Technique: suspensions à butées hydrauliques progressives Citroën

Technique: suspensions à butées hydrauliques progressives Citroën

Guillaume Darding - 18 janvier 2018

Après l’abandon de la suspension hydropneumatique, Citroën cherche à conserver sa réputation en matière de confort de roulage à travers son programme Citroën Advanced Comfort. A cet effet, les nouveaux C4 Cactus et C5 Aircross sont équipés de suspensions à butées hydrauliques progressives, censées procurer un effet de tapis volant. Cette technologie est appelée à être déployée sur la plupart des modèles de la gamme.

Principe général d’un combiné ressort/amortisseur

Une suspension automobile a deux fonctions principales. La première est d’assurer un contact optimal entre les roues et la route, la seconde étant d’apporter un certain niveau de confort aux occupants du véhicule.

Une suspension repose généralement sur un ressort (métallique, en matière composite ou à air) et un amortisseur hydraulique. Le ressort permet d’absorber les aspérités de la route, petites comme grandes (ralentisseurs, nids de poules, …). A l’arrêt, le ressort est légèrement comprimé sous l’effet de la masse du véhicule. Cette compression est indispensable pour assurer une bonne tenue de route du véhicule lorsque ce dernier passe sur une cavité (comme un nid-de-poule par exemple).

Train avant Audi A5 2016

Quant à l’amortisseur, il a pour rôle de contrôler le retour vers la position initiale des ressorts, en évitant un retour trop rapide et des oscillations qui déstabiliseraient le véhicule. Pour ce faire, le principe de l’amortisseur est de dissiper l’énergie emmagasinée par les ressorts sous forme de chaleur en forçant le passage de l'huile contenue dans les amortisseurs à travers de petits orifices.

Enfin, sur les très gros chocs, afin de préserver à la fois l’intégrité des organes mécaniques de la suspension et la stabilité du véhicule lorsque la suspension arrive en fin de course, il est fait appel à une butée sur les derniers centimètres de débattement. Cette butée peut prendre la forme d’une butée mécanique élastique (dans la plupart des cas) ou d’une butée hydraulique (principalement pour les véhicules de compétition).

Organes de suspension: ressort, amortisseur et butée - Mercedes Classe A 2004

Butée élastique

Les butées élastiques sont généralement réalisées à partir de caoutchouc ou de polyuréthane. Dans les deux cas, le matériau utilisé permet d’absorber une grande quantité d’énergie sur une faible course en se comprimant. Par ailleurs, la raideur de la butée est variable en fonction de la course de l’amortisseur. Ainsi, plus l’amortisseur sera enfoncé, plus grande sera la raideur de la butée.

Ce type de butée a pour particularité de restituer en grande partie l’énergie et non de la dissiper une fois que la butée n’est plus sollicitée. De fait, si l’intégrité des organes mécaniques est préservée, la stabilité du véhicule peut être significativement dégradée.

Train arrière Audi Q5 2016

Les butées élastiques ont pour principales qualités d’être économiques, légères et silencieuses. De plus, leur performances sont largement satisfaisantes dans le cas d’un véhicule de tourisme classique.

Butée hydraulique

Les butées hydrauliques ont pour avantage de dissiper l’énergie sous forme de chaleur et donc de stabiliser le véhicule lorsque ce dernier fait face à un gros choc, au contraire des butées élastiques qui restituent tout ou partie de l’énergie après leur compression.

Butée hydraulique Renault Megane 4 RS

Schématiquement, on peut assimiler une butée hydraulique à un petit amortisseur intégré dans l’amortisseur principal (dans certaines applications, sur des véhicules tout-terrain notamment, la butée hydraulique peut aussi être externe à l'amortisseur). Contrairement à une butée mécanique simple, la raideur de la butée hydraulique n’est pas sensible à l’enfoncement de l’amortisseur, mais à la vitesse de compression de ce dernier.

Les butées hydrauliques sont largement utilisées en compétition. C’est par exemple le cas des voitures de rallye (WRC). Le fonctionnement des butées se ressent, en particulier, à la réception d’un gros saut, le véhicule s’écrase littéralement sur ses suspensions jusqu’à arriver en butée de suspension. Sans butée hydraulique, la voiture serait totalement déstabilisée et les pilotes auraient des difficultés à maintenir leur voiture sur la route.

Lorsque l'amortisseur arrive en fin de course (alors qu'il reste environ 30 mm de débattement), un mécanisme va venir neutraliser les clapets de l'amortisseur afin de forcer le passage de l'huile à travers les orifices de la butée hydraulique. Ces orifices étant de section beaucoup plus faible que ceux de l'amortisseur principal, le passage de l'huile d'une chambre à l'autre est beaucoup plus difficile: la suspension se durcit significativement.

