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Cette page décrit le fonctionnement général d'une automobile, en 2005, ainsi que des différents éléments constitutifs de celle-ci.
Une automobile est constitué des éléments suivants :
[] Fonctionnement
[] Moteur
La fonction du moteur est de produire une force capable de mettre en mouvement le véhicule, il génère un mouvement circulaire ou couple sur son arbre de sortie.
[] À combustion
[] Électrique
- Le moteur électrique puise son énergie dans un système de batteries d'accumulateurs spéciaux pour traction pendant les phases d'accélération et, recharge ces mêmes batteries au cours des freinages. Un système de régulation bi-directionnel connecte le moteur aux batteries.
- Des variantes en cours de développement utilisent un système de pile à combustible pour fournir l'énergie électrique. Ces montages permettent en principe un fonctionnement silencieux, moins polluant et assez souple pour remplacer à terme les moteurs à explosions.
[] Mixte ou hybride
Les motorisations hybride combinent les avantages des moteurs à combustion interne et ceux des moteurs électriques.
Les deux types de moteur sont montés sur le véhicule, un système informatique allié à une électronique de puissance gère la complémentarité des moteurs, ainsi que les ressources disponibles en fonction des demandes et des contraintes.
Voir : véhicule hybride
Une boîte de vitesses est un montage de pignons mobiles et fixes sur des axes, enfermés dans un carter étanche et lubrifié par barbotage ou sous pression. Ce système permet de le rapport de démultiplication indispensable entre les roues et le moteur, les moteurs à explosion n'ayant pas un couple suffisant disponible à tous les régimes de rotation.
Le rapport de démultiplication désigne la relation entre la vitesse de rotation du moteur et celle des roues motrices
Cette boîte de vitesse peut être manuelle, robotisée, automatique ou à variation continue :
- La boîte de vitesses manuelle comporte souvent de quatre à cinq rapports en marche avant (la mode est à six voire sept) et une marche arrière. Certains véhicules tout-terrain disposent d'une boîte à deux vitesses supplémentaires, offrant une gamme de rapports plus courts destinés aux évolutions en tout-terrain. Ce type de boîte impose une rupture de la traction au changement en rapports courts et longs.
- Une boîte robotisée est une boîte manuelle actionnée par des moteurs (actuateurs) hydrauliques ou électrotechniques. Les changements de rapport sont commandés par le conducteur ou gérés par un automate électronique.
- Une boîte automatique n'impose pas d'interruption de la traction pour changer de rapport. La gestion est confiée à un (boîtier) automate électronique au service de l'hydraulique. Un convertisseur de couple hydraulique relie le moteur à la boîte, il augmente le couple disponible à bas régime et filtre les à-coups. Le convertisseur, ainsi que la boîte, entraîne une légère surconsommation pour un confort de conduite non négligeable.
- Une boîte à variation continue (CVT) est constituée d'une courroie reliant deux poulies dont le diamètre varie automatiquement en fonction de la charge demandée au moteur. Elle offre une infinité de rapports sans à-coups, ni rupture de la propulsion et une adaptation constante entre le régime de rotation du moteur et sa charge instantanée. De ce fait, et malgré un rendement mécanique encore légèrement inférieur (mais en progression) à celui d'une boîte à pignons, la consommation moyenne en usage routier s'approche de celle d'une boîte mécanique avec un confort de conduite incomparable.
[] Transmissions
La boite de vitesse est un organe qui permet de la vitesse d'une voiture.
[] Pont, différentiel et cardan
Un pont (souvent dans le même boîtier que la boîte de vitesse sur les tractions avant) permet de transmettre le mouvement aux deux roues d'un même essieu. Le pont est relié aux roues par deux arbres ou demi transmissions munies de cardans.
Un différentiel est intégré au pont, il permet la différence de vitesse de rotation entre la roue gauche et droite dans les courbes. Sans ce dispositif, il serait très difficile de prendre un virage sans rouler au pas. Sur les véhicules destinés au tout terrain un système de blocage du ou des différentiels autorise la traction dans des conditions d'adhérence nulle d'une ou de plusieurs roues.
[] Traction
Sur une traction, le couple du moteur est transmis aux roues avant.
[] Propulsion
Sur une propulsion, ce sont les roues arrière qui reçoivent le couple moteur, si le moteur n'est pas situé à l'arrière le mouvement est transmis grâce à un arbre de transmission. Le pont est positionné entre les roues arrière.
[] 4x4
Sur un véhicule à transmission intégrale les deux systèmes coexistent, afin d'offrir le maximum de motricité.
