Comment marche la direction? (Voiture partie 3)

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Qu'est-ce qui se passe quand on tourne le volant de notre voiture? Allons le découvrir ensemble dans cette nouvelle vidéo, où on va expliquer toutes le fonctions du système de direction.

Une des choses fondamentales d'un véhicule est la possibilité d'aller tout droit ou prendre un virage. Ceci est possible grâce au système de direction, qui bien sûr a la fonction de changer la direction des roues antérieures de notre voiture. Mais pourquoi, après avoir pris un virage bien précis, notre voiture suit le virage et ne continue pas a procéder tout droit? Pour répondre a cette question on doit connaître avant tout la physique de la roue, une entre les invention les plus grandes de l'homme.

Si la roue de notre voiture tourne autour d'elle même parfaitement, c'est parce que sa vitesse de contact avec la surface est égale à zéro. Mais comment est-ce que la roue peut avoir vitesse zéro? Cela arrive parce que la roue présente deux types différents de mouvement: le mouvement de translation en avant et le mouvement rotatoire autour de son axe. On peut remarquer que ces deux mouvements ont directions contraires et quand on les ajoute, ils s'annulent, en créant donc vitesse zéro dans le point de contact entre la roue et la surface routière.

Ce principe nous aide à mieux comprendre le mécanisme de la direction.
Disons que, après avoir pris un virage, notre voiture, à la place de tourner, continue tout droit. Dans cette situation, la direction de la VITESSE DE ROTATION est inclinée alors que la direction de la VITESSE DE TRANSLATION est encore droite. La vitesse dans le point de contact donc ne peut jamais être zéro et cela cause le glissement de notre voiture. Il faut donc que toutes les deux vitesses suivent la même direction.

Cela est possible seulement quand le véhicule entier tourne par rapport à un particulier point central. Les lignes perpendiculaires des deux roues antérieures en effet doivent rencontrer la ligne perpendiculaire des deux roues arrière dans ce point précis, pour obtenir la direction correcte. Comme on peut voir sur le graphique. Les deux roues antérieures ont deux angles de braquage différents, et ce phénomène est appelé EFFET ACKERMANN, dans lequel la roue antérieure externe dessine une trajectoire plus large par rapport à la roue interne. Cela signifie que per prendre un virage, les roues antérieures doivent avoir deux différents angles de braquage.
Le système de direction de notre voiture permet à toutes les deux roues antérieures d'avoir le correct angle de braquage. La DIRECTION À PIGNON ET CRÉMAILLÈRE représente la typologie de direction la plus commune dans les automobiles. Au centre de ce mécanisme on trouve précisément la CRÉMAILLÈRE, c'est-à-dire un engrenage linéaire lié de manière à pouvoir seulement effectuer des mouvements en ligne droite. Le PIGNON par contre est connecté à la colonne de direction et il est capable de faire bouger la crémaillère à droite et à gauche à chaque fois qu'on tourne le volant.
Fixés aux roues, cependant, les BRAS OSCILLANTS peuvent effectuer seulement un mouvement rotatoire autour de l'axe mis en évidence. Les bras à leur tour sont connectés à la crémaillère grâce à des TIRANS qui ont la tâche de transmettre le mouvement de translation et rotation.

Mais allons voir ce qui se passe quand on prend un virage avec notre voiture.
Comme on a dit, les roues ont deux différents angles de braquage, si on observe leur perpendiculaires en effet on verra qu'elles atteignent toujours le centre de rotation situé le long de la perpendiculaire des roues arrière. De cette manière, on obtient un virage sans dérapage ou glissement des pneumatiques.

Le mécanisme qu'on a illustré jusqu'ici est de type manuel; aujourd'hui la plupart des véhicules utilisent un mécanisme électrique appelé DIRECTION ASSISTÉE, avec le but de rendre le braquage plus simple et précis.

Ici on peut voir un exemple de direction assistée dans lequel un moteur brushless gère la COLONNE DE DIRECTION et le PIGNON. Le moteur brushless a la capacité de tourner tout le mécanisme en sens anti-horaire et horaire. Un module électronique par contre choisit combien de puissance le moteur doit transférer au mécanisme de direction, sur la base de l'angle de braquage, de la vitesse de rotation du volant et de la vitesse du véhicule.