Technologie automobile E-Book

Encyclopaedia Universalis

• Herausgeber: Encyclopaedia Universalis
• Kategorie: Bildung
• Sprache: Französisch

Seitenzahl: 72

Veröffentlichungsjahr: 2016

Beschreibung

Concrètement, un véhicule se compose de pièces élémentaires (se comptant en dizaines de milliers) réunies en organes (quelques milliers), lesquels sont organisés en systèmes (quelques centaines). Ces derniers sont assemblés sur les véhicules unitairement ou par sous-ensembles appelés modules...

Leseprobe

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ISBN : 9782341002912

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Technologie automobile

Introduction

Concrètement,un véhicule se compose de pièces élémentaires (se comptant en dizaines de milliers) réunies en organes (quelques milliers), lesquels sont organisés en systèmes (quelques centaines). Ces derniers sont assemblés sur les véhicules unitairement ou par sous-ensembles appelés modules. Classiquement, une automobile se découpe en quatre grands domaines technologiques : la carrosserie, le groupe motopropulseur, le châssis et l’électronique (ce dernier domaine étant traité ici au sein des trois premiers).

1. La carrosserie

La carrosserie comprend, d’une part, la caisse ou caisse en blanc, qui constitue la structure métallique du véhicule, et, d’autre part, les équipements intérieurs et extérieurs qui garnissent celle-ci.

• La caisse du véhicule

Sur la plupart des voitures d’aujourd’hui, la caisse est dite autoporteuse car elle intègre le châssis, autrefois séparé, pour constituer un structure monocoque. La carrosserie comprend des parties extérieures visibles ou « peau » du véhicule, qui lui donnent sa forme telle que le design l’a définie, et des parties intérieures caissonnées pour recevoir les efforts auxquels elle est soumise. Généralement, elle se compose d’une partie inférieure – portant le groupe motopropulseur, le train avant, la planche de bord, les sièges, le train arrière, le coffre et le réservoir – et d’une partie supérieure qui supporte le toit (ou pavillon), les vitres fixes, les portes et les capots (capot avant, capot arrière ou porte de coffre ou encore hayon).

La caisse est calculée pour résister aux efforts liés aux usages répétitifs ou exceptionnels, et pour absorber l’énergie des chocs en se déformant de façon organisée afin de préserver l’habitacle (fig. 1). Le niveau de performances demandé en sécurité passive est tel qu’il définit le dimensionnement des principales membrures longitudinales ou transversales de la structure. Ainsi, les longerons avant situés de part et d’autre du moteur doivent transmettre, sur chaque côté, des efforts de plus de 10 tonnes. Cela permet de définir, par le calcul, la forme générale et la section du longeron, l’épaisseur de ses parois et la nature de l’acier utilisé.

Automobile : structure renforcée. Structure d'un véhicule montrant les renforts (zones plus foncées) destinés à absorber l'énergie en cas de choc (doc. Renault).

Les efforts en roulage sont essentiellement de type flexion, sous la masse des occupants et du moteur, et de type torsion, sous les sollicitations issues de la route par le biais des trains. Pour tenir en endurance, les zones d’introduction d’efforts et les nœuds d’assemblage des membrures sont étudiés minutieusement. La caisse est calculée par la méthode des éléments finis pour les différents cas de charges : en chocs, en vibrations acoustiques et en endurance routière de façon à limiter les essais sur des bancs multivérins et surtout les essais en roulage.

Pour alléger la caisse, la tendance est à l’utilisation de tôles d’acier à haute ou très haute limite élastique de façon à pouvoir réduire l’épaisseur des parois à performance égale. Cela complique le formage par emboutissage des pièces et conduit parfois à l’utilisation de profils ou de pièces embouties à chaud. Une autre solution d’allègement, à première vue simple, est l’utilisation de tôles et de profils d’aluminium, mais son développement reste limité du fait du coût élevé de ce matériau, de problèmes d’assemblage en usine et de réparation en après-vente. Les plastiques thermodurcissables sont utilisés pour la fabrication des pièces de peau ou les ouvrants de véhicules de moyenne série. Pour les ailes produites en grande série, on emploie plutôt des plastiques thermofusibles qui absorbent les petits chocs sans déformation résiduelle. Enfin, le plastique recyclé est couramment utilisé dans des carters ou les carénages inférieurs car il est plus léger et moins cher que la tôle.

