3 juillet 2015
Inverser la spirale du poids : la construction légère ZF dans la liaison au sol pour voitures de tourisme
Au cours des dernières décennies, les liaisons au sol des voitures de tourisme sont devenues de plus en plus performantes et sûres. Mais la plus grande charge utile, la stabilité directionnelle renforcée et les meilleures caractéristiques dynamiques ont également abouti à des essieux plus complexes et souvent aussi plus lourds. Depuis quelques années déjà, ZF cherche à inverser cette tendance. La toute nouvelle version d'un ressort à lames transversal en plastique renforcé de fibre de verre qui assure un guidage de roue et que ZF a intégrée dans un essieu léger pour voitures de tourisme, en constitue une preuve impressionnante.

Comparé à un essieu arrière multibras – optimal au niveau du comportement dynamique – le concept ZF permet de réduire le poids d'environ 13 %. À performances comparables, cet allégement tient surtout au principe de construction légère globale que ZF applique de façon rigoureuse. Depuis des années déjà, ZF optimise différents composants de liaison au sol en relation avec le poids : les amortisseurs et bras légers font partie de l'équipement de série et contribuent à diminuer le poids de la voiture particulière.

Matériaux alternatifs, nouvelles constructions, tolérances à ajustement optimal, moins de matériaux d'assemblage lors de la fabrication : ces mots-clés et exemples décrivent les approches stratégiques de la construction légère dans l'industrie automobile.

La perte de poids est particulièrement efficace lorsqu'il est possible de combiner un grand nombre de ces stratégies. Dans la liaison au sol pour voitures de tourisme, cela passe avant tout par la redéfinition du système essieu dans son ensemble à l'aide de la construction légère. C'est ce que ZF a fait avec son concept d'essieu arrière léger pour voitures particulières. Le composant central est un ressort à lames transversal qui guide la roue. Il est d'une part constitué de plastique renforcé de fibres de verre, un matériau nettement plus léger que l'acier, ce dernier occupant encore une place prédominante dans les essieux pour voitures de tourisme. En outre, les ingénieurs ZF ont intégré dans ce nouveau composant un grand nombre de fonctions d'essieu classiques, telles que la suspension, la stabilisation et le guidage de roue. C'est ainsi qu'une partie du ressort en matière plastique renforcée de fibre de verre assume par exemple aussi les fonctions d'un bras de suspension, si bien que l'essieu comporte globalement moins de composants individuels. Par ailleurs, il est possible de concevoir le ressort à lames transversal de façon à obtenir différentes rigidités en relation avec le tangage et le roulis – une condition de base pour son utilisation dans les modèles de voiture de tourisme ayant différentes caractéristiques de liaison au sol.

Haut degré d'intégration, légèreté et excellent comportement dynamique

ZF a construit autour de ce composant à haut degré d'intégration un essieu arrière selon le principe McPherson, complété par un bras de suspension longitudinal, un pilotage du parallélisme et un amortisseur à guidage de roue. Cette conception réduit aussi la complexité de l'essieu arrière, qui comprend à présent moins de composants et facilite le montage. L'essieu perd près de 6 kilogrammes, soit 13 % par rapport à un essieu arrière multibras. En matière de comportement dynamique, l'essieu léger de ZF se révèle cependant aussi performant que les essieux arrière multibras pour voitures de tourisme.

En vue d'une réalisation à échelle industrielle du ressort à lames transversal, le centre technologique ZF Composites a étudié des technologies de processus pour la fabrication en série. La méthode privilégiée permet par exemple de produire des ressorts à différentes rigidités.

Construction légère de série

Alors que le concept de l'essieu léger pourvu d'un ressort à lames transversal guidant la roue n'a pas encore investi la fabrication de série, ZF a déjà standardisé l'utilisation de plusieurs composants à poids optimisé.

C'est ainsi qu'un amortisseur léger apporte une réduction de poids de 25 %, parce que son tube extérieur en aluminium est seulement renforcé là où le profil de charge l'impose. D'autres zones présentent une structure très fine.

Le bras SMiCA (Sheet Metal integrated Control Arm) fait partie des solutions ZF légères déjà prêtes pour la production en série. Ce bras transversal se passe de rivets ou d'assemblages vissés. Cela le rend jusqu'à 23 % plus léger que les bras en tôle courants. En plus, il présente un plus faible encombrement et autorise une plus grande liberté de conception de la liaison au sol.

Tout en supportant la même charge, une pédale de frein en tôle organique développée et fabriquée par ZF pèse environ 50 % de moins qu'une pédale standard en acier. Les tôles organiques sont des matières synthétiques thermoplastiques renforcées de fibres sans fin, qui se distinguent par un haut niveau de résistance et de rigidité et sont entièrement recyclables.


  Source : ZF



Voir notre Brève tech Les ressorts de suspension en composite.
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