amortisseur, un acolyte incontournable !
Les amortisseurs sont presque aussi vieux que l'automobile. Mais c'est surtout depuis les années 50 que leur rôle est devenu incontournable. Reconnaissables à leur forme de tube, ces éléments sont indissociables des ressorts pour assurer la tenue de route et le confort de votre voiture...
Texte & Photos : D.R.
Lorsque les roues d'un véhicule rencontrent des bosses ou des trous sur la route, les vibrations liées au choc se répercutent via les trains roulants qui sont reliés à la caisse. Le système de suspension permet de limiter la force de ces chocs grâce à un duo extrêmement efficace : le couple ressort-amortisseur. Celui-ci va en effet se charger d'effacer les vibrations et mouvements liés au mouvement du véhicule, pour le confort et la sécurité des occupants. Si vous avez l’impression que la tenue de route, l’adhérence de vos roues et le confort de votre véhicule ne sont plus vraiment satisfaisants, il est sans doute temps de vous renseigner sur le prix pour changer les amortisseurs de votre voiture. Mais avant cela, laissez-vous guider par ce dossier technique pour connaître tous les secrets de cet organe essentiel....
Quel est le rôle d'un amortisseur ?
Par méconnaissance, beaucoup de gens ont tendance à confondre l'amortissement avec la suspension d'une voiture. Or, si le terme suspension désigne l'ensemble des éléments mécaniques assurant les liaisons au sol, l'amortisseur possède quant à lui un rôle bien précis au sein de celles-ci. Agissant conjointement avec le ressort, dont le rôle est d'absorber les vibrations liées au relief de la route et de maintenir les roues de la voiture en contact avec le sol, l'amortisseur a pour mission de contenir le mouvement de ce dernier. Comme son nom l'indique, sa fonction est donc uniquement d'amortir. Sans amortisseur, une voiture risquerait à rebondir de haut en bas tout au long d'un trajet car l'énergie envoyée dans les ressorts ne se dissiperait pas assez vite pour que le mouvement s'arrête de lui-même !
Le rôle des amortisseurs, généralement à raison d'un par roue, consiste donc à contenir les mouvements des ressorts dans leur phase de compression mais aussi de détente. D'un point de vue physique, cette action peut se résumer à une dissipation d'énergie cinétique en énergie thermique. En effet, l'amortisseur évacue l'énergie emmagazinée sous forme de chaleur. Par conséquent, plus un amortisseur est sollicité, plus il chauffe. Cette chaleur n'est d'ailleurs pas sans effet sur la viscosité de l'huile qu'il contient, ce qui peut influer sur les performances de l'amortisseur.
Enfin, les amortisseurs permettent également de maintenir l'assiette du véhicule pour contrer les forces (les fameux "g") qui s'appliquent au véhicule lors des accélérations et des freinages ou dans les virages (force centrifuge). Le but est ici d'éviter que le ressort ne s'écrase plus que nécessaire sous l'effet du poids.
Comment fonctionne un amortisseur ?
Dès 1905, Renault déposa un brevet d'amortisseur hydraulique à piston. C'est dire si cette invention ne date pas d'hier ! Améliorés en 1953 par Christian Boursier de Carbon, inventeur des amortisseurs télescopiques monotubes, les amortisseurs hydrauliques représentent encore la très large majorité des systèmes utilisés dans l'automobile et c'est pourquoi dans ce dossier nous nous intéresserons uniquement à ce type d'amortisseur. Même s'il est remplacé par des pièces de plus en plus sophistiquées sur les véhicules haut de gamme (amortissement piloté et hydropneumatique notamment), le principe de fonctionnement d'un amortisseur standard reste simple à comprendre.
De façon classique, l'amortisseur se compose d'un tube contenant de l'huile, solidaire du bras de suspension, et d'un piston dont la tige est en liaison avec la carrosserie. Lorsqu'il se déplace dans le cylindre, le piston divise l'amortisseur en deux chambres (inférieure et supérieure) et l'huile se déplace de l'une à l'autre grâce à des clapets anti-retour. Il y a une valve dédiée à la compression et une autre à la détente, ce qui permet de définir une vitesse différente en fonction du type de réglage recherché. On parle alors du tarage de l'amortisseur. Plus l'huile se déplace lentement, plus l'amortisseur freine le mouvement du ressort et influe sur la fermeté du confort.
Dans le corps d'un amortisseur téléscopique, on trouve également 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. La petite chambre d'air sert donc à accueillir l'huile qui est chassée. L'air étant plus facile à comprimer que l'huile, sur des compressions rapides (trou ou bosse), le gaz va réagir plus vite que l'huile.
A gaz ou à huile ?
