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Oct 29, 2023

Pourquoi est double

Il y a des raisons pour lesquelles c'est considéré comme un idéal, mais vous ne devriez pas rejeter

Il y a des raisons pour lesquelles c'est considéré comme un idéal, mais vous ne devriez pas rejeter les jambes de MacPherson.

Il y a beaucoup de vérités acceptées dans le monde automobile. La première est qu'en matière de performances, la suspension à double triangulation est supérieure. La plupart des voitures de course utilisent des doubles triangles et beaucoup des meilleures voitures de route le font aussi. Pourtant, si vous deviez dresser une liste des voitures les plus maniables de tous les temps, vous constateriez que beaucoup utilisent des jambes de force MacPherson. Toutes les 911 sauf les dernières GT3 et GT3 RS ; chaque Boxster et Cayman ; toutes les BMW M3 ; la nouvelle Honda Civic Type R ; les frères et sœurs Blackwing de Cadillac; la Toyota GR86/Subaru BRZ ; la liste continue.

C'est notre récent test comparatif entre la Mazda Miata et la nouvelle GR86 qui m'a fait réfléchir à cela. Bien qu'une voiture soit bien plus que sa fiche technique, j'aime bien regarder la composition mécanique d'une voiture pour essayer d'expliquer pourquoi elle se sent comme elle le fait. Dans mon esprit, les doubles triangles à l'avant de la Miata en font une voiture de sport plus "pure" que la GR86, avec son avant à jambe de force MacPherson (une conséquence de ses lointaines racines de voiture de masse). Pourtant, le GR86 a une excellente maniabilité et s'est avéré être un très digne adversaire de la Miata. Quelques fouilles ont été nécessaires.

Pour comprendre pourquoi une configuration à double triangulation est considérée comme une sorte d'idéal platonique, commençons par les bases de la suspension indépendante. Terry Satchell, un ancien ingénieur de Penske Racing et de GM, le définit bien dans Race Car Vehicle Dynamics, l'un des meilleurs livres sur le sujet. "Pour une suspension indépendante, qu'elle soit avant ou arrière, l'assemblage de bras de commande est destiné à contrôler le mouvement de la roue par rapport à la carrosserie de la voiture dans une seule trajectoire prescrite", a-t-il écrit. Le travail d'une suspension indépendante est de contrôler - ou, comme le dit Satchell, de limiter "sévèrement" - cinq directions de mouvement des pneus : bosse/rebond, rebond/affaissement, latéral, longitudinal et carrossage. Pour contrôler chacun, vous avez besoin d'un lien quelconque, et un triangle de suspension n'est essentiellement que deux liens connectés. Deux triangles plus un tirant font cinq maillons.

Au début de la suspension indépendante, les ingénieurs automobiles utilisaient des bras de contrôle de longueur égale, mais ont rapidement découvert que cela entraînait un frottement excessif des pneus sur la surface de la route, car la largeur de la voie changeait lorsque la carrosserie de la voiture roule dans les virages. Toujours dans les virages, le pneu extérieur gagne du carrossage et le pneu intérieur perd du carrossage… ce qui est exactement le contraire de ce que vous voulez. Tout cela se traduit par moins d'adhérence, et l'utilisation d'un bras inférieur plus long et d'un bras supérieur plus court résout ces deux problèmes. Avec cette suspension dite à bras court-long et suspension (SLA), la largeur de la voie reste stable dans les virages, tandis que le pneu extérieur gagne un carrossage négatif et le pneu intérieur reste neutre - bande de roulement parallèle à la surface de la route - ou gagne un peu de carrossage positif . C'est pourquoi vous voyez souvent des voitures de course avec beaucoup de carrossage négatif. Lorsque la voiture roule sur le pneu extérieur, vous obtenez une zone de contact plus large, ce qui améliore l'adhérence.

