Roulement et suspension
Le confort et la tenue de route exigent que les roues soient suspendues :
leur liaison, directe ou indirecte, avec le châssis ou la coque est à la fois élastique et amortie.
De même, le pneumatique assure une liaison élastique entre la chaussée et la roue, dotée elle-même d'un amortissement interne dans le matériau du pneumatique qui se déforme.
Les roues et les organes qui leur sont liés oscillent donc entre deux systèmes élastiques et amortis. La théorie montre (et l'expérience confirme) que la qualité d'une suspension est d'autant meilleure que les
leur liaison, directe ou indirecte, avec le châssis ou la coque est à la fois élastique et amortie.
De même, le pneumatique assure une liaison élastique entre la chaussée et la roue, dotée elle-même d'un amortissement interne dans le matériau du pneumatique qui se déforme.
Les roues et les organes qui leur sont liés oscillent donc entre deux systèmes élastiques et amortis. La théorie montre (et l'expérience confirme) que la qualité d'une suspension est d'autant meilleure que les
déplacements verticaux de la carrosserie sont minimisés par rapport à sa position moyenne :
que les roues ne décollent pas de la chaussée après le passage d'un trou dans le revêtement, par exemple (condition essentielle de la tenue de route), que la masse oscillante intermédiaire est plus faible (d'où l'engouement ancien pour les roues à rayons et le succès actuel des roues en alliage léger).
que les roues ne décollent pas de la chaussée après le passage d'un trou dans le revêtement, par exemple (condition essentielle de la tenue de route), que la masse oscillante intermédiaire est plus faible (d'où l'engouement ancien pour les roues à rayons et le succès actuel des roues en alliage léger).
Il faut noter que la notion de confort est subjective : la plupart des Européens préfèrent des suspensions relativement fermes, à l'amortissement critique, qui n'oscillent pas après passage d'une perturbation, alors que la plupart des Américains préfèrent des suspensions plus douces et moins amorties, bien adaptées à des revêtements routiers parfaits, mais qui sont génératrices de nausées, pour les passagers sensibles, lorsque la voiture est utilisée sur des routes médiocres.
À l'origine, les roues avant, directrices, étaient montées, comme sur les voitures hippomobiles, aux deux extrémités, appelées fusées, d'un essieu rigide sommairement suspendu, qui tournait globalement par rapport au châssis. Très vite, on s'aperçoit qu'il est nécessaire, pour que les roues restent pratiquement à la même place par rapport à la carrosserie et puissent être logées sous des ailes, que l'essieu reste parallèle à lui-même, les deux fusées étant articulées sur lui.
Les roues arrière, motrices et non directrices, sont solidaires d'un essieu coupé en son centre par le pont arrière, recevant l'arbre de transmission venant des organes propulseurs (généralement situés à l'avant). Les essieu y sont suspendus par des ressorts à lames et amortis par des amortisseurs mécaniques à friction.
Ces ensembles sont fort lourds surtout à l'arrière, et associent directement chaque roue d'un train aux perturbations subies par l'autre ; les performances des suspensions sont, de ce fait, médiocres. On commence par supprimer l'essieu avant et à suspendre chaque roue directement sur la carrosserie ou le châssis (roues dites indépendantes).
Cela exige que chaque fusée soit portée par un ensemble déformable, qui peut être soit un quadrilatère articulé dont les côtés ont une longueur constante (la carrosserie ou le châssis en constituant l'un des côtés verticaux), soit un triangle articulé correspondant comportant un long côté vertical télescopique (la carrosserie ou le châssis en constituant un côté quasi vertical rigide).
Dans le premier cas, la déformation du quadrilatère sollicite un ressort de suspension (à barre de torsion ou à boudin) et l'amortisseur.
Dans le second, le côté télescopique est précisément constitué par l'amortisseur hydraulique lui-même, obligatoirement situé dans l'axe d'un ressort à boudin (suspension dite MacPherson).
L'amélioration de confort et de tenue de route est telle qu'on cherche à appliquer cette technique aux roues arrière : on rend ainsi le pont arrière fixe (non suspendu) et on le relie à des roues indépendantes motrices, par l'intermédiaire de joints homocinétiques.
On s'aperçoit alors que les joints homocinétiques ouvrent d'autres possibilités que celle de la seule transmission du mouvement à des roues oscillant verticalement.
C'est ainsi que naissent, dans l'immédiat avant-guerre, les roues avant indépendantes, à la fois tractrices et directrices, qui se généralisent en Europe dans les décennies suivantes.
