Liaison au sol - lmoisy.free.frlmoisy.free.fr/Hydractive.pdf · système de suspension hydropneumatique sorti en grandes séries. ... Citroën s'est intéressé aux suspensions. La

Liaison au sol

Suspension Hydropneumatique

(Citroën Hydractive)

Page 1 sur 14hydractive

22/08/2005http://seigneurienet.free.fr/travaux/Hydractive.htm

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



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 (blocspneumatiques). 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



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.



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



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 sansfreinage. L’amortissement est à double effet et symétrique



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 pressioncorrespond à une variation de raideur (non linéaire), après avoir dépassé l’aspérité, la sphère va recouvrer sa position d’équilibre (sphère du milieu).



2.2.4 Réponses du système à la charge



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 mouvementsde 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.



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



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



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.



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.



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

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