Sur certaines implémentations, un arbre reliant les essieus avant et arrière muni d'un différentiel permet de répartir dynamiquement le couple entre ces essieux.
[] Freinage
Il existe trois manières de ralentir une automobile :
- l' utilisation de la pédale de frein déclenche le fonctionnement des freins ;
- l'utilisation du frein moteur qui consiste à changer de rapport sur la boîte de vitesse , de manière à mettre le moteur à un régime où, n'étant plus alimenté en carburant, il offre une résistance certaine ;
- un véhicule peut rester en position arrêtée grâce à l'utilisation du frein à main. Le levier de frein à main tire sur un câble actionnant les freins avant ou plus souvent arrière, par un mécanisme spécifique.
Les freins principaux sont tous, pour l'instant, à commande hydraulique.
- La pédale de frein actionne un amplificateur qui pousse un piston dans un cylindre empli d'une huile spéciale.
- L'huile sous pression sort du cylindre en direction de deux circuits croisés ; l'un commande la roue avant gauche et la roue arrière droite, l'autre commande la roue avant droite et la roue arrière gauche. Ce système préserve un minimum de freinage équilibré en cas de défaillance d'un des deux circuits.
- Les freins montés sur les roues reçoivent la pression hydraulique et serrent des parties fixes contre les parties mobiles.
- Les partie fixes appelées garnitures ou plaquettes sont en matériau spécial s'usant progressivement et assurant un bon contact mécanique.
- Les parties mobiles tournant avec les roues sont en métal renforcé car elles doivent dissiper toute l'énergie thermique résultant de la perte d'énergie cinétique du véhicule.
- Dans le cas d'un disque, les plaquettes sont serrées sur les deux faces du disque par un ou plusieurs pistons hydrauliques. Le disque est autoventilé sur les véhicules sollicitant durement les freins.
- Avec un tambour, les garnitures sont forcées contre la face intérieure du tambour par un double piston hydraulique.
- Le système ABS (Antiblockiersystem) permet de diminuer les risques de blocage des roues lors de freinages violents et en condition d'adhérence précaire. Il évite le blocage des roues en relâchant automatiquement la pression du frein dès la détection du blocage d'une roue. Ce dispositif permet au conducteur de diriger son véhicule lors de freinages très violents ; sans ce système le conducteur ne contrôle plus la direction du véhicule, le véhicule se déplace au gré des forces d'inerties, généralement en ligne droite.
- Le système AFU (Aide au freinage d'urgence) permet de freiner à la puissance maximale dès les premiers instants d'un freinage d'urgence, détecté d'après la vitesse d'enfoncement de la pédale de frein. Il est nécessairement associé avec un ABS.
[] Contact avec le sol
- Les roues sont au nombre de quatre, plus une roue de secours non montée. Cette dernière est parfois remplacée par un kit anti-crevaison, ou par une roue dotées d'un pneu réduit (appelé galette) permettant de rouler à vitesse modérée jusqu'au prochain garage, pour des motifs d'encombrement.
- Les pneus montés sur les jantes jouent une rôle très important car ils assurent à eux seuls le contact entre le sol et le véhicule.
[] Suspensions
Un système de bras, associés à un ressort, amorti par un amortisseur hydraulique, constitue une liaison élastique entre chaque roue et le châssis du véhicule.
Ce montage mécanique est de conception très variable en fonction des modèles et des constructeurs. Certains utilisent des systèmes hydro-pneumatiques complexes et assistés électroniquement. Mais le coût d'une telle suspension est tel qu'elle est réservée aux véhicules haut de gamme.
Il existe principaux 2 types suspensions :
- Indépendantes : chaque roue peut effectuer des mouvements sans influer sur l'autre roue du même essieu. C'est le type de suspension le plus utilisé pour les véhicules particuliers. Elle est confortable et offre une bonne tenue de route.
- Rigides : Les roues d'un même essieux sont liées de maniére rigide, les mouvements de l'une influent sur l'autre. Ce type de suspensions est utilisé pour les poids lourds car il permet de supporter de lourde charge. Les essieux rigides sont toujours utilisés sur les véhicules tout terrain pour leur robustesse.
Cas particulier : sur les véhicules poids lourd récents, la cabine est elle même suspendue par rapport au chassis.
[] Commandes
[] Direction
Le système qui permet de diriger une automobile est composé de plusieurs parties :
- Le dispositif de commande, qui est généralement un volant circulaire, permet aux mains du conducteur d'appliquer une force directrice sur les roues avants. Le volant situé face au conducteur, de plus en plus, celui-ci est réglable pour s'adapter au mieux à la morphologie et aux habitudes des conducteurs.
