Nos compétences
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- Mise au point châssis et trains roulants,
- Études cinématique et dynamique des suspensions,
- Modélisation staticodynamique de véhicules,
- Étude analytique du comportement de véhicules,
- Définition des épures de suspensions et direction,
- Calcul des éléments visco-élastiques (ressorts, amortisseurs, barre anti-roulis).
- Réglages des trains roulants et pesées,
- Test et tarage amortisseurs.
- Nous avons ainsi notamment adapté à la course de côte, des voitures issues du circuit.
- Prototypage et réalisation d’ensembles ou de sous ensembles.
- Recherche et dépôt de brevet
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Les travaux que nous avons réalisés dans le domaine des liaisons au sol de véhicules nous ont conduit à imaginer un nouveau concept de suspension. Ce concept, appelé EIA (Essieux Inter Actifs) est couvert par un brevet européen.
Nous l’avons testé avec succès sur plusieurs voitures, sur circuit et en couse de côte.
Système EIA
Brevet de suspension à Essieux Interactifs
| Pub. No.: WO/1999/015352 | International Application No.: PCT/FR1998/002049 |
| Publication Date: 01.04.1999 | International Filing Date: 23.09.1998 |
| Chapter 2 Demand Filed: 23.04.1999 | IPC: B60G 21/04 (2 006.01), B60G 21/06 (2006.01), B60G 21/10 (2006.01) |
Un contexte particulier : la compétition
En ce qui concerne les liaisons au sol de l’automobile, de nombreuses recherches ont été effectuées pour tenter de résoudre les problèmes liés aux systèmes anti-roulis. L’idée directrice de certaines de ces recherches a été de créer une interdépendance entre les systèmes anti-roulis des essieux. (En 1953, la société MICHELIN a déposé un brevet sur ce sujet). Mais le fait que ces recherches aient toujours visé les véhicules de tourisme n’a pas permis d’exploiter entièrement cette voie.
C’est en considérant les caractéristiques particulières des voitures de compétition, en particulier celles destinées aux circuits de vitesse que la société AILEF a pu développer un nouveau concept : celui d’une liaison rigide entre les deux essieux.
Le cheminement pour arriver au principe de base
Pour les véhicules de compétition, la bonne gestion des forces aérodynamiques générées par le fond plat et l’optimisation des conditions de travail des pneumatiques nécessitent de limiter au maximum l’angle de roulis en virage. Aussi ces véhicules sont-ils équipés de systèmes élastiques antiroulis de très grande raideur. Mais la conséquence de cette raideur est que, si le sol n’est pas plan, le caractère hyperstatique du système de suspension perturbe fortement la répartition des forces verticales de contact roues/sol et provoque une dégradation du comportement du véhicule (freinage, motricité, équilibre staticodynamique en virage).
On imagine donc bien le progrès important qui peut être obtenu en éliminant ce caractère hyperstatique tout en conservant une valeur de roulis très faible.
On peut envisager d’obtenir ce résultat en remplaçant les systèmes élastiques antiroulis par des vérins hydrauliques à double effet susceptibles de contrôler en permanence les mouvements relatifs de chacune des roues par rapport au châssis.
Il reste alors à imaginer la disposition judicieuse de liaisons hydrostatiques entre ces vérins afin que l’ensemble du système permette :
- de supprimer complètement, en virage, le mouvement de roulis lié à la suspension,
- d’éliminer le caractère hyperstatique des systèmes conventionnels et donc d’améliorer la répartition des forces de contact roues/sol, en virage comme en ligne droite.
remarques :
- Ces liaisons rendent les Essieux InterActifs, d’où le nom du système EIA.
- L’ensemble « vérins + liaisons » se compose de deux circuits hydrostatiques indépendants
Si l’on essaie de réaliser le schéma d’un tel système, on constate que les liaisons hydrostatiques nécessaires entre les vérins sont :
Pour chaque essieu :
Des liaisons croisées entre les chambres supérieures et inférieures des deux vérins. Ces liaisons permettent le mouvement de pompage pur lié à l’essieu tout en s’opposant à tout mouvement de roulis pur.
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Pour l’ensemble du véhicule :
Des liaisons entre les deux groupes de liaisons croisées de chacun des essieux. Ces liaisons permettent :
- de rendre le système isostatique
- d’assurer, en virage, la bonne répartition des forces verticales de transfert entre les deux essieux (au moyen de sections de vérins différentes entre l’avant et l’arrière, par des cinématiques différentes, ou mieux encore par un système réglable).
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La mise en œuvre pratique du système :
Etant indépendant de la cinématique de suspension, le système EIA peut être adapté à tout type de montage (double triangulation, Mac Pherson, bras tirés, etc).
Une des moyens les plus simples est celui représenté par le croquis suivant où un seul essieu a été figuré.
