Liaison au sol Suspension Hydropneumatique

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Liaison au sol
Suspension Hydropneumatique
(Citroën Hydractive)
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SOMMAIRE
SOMMAIRE_______________________________________________________________ 2
INTRODUCTION__________________________________________________________ 3
1.
HISTORIQUE_________________________________________________________ 4
2.
PRINCIPE_____________________________________________________________ 5
2.1 Eléments constitutifs :____________________________________________________ 5
2.2 Fonctions à remplir_____________________________________________________ 5
2.2.1. Fonction suspension______________________________________________________________ 5
2.2.2 Fonction amortissement____________________________________________________________ 6
2.2.3 Combinaison Amortissement/Suspension______________________________________________ 7
2.2.4 Réponses du système à la charge_____________________________________________________ 8
3.
HYDRACTIVE II et III__________________________________________________ 9
3.1. Définition_____________________________________________________________ 9
3.2. Hydractive III________________________________________________________ 10
3.2.1 Description du système____________________________________________________________ 10
3.2.2.Fonctionnement_________________________________________________________________ 11
3.3. Comparaison Hydractive III/ Hydractive II_________________________________ 12
CONCLUSION____________________________________________________________ 13
BIBLIOGRAPHIE_________________________________________________________ 14
INTERNET_______________________________________________________________ 14
CONTACT________________________________________________________________ 14
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INTRODUCTION
De nos jours, les principales qualités demandées à une suspension automobiles sont
nombreuses et contraignantes. Il est souhaitable d’avoir une suspension dont la raideur varie avec la
charge, faible à vide et plus élevée en charge, afin d’offrir un maximum de confort aux passagers et
d’éviter les affaissements trop importants de la caisse en charge.
Cette disposition peut être réalisée par l’utilisation de deux ressorts différents, positionnés
d’une manière particulière (ressort compensateur) ou bien par le montage de masses de gaz (blocs
pneumatiques).
C’est cette dernière solution qu’a éprouvé Citroën avec trois générations d’ « hydractive », un
système de suspension hydropneumatique sorti en grandes séries.
Nous allons donc découvrir au cours de cette étude les différents éléments constituant ce
système ainsi que son mode de fonctionnement qui doit satisfaire aux exigences d’une suspension
moderne
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HISTORIQUE
Très tôt, Citroën s'est intéressé aux suspensions. La liaison entre l'automobile et le sol doit en
effet garantir la sécurité et le confort des occupants du véhicule.
Avec la suspension hydropneumatique, les ressorts
mécaniques traditionnels sont remplacés par deux fluides : un
liquide (huile minérale) et un gaz (l'azote). Le gaz constitue
l'élément élastique. Le liquide, incompressible, assure la liaison
entre les organes mécaniques de suspension en mouvement et le
gaz (ressort).
La suspension hydropneumatique permet d'obtenir une grande
flexibilité et une hauteur constante, quelle que soit la charge.
Apparue sur la traction Avant 15/6 H, puis popularisée sur
la DS, la suspension hydropneumatique a, depuis 1954, assuré la suprématie de Citroën en tenue de
route et en confort.
L'alliance de l'électronique et des propriétés uniques de la suspension hydropneumatique a
ouvert à Citroën de nouvelles voies d'innovation notamment avec l’apparition d’hydractive II sur la
Xantia en 1991 et du système Activa (pilotage des suspensions) en 1993.
Aujourd'hui, la suspension hydractive, est la première suspension active de grande série, le premier
système d'anti-roulis pour voiture de tourisme qui voit sa technologie réactualisée et fiabilisée sur C5
en 1999 avec Hydractive III.
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PRINCIPE
Le principe de la suspension Citroën est que l’élément élastique de la suspension est un gaz
( de l’azote), ce qui permet d’obtenir une garde au sol réglable qui peut être maintenue constante
quelque soit la charge.
2.1 Eléments constitutifs :
Le dispositif comprend principalement une réserve de liquide sous pression, quatre cylindres de
suspension munis de quatre blocs hydropneumatiques, un levier de commande manuelle de hauteur
de caisse ainsi que deux correcteurs de hauteur représentés sur le schéma suivant
2.2 Fonctions à remplir
2.2.1. Fonction suspension
La fonction suspension réalisée par un cylindre de suspension muni de sa sphère est interposé entre
chaque bras de suspension et la caisse
Le gaz est comprimé dans les sphères. La pression initiale des sphères (pression de tarage) est
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déterminée en fonction de la charge à supporter (par essieu). En général, la pression est plus élevée à
l’avant qu’à l’arrière (moteur et transmission avant).
Les ressorts à gaz offrent une raideur variable. En effet, les évolutions de masse de gaz sont
définies notamment par la loi de Mariotte (PV=constante).
Cela signifie, qu’à température constante :
- Plus le volume du gaz est réduit, plus sa pression augmente
- Pour des augmentations de pression constante, la déflexion produite n’est pas constante
Par conséquent, pour un cylindre rempli de gaz, la variation de volume est proportionnelle à
la charge appliquée, la pression du gaz varie en fonction du volume.
