La suspension
Ce chapitre ne va pas être long du fait de la complexité du système, et que d’années en années observer les suspensions s’avère difficile, les équipes, dissimulant autant que possible leurs inventions. Même si depuis quelques temps il n’y a pas d’innovations majeures, on note beaucoup de solutions techniques pour résoudre les mêmes problèmes.
Les suspensions subissant les règles de la vibration on peut schématiser les oscillations subies lors des chaos de la route par une courbe avec la période T en abscisse et la fonction x(t) en ordonnée (Fig. 1).
Figure 1 – Le régime critique typique de la suspension
Lorsque le pneu rencontre une aspérité sur la route, la suspension prend de l’amplitude sur les ordonnées, ensuite, le problème étant que cette amplitude revienne le plus rapidement au point d’origine. C’est l’amortissement. En vibration cela s’appelle le régime critique. Il est bien évident que atteindre le point 0 du premier coup lors de la détente de la suspension est mécaniquement impossible. On cherchera donc à diminuer au maximum la zone verte représentée sur la Figure 1.
La suspension est un système composé d’un ressort de tension k et d’un amortisseur de viscosité h, le tout pouvant être modélisé de plusieurs façons. La modélisation la plus courant est le modèle de Kelvin Voigt (Fig. 1.1) où le ressort et l’amortisseur sont montés en parallèle. En faisant des analogies entre mécanique et électricité avec les résistances, les bobines etc.…on peut simplifier alors les problèmes épineux posés par les suspensions et visualiser ainsi le comportement sur des oscilloscopes.
En Formule 1 les suspensions sont des systèmes beaucoup plus complexes que les suspension de nos voitures. Ressort, amortisseur, barre anti-roulis ou barre de torsion, triangle de suspension… composent la suspension.
Lorsque je dis que la suspension est une extension du châssis j’entends par là que d’un élément rigide qui est l’ensemble châssis moteur, habitacle carrosserie, il faut passer à un ensemble mobile qui est le train de roue. Un problème se pose alors, c’est la hauteur du fond plat par rapport à la route. En effet avec des hauteurs de fond plat de 3 mm il faut que les suspensions soient très rigides afin que le fond plat ne frotte pas la route notamment sur des circuits comme Monaco. Un châssis moderne a une résistance à la torsion de 40 000 Nm/degré et la plage de souplesse des amortisseurs est très courte. Les figures qui suivent illustrent les différents types de suspensions avant et arrière (Fig. 1.2 ; 1.3).
Figure 1.1 – Le modèle Kelvin Voigt
Légende :
Downforce : appui ; Sprung mass : masse oscillante ; Tire : pneu |
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Figure 1.2 – Suspension avant d’une FW19
Légende :
Individual wheel damper : Amortisseur de roue ; Axle damper : amortisseur central ; Position sensor : capteur de position ; Anti-roll bar : barre anti-roulis ; Rocker : basculeur ; Torsion bar : barre de torsion ; Push rod : triangle de poussé |
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Figure 1.3 – Triangle de suspension avant
Légende :
Torsion bar : barre de torsion |
Figure 1.4 – Les différents systèmes de suspensions arrière
Comme nous l’avons vu dans le chapitre précédent, les suspensions arrières sont greffées sur la boite de vitesses. On voit sur la figure 1.4 que les solutions de montage varient fortement d’une écurie à l’autre.
Williams :
Les amortisseurs forment un V au-dessus de la boite de vitesses (1), associés à un troisième éléments transversal (2) et de barres anti-roulis (3), elles aussi attachées à la boite.
Minardi :
D’une installation facilitée, les amortisseurs (1) sont montés verticalement dans un étui en titane. La barre anti-roulis (2) est liée aux basculeurs et montée de manière transversale. Les barres de torsion (3) sont horizontales et fixées au-dessus de la boite de vitesses.
Ferrari :
Il y a deux amortisseurs verticaux de part et d’autre de la boite de vitesses (1) et un troisième élément transversal (2), la barre anti-roulis (3) fixée sur le haut de la partie carbone, et les barres de torsion horizontales poussées légèrement en avant (4).
Mc Laren :
Deux amortisseurs verticaux se situent au-dessus de la boite de vitesses (1), le troisième transversale (2) et des barres de torsion verticales agissant sur le basculeur (3).
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