Parallèlement aux amortisseurs hydrauliques (dits "à huile"), on trouve sur le marché des amortisseurs dits "à gaz". En réalité les amortisseurs à gaz fonctionnent selon le même principe et contiennent eux aussi de l'huile, la seule différence étant ici que de l’azote remplace l'air présent dans le circuit. L'azote étant mis sous pression (de 5 à 30 bars) améliore la réactivité du piston et rend l'ensemble plus vif. Il présente aussi une sensibilité moindre à l'échauffement et donc de meilleures performances en usage intensif ou sportif. Les amortisseurs à gaz sont assez largement considérés comme plus efficaces mais ils sont aussi, malheureusement, plus chers et souvent un peu moins confortables aussi.
Les différents types d'amortisseurs téléscopiques
Amortisseur bi-tube
Adapté à la majorité des utilisations (plus de 90% des véhicules de série en sont équipés), l'amortisseur bi-tube est constitué d'une double chambre d'huile dans le même cylindre résultant un déplacement de l'huile de la chambre interne vers la chambre externe lorsque la suspension est en mouvement. Pendant le rebond, l'huile retourne à travers la valve du piston pour créer un effet d'amortissement. Les ajustements de suspension sont toutefois moins précis puisque le niveau de l'huile est plus bas et la zone de pression sur le piston est réduite par rapport à un design mono-tube (voir plus loin) où la pression est deux fois plus importante. De plus, le cylindre étant composé d'un second tube, la chaleur est moins dissipée par ce type de conception. Par conséquent, en usage intensif la dégradation de l'huile sera plus importante.
Amortisseurs mono-tube
Le design mono-tube permet de séparer complètement la chambre d'huile de la chambre de gaz dans un seul et même cylindre. Considérés plus performants grâce à une pression interne plus élevée, une plus grande puissance d'amortissement grâce à la plus grande surface du piston ainsi qu'un meilleur refroidissement de l'huile, les amortisseurs monotube ont la préférence des constructeurs de voitures à caractère sportif. Relativement simple techniquement, l'amortisseur monotube supporte plus facilement des tarages très fermes (parfois réglable directement sur l'amortisseur,) et sa tige, souvent plus épaisse, s'avère plus robuste. Par ailleurs, le design mono-tube peut être monté de manière inversée, améliroant ainsi fortement la rigidité. La technologie monotube fournit des performances supérieures et constantes ainsi qu'une durée de vie plus longue.
Les amortisseurs pilotés
Les amortisseurs pilotés (type Magneride de l'équipementier Delphi) se trouvent sur les sytèmes de suspensions dites "active". Ici, un système de gestion électronique permet de contrôle et de modifier en un temps très court la fermété de chaque amortisseur pour optimiser son efficacité en fonction du relief de la route et du type de conduite adopté. Un amortisseur piloté réagit à une commande électrique grâce à des particules métalliques mélangées à une huile spéciale qui forment un mélange dit " magnétorhéologique". Un électroaimant installé au niveau des clapets où passe l'huile permet alors de moduler la viscosité de celle-ci et donc la fermeté de l'amortisseur. Plus l'électroaimant est alimenté, plus les particules vont se coller et ainsi réduire le débit de l'orifice qui permet à l'huile de passer d'une chambre à l'autre.
Les amortisseurs à butée hydraulique
Quand un amortisseur se trouve totalement compressé et atteint la limite de son débattement sous une forte contrainte, on dit alors qu'il arrive en butée. Sur les amortisseurs standards, cette butée réalisée généralement en polyuréthane est placée sur la tige de poussée et agit alors comme un ressort. Mais du fait de sa fermeté, la butée renvoie le choc assez violemment dans l'amortisseur en phase de détente, ce qui provoque alors un effet de rebond plutôt désagréable. Dans le cadre de son programme "Advanced Comfort", Citroën a conçu de nouveaux amortisseurs dotés de deux butées hydrauliques internes. Si le principe de la butée de compresison hydraulique ne revient pas à Citroën, l'adoption d'une deuxième butée (pour la détente) constitue une nouveauté et un progrès certain en matière de confort. Ainsi, lorsque l'amortisseur Advanced Comfort arrive aux limites du débattement minimum, la butée de compression agit comme un second amortisseur qui va freiner le mouvement de l'amortisseur principal grâce à de l'huile. Cet effet se montrant bien plus progressif que celui des butées caoutchouc, on supprime totalement le cognement lors des grosses compresisons. De plus, quand la suspension revient vers sa position initiale, la seconde butée rend à son tour la fin de détente plus progressive. Avec ce principe de double butée, Citroën a réussi à créer une suspension aussi confortable, si ce n’est plus, que ses anciens systèmes pneumatiques ou hydrauliques pilotés pour un coût dix fois plus faible !