Si l’efficacité de ce système n’est plus à démontrer en compétition, l’adaptation a un véhicule de tourisme n’est pas si évidente que cela et les butées hydrauliques sont encore rares sur les véhicules produits en grande série. Par exemple, Renault utilise ces butées sur ses véhicules sportifs (Clio 4 RS, Mégane 4 RS, Alpine A110).

Les deux principaux aspects qu'il a fallu améliorer du passage de la compétition à la vie série concernent la réduction du bruit des butées lorsqu'elles s'activent et la fiabilité de la technologie.

Comparaison Citroën butée élastique avec ou sans butée hydraulique

Les butées hydrauliques ne remplacent pas complètement les butées élastiques, elles viennent plutôt les compléter. Néanmoins, comme les butées élastiques sont beaucoup moins sollicitées, elles peuvent être de dimensions beaucoup plus compactes (leur hauteur est réduite de plus de la moitié) lorsqu'elles sont utilisées en combinaison avec des butées hydrauliques.

Butées hydrauliques progressives Citroën

Présentées en première mondiale sur le C5 aircross (initialement commercialisé en Chine) et en première européenne sur la berline C4 Cactus restylée, les butées hydrauliques progressives sont une évolution du concept de butée hydraulique.

Lorsque la butée progressive est sollicitée, plus l’amortisseur s’enfonce et plus le nombre de trous par lesquels l'huile doit passer est réduit. Ainsi, la butée hydraulique progressive développée par Citroën combine les caractéristiques d’une butée mécanique simple (sensible à l’enfoncement de l'amortisseur) et d’une butée hydraulique (sensible à la vitesse d’enfoncement).

De plus, la marque aux chevrons a opté pour le montage de deux butées hydrauliques progressives: une pour gérer la compression (au passage d’un ralentisseur, par exemple) et une pour gérer la détente (au passage dans un nid de poule). Pour schématiser, on peut donc estimer qu’il y a 3 amortisseurs en 1.

Avec ce type de butée, il est dès lors possible d’envisager de travailler avec des suspensions plus souples. Ainsi, lorsque le véhicule circule sur une route classique, les petits chocs sont mieux absorbés, il s’agit du fameux effet de tapis volant recherché par Citroën sur des routes en bon état. Lorsque la route se dégrade, les amortisseurs se durcissent progressivement afin de maîtriser au mieux les mouvements de caisse et de préserver le confort des occupants.

Amortisseur Citroën avec butées hydrauliques progressives (Progressive Hydraulic Cushions)

Avec les butées hydrauliques progressives, Citroën nourrit de fortes ambitions. Le constructeur entend procurer des prestations de confort de très haut niveau, avec une technologie qui n’est pas plus encombrante qu’un amortisseur traditionnel (facilement adaptable sur les plateformes existantes), purement mécanique (sans intervention électronique), à coût maîtrisé et avec un impact limité en matière de poids par rapport à un amortisseur classique.

Crédit photos: Citroën / Audi / Mercedes / Renault

Les 10 derniers commentaires sur le sujet (voir les 32 commentaires):

Balthazar

29 janvier 2019 à 22h38

Bonjour, je souhaite tout d'abord saluer la qualité des articles, c'est technique tout en restant accessible car les mots clés sont expliqués et les illustrations sont particulièrement pertinentes, chapeau !

Le sujet de mon commentaire a cependant rapport avec cet article en particulier : serait il possible d'expliquer en quelques mots (ou au travers d'un article complet, soyons fous !) le fonctionnement de la suspension Bose qui équipait certaines Lexus LS 400 dans les années 2000 ?
Guillaume Darding [administrateur]

31 janvier 2019 à 11h19

Bonjour Balthazar,

merci pour vos encouragements!

Concernant la suspension Bose, il s'agit d'une suspension active - voir le dossier sur les suspensions https://www.guillaumedarding.fr/dossier-les-principaux-types-de-suspension-automobile-2883821.html - différente dans le sens où il n'y a pas d'air comprimé ou d'huile, mais des électroaimants qui remplacent les combinés ressort/amortisseur. C'est donc le principe d'attirer/repousser un aimant en créant un champ magnétique avec de l'électricité qui permettait d'avoir une suspension très efficace.
Néanmoins, le concept n'a jamais vu le jour du fait de son poids très élevé et des coûts associés.
Les brevets ont été repris par Clearmotion qui pourrait proposer ce système dans les années à venir. Néanmoins, ce serait, à ma connaissance, dans une version bien différente de ce qu'avait pu développer Bose puisqu'on ne parle plus d'électro-aimants, mais plutôt d'un actionneur électro-hydraulique qui permettrait d'agir sur la circulation de l'huile dans les amortisseurs. J'en parlerai plus longuement lorsque cela se concrétisera. Le rachat de la technologie par Clearmotion date de moins d'un an!
Balthazar

14 mai 2019 à 21h46

Bonjour, nouvelle question ! Merci au passage pour la réponse complète à la précédente.

