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Direction (automobile)

La direction d'une automobile ou d'un véhicule routier en général, est l'ensemble des organes qui permet de modifier l'orientation de sa trajectoire et donc de prendre des virages.

Sur un véhicule à roues, en agissant sur le volant, le conducteur fait varier l'angle (En géométrie, la notion générale d'angle se décline en plusieurs concepts apparentés.) de dérive (angle entre le plan de roue (La roue est un organe ou pièce mécanique de forme circulaire tournant autour d'un axe passant par son centre.) et la trajectoire (La trajectoire est la ligne décrite par n'importe quel point d'un objet en mouvement, et notamment par son centre de gravité.) de la roue) des roues directrices (ou de la roue (La roue est un organe ou pièce mécanique de forme circulaire tournant autour d'un axe passant par son centre.) directrice). L'effort ainsi créé entre la route (Le mot « route » dérive du latin (via) rupta, littéralement « voie brisée », c'est-à-dire creusée dans la roche, pour ouvrir le chemin.) et la bande de roulement ( En mécanique, le roulement, et plus précisément le roulement sans glissement, est le mouvement d'un corps qui reste en contact avec une surface d'appui sans glisser, qui...) fait tourner le véhicule (Un véhicule est un engin mobile, qui permet de déplacer des personnes ou des charges d'un point à un autre.).

C'est également en faisant varier l'effort différentiel (Un différentiel est un système mécanique qui a pour fonction de distribuer une vitesse de rotation de façon adaptative aux besoins d'un ensemble mécanique.) entre les deux côtés d'un véhicule que l'on fait tourner un véhicule à chenilles.

Historique

En bleu : la cheville ouvrière d'un chariot hippomobile
En bleu : la cheville ouvrière d'un chariot (Un chariot est un plateau équipé de roues (en général quatre) destiné au transport de charges. Un chariot est souvent muni de ridelles servant à maintenir la charge.) hippomobile

L'histoire de la direction est d'abord celle appliquée aux véhicules hippomobiles : le problème s'est posé dès que le véhicule avait plus d'un essieu (Dans un véhicule à roues, un essieu est un arbre placé transversalement sous la caisse et supportant par l'intermédiaire des fusées les roues situées à ses extrémités. Un essieu...). Il semble qu'il ait existé des chariots à quatre roues sans direction. Le timon articulé faisait alors riper l'essieu avant.

Essieu rigide

Pour obtenir un vrai système de direction, le choix d'une seule roue orientable a été fait assez tôt mais au détriment de la stabilité. En fait le système de direction le plus répandu pendant plusieurs siècles fut celui où l'essieu directeur du véhicule est rigide et articulé autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit...) d'un pivot central vertical : la " cheville ouvrière ". Le système a été appliqué aux premières automobiles comme les Clément-Panhard.

Un autre système assez peu répandu consistait à avoir un véhicule articulé en son milieu, chaque partie étant supportée par un essieu.

Essieu brisé (roues couplées)

La direction à cheville ouvrière n'étant pas satisfaisante pour la stabilité en virage, l'idée de désolidariser les fusées des roues se fit rapidement jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à minuit heure locale) et sa...) même pour les véhicules hippomobiles. Différents modes de couplage plus ou moins complexes furent utilisés.

Un système original fut celui utilisé sur le véhicule à vapeur () d'Amédée Bollée-père où les deux roues directrices étaient couplées par une chaîne (Le mot chaîne peut avoir plusieurs significations :) à la roue dentée (elliptique) solidaire du volant.

La formalisation de la géométrie (La géométrie est la partie des mathématiques qui étudie les figures de l'espace de dimension 3 (géométrie euclidienne) et, depuis le XVIIIe siècle, les figures d'autres...) de la direction par l'épure de Janteau conduit assez rapidement à utiliser une barre de direction qui relie rigidement des biellettes de direction. C'est de ce système que sont dérivées toutes les directions automobiles.

4 roues directrices (4RD)

Les deux modes d'une direction à 4 roues
Les deux modes d'une direction à 4 roues

(en anglais : 4 wheel-steering 4WS)
Pour améliorer les capacités d'évolution du véhicule classique à 4 roues, on imagina assez rapidement un système où les quatre roues seraient directrices et motrices. Certains tracteurs militaires de l'artillerie de la Première Guerre mondiale étaient ainsi équipés.

