La Géométrie des trains roulants

[jvila]

Elément essentiel du comportement dynamique d'une voiture, le terme "géométrie" ou "parallélisme" regroupe plusieurs mesures et des valeurs d'angles très précises qui ont été calculées avec soin lors de la conception de la voiture. Voici démystifié cette opération et les dessous de ces réglages ainsi que leur influence souvent insoupçonnée sur la conduite et le comportement routier. Avec en prime, toutes les valeurs de réglage pour les VW Aircooled et les Porsche 356 [...]

Pour orienter les roues, la méthode universellement adoptée consiste à monter leur fusée sur un pivot. Mais les positions relatives des axes des roues et des axes des pivots de fusée obéissent à des lois spéciales de conception et de construction correspondant aux phénomènes particuliers qui se produisent lorsque le véhicule se déplace surtout à grande vitesse.
Une voiture roulant le plus souvent en ligne droite, on cherche toujours à obtenir qu'elle suive naturellement une trajectoire rectiligne, sauf action du conducteur. On apprécie également le fait que, après un virage, la direction revienne d'elle-même à la position en ligne droite. D'autre part, une voiture ne roulant pas toujours sur un sol parfaitement plan, loin s'en faut, il importe que la rencontre d'un obstacle par une roue ne provoque pas une réaction de braquage qui aurait une influence sur la direction. Enfin, il est pratiquement impossible de placer l'axe de braquage de la roue exactement dans le plan médian de celle-ci. Ainsi se trouvent résumés rapidement les facteurs qui poussent les constructeurs à incliner l'axe de braquage de la roue par rapport à la verticale, et la fusée par rapport à l'horizontale.

Chasse
On appelle chasse l'angle que forme l'axe du pivot de fusée lorsqu'on le fait basculer dans le plan vertical parallèle à l'axe de la voiture. La chasse est dite positive lorsque le sommet du pivot est basculé vers l'arrière, ou négative dans le cas inverse. La chasse est positive quand le prolongement de l'axe de la fusée vers le bas vient toucher le sol en avant du centre de contact du pneumatique avec le sol. Lorsque la voiture roule, poussée par les roues arrières, la résistance au roulement du pneumatique donne alors naissance à un couple de redressement, qui agit dès que la roue n'est plus parallèle à l'axe longitudinal de la voiture, et tend à ramener cette roue toujours dans la position de marche en ligne droite.

Inclinaison des pivots
La chasse est comme expliqué ci-dessus, une inclinaison du pivot de fusée dans le plan longitudinal. L'inclinaison du pivot proprement dit est une inclinaison dans le plan vertical transversal à l'axe de la voiture. C'est à dire que le sommet du pivot de fusée se trouve basculé vers le centre de la voiture. Cette inclinaison est toujours de même sens, et il n'existe donc pas d'inclinaison "négative" des pivots. Le principal bénéfice de l'inclinaison des pivots est d'éviter toute réaction de la direction lorsqu'une roue rencontre un obstacle.

Carrossage
Le carrossage est l'inclinaison de l'extrémité de la fusée vers le bas. Son origine est attribuée à plusieurs causes dont la principale est de faire reposer le poids du véhicule aussi près que possible de la base de la fusée, pour réduire l'effort de porte-à-faux sur celle-ci.

a : carrossage, b : inclinaison des pivots

Pincement
Un des effets du carrossage a pour effet sur route plane de déformer le pneu en le faisant rouler à la façon d'un cône (un cône tend toujours à décrire une courbe). Pour éviter un ripage des pneus sur le sol, il faut faire converger les roues pour compenser l'effet du carrossage, qui tend à les faire diverger. D'autre part, dans la généralité des cas ,le prolongement de l'axe de pivot vers le bas ne coïncide pas exactement avec le centre de la surface de contact du pneu avec le sol, et il reste légèrement à l'intérieur par rapport à celui-ci. Dans ces conditions, si les roues avant sont poussées, elles tendent à diverger. Si, au contraire, les roues tirent la voiture (traction avant), elles tendent à converger vers l'avant. Or, comme toutes les timoneries de liaison entre les roues comportent, sinon un jeu, du moins une certaine élasticité, on compense d'avance cette dernière en faisant légèrement converger (pincement) les roues avant d'une voiture à propulsion arrière, ou diverger (ouverture) les roues avant des voitures à traction avant.