Ainsi, la raideur n’est donc pas constante, ce qui permet :
- plus de souplesse à vide (grand débattement)
- plus de raideur en charge
- un abaissement de la hauteur de caisse ou assiette non proportionnelle à la charge.
2.2.2 Fonction amortissement
La fonction amortissement est réalisée par une pièce d’acier, percée sur sa périphérie de
trous calibrés. Ses deux faces sont partiellement fermées par des clapets tarés. Au centre, un rivet
maintient l’ensemble. Il est percé d’un trou de fuite calibré.
L’amortisseur est serti sur la sphère de suspension. L’amortissement s’effectue par laminage
de l’huile au travers des trous calibrés plus ou moins obturés. Pour les faibles débattements
caisse/roue, le trou central permet le passage du liquide dans les deux sens pratiquement sans
freinage. L’amortissement est à double effet et symétrique
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2.2.3 Combinaison Amortissement/Suspension
Ce schéma présente le mode de fonctionnement des sphères.
Dans la sphère de gauche, sphère seule isolée du véhicule, donc soumise à aucune charge, le
gaz occupe tout le volume, plaquant la membrane (rouge) sur la partie inférieure de la sphère.
La sphère du milieu est montée sur le véhicule au repos, elle supporte donc la charge
correspondant à celle subit pour une roue, le liquide incompressible est déplacé, le gaz se comprime
Dans la sphère de droite, le véhicule est en mouvement et la roue est soumise à une variation
de charge (aspérité de la route), dès lors le liquide compresse le gaz et la variation de pression
correspond à une variation de raideur (non linéaire), après avoir dépassé l’aspérité, la sphère va
recouvrer sa position d’équilibre (sphère du milieu).
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2.2.4 Réponses du système à la charge
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HYDRACTIVE II et III
3.1. Définition
Le système de suspension hydractive permet d’obtenir deux types de raideurs : ferme ou
moelleuse en alliant une suspension pilotée, c’est une fonction qui permet de limiter les mouvements
de caisse (roulis, tangage, lacets) lors des modifications d’allure ou de trajectoire du véhicule.
Par exemple, lors d’un virage, la force centrifuge provoque un report de charge sur le coté
extérieur au virage, ce qui modifie la tenue de route du véhicule par modification de la géométrie des
trains roulants.
Illustration de la suspension pilotée Activa (Hydractive II + Activa)
Le système hydractive II équipe les grandes Citroën (Xm, Xantia) et permet d’avoir un
amortissement et une flexibilité qui s’adaptent automatiquement à la route et au type de conduite tout
en offrant une garde au sol variable de façon manuelle. L’hydractive II des Xantia Activa ajoute à
cela le dispositif SC CAR qui permet de maîtriser le roulis en virage et par conséquent de virer à
plat.
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3.2. Hydractive III
Hydractive III est un système de suspension hydropneumatique pilotée qui fait autant que le
système « Activa » mais avec une architecture simplifiée (garante de plus de fiabilité). Cette dernière
offre, non seulement, une auto-adaptabilité à la route, au style de conduite, mais aussi le contrôle du
roulis et une garde au sol à variation automatique (bénéfique au dynamisme du véhicule).
3.2.1 Description du système
L’ensemble de suspension Hydractive troisième génération comprend :
- Un BHI (Bloc Hydro-électronique Intégré) intégrant un moteur électrique qui entraîne un
générateur indépendant de pression hydraulique.
- Un BSI (Boîtier de Servitude Intelligent) qui, allié au réseau multiplexé, renseigne le BHI
sur la vitesse d’enfoncement ou de relâchement de la pédale d’accélérateur, la vitesse du
véhicule, la pression de freinage et le régime moteur.
-
Quatre éléments porteurs hydrauliques (sortes d’amortisseurs à hauteur variable)
Quatre sphères hydrauliques (une par élément porteur, soit deux par essieu) pour la
variation d’amortissement
Deux régulateurs de raideur avant et arrière avec leur sphère (2)
Capteurs de hauteur électroniques reliés aux barres antidévers
Un capteur d’angle du volant
Un réservoir de fluide hydraulique
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3.2.2.Fonctionnement
Grâce aux informations collectées via les capteurs, la suspension hydractive III s’adapte
automatiquement à l’état de la chaussée mais aussi au style de conduite .
En ce qui concerne l’état de la chaussée, cette suspension offre deux états : un
« confort » (plus souple) et un « dynamique » (plus ferme). Le passage d’un mode à l’autre
s’effectue en « insérant », ou non, dans le circuit hydraulique de chaque essieu une troisième sphère
ce qui a pour effet d’assouplir ou d’affermir l’amortissement et la rigidité.
La gestion en temps réel de ces deux états, associée à la commande quasi autonome de
chaque sphère permet d’amoindrir les phénomènes de roulis, de tangage, de pompage et de lacet.
