus

Les pneus actuels sont référencés comme suit (par ex : 125/80 SR 15) :

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 :


Modifications à apporter

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...


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