technologie automobile

Géométrie des trains roulants

La géométrie des trains roulants est l'ensemble des réglages angulaires des roues d'un véhicule. Ces réglages sont cruciaux pour la stabilité, la tenue de route, l'usure des pneus et le comportement général du véhicule.

Généralités

Les caractéristiques du comportement d'un véhicule, telles que la stabilité de trajectoire, le déplacement en ligne droite, la tenue de route et la tendance au flottement des roues, sont fortement influencées par les angles de géométrie et les déports des trains roulants. Pour un comportement optimal et une usure minimale des pneus, le carrossage, l'inclinaison de l'axe du pivot, le déport de pivot et la chasse doivent être harmonisés.

Composants de la direction et de la suspension

• Amortisseur : Absorbe les chocs et contrôle les mouvements de la suspension.

• Ressort de suspension : Supporte le poids du véhicule et absorbe l'énergie des chocs.

• Jambe de suspension : Intègre l'amortisseur et le ressort, reliant la roue au châssis.

• Porte-fusée : Pièce sur laquelle la roue est montée et qui pivote pour la direction.

• Barre stabilisatrice : Réduit le roulis du véhicule en virage.

• Rotule inférieure : Permet le mouvement de pivotement et de suspension de la roue.

Le carrossage

Le carrossage est l'angle d'inclinaison de la roue par rapport à la verticale, vue de face. Il peut être positif (haut de la roue vers l'extérieur) ou négatif (haut de la roue vers l'intérieur).

• Carrossage positif : Améliore la stabilité en ligne droite sur certains véhicules, mais peut réduire l'adhérence en virage.

• Carrossage négatif : Augmente l'adhérence en virage en optimisant la surface de contact du pneu avec la route. Il est souvent utilisé sur les véhicules sportifs.

Exemple en F1 : L'usure prématurée des pneus sur le circuit de Spa a été attribuée à un angle de carrossage excessif (4,8 degrés au lieu des 4 degrés recommandés), soulignant l'importance de ce réglage pour la performance et la durabilité des pneus.

Angle de pivot (ou inclinaison de l'axe de pivot)

L'angle de pivot est l'angle d'inclinaison de l'axe de pivotement de la roue (axe imaginaire passant par les rotules de suspension) par rapport à la verticale, vu de face. Il influence la stabilité directionnelle et le retour de la direction.

• Un angle de pivot bien choisi réduit l'effort de direction et aide les roues à revenir en position droite après un virage.

Déport de pivot (ou déport au sol)

Le déport de pivot est la distance entre le point d'intersection de l'axe de pivot avec le sol et le centre de la surface de contact du pneu avec le sol. Il peut être positif, négatif ou nul.

• Déport positif : Le point d'intersection de l'axe de pivot est à l'extérieur du centre de la surface de contact.

• Déport négatif : Le point d'intersection de l'axe de pivot est à l'intérieur du centre de la surface de contact. Il est souvent utilisé pour améliorer la stabilité au freinage et la maniabilité en cas de perte d'adhérence.

• Le déport de pivot influence la réaction de la direction aux forces de freinage et d'accélération, ainsi qu'aux irrégularités de la route.

La chasse

La chasse est l'angle d'inclinaison de l'axe de pivot par rapport à la verticale, vu de côté. Elle est positive si le point d'intersection de l'axe de pivot avec le sol est en avant du centre de la surface de contact du pneu.

• Une chasse positive confère au véhicule une meilleure stabilité directionnelle en ligne droite, agissant comme un "effet de roulette" qui ramène les roues en position droite.

• Une chasse trop faible peut rendre la direction instable, tandis qu'une chasse trop forte peut alourdir la direction.

• Le réglage de la chasse et du carrossage est souvent possible sur les véhicules 4x4 avec suspension à triangles superposés (ex: Bentley Mulsanne, BMW E87).

Le pincement ou pinçage (parallélisme)

Le pincement (ou parallélisme) est la différence de distance entre l'avant et l'arrière des roues d'un même essieu, mesurée au niveau de la bande de roulement. Il peut être positif (pincement) ou négatif (ouverture).

• Pincement : Les roues sont plus rapprochées à l'avant qu'à l'arrière. Il favorise la stabilité en ligne droite et compense les forces qui tendent à écarter les roues en roulant.

• Ouverture : Les roues sont plus éloignées à l'avant qu'à l'arrière. Elle favorise la réactivité de la direction et la maniabilité en virage.

• Un réglage incorrect du pincement/ouverture entraîne une usure prématurée et irrégulière des pneus.

Le braquage

Le braquage est l'angle que font les roues directrices avec l'axe longitudinal du véhicule lors d'un virage. Le système de direction est conçu pour que les roues intérieures au virage braquent plus que les roues extérieures (principe d'Ackermann) afin d'éviter le frottement des pneus.

Le survirage et le sous-virage

Ces termes décrivent le comportement d'un véhicule en virage, lié à la répartition de l'adhérence entre les essieux.

• Sous-virage : Le véhicule a tendance à élargir sa trajectoire (le nez part vers l'extérieur du virage). L'adhérence des roues avant est dépassée avant celle des roues arrière.

• Survirage : Le véhicule a tendance à resserrer sa trajectoire (l'arrière part vers l'extérieur du virage). L'adhérence des roues arrière est dépassée avant celle des roues avant.

• Ces phénomènes sont influencés par la répartition des masses, la géométrie des trains roulants, la suspension, les pneus et le style de conduite.

Instruments de contrôle

Pour vérifier et ajuster la géométrie des trains roulants, des instruments spécifiques sont utilisés :

• Bancs de géométrie : Systèmes informatisés mesurant avec précision tous les angles (carrossage, chasse, pincement/ouverture, angle de pivot).

• Niveaux et rapporteurs d'angle : Outils manuels pour des mesures plus basiques ou des vérifications rapides.

Points clés à retenir

• La géométrie des trains roulants est un ensemble de réglages interdépendants qui influencent directement le comportement du véhicule, la sécurité et l'usure des pneus.

• Un réglage précis du carrossage, de l'angle de pivot, du déport de pivot, de la chasse et du pincement est essentiel pour optimiser la tenue de route et la durée de vie des pneus.

• Des problèmes de géométrie peuvent se manifester par une usure anormale des pneus, une direction imprécise ou un comportement instable du véhicule.