suspension (suite)

Flexibilité variable et correction d’assiette

La flexibilité constante du ressort de suspension est un défaut lorsque le véhicule est appelé à subir des variations importantes de la charge. On y remédie en imaginant des dessins de suspension où la flexibilité varie en raison inverse de la charge. Avec une suspension classique, la période d’oscillation est proportionnelle à la racine carrée de la charge. Avec une suspension à flexibilité variable, elle est proportionnelle à la racine carrée du produit de la charge par la flexibilité, qui peut être une constante si la flexibilité est inversement proportionnelle à la charge. C’est ce qu’on réalise dans la suspension de l’ingénieur français J. A. Grégoire avec un système compensateur constitué de deux ressorts additionnels dont les effets s’ajoutent à celui du ressort principal. Au repos, l’action des ressorts compensateurs est nulle, mais, au fur et à mesure que la charge augmente, ils se tendent et durcissent progressivement la suspension, ce qui supprime la variation de l’assiette. Cependant, le taux de raidissement ne peut être augmenté exagérément, c’est-à-dire qu’il existe une limite à l’assouplissement des ressorts. On a parfois recours au correcteur d’assiette. En principe, la caisse suspendue transmet la charge par l’intermédiaire d’une console dont on peut faire varier verticalement la position par rapport au châssis, ce qui compense l’écrasement subi par le ressort. La manœuvre de la console est commandée par un moteur électrique, ce qui est assez compliqué. Il est plus facile de réaliser cette opération avec une suspension hydropneumatique où la compensation se fait par modification des quantités de liquide contenues dans les blocs commandés par les débattements des bras de suspension.

Balancier et essieu brisé

Lorsqu’on écarte de sa position d’équilibre la partie suspendue d’un véhicule à deux essieux, la suspension amorce un mouvement complexe composé d’un rebondissement vertical et d’oscillations angulaires autour du centre de gravité. Appelé galop, ce mouvement complexe, qui présente parfois une période trop sèche pour être acceptable par les occupants, peut être contrôlé par une interconnexion à balancier, articulée au niveau du centre de gravité et reliant les suspensions avant et arrière situées d’un même côté du châssis. Ce schéma de base est utilisé sur la 2 CV Citroën, où le bras de suspension portant la roue pivote autour d’une articulation solidaire du châssis. À l’abord d’un obstacle, un système de tringlerie entraîne un ressort de suspension qui lui est lié et le fait travailler en compression, la détente se produisant dès que l’obstacle est franchi. Dans le système Hydrolastique, l’interconnexion est réalisée sous forme d’une liaison oléopneumatique. Les suspensions à roues avant indépendantes sont utilisées avec profit depuis de nombreuses années. On a connu des difficultés de tenue de route lorsqu’on s’est avisé de rendre les roues arrière également indépendantes. En effet, l’action de dévers, due à la sollicitation d’une force transversale qui tend à déporter le véhicule, est d’autant plus sensible que la distance du centre de gravité à l’axe de dévers est plus grande. Cette distance est minimale lorsque les deux trains sont liés par des essieux rigides. Elle augmente en cas de suspension à roues avant indépendantes, contraintes de rester parallèles à elles-mêmes, où l’axe de dévers s’incline pour passer par le centre de dévers avant, qui est ramené au sol. Pour éviter que le centre de dévers arrière ne s’abaisse de même, il faut recourir à des montages spéciaux comme l’essieu brisé, qui est le plus usité. Les bras oscillants s’articulent sur un centre d’oscillation situé sous le différentiel. Le guidage transversal est assuré par des tubes d’essieu, et le guidage longitudinal par des jambes de poussée. Ce montage donne une meilleure stabilité dans les virages en raison d’une variation assez faible du carrossage et de la voie. On peut également utiliser un correcteur de dévers sous forme d’une barre de torsion reliant les moyeux de roue d’un même train par l’intermédiaire de ses extrémités renvoyées à l’équerre.

J. B.

Véhicule ferroviaire

Aspect général

Un véhicule ferroviaire comprend une suspension verticale, par l’intermédiaire de laquelle son poids est réparti sur les essieux, et une suspension transversale lorsqu’il existe un rappel élastique entre la caisse et les organes de roulement. La suspension verticale a pour but d’absorber les variations de niveau imposées par les rails aux essieux et de les communiquer à la partie suspendue du véhicule. Elle permet aussi d’éviter les variations de charge importantes de l’essieu sur la voie, en limitant la masse en contact direct avec le rail, et de réduire les contraintes dynamiques subies par la voie au passage des véhicules. La suspension transversale permet de soustraire la caisse du véhicule aux mouvements transversaux des organes de roulement, en particulier au lacet des essieux dans la voie. En outre, elle limite les efforts dynamiques transversaux exercés sur la voie en réduisant la masse en contact direct avec les organes de roulement, qui servent aussi au guidage des véhicules.

• La suspension verticale
Elle fut longtemps très simple et constituée d’un ressort à lames disposé au-dessus de chaque boîte d’essieu. Cette disposition est encore très répandue sur le matériel ne comportant pas de bogies. Avec ceux-ci, la suspension fut d’abord placée entre les essieux et le châssis du bogie, sur lequel la caisse reposait directement par l’intermédiaire d’un pivot. Puis un second étage de suspension et un dispositif de rappel transversal furent introduits entre la caisse et le châssis du bogie. La plus grande part du matériel actuel à bogies comporte ainsi deux étages de suspension verticale et une suspension transversale.

• La suspension primaire des bogies est souvent constituée par des ressorts en hélice, plus légers et moins encombrants que les ressorts en lames, ou par une combinaison des deux. Les ressorts peuvent être disposés de part et d’autre de la boîte d’essieu (suspension individuelle) ou sur des balanciers réunissant les boîtes d’essieu d’un même côté du bogie (suspension équilibrée, balancée ou compensée). Certains bogies utilisent des éléments en caoutchouc ou des ressorts mixtes (acier et caoutchouc).

• La suspension secondaire peut aussi comporter des ressorts à lames, des ressorts en hélice ou des éléments de caoutchouc, mais également des ressorts pneumatiques constitués d’une enceinte contenant de l’air sous pression.