Direction (automobile)

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La direction d'une automobile, ou d'un véhicule routier en général, est l'ensemble des organes qui permet de modifier l'orientation de sa trajectoire et donc de prendre des virages.

Sur un véhicule à roues, en agissant sur le volant (ou le guidon), le conducteur fait varier l'angle de dérive (angle entre le plan de roue et la trajectoire de la roue) des roues directrices (ou de la roue directrice). L'effort ainsi créé entre la route et la bande de roulement fait tourner le véhicule.

C'est également en faisant varier l'effort différentiel entre les deux côtés d'un véhicule que l'on fait tourner un véhicule à chenilles.

Historique[modifier | modifier le code]

En bleu : la cheville ouvrière d'un chariot hippomobile

L'histoire de la direction est d'abord celle appliquée aux véhicules hippomobiles : le problème s'est posé dès que le véhicule avait plus d'un essieu. Il semble qu'il ait existé des chariots à quatre roues sans direction. Le timon articulé faisait alors riper l'essieu avant.

Essieu rigide[modifier | modifier le code]

Pour obtenir un vrai système de direction, le choix d'une seule roue orientable a été fait assez tôt mais au détriment de la stabilité. En fait, le système de direction le plus répandu pendant plusieurs siècles fut celui où l'essieu directeur du véhicule est rigide et articulé autour d'un pivot central vertical : la « cheville ouvrière ». Le système a été appliqué aux premières automobiles comme les Clément-Panhard.

Un autre système assez peu répandu consistait à avoir un véhicule articulé en son milieu, chaque partie étant supportée par un essieu.

Essieu brisé (roues couplées)[modifier | modifier le code]

La direction à cheville ouvrière n'étant pas satisfaisante pour la stabilité en virage, l'idée de désolidariser les fusées des roues se fit rapidement jour, même pour les véhicules hippomobiles. Différents modes de couplage plus ou moins complexes furent utilisés.

Un système original fut celui utilisé sur le véhicule à vapeur d'Amédée Bollée-père : les deux roues directrices étaient couplées par une chaîne à une roue dentée (elliptique) solidaire du volant.

La formalisation géométrique de la direction par l'épure de Jeantaud conduit assez rapidement à utiliser une barre de direction qui relie rigidement des biellettes de direction. C'est de ce système que sont dérivées toutes les directions automobiles.

Technique actuelle[modifier | modifier le code]

Schéma d'une direction à crémaillère

Une direction traditionnelle à deux roues directrices comporte :

  • le volant et l'axe du volant (ou colonne de direction),
  • le boîtier de direction chargé de transformer un mouvement de rotation du volant en mouvement de translation,
  • le bras de commande et d'accouplement qui peut être une crémaillère,
  • les biellettes assurant la liaison entre la partie suspendue et la partie non suspendue du train directeur,
  • les porte-fusées des roues directrices qui tournent autour d'un axe proche de la verticale.

Une direction courante comporte :

  • une colonne de direction,
  • un boitier de direction,
  • une bielle pendante,
  • un manchon à rotule, une barre de direction et un levier d'attaque,
  • deux leviers d'accouplement et deux rotules
  • une barre d'accouplement permettant de transmettre le mouvement aux deux roues.

4 roues directrices (4RD)[modifier | modifier le code]

Les deux modes d'une direction à 4 roues

(en anglais : 4 wheel-steering 4WS)

Pour améliorer les capacités d'évolution du véhicule classique à quatre roues, on imagina assez rapidement un système où toutes les roues seraient directrices et motrices. Certains tracteurs militaires de l'artillerie de la Première Guerre mondiale étaient ainsi équipés.

Les quatre roues directrices peuvent être braquées en sens inverse sur une même courbe (rayon de giration du véhicule réduit) ou dans le même sens : on dit que le véhicule « marche en crabe ». Compte tenu des capacités de manœuvre ainsi obtenues, ce système est largement répandu sur certains tracteurs agricoles, véhicules de travaux publics et beaucoup de véhicules de manutention, tels les tracteurs d'aéroports, par exemple.