Le problème avec une disposition à double triangulation est que, même si c'est un rêve pour un conducteur, c'est un cauchemar pour une grande entreprise automobile. Il y a tellement de pièces à fabriquer, et elles prennent beaucoup de place. Ils sont difficiles à emballer sur n'importe quelle voiture qui donne la priorité à l'espace de la cabine, double dur sur une voiture compacte, triple dur sur une voiture compacte à traction avant. Un double triangulation pourrait être idéal, mais cela a un coût.

Si j'ai appris quelque chose au cours de mes près de 10 ans d'écriture sur les voitures, c'est que fabriquer des voitures coûte cher. Les constructeurs automobiles cherchent toujours à économiser un peu d'argent dans la mesure du possible et, par conséquent, une solution simple et moins chère est presque toujours préférable. La suspension à jambe de force simple et bon marché d'Earle S. MacPherson - qui utilisait un amortisseur à ressort pour localiser les roues avant, supprimant le besoin d'un bras supérieur - s'est avérée révolutionnaire. Alors qu'il travaillait chez GM dans les années 40, il a développé une version de ce qui est devenu la jambe de force MacPherson pour la Chevrolet Cadet, une petite voiture qui a été annulée après qu'une récession d'après-guerre redoutée ne se soit jamais matérialisée. MacPherson a apporté ses talents à Ford dans les années 50, et bientôt, le constructeur automobile a commencé à utiliser des jambes de force MacPherson sur plusieurs de ses modèles européens. Se débarrasser des bras supérieurs aide les constructeurs automobiles à réduire leurs coûts et apporte des avantages en matière d'emballage. L'utilisation d'une jambe de force rend l'ensemble de suspension plus haut qu'une configuration à double triangulation, mais beaucoup plus étroit au-dessus du bras inférieur.

Dans les années 60, de nombreuses voitures européennes ont adopté la suspension avant à jambes de force MacPherson, tandis que les voitures américaines ont suivi dans les décennies à venir. (Les jambes de force MacPherson ne fonctionnent pas vraiment pour les voitures à carrosserie sur châssis, ce n'est donc que dans les années 70, avec des crises de gaz forçant les constructeurs automobiles américains à construire des voitures monocoques plus petites qu'ils ont commencé à abandonner la suspension à double triangulation.) Pour beaucoup constructeurs automobiles, le choix d'opter pour des jambes de force MacPherson plutôt que des doubles triangles était évident. Il fait le même travail de base, pour moins d'argent. De plus, dans les voitures à traction avant, l'espace au-dessus du bras inférieur facilite également l'emballage des arbres de transmission.

Un constructeur automobile grand public comme Toyota, qui cherche à commercialiser une voiture de sport de niche pour le moins cher possible, va chercher un moyen d'économiser de l'argent sur sa conception. Pourquoi payer pour concevoir une configuration exotique à double triangulation alors que des entretoises conventionnelles feraient l'affaire ? Pour le GR86, avec son large moteur plat poussant les longerons du châssis vers les bords du compartiment moteur, l'emballage serré fourni par une jambe de force ne peut certainement pas nuire à son boîtier. Cependant, en termes simples de maximisation de l'adhérence des pneus, la jambe de force MacPherson est intrinsèquement compromise.

"Que faites-vous d'une jambe de force? Ce n'est pas un lien. Comment l'étendez-vous pour construire un centre instantané et un centre de roulis?" dit Doug Milliken, qui, avec son défunt père William, a écrit Race Car Vehicle Dynamics, dans une interview avec Road & Track. "Eh bien, ce que vous faites, c'est que, perpendiculairement à l'axe de la jambe de force, vous créez un lien, qui doit être infiniment long, et c'est le lien équivalent pour la jambe de force. Ce que cela vous donne, c'est un lien supérieur extrêmement long, qui n'est pas la façon de faire de la compensation de carrossage."

