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La berline dynamique

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Tags: IntelligenceArtificielle , Sécurité
sMOTION, le nouveau système d'amortissement actif de ZF, apporte une toute autre dimension au confort, au dynamisme et à la sécurité de conduite. C'est un avantage considérable en ce qui concerne la conduite hautement automatisée.
Martin Westerhoff, juillet 31, 2018
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Martin Westerhoff a fait des études de journalisme technique et se consacre depuis au domaine automobile et à la technologie. Il a un faible pour le sport automobile et les voitures de course.
De longues traverses en plastique sont collées à l'asphalte. Leur raison d'être est de causer le maximum de dégâts à la voiture qui roulera dessus. Imperturbable, le conducteur fait avancer son monospace compact bleu sur cette portion de route spécialement conçue. L'un des passagers arrière s'agrippe à la poignée tandis que le minivan passe les ralentisseurs à toute vitesse. Mais de l'intérieur de la voiture, on les remarque à peine. « Impressionnant ! » souffle-t-il en relâchant la poignée.

Un système actif est un système plus sûr et plus confortable

Un système actif est un système plus sûr et plus confortable

Sven Greger, l'homme qui est au volant, glousse de satisfaction. Il est ingénieur de recherche et développement chez ZF et travaille sur le développement de base de nos composants de châssis semi-actifs et actifs. Sven Greger est habitué aux passagers – souvent des acheteurs ou d'autres ingénieurs au service de fabricants automobiles internationaux – qui réagissent de cette façon lors des essais. « sMOTION, notre système de châssis entièrement actif, offre de nouvelles options de liberté pour contrecarrer le mouvement de la carrosserie, déclare-t-il. Nous pouvons donner à chaque roue sa propre capacité de résistance aux mouvements afin d'éviter que les situations sur la route ne secouent trop la carrosserie. » En plus du confort, sMOTION améliore considérablement le dynamisme et la sécurité de conduite en comparaison avec les systèmes actuels. Associé à des caméras, le système de châssis peut déterminer l'état de la chaussée, par exemple en anticipant les dos-d'âne ou les nids-de-poule, et en changeant sa configuration de manière appropriée.
sMOTION peut surélever ou abaisser les roues activement.
— Dr Christoph Elbers, vice-président du département de développement technologique du châssis

Un système d'amortissement doit faire face à de nombreuses situations sur la route. Une route inégale provoque forcément des à-coups, amortis par les suspensions. Lorsqu'une roue passe un obstacle, elle remonte en compressant un ressort situé entre la fusée d'essieu et la carrosserie. Puis le ressort se détend. Le rôle de l'amortisseur est d'atténuer les vibrations causées par l'obstacle aussi vite que possible. En plus du choc direct, les véhicules doivent résister aux forces motrices, centrifuges et de freinage. Ces forces, associées au dynamisme de conduite, peuvent amener la structure de la voiture à bouger en direction de trois axes spatiaux (voir le diagramme ci-dessous). Le défi est le suivant : chaque situation de conduite requiert une force d'amortissement spécifique. Minimiser les mouvements de la carrosserie dans les virages nécessite une force d'amortissement élevée. Conduire sur des surfaces légèrement inégales ne nécessite que peu d'amortissement. Et maintenir un contact sûr entre les pneus et le sol demande une force d'amortissement modérée. « Un amortisseur classique ne peut offrir qu'un compromis, quoique intéressant, entre une conduite sportive et une conduite confortable, » affirme Dr Christoph Elbers, vice-président du département de développement technologique du châssis chez ZF.