En me renseignant sur les amortisseurs j'ai pris connaissance des amortisseurs dits "à gaz" (souvent de l'azote pure ?), qu'ils soient mono ou bi tubes. Dans les explications trouvées, on associe leurs meilleures performances à une réactivité accrue du gaz. Cependant, le gaz en question ne fait que remplacer l'air.
Ma question est la suivante :
Quelle est la réelle raison des meilleures performances associées aux amortisseurs à gaz ?

Mon incompréhension vient du fait que l'on remplace un fluide compressible à faible viscosité (l'air) par un autre, ou réside alors le changement ? (la pression plus constante de l'azote à l'échauffement ?, pure idée)

Désolé si un peu HS ici mais susceptible d'intéresser certains...
Merci d'avance !

Guillaume Darding [administrateur]

15 mai 2019 à 22h48

Bonjour Balthazar,

l'azote remplace l'air car l'air contient, outre de l'azote, de l'oxygène, oxygène qui a tendance à favoriser l'aération de l'huile (formation de bulles et/ou de mousse). Or, ce phénomène réduit significativement les performances de l'huile et donc la capacité d'absorption de l'amortisseur.
Balthazar

16 mai 2019 à 19h13

Vu, merci pour la réponse. Je vois donc mieux l’intérêt de l'azote pour les amortisseurs bi tubes !
Cependant, ou réside alors l’intérêt pour des amortisseurs mono tubes ou l'air et l'huile ne sont pas en contact en n'ont donc aucune raison de mousser ?
Guillaume Darding [administrateur]

16 mai 2019 à 22h47

Bonjour Balthazar, dans le cas d'un amortisseur monotube, l'azote présente plusieurs avantages, du fait que c'est un gaz inerte.

Les propriétés chimiques de ce gaz sont identiques quelles que soient les conditions climatiques, la saison. Au contraire, l'air peut être plus ou moins chargé en humidité, ce qui peut affecter le comportement du gaz lorsque l'amortisseur est sollicité, au contraire de l'azote qui conservera des caractéristiques stables et prévisibles.

D'autre part, l'humidité présente naturellement dans l'air est de nature à abimer plus rapidement les joints. Cette humidité est aussi de nature, toute proportion gardée à faciliter la corrosion (selon les nuances de métal utilisées).
Jean-Michel GRISON

19 mai 2019 à 09h12

Bonjour
peut-on équiper une DS5 avec les amortisseurs à double butée du C5 aircross ?
Guillaume Darding [administrateur]

20 mai 2019 à 15h20

Bonjour Jean-Michel,

même si c'était possible, je ne le recommande pas du tout car il faut voir la suspension dans sa globalité (ressort, barre anti-roulis, etc) et changer un organe de la suspension va nécessairement impacter le comportement global de votre véhicule... peut-être en mieux sur certains aspects, mais peut-être en moins bien sur d'autres!
Balthazar

21 mai 2019 à 21h13

Pour revenir sur les amortisseurs dits à gaz, l'intérêt de l'azote réside donc dans la consistance de ses réactions quelles que soient les conditions extérieures, c'est bien cela ?
[merci de préciser si HS]
Cependant, je ne comprends pas comment le taux d'humidité dans l'amortisseur peut varier...les amortisseurs ne sont ils pas étanches ?
A la limite pour des bi tubes, je comprends que l'air du réservoir puisse interagir avec l'extérieur autant sur des mono tubes, j'ai plus de mal à voir...
La réponse à l'échauffement de l'air vs celle de l'azote apporte elle aussi gain en faveur de l'utilisation de l'azote ?
Aussi l'utilisation de l'azote permet elle l'obtention d'un gain mesurable ou relève elle de l'argument marketing ? (quid de l'utilisation en sport auto?)
Merci de la réponse précédente !
Guillaume Darding [administrateur]

24 mai 2019 à 11h15

Bonjour Balthazar,

quand je parle de taux d'humidité qui varie, il s'agit du taux d'humidité de l'air ambiant, celui qui serait utilisé dans l'amortisseur. Si c'était de l'air ambiant, cela signifie qu'en fonction de la saison ou de la météo où l'amortisseur est fabriquué, le taux d'humidité pourrait varier d'un amortisseur à l'autre.

Je manque de recul sur le sujet et il m'est donc difficile de vous indiquer si le gain est réellement mesurable à vrai dire. En sport auto, c'est aussi de l'azote qui est utilisé.

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