La protection anticorrosion assure une tenue sans perforations de l’ordre de dix ans grâce à des tôles préprotégées par zingage ou peintures performantes, à une couche d’apprêt par trempé en électrophorèse (technique utilisant aujourd’hui l’eau comme solvant, ce qui permet de réduire la pollution due aux solvants organiques volatils) et à des mastics et cires de protection ou d’étanchéité. Déposée par robots en plusieurs couches, dans d’immenses ateliers hors poussières, la peinture fait l’objet de recherches en matières de rayabilité et d’aspect (brillance, inclusion de microparticules pour lui donner des reflets moirés plus esthétiques que la peinture métallisée classique).

La volonté d’ouvrir plus le véhicule sur l’extérieur a généré l’offre, en option, de toits ouvrants de plus en plus grands ou de toits fixes où le verre a totalement remplacé la tôle centrale ou, encore, par la naissance d’une nouvelle variante de carrosserie : le coupé-cabriolet. Grâce à une cinématique et à une assistance très élaborées données par de nombreuses biellettes et vérins, le toit et la vitre arrière (custode) se replient automatiquement dans le coffre, permettant de réaliser le rêve séculaire de s’adapter à la météorologie sans bouger de son siège.

• Les équipements extérieurs

Les vitres fixes sont le plus souvent collées sur la structure pour participer à sa rigidité et ne pas s’éjecter en cas de choc. Le pare-brise est en verre feuilleté dont la couche intermédiaire, en plastique, évite l’éparpillement en de multiples morceaux lors d’un choc. Il peut être athermique pour réfléchir le rayonnement solaire en été. Du verre feuilleté peut être aussi utilisé pour les vitres latérales en raison de ses qualités acoustiques, anti-intrusion (vitres incassables) et d’absorption d’énergie en choc. Pour alléger ou pour obtenir des formes complexes – difficilement réalisables avec le verre minéral –, un plastique transparent appelé polycarbonate a fait son apparition dans l’industrie automobile.

Les essuie-vitres (ou essuie-glaces) s’éloignent aujourd’hui du système classique à deux balais parallèles pour balayer efficacement des pare-brise de plus en plus grands du fait de leur inclinaison résultant du style monospace et de la hauteur croissante des véhicules. Comme solution, on note le mono-balai sur pantographe (deux biellettes parallèles guident le balai) ou coulissant, le bi-balai sur pantographe et le bi-balai antagoniste mû par une tringlerie ou même par deux moteurs synchronisés électroniquement.

Les pare-chocs, en général en matières plastiques partiellement recyclées, sont capables de subir de petits chocs sans aucune dégradation et, dans le cas d’un choc avec un piéton, d’absorber l’énergie au niveau des jambes. En revanche, ils sont détruits dans le choc normalisé à 16 km/h qui teste la réparabilité en après-vente. Pour limiter le coût de réparation, la structure avant, déformable, qui les supporte est facile à démonter. Par intégration progressive d’organes a émergé le module « face avant technique » qui comprend une ossature métallo-plastique, les pare-chocs, les projecteurs, les feux de signalisation et le système de refroidissement. Préparé par un fournisseur-intégrateur, il est raccordé en une opération de montage sur la chaîne principale.

L’éclairage et la signalisation font l’objet de réglementations très précises qui canalisent les performances croissantes des projecteurs. Leurs glaces, en polycarbonate et traitées antirayure, sont souvent nettoyées par des lave-projecteurs. Les lampes halogènes sont aujourd’hui concurrencées par les lampes à décharge de xénon qui sont plus efficaces mais plus chères et qui demandent une correction automatique d’orientation asservie à l’assiette du véhicule pour éviter l’éblouissement des conducteurs venant en face. Les L.E.D (light emitting diodes) apparaissent dans les feux arrière (moindre consommation électrique, moindre encombrement, allumage plus rapide et possibilités de nouveaux aspects). Elles passeront progressivement à l’avant du véhicule, en particulier pour les feux de signalisation de jour (running lights) utilisés dans les pays nordiques et qui se répandent en Europe. Pour élargir la vision en courbe, la tendance est aux feux de croisement pivotants suiveurs de trajectoire ou à de petits projecteurs latéraux dédiés qui s’allument automatiquement en virage. La vision nocturne en feux de croisement peut être globalement améliorée par un système de projecteurs infrarouge, de capteurs et d’un traitement d’images informant le pilote par une alarme et un affichage sur écran ou pare-brise. Enfin, un capteur peut détecter les variations de luminosité ou la pluie et ainsi déclencher automatiquement l’éclairage ou les essuie-vitres.

• Les équipements intérieurs

Les sièges constituent un élément majeur du design intérieur par leur volume et leur habillage (tissu ou cuir).