Les 4 roues directrices peuvent être braquées en sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but l'extension radicale de l'espérance de vie humaine. Par une...) inverse (En mathématiques, l'inverse d'un élément x d'un ensemble muni d'une loi de composition interne · notée multiplicativement, est un...) sur une même courbe (En géométrie, le mot courbe, ou ligne courbe désigne certains sous-ensembles du plan, de l'espace usuels. Par exemple, les droites, les segments, les lignes polygonales et les cercles sont...) (rayon de giration du véhicule réduit) ou dans le même sens : on dit que le véhicule " marche en crabe ". Compte-tenu des capacités de manœuvre ainsi obtenues, ce système est largement répandu sur certains tracteurs agricoles, véhicules de travaux publics et beaucoup de véhicules de manutention.

Sur le véhicule de tourisme (Le tourisme est le fait de quitter son domicile, pour des raisons personnelles, pour une durée supérieure à 24 heures. Ce qui implique la consommation d'une nuitée auprès...), lorsque Honda proposa un tel système sur sa Prélude en 1979, la plupart des constructeurs furent prêts à considérer que c'était une innovation majeure. Parmi les avantages avancés, celui de l'amélioration de la tenue de route (La tenue de route est une expression mal définie, décrivant le comportement routier d'un véhicule (automobile ou motocyclette essentiellement).) à grande vitesse (On distingue :) semblait le plus prometteur : un braquage identique des deux essieux permettait un déport latéral avec une vitesse de lacet plus faible qu'un véhicule ordinaire. Quelques-uns comme Mazda (Mazda est constructeur d'automobiles japonais, dont le consortium Ford détient 33,4 % des parts.), Toyota (Toyota est un constructeur automobile, originaire du Japon. Le siège du groupe est situé dans la ville de Toyota (qui a repris le nom de l'entreprise), à proximité de Nagoya.) et Mitsubishi proposèrent des systèmes 4WS pilotés par hydraulique (L'hydraulique désigne la branche de la physique qui étudie les liquides. En tant que telle, les champs d'investigation qu'elle propose regroupent plusieurs...) en option, mais la solution de Honda restait originale car entièrement mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes (engrenages, poulies, courroies, vilebrequins, arbres de...) bien que s'adaptant à la vitesse du véhicule. Le succès ne fut pas au rendez-vous car le comportement du véhicule fut considéré comme " déroutant " malgré ses qualités.

Le système avec électronique fait encore partie des options proposées par certains constructeurs sur des véhicules haut de gamme ou 4x4. Par contre, monté sur des véhicules de sport, certains pilotes de rallye ( Un rallye est un sport automobile. Un rallye est une rencontre de jeunes de la bourgeoisie et noblesse française. Un Rallye-raid est une course de vitesse et d'orientation. ) le considèrent comme extrêmement efficace. Le système est interdit en Formule 1 (La Formule 1 est une discipline de sport automobile qui se dispute sur des circuits fermés à bord de monoplaces. Depuis début 2006, les spécifications...).

Sur les véhicules récents, les effets favorables d'un tel système sont rendus, sans 4RD, à plus faible amplitude (Dans cette simple équation d’onde :), par la géométrie et la flexibilité du train (Un train est un véhicule guidé circulant sur des rails. Un train est composé de plusieurs voitures (pour transporter des personnes) et/ou de plusieurs wagons (pour transporter des...) arrière. On obtient ainsi une orientation (Au sens littéral, l'orientation désigne ou matérialise la direction de l'Orient (lever du soleil à l'équinoxe) et des points cardinaux (nord de la boussole) ;) différenciée des roues arrières en appui dans un virage. Ce système prend selon les constructeurs divers noms : " essieu directionnel ", " essieu arrière multibras ", " braquage induit (L'induit est un organe généralement électromagnétique utilisé en électrotechnique chargé de recevoir l'induction de l'inducteur et de la transformer en électricité (générateur) ou en...) contrôlé ", etc.

Technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :)

Schéma d'une direction à crémaillère
Schéma d'une direction à crémaillère

Une direction traditionnelle à deux roues directrices comporte :

  • le volant et l'axe du volant (ou colonne de direction),
  • le boîtier de direction chargé de transformer un mouvement de rotation du volant en mouvement de translation,
  • le bras de commande (Commande : terme utilisé dans de nombreux domaines, généralement il désigne un ordre ou un souhait impératif.) et d'accouplement qui peut être une crémaillère,
  • les biellettes assurant la liaison entre la partie suspendue et la partie non suspendue du train directeur,
  • les porte-fusées des roues directrices qui tournent autour d'un axe proche de la verticale (La verticale est une droite parallèle à la direction de la pesanteur, donnée notamment par le fil à plomb.).
Source: Wikipédia publiée sous licence CC-BY-SA 3.0.

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