Pincement : V1 < V2

Un ensemble cohérent
L'ensemble de cette géométrie du train avant est un très important facteur de maniabilité et de confort. Chacun des angles réagit sur les autres, et le problème se complique du fait que, surtout avec les dispositifs actuels de suspension indépendante des deux roues avant, un ou plusieurs de ces angles peuvent varier lorsque la roue monte sur un obstacle ou descend dans une dépression; de même que se modifie la symétrie des angles des deux roues avant lorsque, dans les virages, la voiture s'incline latéralement en écrasant la suspension d'un côté et en la soulageant au contraire du côté opposé. On réalise bien qu'il s'agit d'un ensemble de réglages tous liés les uns aux autres et qu'il parait hasardeux d'en modifier un arbitrairement, sauf pour des applications bien particulières... ce qui sort du cadre de cet article.

Un mauvais réglage peut avoir d'importante conséquences non seulement sur le comportement de la voiture sur route, mais aussi sur les pneumatiques en provoquant une usure accélérée et/ou irrégulière.

Comment varie la géométrie ? Quand la faire contrôler/régler ?
La géométrie est influencée par tous les coups reçus par la roue... tout au moins ceux qui sont suffisamment intenses ou secs pour qu'il soient répercutés sur les éléments mécaniques au-delà des capacités d'amortissements du pneu. Le simple fait de monter sur un trottoir haut en se garant un peu rapidement peut avoir une incidence sur la géométrie. Ce qui fait qu'il est bon de faire contrôler la géométrie régulièrement tous les 20 à 30.000 km.
La géométrie doit être refaite après toute intervention sur les rotules, pivots ou tout autre élément de la direction et parfois de la suspension comme par exemple après le remplacement des amortisseurs sur les train-avant de type McPherson des 1302/1303.

Peut-on intervenir sur tous les réglages ?
Sur les voitures de grande série, il est très rare de pouvoir intervenir sur tous les réglages à la fois (carrossage, pincement, chasse, inclinaison). Les VW et les Porsche propulsées par un Flat4 n'échappent pas à la règle. En général, la chasse du train avant est déterminée par la conception et le montage correct du train-avant sur la tête de châssis. Un réglage de chasse hors-tolérance trahit un choc ou un accident subit par le train-avant et/ou la tête de châssis non ou mal réparé. Il en est de même pour l'inclinaison. Par contre, un excentrique en haut de la fusée des trains à rotules permet lorsqu'il n'est trop grippé un réglage du carrossage et les biellettes de direction permettent d'agir sur le pincement et l'ouverture ainsi que sur la position du volant (il est interdit de recentrer le volant en le démontant et en le repositionnant... il faut impérativement le faire re-centrer lors d'une opération de contrôle/réglage de géométrie du train avant en agissant exclusivement sur les biellettes de direction).

On indique aussi la différence de carrossage toléré entre deux roues d'un même essieu, car si tel est le cas, il y a fort à parier que le véhicule tire d'un côté même en roulant en ligne droite sur une route plane... et c'est souvent signe d'un accident passé et/ou d'un véhicule qui n'a pas été correctement réparé.
Pour le train-arrière, on agit essentiellement sur le carrossage par un crantage/dé-crantage des barres de torsion. Il faut ensuite effectuer environ 500 km pour que tout se mette en place et que les barres de torsion aient le temps de se positionner en charge avant de faire un contrôle... Pour le pincement on peut agir légèrement sur la position (avant-arrière) de la plaque en bout de la barre de torsion.

Quelle sont les unités utilisées ?
Il s'agit essentiellement de mesures d'angles exprimées en degrés (°) et en minutes ('), elles sont aussi parfois exprimées en mm pour les valeurs de pincement/ouverture. Ce sont des valeurs très faibles qui font qu'il est nécessaire d'utiliser des appareils de mesures très précis. Si dans les premiers temps de la VW et de la 356 on utilisait des rapporteurs d'angles pour mesurer le carrossage et de barres et de comparateurs pour le pincement. Aujourd'hui on a couramment des bancs de mesures optiques ou laser qui ont une précision très supérieure. D'ailleurs au cours de la production VW a régulièrement resserré les tolérance des réglages prescrits...enfin l'évolution était de quelques minutes d'angles, autant dire très peu et suivait aussi l'évolution de la précision des appareils de mesure.

