La géométrie de direction d’un véhicule utilitaire constitue une question difficile. Inertie, cinématique de direction, pincement, carrossage et étalement garantissent la bonne maîtrise à tout moment des pneus.
En fonction du domaine d’application, un camion roule sur un nombre différent d’essieux. Ces derniers ne doivent toutefois pas seulement porter la charge du camion. Ils font également partie intégrante du système de direction. Généralement, les roues sur l’essieu avant sont directrices. Les domaines plus exigeants nécessitent en revanche plusieurs essieux directeurs. Pour permettre une bonne fixation de ces roues directrices, et donc plutôt mobiles, il convient de définir une géométrie d’essieu très complexe avec des angles précis.
La mission de cette géométrie de suspension est de transmettre toutes les forces agissant sur les pneus sur la structure. En font par exemple partie les forces de direction des pneus ou les forces survenant à l’accélération et à la décélération. Si le chauffeur tourne le volant, la géométrie de direction définit la position des pneus et transmet les forces entre les pneus et la voie sur la tringlerie de suspension. Pour éviter que les roues de l’essieu directeur, qui doit être placé sur des paliers non fixes, mais mobiles deviennent autonomes et décident seules de la route à prendre, elles doivent se mettre en position presque devant la jonction de l’essieu. Et cette dernière est précisément définie par l’inertie, le pincement, le carrossage, l’étalement et le rayon de braquage.
L’inertie remet les roues droites
L’inertie se charge du fait que les roues soient toujours droites tant que le véhicule se déplace. Pour l’illustrer, il suffit de s’appuyer sur l’exemple du caddie. La roue est montée de telle sorte que le boulon de la fusée d’essieu est décalé vers l’arrière par rapport à l’essieu. Son axe touche le sol avant le centre de la roue. L’axe effectif de la roue se trouve donc derrière le point de rotation de la construction de roue.
Grâce à cette construction, la roue est pratiquement tirée dans cette position. C’est la raison de l’existence de l’inertie qui la redresse automatiquement dans le sens de marche. Cet effet est lié à la survenance d’une force latérale sur le pneu dans les virages, qui adresse un bras de levier. Le couple de rappel ainsi créé ne cesse de remettre la roue droite. L’angle d’inertie décrit la position de la ligne centrale de l’axe directeur par rapport au point central de la surface d’appui des pneus. Sur les véhicules lourds, l’angle d’inertie est généralement de trois degrés environ.
Le pincement évite les contorsions
L’inclinaison des roues constitue également un élément fondamental pour la stabilité. Le pincement veille à ce que les roues ne se contorsionnent pas de manière non maîtrisée sur l’essieu. Les roues ne sont pas parallèles entre elles, mais sont inclinées vers l’intérieur dans le sens de marche. Le pincement est défini par la différence de dimension mesurée sur les bords de jante à hauteur du centre de la roue. Le pincement se charge également d’une mission essentielle. En déplacement en ligne droite, la résistance de roulement produit une force qui dirige la roue gauche vers la gauche et la roue droite vers la droite. Le pincement agit contre cette force et évite le défaut de parallélisme des roues. Il n’en va pas de même pour les roues avant entraînées. Si elles sont soumises à un couple, l’effet inverse se déclenche : les forces d’entraînement repoussent les roues non pas vers l’extérieur, mais vers l’intérieur. Dans ce cas, les roues doivent donc être inclinées vers l’extérieur. Il est question de pincement extérieur.
Les roues peuvent également prendre d’autres positions dans la géométrie de direction. Le carrossage désigne la position de la roue par rapport au plan de la voie. L’origine du carrossage vient de la construction de carrosses. Sa fonction était d’éviter que la roue ne se détache si l’écrou de roue était desserré. Si les roues sont inclinées vers l’extérieur, l’on parle de carrossage positif et de carrossage négatif lorsque les roues sont inclinées vers l’intérieur. Un carrossage positif atténue les coups provoqués par la voie sur les composants de la direction, garantit une usure uniforme des pneus et veille à des forces de direction réduites. En cas de carrossage négatif, les roues sont inclinées vers l’intérieur. Cette position augmente l’effort de guidage latéral des pneus. Normalement, les poids lourds présentent un carrossage positif avec une inclinaison de deux à trois degrés.
L’inclinaison de la fusée d’essieu détermine le rayon de braquage
Cette inclinaison appelée étalement joue également une part prépondérante dans la synchronisation de la géométrie de direction. Elle détermine l’inclinaison des fusées d’essieu par rapport au plan longitudinal du véhicule. Son angle est généralement de cinq degrés. En relation avec le carrossage, elle permet de calculer le rayon de braquage. Elle agit autant sur l’effort de direction nécessaire et génère un couple de rappel. Elle veille donc au fait que les roues reprennent automatiquement leur position après un virage. Si ce couple de rappel n’était pas présent, le chauffeur devrait tourner le volant dans l’autre direction en sortie de virage. Un tel geste lui ôterait toutes les sensations de comportement de marche et de vitesse en virage. Un autre danger viendrait s’y ajouter : si la direction n’est pas rétablie à temps en sortie de virage, le véhicule peut faire une embardée.