Lorsque la dynamique du véhicule déclenche un mouvement, sMOTION entre en jeu

L'évolution du système d'amortissement CDC

L'évolution du système d'amortissement CDC

Le système semi-actif de contrôle continu d'amortissement Continuous Damping Control (CDC) de ZF a résolu le problème de ces objectifs contradictoires il y a déjà plusieurs décennies. Notre système d'amortissement semi-actif a commencé à être produit en série pour les voitures privées en 1997. À l'aide des signaux provenant des capteurs de deux roues et de la carrosserie pour chaque axe spatial, et d'informations complémentaires comme la vitesse du véhicule, l'accélération latérale et l'angle de direction, stockées dans le boîtier de commande, le système surveille en permanence les conditions de conduite et calcule la force d'amortissement optimale pour chaque roue. L'amortisseur possède une ou deux électrovannes qui peuvent modifier le flux d'huile en quelques millisecondes afin d'ajuster la dureté d'amortissement. Dr Christoph Elbers, spécialiste des châssis chez ZF, explique : « sMOTION va encore plus loin. Tout en utilisant la conception de base de notre système CDC éprouvé, nous avons développé un amortisseur qui peut activement surélever ou abaisser la roue. »
Jusqu'à maintenant, les vibrations de la carrosserie étaient tolérées, voire voulues, juqu'à un certain point pour que les conducteurs se rendent compte des conditions de conduite. Mais dans des véhicules hautement automatisés ou autonomes, tous les occupants deviennent passagers. Et dans cette situation, chaque fois que le véhicule vibre, subit un choc, s'incline ou tangue, cela ne fait que gêner les passagers dans leur lecture ou leur travail. « C'est ce qui provoque le mal des transports et rend ces activités impossibles, » affirme Dr Christoph Elbers. « Cet effet est amplifié par la nouvelle disposition des sièges, dans laquelle le conducteur et les passagers peuvent se retrouver dans le sens inverse de la conduite. » La réponse à ce dilemme réside dans la mise en place d'un châssis actif. sMOTION de ZF est une solution du futur qui améliore déjà les conditions de conduite d'aujourd'hui. À peine dérangés par le processus de conduite, les passagers peuvent passer leur trajet à travailler ou à se détendre.

De puissants actionneurs pour un trajet tout en douceur

De puissants actionneurs pour un trajet tout en douceur

sMOTION est capable d'ajuster des mouvements dont la fréquence monte jusqu'à cinq hertz – l'équivalent de 0,2 seconde de vibration. Dans notre véhicule test, ces ajustements sont fait par le biais d'un actionneur de 2,5 kW sur chaque roue. Cet actionneur est une pompe électrique qui augmente la pression d'huile soit au-dessus, soit en dessous du piston d'amortisseur, et qui le met donc en mouvement activement. Pour les secousses de haute fréquence, comme les plaques d'égout, un décalage de niveau, une route irrégulière ou des graviers, l'amortisseur sMOTION possède un canal de dérivation redirigé vers les électrovannes du CDC.
13,6 13,6 ch
correspondent à la puissance totale
des quatre actionneurs de 2,5 kilowatts dans les véhicules test équipés du sMOTION.

Dr Achim Thomä, chef de projet technique pour sMOTION, et son équipe se sont retrouvés confrontés à un défi peu ordinaire. Comment prouver l'efficacité du système s'il absorbe les chocs de manière si discrète que les passagers ne remarquent presque rien ? La solution était simple. Pour les démonstrations, Sven Greger utilise maintenant une tablette pour contrôler les amortisseurs sur un véhicule immobile : un par un, par paire ou les quatre à la fois. Lorsqu'il touche l'écran de sa tablette, le minivan s'élève et s'abaisse, tangue, s'incline et vibre comme un cheval de rodéo. À tel point que les ingénieurs assis dans le véhicule ont toutes les raisons de s'accrocher aux poignées, même si le véhicule ne va nulle part !
sMOTION à l'épreuve de la route

En bref : Grâce au système d'amortissement entièrement actif sMOTION, conduire devient plus confortable, plus dynamique et plus sûr. Le défi : chaque situation de conduite requiert une force d'amortissement spécifique. Par exemple, minimiser les mouvements de la carrosserie dans les virages nécessite une force d'amortissement élevée. En revanche, conduire sur des surfaces légèrement inégales n'en nécessite que peu. Maintenir un contact sûr entre les pneus et le sol demande un amortissement modéré. Avec des caméras, le système de châssis peut déterminer l'état de la chaussée, par exemple en anticipant les dos-d'âne ou les nids-de-poule, et en adaptant sa configuration. C'est ainsi que sMOTION apporte sa contribution à la conduite hautement automatisée.