Fonctionnement des amortisseurs

FONCTIONNEMENT D'UNE AUTO

TRAINS ROULANTS

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Tout le monde croit les connaître sur le bout des doigts mais en réalité les amortisseurs méritent d'approfondir leur manière de fonctionner. En effet, ils ne sont pas aussi simplistes qu'on peut l'imaginer et il existe par ailleurs plusieurs procédés qu'il est intéressant de découvrir. Voici donc un article qui détaillera le but et le principe des amortisseurs de voiture.
A lire aussi :
- Fonctionnement de la suspension
- Les suspensions à butée hydraulique / progressive de Citroën (programme Advanced Comfort).

Rôle et but des amortisseurs

C'est un organe qui porte très bien son nom car sa fonction est justement d'amortir ... Vous l'aurez bien entendu deviné, il s'agit donc ici d'amoindrir les va-et-vient liés aux débattements de roues quand l'auto passe sur des imperfection ou lorsqu'elle prend un virage (tangage).
Leur rôle est donc de convertir une énergie cinétique (le mouvement de va-et-vient) en calories (chaleur ici). Il faut donc comprendre que la sollicitation des amortisseurs les fera légèrement chauffer.
Enfin, il faut bien savoir que les amortisseurs ne suspendent pas l'auto en l'air, vous pouvez même les compresser à la main sans soucis, ils n'induiront pas de résistance (sauf celle liée à la vitesse de compression, le principe même de l'amortisseur). Ils freinent un mouvement mais ne l'empêchent pas.

Principe de fonctionnement

Le fonctionnement des amortisseurs est plutôt simple à assimiler. Ainsi, lorsqu'il se comprime, le piston monte dans un cylindre rempli d'huile (on peut alors dire à ce moment là qu'il est divisé en deux chambres : ce qu'il y a en dessous du cylindre et ce qui a au dessus). Sous la poussée du piston, l'huile se déplace dans le cylindre d'une chambre à l'autre. Lorsque l'amortisseur se détend, le piston descend et l'huile remonte. L'avantage du piston est d'éviter tout phénomène de retour brusque (effet de rebond donc) lorsque vous roulez sur des imperfections (en gros l'amortisseur jugule les mouvements chaotiques et vifs des ressorts). Grâce au freinage provoqué par le temps que met de l'huile à s'écouler d'un réservoir à l'autre, la violence du choc est endiguée.
Il y a en plus une petite réserve d'air destinée à compenser la pression d'huile et permettre une meilleure réactivité des pistons face aux débattements à haute fréquence. En effet, quand le piston monte (compression) on fait pénétrer du métal (le volume du pistons donc) dans le volume de liquide et il faut bien que ce surplus puisse allez quelque part. La petite chambre d'air sert donc à accueillir l'huile qui est chassée (l'air est alors comprimé à ce moment là, car il n'y a pas de soupape permettant d'évacuer cette pression). De plus, quand un débattement vif se produit (ex : roue qui tape une bosse importante brutalement), le gaz va réagir plus vite en compression que l'huile qui doit passer d'une chambre à l'autre (cela met un certain temps).

Les types d'amortisseurs hydrauliques : mono-tube et bi-tube

Amortisseurs Mono-tube

Mono-tube

Le liquide (en rouge) vient freiner la vitesse de la course du piston afin de modérer tout débattement exagéré et incontrôlé de la suspension (ressort). Il y a une valve dédiée à la compression et une autre à la détente, cela permet d'établir une vitesse différente du franchissement de l'huile pour la détente et la compression. L'avantage de ce dernier (mono-tube) est d'être plus performant grâce à une pression interne plus élevée ainsi qu'un meilleur refroidissement de l'huile (car elle finit par s'échauffer à force de passer d'un réservoir à l'autre, on peut donc conduire sportivement plus longtemps avec ces derniers), il peut aussi être inversé contrairement au montage bi-tube. Enfin, il est plus simple techniquement et est généralement taré plus dur que sur un bi-tube. Ce dispositif est reconnu comme étant plus efficace que le bi-tube en conduite intensive.

Voici de manière plus réaliste le schéma de fonctionnement des "clapets" (vannes) des pistons d'amortisseurs. Bien évidemment il y a encore d'autres manières de faire, chaque ingénieur ayant sa propre créativité. Certains amortisseurs haut de gamme permettent de moduler le tarage (donc la manière dont vont fonctionner les clapets/vannes) sans que cela nécessite un démontage (cela peut se faire via une commande sur un petit réservoir externe ou alors en vissant ou dévissant par crans la tige de piston). Sinon cela peut être piloté par électronique dans le cas d'une suspension pilotée.

