Suspension de véhicule - Définition

Introduction

Les suspensions sur un véhicule, sont les éléments permettant de relier les masses non suspendues (typiquement la roue, les systèmes de freinage, d'entraînement de roue, etc) aux masses suspendues (typiquement le châssis, le moteur et tous les composants du véhicule fixés au châssis).

L'utilisation de la suspension est imposée par les irrégularités de la surface sur laquelle se déplace le véhicule. Elle en diminue l'impact sur l'engin, évitant des ruptures et une usure excessive, améliorant le confort de conduite et maintenant le contact entre les roues et le sol malgré ses irrégularités : condition indispensable à la tenue de route. Par ailleurs le fait qu'un véhicule possède une masse nécessite l'utilisation d'un mécanisme de rappel pour éviter que le système ne s'affaisse indéfiniment au fur est à mesure des aspérités du terrain.

Ainsi, la suspension se compose d'un dispositif de liaison entre les « masses non suspendues » et les « masses suspendues », d'un ressort et éventuellement d'un amortisseur.

On distingue aussi les suspensions « à roues indépendantes » dans lesquelles sur un même essieu la partie gauche est séparée de la partie droite, des suspensions « à essieu rigide » où les parties gauche et droite sont liées.

Certaines explications peuvent nécessiter la lecture au préalable de l'article géométrie de suspension notamment pour les véhicules terrestres.

Différents types de suspension

Glossaire :

• porte-fusée : aussi appelé « porte-moyeu », c'est la partie mécanique qui supporte le roulement mécanique et donc indirectement le moyeu (ou fusée). Elle supporte également la partie fixe du freinage. C'est aussi cette pièce qui est orientée lors d'une action sur la direction.
• triangle : bras de suspension typique des suspensions MacPherson et à double triangulation.
• train avant/arrière : système complet de suspension avant ou arrière (incluant les parties mécaniques de gauche et de droite).
• barre anti-roulis : système limitant le roulis du véhicule en assurant une connexion souple entre les composants gauche et droit d'un train.

On distingue un grand nombre de type de suspensions. En pratique, leur utilisation dépend en grande partie de la charge à transporter, des coûts de fabrication et du type de véhicule.

Suspension de type MacPherson

C'est le type le plus utilisé sur l'essieu avant à roues indépendantes des automobiles d'aujourd'hui. Il se compose d'un seul bras de suspension transversal (ou triangle dans le type dit "pseudo Mc Pherson") par côté. La jonction entre les masses suspendues et non suspendues est effectuée par une rotule côté roue et une cuvettes côté châssis. L'amortisseur et le ressort hélicoïdal sont concentriques sur la jambe fixée de manière rigide au porte-fusée. La barre antiroulis assure le guidage longitudinal du bras transversal.

Ce type de suspension est très répandu dans la voiture de série car le système est simple donc peu coûteux. Il est également très efficace dans la mesure où il maintient la roue assez perpendiculaire au sol ; toutefois, quand le véhicule prend du roulis, il y a « prise de carrossage négatif à l'enfoncement ». Cela assure une bonne tenue de route latérale. Les trains avant des voitures de « Monsieur tout le monde » en sont équipés.

Earle S. MacPherson était un ingénieur né au Royaume-Uni. Après avoir travaillé à la division Chevrolet de General Motors aux États-Unis, il est venu en France pour travailler à la division européenne du constructeur Ford, c'est là qu'il a développé son système de suspension, utilisé d'abord sur la Ford Vedette en 1949.

Suspension arrière à poutre de torsion

Ce type de suspension est très exploité en automobile; il est parfois nommé « essieu semi-rigide ». La poutre liant les deux bras est plus ou moins souple en torsion, sa rigidité limitant la prise de roulis. Les masses non suspendues gauche et droite sont fixées en extrémité des bras tirés.

Ce type de suspension se trouve sur les trains arrière de petites tractions avant. La prise de carrossage est nulle à l'enfoncement de la suspension. C'est une suspension économique, ce qui explique son utilisation.