Sur le véhicule de tourisme, lorsque Honda proposa un tel système sur sa Prelude en 1987, la plupart des constructeurs furent prêts à considérer que c'était une innovation majeure. Parmi les avantages avancés, celui de l'amélioration de la tenue de route à grande vitesse semblait le plus prometteur : un braquage identique des deux essieux permettait un déport latéral avec une vitesse de lacet plus faible qu'un véhicule ordinaire. Quelques-uns comme Mazda, Toyota et Mitsubishi proposèrent des systèmes 4WS pilotés par hydraulique en option, mais la solution de Honda restait originale car entièrement mécanique et donannt l'illusion de s'adapter à la vitesse du véhicule.

En réalité, lorsque, par exemple, l'on braque un peu vers la droite, (ce qui se produit donc à vitesse dite "élevée"), les roues arrières braquent légèrement vers la droite aussi; puis, lorsque l'on braque complètement à droite (ce qui se produit donc à vitesse dite "faible", lors de manoeuvres), les roues arrières partent complètement vers la gauche.

On facilite donc les passages en courbe et l'assise du véhicule, mais aussi les manoeuvres de parking et créneaux en donnant à la voiture un rayon de bracage incroyablement faible.

Le succès ne fut pas au rendez-vous car le comportement du véhicule fut considéré comme « déroutant » malgré ses qualités.

En 1991, Honda propose à nouveau ce système sur son coupé Prelude (2.2Vtec BB1 et 2.3i BB2). Cette fois ci le système est entièrement géré électroniquement et asservi à la vitesse et à l'angle du volant. Il n'est donc plus « purement » mécanique comme sur la génération précédente. L'effet immédiat reste la discrétion de cette seconde génération de 4WS, qui tout en restant efficace, efface le côté déroutant de la première génération. Ce système sera reconduit sur les Prelude de cinquième génération (2.2Vtec BB6) fabriquée jusqu'en 2001, date de l'arrêt de la gamme Prelude.

Le système avec électronique fait encore partie des options proposées par certains constructeurs sur des véhicules haut de gamme ou 4x4. Par contre, monté sur des véhicules de sport, certains pilotes de rallye le considèrent comme extrêmement efficace. Le système est interdit en Formule 1.

En 2008, Renault remet au goût du jour un système 4RD actif sur la Laguna III GT, en le couplant au système de correction ESP, puis sur la Coupé. Le système s'appellera « Active Drive » puis « 4Control ».

L'actionneur électrique et le calculateur fournis par AISIN permettent de faire tourner les roues arrière jusqu'à 3,5°. La stratégie adoptée par Renault est de braquer en sens inverse du train avant jusqu'à 60 km/h puis dans le même sens au-delà.

Début 2009, BMW lance sa série 7 avec les quatre roues motrices et directrices.

Sur les véhicules récents, les effets favorables d'un tel système sont rendus, sans 4RD, à plus faible amplitude, par la géométrie et la flexibilité du train arrière. On obtient ainsi une orientation différenciée des roues arrière en appui dans un virage. Ce système prend selon les constructeurs divers noms : « essieu directionnel », « essieu arrière multibras », « braquage induit contrôlé », etc.

Technique Honda[modifier | modifier le code]

La technique Honda, se distinguant par son aspect entièrement mécanique à l'origine, consiste en un jeu de pignons et d'excentriques et n'est pas directement dépendant de la vitesse, mais bien de l'angle de braquage. Par ailleurs, le côté purement mécanique confère au système une fiabilité qui permet de ne se poser aucune question sur un éventuel incident ou accident.

Graphe angle de braquage du volant / angle de braquage des roues avant/arrière[modifier | modifier le code]

http://ranwhenparkeddotnet.files.wordpress.com/2010/01/accord_4ws_4.jpg

Composants du différentiel mécanique 4WS[modifier | modifier le code]

http://images.hemmings.com/wp-content/uploads//2013/11/pho_05.jpg

http://www.japanesesportcars.com/photos/d/132313-2/1987-honda-prelude-8.jpg

http://mustardcat.brinkster.net/p3g/Suspension/2wsto4wsinstall/1/Dcp01951.jpg