Amortisseur Bi-tube

Bi-Tube

Ce système reprend le principe du mono-tube mais se révèle un peu plus complexe. La disposition n'est pas la même (l'espace blanc entre les deux tubes représente la réserve d'air compensatrice) et il y a deux tubes encastrés l'un dans l'autre. Hélas, le refroidissement est ici moins efficace que sur un mono-tube car l'empilement de plusieurs tubes a pour effet de conserver la chaleur plus longtemps ... Ce système reste en revanche moins cher à fabriquer malgré qu'on puisse instinctivement penser l'inverse en raison de sa complexité accrue.

Amortisseurs à gaz ?

Il existe aussi des amortisseurs dits à gaz. Le principe consiste à remplacer l'air de la petite réserve par de l'azote sous pression (5 à 30 bar selon le type d'amortisseur), ce qui permet de rendre l'ensemble plus vif et réactif grâce à la réaction plus vive du gaz comparé au liquide du piston.

Monotube

Le gaz (azote) est représenté par la zone bleue. La séparation (barre noire) représente un piston mobile qui peut aller de haut en bas. Notez que cette zone peut être externalisée dans un petit élément fixé sur le piston d'amortisseur (se voit fréquemment sur les motos). Il existe aussi des versions sans cloison qui coutent moins chères. Hélas, en conduite sportive cela créée une sorte de mousse (mélange gaz /huile) qui réduit les capacités de l'amortisseur (la mousse traverse les clapets de manière différente que l'huile)

Bi-Tube

Amortisseurs pilotés

Les amortisseurs peuvent être pilotés, c'est à dire que quelque chose peut faire en sorte de les rendre plus ou moins souple, c'est à dire plus ou moins permissifs au niveau de la vitesse de débattement.
Plus on facilitera le passage de l'huile de haut en bas plus on aura de la souplesse, et vice versa.

Pour cela plusieurs procédés :

Amortissement piloté magnétique : ici on injecte plein de particules / limaille métallique dans l'huile. On ajoute un électroaimant au niveau des clapets où passe l'huile et le tour est joué. Plus l'électroaimant est alimenté, plus il y aura des particules qui vont se coller à l'électroaimant, ce qui va boucher en partie l'orifice où passe l'huile, et donc réduire la facilité de l'huile à passer d'une chambre à l'autre.
Clapets/vannes actifs : le petits clapets peuvent être plus ou moins nombreux à être mobiles. Plus on a de clapets qui peuvent être ouverts, plus il y a d'huile qui peut passer, on gagne donc en souplesse. Il suffit donc d'en bloquer certains en mode sport (le tout est donc piloté électroniquement). Certains système consistent aussi à faire varier la taille des orifices où passe l'huile, plus on les réduit plus on rend difficile le passage de l'huile.

Approfondissez le sujet de l'amortissement piloté en cliquant ici.

Usure des amortisseurs ?

Les amortisseurs s'usent de plusieurs manières. Tout d'abord l'huile perd ses propriété (sa viscosité) avec le temps : elle chauffe et passe son temps à être brassée d'un réservoir à l'autre (notamment cisaillement).
Les clapets aussi peuvent finir par s'user et ne plus fonctionner comme à l'origine. N'oublions pas non plus les caoutchoucs qui servent à étanchéifier les amortisseurs. Quand il y a rupture alors votre amortisseur va se mettre à fuir et perdre son huile.
Quoi qu'il en soit, un amortisseur qui s'use devient de plus en plus souple, il a de plus en plus de mal à limiter l'effet rebond des ressorts (en détente ils restituent un paquet d'énergie). On perd donc en motricité (rebond, la roue touche de moins en moins souvent la route) et en tenue de route (travail moins propre des débattements qui deviennent de plus ne plus chaotiques).
N 'oublions pas enfin les butées d'amortisseurs qui peuvent se décomposer à force d'être percutées, car en fin de course de l'amortisseur il y a un caoutchouc destiné à absorber le choc (se produit dans les nids de poule par exemple). Pour l'anecdote ils sont réduits sur les amortisseurs Advanced Comfort de Citroën grâce à l'intégration de butées hydrauliques à l'intérieur.

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