Concernant le style de conduite, ce sont les valeurs d’accélération longitudinales et
transversales qui servent de références. Elles sont collectées, calculées et filtrées toutes les minutes,
par le BHI donnant ainsi un reflet du style de conduite. Plus ce style est vif, plus l’Hydractive III
augmente la fréquence des passages en mode « dynamique »
Toutefois, le conducteur a toujours la possibilité de favoriser le mode
« dynamique » (position Sport) par l’intermédiaire d’une commande manuelle.
-
-
Ce système permet de plus, l’adaptation
automatique de la garde au sol en fonction de
l’état de la route et de la vitesse, et non de façon
manuelle comme auparavant. La garde au sol
peut prendre trois positions distinctes :
Au-delà de 110 km/h, sur chaussée en très bon
état, le véhicule est abaissé de 15mm. Le véhicule
est stable, moins sensible au vent latéral et
pénètre mieux dans l’air (d’où moindre
consommation).
En dessous de 110 km/h, toujours sur bon
revêtement, le véhicule conserve sa hauteur de
référence.
Sur route dégradée, la hauteur de caisse peut
augmenter de 20mm, si le véhicule ne dépasse
pas 60 km/h. Cette variation s’effectue par ajout
ou retrait de liquide hydraulique dans le circuit de
suspension. Le BHI détermine la hauteur la plus
appropriée en se basant sur les informations de
vitesse, de hauteur et de débattement du véhicule.
Mode dynamique
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Comme pour les lois d’amortissement, le conducteur conserve la possibilité d’agir
manuellement sur cette variation de hauteur. Quatre possibilités lui sont offertes :
-
H : position haute permettant le changement de roue (pas de cric)
P : Position destinée au franchissement d’obstacle de façon ponctuelle. La garde au sol
augmente de 40 mm
N : position de référence
B :Position basse pour le chargement et l’attelage (commande possible à partir du coffre)
Le véhicule repasse automatiquement en position N dès que le seuil des 10 km/h est atteint.
Bien évidemment, comme toutes les suspensions hydrauliques, l’Hydractive III conserve l’avantage
de la garde au sol constante quelque soit la charge embarquée .
La suspension hydraulique était déjà une suspension intelligente. Auto adaptative face à l’état
de la chaussée, face au style de conduite et pourvue d’une garde au sol à variation automatique,
l’Hydractive III apparaît comme la plus aboutie
3.3. Comparaison Hydractive III/ Hydractive II
Hydractive III comporte six sphères au lieu de dix pour la version 2, pour des prestations
approchantes. En effet sur hydractive III, le freinage et la direction assistée sont désolidarisés du
système.
Le BHI remplace le calculateur d’hydractive II
Le BHI intègre un générateur autonome de pression hydraulique (auparavant ce générateur
servait aussi bien au freinage qu’à la direction assistée).
La rapidité de calcul est nettement accrue.
Le système intègre la correction de roulis.
La garde au sol est maintenant variable de façon entièrement automatique.
Le générateur de pression regroupe les fonctions de débit, de sécurité et d’anti-affaissement.
Les sphères ont été redessinées et possèdent de nouvelles membranes multicouches plus
perméable à l’azote (problème très important sur Hydractive II)
Le système Hydractive III fonctionne avec un nouveau liquide 100% synthétique
Aucun entretient de l’ensemble du circuit n’est prévu avant 5ans ou 200000 km.
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CONCLUSION
Au cours du développement des trois générations d’hydractive, Citroën a su maîtriser les
difficultés de mise en œuvre d’une suspension hydropneumatique qui plus est, est maintenant auto
adaptative.
Ainsi équipés les véhicules conservent la géométrie de leurs trains roulant dans tous les types
de courbes et le véhicule adapte des comportements différents suivant le type de chaussée utilisée.
La maîtrise du roulis, tangage et lacet est un élément prépondérant dans le degré de sécurité active de
nos jours. Citroën y répond parfaitement en conservant un confort incomparable pour les passagers
et en préservant les sensations du conducteur. La fiabilité d’hydractive III paraît plus éprouvée
qu’Hydractive II avec Activa (qui avait la fâcheuse tendance d’amplifier le roulis que de le
contrôler…)
Cependant, malgré le degré de finition atteint, ce système est voué à disparaître en raison de
la politique des plates formes de chez PSA ( Citroën devra sacrifier Hydractive sur l’autel de la
standardisation) Il est vrai que les coûts d’études et de recherches concernant ce système complexe
ne permettent plus d’en faire une application de grande série.
Il nous est cependant apparu intéressant de découvrir ce système de pilotage des suspensions
qui utilise le multiplexage pour l’échange d’informations , il constitue à nos yeux une petite
révolution du monde de la suspension hydropneumatique.
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BIBLIOGRAPHIE
Autolive N°12 (juillet août 2000)
Revue et support vidéo
Technologie Fonctionnelle de l’automobile Tome 2
Hubert Mèmeteau Editions Dunod
INTERNET
http://www.citroen.fr
http://activaclub.free.fr
http://www.citroen.com
http://yannbertholet.free.fr
CONTACT
[email protected]
Direction de la communication PSA
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