On peut
remarquer que, dans ce cas, la suspension du châssis au niveau de chaque essieu est assurée par un élément viscoélastique unique. La cinématique choisie permet aussi d’utiliser des vérins à simple effet et les liaisons hydrostatiques sont réduites au nombre de deux. Mais les propriétés de l’ensemble sont identiques à celles du schéma de base présenté antérieurement.
C’est aussi la solution adoptée pour la maquette de démonstration à la nuance près que les liaisons hydrostatiques sont ici remplacées par des liaisons mécaniques.
La maquette permet de constater les points suivants :
- Le système est parfaitement isostatique. Si l’on place une cale sous une des roues, on se rend compte que la charge sous chacune des quatre roues n’a pas changée.
- Si on applique un couple de roulis pur (cas du virage sur piste plate et lisse), celui-ci ne provoque aucun mouvement de châssis (hormis celui dû à la raideur des pneumatiques).
- Le mouvement de pompage pur au niveau de chaque essieu est équivalent à celui d’une suspension conventionnelle.
remarque : Un avantage lié à l’utilisation d’un mono ressort/amortisseur est la possibilité d’adopter toute précontrainte de ressort de suspension sans conséquence sur d’autres paramètres.
Le problème dynamique :
Pour déterminer les caractéristiques du système EIA en situation dynamique, une simulation numérique comparative du comportement du véhicule a été effectuée. L’objectif de la simulation est de comparer l’évolution des forces verticales de contact roues/sol lors du franchissement d’un obstacle, le véhicule étant équipé soit d’une suspension conventionnelle, soit du système EIA.
La simulation à été effectuée sur la base d’un modèle quatre quarts de véhicule classique. Les principales hypothèses sont les suivantes :
- véhicule symétrique av/ar
- modèle de pneu simple (assimilé à une raideur, contact ponctuel)
Deux véhicules de genres différents ont fait l’objet d’une simulation : un de type piste et un de type rallye. L’obstacle choisi pour la simulation est une bosse de forme sinusoïdale franchie par les roues gauche dans les conditions suivantes :
| Type de véhicule | hauteur de la bosse | longueur de la bosse | vitesse du véhicule | vitesse verticale max au point de contact |
| Piste | 10 mm | 3 m | 180 km/h
(50 m/s) | 0.5 m/s |
| Rally | 40 mm | 3 m | 120 km/h
(33 m/s) | 1.3 m/s |
remarque : Les vitesses verticales sont inférieures à celles parfois rencontrées en pratique. Ce choix s’explique par le fait que le modèle de pneumatique utilisé n’est pas suffisamment évolué pour garantir une stabilité numérique dans les conditions extrêmes. Cependant le type de sollicitations présenté ici permet d’obtenir une bonne idée du comportement des systèmes.
Les modèles utilisés ont les caractéristiques suivantes :
| Type de véhicule | Fréquence propre | Taux moyen d’amortissement | Roulis suspension en virage du modèle conventionnel |
| Piste | 4 Hz | 0.45 | 0.16 °/g |
| Rally | 2.5 Hz | 0.35 | 0.67 °/g |
remarque :
- Le modèle EIA piste correspond à un montage type « Mono choc »
- Le modèle EIA rallye conserve les ressorts aux roues comme le conventionnel
Quelques résultats de simulation :
Les premières courbes que nous présentons ici sont issues de la simulation du passage de l’obstacle « type piste » par un véhicule ayant les caractéristiques précédemment citées. Les quatre courbes représentent l’évolution temporelle des forces de contact au sol de chaque roue. Les courbes bleues représentent les efforts du véhicule équipé d’un système conventionnel, les courbes roses ceux du véhicule équipé du système EIA.
Les courbes suivantes sont les résultats de simulation du passage de l’obstacle « type rallye » par une voiture de rallye « moyenne », la légende étant similaire.
L’observation de ces courbes fait apparaître que la différence essentielle entre les deux systèmes de suspension ne concerne pas les roues gauche qui franchissent la bosse mais les roues droite. Les efforts verticaux aux niveau des roues AVD apparaissent en « anti-phase ». Et on constate que pour le système conventionnel, les deux roues AV ont simultanément un effort minimum ce qui implique une perte globale d’efficacité de l’essieu AV importante. Ca n’est pas le cas pour le système EIA
Les autres différences ne sont pas suffisamment marquées pour faire apparaître un avantage d’un système sur l’autre. On peut donc seulement dire que le meilleur comportement global des essieux est un atout important en faveur du système EIA. En y associant la propriété essentielle qui est de supprimer le roulis suspension en virage, le système EIA se présente donc bien comme une solution très intéressante. Son efficacité en a d’ailleurs été confirmée (en particulier en ce qui concerne les possibilités de freinage) par des essais comparatifs sur une monoplace de circuit.
