Amortisseurs
La linéarité de la relation force-vitesse d'un amortisseur
est considérée comme étant un plus pour la tenue de
route, et elle demande des efforts de
la part des manufacturiers, même si elle arrange énormément les théoriciens ...
Même si plusieurs techniques ont été envisagées et implémentées, l'amortisseur
hydraulique s'est aujourd'hui imposé de
manière quasi-universelle, le plus souvent dans sa forme télescopique (Monroe,
1934), soit bi-tube, soit mono-tube avec gaz sous pression (De Carbon, 1950). La présence de gaz est rendue nécessaire par les
variations de pression induites par
l'enfoncement, variations que l'huile seule, insuffisamment compressible, ne
saurait absorber.
L'amortisseur mono-tube
peut également être concu pour fonctionner sans émulsion, le gaz étant alors
séparé de l'huile par un piston
flottant. On peut enfin placer le gaz dans un réservoir séparé, relié au corps de l'amortisseur par une durit flexible si le
réservoir est fixé au chassis. L'élément bi-tube est en fait une extension de cette solution, puisque le réservoir de gaz est constitué par le cylindre
extérieur
Les éléments mono-tubes
résistent mieux que leurs homologues bi-tubes aux problèmes d'échauffement, ce
qui en fait des solutions privilégiées pour le rallye ou le rallye-raid, par
exemple. Ils sont en revanche plus sensibles aux projections, car le cylindre
actif n'est pas protégé.
Les deux types
d'amortisseurs peuvent être montés upside-down, de
façon à ce que l'extrémité la plus légère soit liée à la roue (minimisation des
masses non suspendues).
Les avantages des
amortisseurs hydrauliques viennent de
ce que l'on peut faire en sorte de
rendre la force d'amortissement dépendante de
la vitesse, de la direction, mais
également de la position. Le dernier
point est rarement utilisé sur les automobiles, mais fréquemment sur les
deux-roues, notamment pour éviter à la fourche d'arriver en butée à la
compression.
Les orifices de passage de
l'huile (ou du couple huile + N2 dans le cas du mono-tube à
émulsion) sont calibrés de manière à
obtenir l'amortissement voulu. Ce ne sont d'ailleurs pas de simples orifices, mais plutôt des soupapes
à ouverture progressive, ce qui permet d'adapter la loi de comportement de
l'amortisseur à volonté.
Quand un fluide passe
dans un orifice ou dans un tube, la pression chute pour deux raisons
principales : la première est la traînée visqueuse sur les parois, qui est pour
un flux turbulent approximativement proportionnelle au carré de la vitesse du flux. La seconde vient de la dissipation d'énergie cinétique, qui
dépend plutôt de la densité que de la viscosité, mais qui est elle aussi
proportionnelle au carré de la vitesse
du flux. On peut donc choisir de préférer
le deuxième effet au premier pour réduire la sensibilité à la viscosité, donc à
la température.
Un amortisseur classique de véhicule de
tourisme est conçu de manière à ce que
la force en détente soit grosso modo le double de
celle en compression, de manière à
ralentir la "chute" de la
roue lors du passage dans un nid-de-poule.
Du fait de l'asymétrie de
la courbe effort-vitesse entre la compression et la détente, les modèles
utilisés sont bilinéaires, chaque domaine étant affecté d'une pente spécifique.
Comme on l'a vu
précédemment pour le ressort, l'effort à la roue est différent de l'effort à l'amortisseur, cet effet étant
proportionnel au carré du ratio de
mouvement.
Le fonctionnement de l'amortisseur provoque un échauffement de l'huile, échauffement qui ne peut être
suffisamment communiqué par transfert de
chaleur à l'air environnant en usage intensif. L'utilisation d'amortisseurs
multiples permet de contourner en
partie cette difficulté. Pour un usage traditionnel, la surface du piston est de l'ordre de
1 à 2 mm2 par kilo de charge
à la roue, et la quantité de fluide de 300 à 500 mm3/kg.
L'augmentation de température du fluide
est typiquement de 0.5o sur
un débattement.