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RÉSUMÉ
La dynamique du véhicule, comme son nom l'indique, est l'application de la dynamique des systèmes multicorps aux véhicules. Mais dans cette acception, il est d'usage de restreindre le mot véhicule aux véhicules automobiles terrestres non guidés. Dans cet article, les équations de mouvement relatives au mouvement lacet-dérive sont utilisées pour étudier le mouvement en régime permanent de virage ainsi que sa stabilité lors d’une perturbation. Cette démarche est ensuite appliquée au mouvement de roulis, afin de s’intéresser au transfert de charge, puis au calcul de la raideur et de l’amortissement anti-roulis.
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Lionel MAIFFREDY : Maître de conférence, Laboratoire de mécanique des contacts et des structures (UMR CNRS 5259), Institut national des sciences appliquées de Lyon
INTRODUCTION
Cans la première partie [AF 5 100], nous avons exposé le modèle à quatre degrés de liberté du véhicule automobile terrestre non guidé. Afin d'obtenir les équations de mouvement, il a fallu exprimer le torseur des actions extérieures en fonctions des paramètres cinématiques. Cela a nécessité l'étude assez détaillée du comportement du pneumatique et des actions de l'air sur le véhicule. Ce système d'équations différentielles régissant le mouvement a été simplifié dans le but d'obtenir deux systèmes de mouvements découplés : un mouvement dit « lacet-dérive » (trois degrés de liberté) et un mouvement de roulis (un degré de liberté).
Dans les deux premières sections de la seconde partie, nous utiliserons les équations de mouvements relatives au mouvement lacet-dérive afin d'étudier le mouvement en régime permanent de virage ainsi que sa stabilité lors d'une perturbation. Nous poursuivons, dans la section suivante, en appliquant cette démarche au mouvement de roulis et nous nous intéresserons aussi au transfert de charge. La quatrième section sera consacrée à la notion d'axe de roulis et au calcul de la raideur et de l'amortissement antiroulis. Nous finirons par une section, à caractère plus prospectif, en soulignant, à travers la notion de « contrôle global chassis », les liens qui existent entre l'automatique et la dynamique des systèmes multicorps appliquée à la dynamique du véhicule.
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Dynamique du véhicule et contrôle global châssisArticle inclus dans l'offre
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4. Raideur et amortissement anti-roulis
Tout au long des sections précédentes, il a été fait allusion à un axe de roulis ainsi qu'à une raideur et un amortissement anti-roulis. Dans cette section, nous allons traiter spécifiquement de cette problématique afin de comprendre comment les ressorts de suspension et les barres anti-roulis dites aussi barres anti-devers participent à cette raideur anti-roulis. Nous calquerons la démarche pour l'amortissement. Grâce à cela, nous allons voir comment on peut modifier la répartition de raideur anti-roulis avant/arrière et par là-même gérer les transferts de charges mis en évidence à la section précédente. Auparavant, nous aborderons un paragraphe un peu technologique sur les ressorts et les amortisseurs qui sera suivi d'un paragraphe sur la notion d'axe de roulis.
Une remarque cependant, ce qui précède est envisagé sous le seul angle de la dynamique du véhicule. Les éléments ressorts-amortisseurs participent au confort du véhicule en gommant les aspérités voire les trous des chaussées. À ce titre, il pourra y avoir conflit entre un bon maintien de caisse soit une forte raideur (synonyme d'une bonne dynamique du véhicule) et confort, demandant une raideur plus faible.
4.1 Ressorts-amortisseurs
Le ressort est le seul solide déformable de la mécanique des systèmes multicorps ; il va donc de soi que les éléments permettant de le caractériser proviendront de la mécanique des solides déformables ou de la mécanique des fluides. Afin de préserver l'unité de la mécanique des systèmes multicorps et pour les phénomènes basses fréquences qui nous occupent ici, le ressort sera considéré sans masse, ainsi, les efforts qu'il transmettra, ne seront pas affectés par la dynamique. Le rapport de masse entre celle du ressort et celle d'un véhicule léger est de l'ordre de 2 pour 1 000.
Par ailleurs, il faut se rappeler qu'un ressort n'est pas un élément de guidage cinématique, ce qui imposera, dans certains choix de type de suspension, d'ajouter un élément de guidage (une barre Panhard ou 3 barres de Watt par exemple).
On rencontre usuellement quatre sortes de ressorts utilisés dans les véhicules : les ressorts mécaniques (ressorts hélicoïdaux,...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - BROSSARD (J.P.) - Dynamique du véhicule, modélisation des systèmes complexes. - PPUR éditeur (2006).
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(2) - BROSSARD (J.P.) - Dynamique du freinage. - PPUR éditeur (2009).
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(3) - BASTOW (D.), HOWARD (G.) - Car suspension and handling. - SAE, Warrendale (1993).
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(4) - DIXON (J.C.) - Tyres, suspension and handling. - Cambridge University Press (1991).
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(5) - ELLIS (J.R.) - Vehicle handling dynamics. - MEP, Londres (1994).
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(6) - GENTA (G.) - Motor vehicle dynamics, modeling and simulation. - World Scientific Publishing (1999).
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(7) - GILLESPIE...
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