Suspension à double triangulation

Double triangulation et amortisseurs « inboard » sur un proto 2 litres

C'est ce qui se fait de mieux en automobile, elle est de type « indépendante ». À l'instar des suspensions MacPherson, on y exploite des triangles. Mais cette fois-ci, on en utilise deux, un supérieur et un inférieur. Le porte-fusée est raccordé par deux rotules, une au triangle inférieur, l'autre au triangle supérieur. Le châssis est raccordé en 4 articulations, soit deux par triangle. Un système d'amortisseur et ressort est articulé sur un des deux triangles. On appelle parfois cette suspension « suspension à parallélogramme déformable ».

Ce type de suspension se retrouve sur la majorité les voitures de compétition et les voitures haut de gamme (GT). Son intérêt réside dans l'infinité de réglages possible en fonction des points d'ancrage des différentes articulations. Ainsi, le carrossage, la chasse, l'antiplongée, etc, sont réglables et peuvent même être variables (voir géométrie de suspension). Mais aussi, à l'inverse de la suspension de type MacPherson, elle assure une meilleure motricité en fonction des réglages appliqués au train. Comme pour la suspension MacPherson, on associe une barre anti-roulis pour améliorer le comportement physique du châssis.

Suspension coulissante

C'est une suspension ou la roue peut se déplacer par coulissement dans un guide. L'ensemble de la structure est rigide.

Cette suspension a longtemps équipé les motocyclettes, où elle a été remplacée par la suspension à bras oscillant.

Elle a l'avantage de permettre la réalisation d'un cadre plus solide (tout l'arrière est rigide), mais permet moins de débattement.

Suspension à « bras tiré » (ou bras oscillant)

Elle n'est pas très utilisée en automobile, sauf pour les charges lourdes (typiquement les remorques de camion et les chars militaires), elle est de type « indépendante ». Toutefois, son utilisation est massive pour le train arrière des véhicules de type motocyclette, où elle a remplacé la suspension coulissante à l'arrière. Elle est constituée d'un bras de suspension ; la roue et le châssis y sont chacun fixés à l'aide d'un axe. Un système d'amortisseur et ressort est fixé à l'aide d'une rotule sur le bras de suspension.

Ce type de suspension est très compact, ce qui permet l'utilisation de bras de suspension de grande dimension et ainsi de soutenir une très forte charge. Il n'y a pas de « prise de carrossage » à l'enfoncement d'où l'utilisation pour la motocyclette et les véhicules chenillés. Ce type de suspension assure également une excellente adhérence longitudinale (motricité).

Suspension à « bras tiré » utilisée en automobile, camion et char d'assaut

Suspension à « bras tiré » utilisée sur motocyclette

Suspension Christie utilisée sur char d'assaut

Une amélioration de cette suspension est la suspension Christie utilisée sur les chars d'assaut où l'élément amortisseur est déporté dans une position approximativement horizontale. Cette solution permet de protéger l'amortisseur et surtout d'augmenter ses dimensions. En effet, pour avoir de grands débattements, il faudrait soit rapprocher l'amortisseur de l'axe de rotation (ce qui génère des efforts importants), soit allonger la course de l'amortisseur, qui devient alors incompatible avec le véhicule (cas des véhicules bas ou suspendus par ressorts).

Suspension télescopique

C'est la suspension réservée au domaine de la motocyclette et de l'aviation. Elle est installée en utilisant une paire système d'amortisseur et ressort sur le train avant des motocyclette pour permettre une orientation de la roue et limiter la déformation lors des contraintes latérales. Dans le domaine de l'aviation, on utilise un seul système d'amortisseur et ressort, l'orientation étant assurée à l'aide de deux petits bras de suspension (système appelé compas) ne jouant pas d'autre rôle que le guidage (cas également de certaines motos BMW).

Cette suspension est privilégiée pour une raison de légèreté, primordiale en aviation. Les suspensions n'aidant pas au vol, il n'est pas nécessaire d'alourdir l'aéronef avec.

Pour les mêmes raisons de légèreté, ce type de suspension est utilisé sur les motocyclettes, bien que les raisons physiques diffèrent. Dans ce cas, le but est de réduire les masses non suspendues, le train s'en trouvant plus réactif (moins d'inertie). Notons, à ce sujet, que des essais de suspension de type double triangulation ont été tentés sans succès sur motocyclette, l'intérêt étant de limiter la diminution de la chasse à l'enfoncement (voir géométrie de suspension).