Ou faire contrôler/régler sa géométrie ?
D'un côté pratique cela ne va pas sans parfois poser des problèmes lorsque l'on se présente à un centre auto, car bien souvent les valeurs des différents réglages ne sont plus enregistrés dans les ordinateurs ou tout simplement plus disponibles sur place dans les classeurs qui ne peuvent répertorier TOUS les modèles de voitures depuis les débuts de l'automobile il y a plus de 100 ans ! Certains centres possèdent des systèmes performants mais assez fermés qui ne permettent pas d'effectuer ce contrôle/réglage si les données ne sont pas pré-enregistrés ... ce qui se passe souvent pour les modèles antérieurs à 1970. Un coup de téléphone avant de se déplacer reste encore la meilleure méthode de sélectionner le bon centre le plus proche qui a un banc optique permettant le réglage d'une voiture qui ne soit pas déjà enregistrée.

Combien ça coute ?
C'est bien évidemment variable d'un centre à l'autre et entre Paris et la Province, mais il faut compter environ environ 25 € pour un contrôle et si un réglage est nécessaire le coût est d'environ 60 €. Compte-tenu des bénéfices apportés lorsque tout est bien réglé, il serait vraiment dommage de s'en priver, et donc si vous ne vous souvenez plus quand vous l'avez fait pour la dernière fois ou si vous le l'avez jamais fait... il est sans doute plus que temps ! Vous ne le regretterez probablement pas, en découvrant votre VW transfigurée.

Pourquoi ne pas le faire soi-même ?
Nous déconseillons fortement la technique archaïque à base de barres, de ficelles et de rapporteurs d'angles qui est aujourd'hui totalement dépassée et n'apporte pas la précision de réglage d'un banc optique. Si elle peut fournir une première approximation après un remontage complet, elle n'est pas suffisante et doit être affinée par un réglage fait par un professionnel. L'économie de bout de chandelle éventuellement réalisée ne se justifie pas, dans la mesure où le résultat final dépend de la précision du réglage.

Si votre Centre de Contrôle ne dispose pas des valeurs exactes de votre VW, voici modèle par modèle les valeurs correctes pour les Flat 4 (Porsche et VW)
Toutes les mesures données ci-dessous ne sont qu'une compilation des données que l'on trouve dans la documentation technique de base VW et Porsche (ainsi que dans les RTA 116, 200, 231 et 278) les réglages doivent être effectués avec des pneumatiques aux dimensions d'origine et gonflés selon les prescriptions du constructeur. Les véhicules dont les barres de torsion ont été décrantées ne peuvent plus prétendre utiliser ses valeurs. Il va sans dire également que les roulements et les organes de suspension ne doivent pas avoir de jeu ...

Type 1

Véhicules militaires type "Afrika Korps" typ 82
Angle de chasse	5°
Carrossage (non réglable)	2° 30'
Pincement	1 à 3 mm
Train avant à pivot ->65
Voie	1305 mm
Angle de chasse	2° ± 15'
Carrossage (à vide)	0°
Carrossage (en charge)	+0° 40' ± 30'
Inclinaison	4° 20'
Pincement (à vide)	2 à 4 mm
Pincement (en charge)	1 à 3 mm
Angle de braquage roue intérieure	34° ± 2°
Angle de braquage roue extérieure	28° - 1°
Train avant à rotules 66 ->
Voie (tambour)	1305 mm
Voie (disque)	1316 mm
Angle de chasse (1200/1300/1500)	3° 20' ± 1'
Carrossage (1200/1300)	+0° 30' ± 15'
Carrossage (1500)	+0° 30' ± 20'
Différence de carrossage maxi	30'
Inclinaison (1200/1300)	4° 20'
Inclinaison (1500)	5°
Pincement (1200/1300)	2 à 4mm
Pincement (1500)	0 à 2mm
Angle de braquage roue intérieure	34° ± 2'
Angle de braquage roue extérieure	28° - 1°
Train avant McPherson (1302/1303)
Voie (tambour)	1375 mm
Voie (disque)	1379 mm
Angle de chasse	2° ± 35'
Carrossage	+1° 20' ± 20'
Différence de carrossage maxi	30'
Inclinaison	12° 30'
Pincement	+30' ± 10' ou +2,4 à 4,8mm
Angle de braquage roue intérieure	40°
Angle de braquage roue extérieure	35°
Train arrière à trompettes ->66
Voie	1288 mm
Carrossage (à vide)	+3° 30' ± 30'
Différence maxi admise entre les deux roues	20'
Pincement	-0° 5' ± 15'
Train arrière à trompettes 67->
Voie	1350 mm
Carrossage (à vide)	+1° ±1°
Différence de carrossage maxi	20'
Pincement	-5' ± 10'
Train arrière à cardans
Voie	1350mm
Carrossage (Berline)	-1° ± 30'
Carrossage (KG)	-1° 30' ± 30'
Différence de carrossage maxi	45'
Pincement	0° 10' ±10'