Dans les virages, vous n'obtenez tout simplement pas autant le bon comportement de carrossage d'un double triangulation. Milliken ajoute que les suspensions à jambes de force ont également tendance à avoir beaucoup de friction dans le système, une autre conséquence de l'absence de biellettes supérieures. "À moins que vous ne fabriquiez une jambe de force avec des roulements à billes linéaires au lieu des bagues normales, vous avez toujours une certaine quantité de friction pour tout type de mouvement de conduite", dit-il. "Non seulement vous avez une rotule en bas pour le bras inférieur, mais vous avez aussi ce curseur, qui n'est pas chargé tout le temps le long de son axe. Cela peut être dans certaines circonstances, mais normalement, il a du côté charge dessus, surtout dans les virages." Cela se traduit par une plus grande variation de charge sur le pneu, et les pneus fonctionnent à leur meilleur lorsqu'ils sont maintenus à (ou plus probablement, presque) des charges constantes.

Pourtant, ce dont nous parlons ici, ce sont des circonstances extrêmes. Dans la conduite quotidienne normale, ce genre de choses n'a pas autant d'importance que lorsque vous déchirez votre route secondaire préférée ou lorsque vous parcourez votre parcours routier préféré. Ces choses sont également importantes dans le sport automobile, c'est pourquoi les seules voitures de course que vous verrez avec des jambes de force sont basées sur des voitures de rue, et même dans ce cas, la 911 à jambes de force MacPherson utilise depuis longtemps des doubles triangles dans les variantes de course.

Malgré les limites inhérentes aux jambes de force MacPherson, une bonne ingénierie signifie qu'elles ne sont pas un anathème pour une bonne maniabilité. "Chez Toyota, [les ingénieurs] ont probablement joué avec différents angles et géométries de jambe de force, essayant d'obtenir une meilleure moyenne pour obtenir les charges aussi axiales que possible", soupçonne Milliken du GR86. "L'axe de la jambe de force, par exemple, n'est souvent pas l'axe de direction - il est légèrement incliné. Ensuite, le ressort peut être incliné par rapport à la jambe de force, pour prendre une partie de la charge du ressort et la diriger vers la zone de contact plutôt que de la diriger le long de l'axe de la jambe de force, ce qui repousse la flexion de la jambe de force des forces du pneu.

"Ce sont tous de petits détails qui comptent, et c'est la somme totale d'entre eux qui vous dit à quel point la chose va être bonne dans l'ensemble. Je suis sûr, par exemple, que quelqu'un ou un groupe - c'est presque certainement un groupe de personnes - qui travaille vraiment sur une voiture à jambe de force, obtiendra probablement de meilleures performances de cette jambe de force qu'un SLA jeté ensemble. Je pense qu'il y a de la place pour un chevauchement.

Mes apprentissages sont une réflexion amusante à la fois sur la Miata et le GR86. La Miata est excellente en partie parce que Mazda s'est donné la peine de donner à la voiture une suspension avant à double triangulation sur mesure; le GR86 est génial parce que Toyota (et Subaru) ont travaillé très dur pour créer quelque chose d'incroyable à partir de sa suspension à jambes de force. Oui, pour tirer le meilleur parti d'un pneu avec le moins de compromis, les doubles triangles sont rois, mais l'objectif d'une voiture de route performante n'est pas une adhérence maximale tout le temps. Surtout dans quelque chose comme le GR86, qui se targue d'avoir des limites accessibles qui permettent à plus de conducteurs de jouer dans cette zone amusante entre l'adhérence et le glissement.

Même s'il s'agit de physique dans le monde automobile, les choses ne sont jamais noires ou blanches, jamais binaires. Dire que "les doubles triangles sont meilleurs" n'est pas faux, mais c'est une simplification excessive.

Passionné de voitures depuis l'enfance, Chris Perkins est le nerd de l'ingénierie de Road & Track et l'apologiste de Porsche. Il a rejoint l'équipe en 2016 et personne n'a trouvé le moyen de le licencier depuis. Il gare une Porsche Boxster dans la rue à Brooklyn, New York, à la grande horreur de tous ceux qui voient la voiture, notamment l'auteur lui-même. Il insiste également sur le fait qu'il n'est pas une personne convertible, bien qu'il en possède trois.

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