Le seul inconvénient de ces dispositifs est, parfois, de permettre une trop grande inclinaison des carrosseries vers l'extérieur en virage rapide et serré ; on y a remédié en rétablissant une certaine réaction élastique modérée entre les deux roues d'un même train, à l'aide de barres antiroulis.
L'ultime progrès des suspensions a été de réunir les fonctions de suspension et d'amortissement dans un même appareil. Un piston comprime de l'huile dans un cylindre, l'huile comprime elle-même un gaz assurant l'élasticité du dispositif. Un étranglement sur le circuit d'huile assure l'amortissement, comme sur un simple amortisseur hydraulique. Les suspensions correspondantes sont dites oléopneumatiques. Elles sont toutes capables de modifier la hauteur de la carrosserie au-dessus du sol en parcours tout terrain ou pour franchir une zone inondée.
En position normale, elles ramènent toujours à sa valeur moyenne la hauteur de la coque, au droit de chaque roue, par rapport au sol, quelle que soit la charge globale du véhicule et son déséquilibre éventuel (correction automatique d'assiette).
Elles s'opposent ainsi notamment à l'apparition d'une gîte vers l'extérieur, en virage rapide, et les plus perfectionnées d'entre elles sont même capables d'imposer alors une gîte centripète, analogue à celle que prend une moto, formule qui constitue un facteur complémentaire d'amélioration de la tenue de route.
Ces ensembles sont fort lourds surtout à l'arrière, et associent directement chaque roue d'un train aux perturbations subies par l'autre ; les performances des suspensions sont, de ce fait, médiocres. On commence par supprimer l'essieu avant et à suspendre chaque roue directement sur la carrosserie ou le châssis (roues dites indépendantes).
Cela exige que chaque fusée soit portée par un ensemble déformable, qui peut être soit un quadrilatère articulé dont les côtés ont une longueur constante (la carrosserie ou le châssis en constituant l'un des côtés verticaux), soit un triangle articulé correspondant comportant un long côté vertical télescopique (la carrosserie ou le châssis en constituant un côté quasi vertical rigide).
Dans le premier cas, la déformation du quadrilatère sollicite un ressort de suspension (à barre de torsion ou à boudin) et l'amortisseur.
Dans le second, le côté télescopique est précisément constitué par l'amortisseur hydraulique lui-même, obligatoirement situé dans l'axe d'un ressort à boudin (suspension dite MacPherson).
L'amélioration de confort et de tenue de route est telle qu'on cherche à appliquer cette technique aux roues arrière : on rend ainsi le pont arrière fixe (non suspendu) et on le relie à des roues indépendantes motrices, par l'intermédiaire de joints homocinétiques.
On s'aperçoit alors que les joints homocinétiques ouvrent d'autres possibilités que celle de la seule transmission du mouvement à des roues oscillant verticalement.
C'est ainsi que naissent, dans l'immédiat avant-guerre, les roues avant indépendantes, à la fois tractrices et directrices, qui se généralisent en Europe dans les décennies suivantes.
Le seul inconvénient de ces dispositifs est, parfois, de permettre une trop grande inclinaison des carrosseries vers l'extérieur en virage rapide et serré ; on y a remédié en rétablissant une certaine réaction élastique modérée entre les deux roues d'un même train, à l'aide de barres antiroulis.
L'ultime progrès des suspensions a été de réunir les fonctions de suspension et d'amortissement dans un même appareil. Un piston comprime de l'huile dans un cylindre, l'huile comprime elle-même un gaz assurant l'élasticité du dispositif. Un étranglement sur le circuit d'huile assure l'amortissement, comme sur un simple amortisseur hydraulique. Les suspensions correspondantes sont dites oléopneumatiques. Elles sont toutes capables de modifier la hauteur de la carrosserie au-dessus du sol en parcours tout terrain ou pour franchir une zone inondée.
En position normale, elles ramènent toujours à sa valeur moyenne la hauteur de la coque, au droit de chaque roue, par rapport au sol, quelle que soit la charge globale du véhicule et son déséquilibre éventuel (correction automatique d'assiette).
Elles s'opposent ainsi notamment à l'apparition d'une gîte vers l'extérieur, en virage rapide, et les plus perfectionnées d'entre elles sont même capables d'imposer alors une gîte centripète, analogue à celle que prend une moto, formule qui constitue un facteur complémentaire d'amélioration de la tenue de route.