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Type 3

Train avant
Angle de chasse	10° 20' ± 15'
Carrossage (à vide)	+1° 10' ± 10'
Inclinaison des pivots en charge	5° 15'
Chasse du corps d'essieu	10° 20'
Chasse des pivots de fusées	4° ± 40'
Pincement (à vide)	3 à 5mm
Pincement (en charge)	0 mm
Train arrière
Carrossage (à vide)	+2° 30' ± 1°
Pincement (à vide)	0° ± 10' ou 0 ± 6mm

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Porsche 356

Pré-A (1100, 1300, 1300A, 1300S, 1500, 1500S)
Carrossage	+0° 40' ± 30'
Chasse	2° 30 ± 30'
Inclinaison des pivots	0° 40' ± 30'
Pincement	+1 à 3 mm
A (1300, 1300S, 1600, 1600S)
Carrossage	+0° 40' ± 30'
Chasse	5° ± 30'
Inclinaison des pivots	0° 40' ± 30'
Pincement	1 à 3 mm
B (1600, 1600S, 1600S 90)
Carrossage avant	+0° 40' ± 30'
Carrossage arrière	+0° 10' - 1° 30'
Inclinaison des pivots	0° 40'
Chasse	5° ± 30'
Pincement avant	+2mm ± 1mm
Pincement arrière	0mm ± 1.5mm
C (1600, 1600 SC)
Carrossage avant	+0° 40' ± 30'
Carrossage arrière	+0° 30' jusqu'à +2°
Inclinaison des pivots	4° 30'
Chasse	5° ± 30'
Pincement avant	+1 à 3mm
Pincement arrière	0° ± 1.5mm

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Type 2

Train avant ->67
Voie	1370 mm
Chasse	0°
Carrossage (à vide)	0° 40' ± 30'
Carrossage (en charge)	0°
Pincement (à vide)	0 ± 1mm
Pincement (en charge)	2 à 5 mm
Angle de braquage roue intérieure	34° ± 2°
Angle de braquage roue extérieure	25° - 1°
Train avant 68->
Voie	1370 mm
Chasse	3° ± 40'
Inclinaison des pivots	5°
Carrossage (à vide)	0° 40' ± 30'
Carrossage (en charge)	0°
Pincement (à vide)	+0° 15' ± 15' ou 0 à 3,3mm
Angle de braquage roue intérieure	32°
Angle de braquage roue extérieure	24°
Train arrière ->67
Voie	1360 mm
Carrossage (à vide)	4° 30' ± 30'
Ouverture	0° 5' ± 10'
Différence maxi admise entre les deux roues	20'
Train arrière 68->
Voie	1360 mm
Carrossage (à vide)	-50' ± 30'
Carrossage (à vide) Modèle Pompier	-2° ± 30'
Carrossage (à vide) Modèle Ambulance	-1° 30' ± 30'
Différence maxi admise entre les deux roues	20'
Pincement	+0° 10' ± 20'
Pincement Modèle Pompier	-0° 10' ± 20'

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Bonne route !

[sar]

Félicitation pour cet exposé clair et précis.Lors du réglage du parallélisme il faut faire très attention au point milieu de direction .Si le repère est inexistant il faut impérativement mesurer les divergences aux braquages à 20° car sur les directions à boitier les longueurs de biellettes de direction influencent beaucoup des inégalités de braquage.Lorsque je règle (rarement!) ce genre de voiture j'essaye d'égaliser en priorité ces angles .Le problème est le même sur les anciennes Alfa Roméo.Merci à tous