- La transmission du mouvement imprimé par le conducteur se fait sur un axe fixé au centre du volant de commande, il transmet le couple aux biellettes de direction (agissant directement sur les roues) par l'intermédiaire d'un boîtier de direction.
- Le boîtier est soit un système pignon s'engrenant sur une crémaillère, soit un système de circulation de billes.
- L'assistance de la direction, permet au conducteur de ne pas à avoir à fournir d'effort important sur le volant. Il adapte en amplifiant plus ou moins les forces imprimées au volant aux efforts nécessaire pour diriger le véhicule. Ces effort sont variables suivant la vitesse du véhicule.
- L'assistance est traditionnellement hydraulique.
- Mais elle peut désormais être électrique, ce qui permet un gain de consommation de carburant, l'assistance étant désactivée en ligne droite, alors qu'un système hydraulique doit toujours être sous pression.
- Elle peut être asservie à la vitesse, afin d'accroître la stabilité à haute vitesse, sans pénaliser la maniabilité à basse vitesse.
[] Pédales
De gauche à droite :
- la pédale d'embrayage permet le changement de rapport dans la boîte de vitesses en désaccouplant la transmission du moteur sur les véhicules à boîte manuelle ;
- la pédale de frein transmet au frein une pression hydraulique variable suivant la pression exercée sur cette pédale ;
- la pédale de l'accélérateur transmet au moteur la demande d'augmentation de puissance.
[] Commande électrique
Le conducteur dispose de diverses commandes regroupées autour du volant lui permettant de ne pas quitter des yeux la route et des mains le volant.
La disposition de ces commandes n'est pas standardisée, mais les constructeurs français ont tous adopté la même disposition à peu de chose près :
- sur la gauche on trouve un levier à plusieurs positions pour mettre en route le système d'éclairage et les clignotants (l'éclairage se trouve parfois à part).
- sur la droite un autre levier commande les essuie-glaces.
- souvent, en retrait, un boîtier à commandes multiples permet de piloter l'autoradio.
- l'avertisseur sonore s'actionne en appuyant sur un des leviers ou sur le volant (selon le modèle du véhicule).
[] Compteurs
- Un indicateur de la vitesse de l'automobile est obligatoirement monté face au conducteur. Il comporte un compteur totalisateur des kilomètres parcourus par le véhicule, non réinitialisable, et un compteur avec remise à zéro pour un usage journalier.
- Un indicateur de niveau de carburant est indispensable.
- Des témoins lumineux sont montés pour rappeler au conducteur certains évènements : allumage des veilleuses, codes, phares, clignotants et éclairage annexe.
- Des voyants d'alerte : pression d'huile, température d'eau, défaut de charge batterie et fonctionnement de divers accessoires prennent place dans le tableau de bord.
- Un compte-tour indiquant le nombre de rotations du moteur par minute est souvent adjoint. Il y a aussi une zone rouge (nombre de tours/minute du moteur) à ne pas dépasser pour le bien du moteur.
- Une pendule permet de remplir efficacement un vide dans le tableau de bord.
- Différentes jauges de températures et niveaux peuvent être adjointes.
[] Sécurité
[] Protection des passagers en cas de choc
[] Zones de déformation et cellule de survie
Les véhicules modernes sont conçus de façon qu'un choc soit amorti par la déformation des zones périphériques (capot moteur, coffre, flancs), pour préserver l'intégrité de l'habitacle qui lui bénéficie d'une structure renforcée.
Au niveau de la structure, des pièces sont dimensionnées pour se déformer.
En cas de choc frontal, les efforts vont passer par les longerons d'une part, les côtés de caisse et le plancher.
Pour un choc latéral, les voies d'effort sont le pied milieu, le plancher et le pavillon.
Dans tous les cas, on essaie de faire passer le choc par les "trois voies d'efforts".
[] Airbag
L'airbag ou coussin de sécurité se déclenche à partir d'une certaine vitesse pour limiter le choc subi par les occupants du véhicule, en le répartissant sur une plus grande période de temps (la puissance du choc étant fonction de la diminution de vitesse et du temps nécessaire pour diminuer cette vitesse). Il peut sauver des vies jusqu'à environ 50 km/h au moment de l'impact sur un obstacle fixe.
[] Ceinture de sécurité
La ceinture de sécurité permet d'éviter l'éjection des occupants. Équipée de prétensionneurs et limiteurs d'effort, elle permet comme l'airbag de diminuer la puissance du choc, en transférant l'énergie du choc dans les attaches de la ceinture.
[] Éclairage
- Veilleuses ou feux de position (en Europe : avant : blanc / arrière : rouge)
- Feux de croisement et des feux de route (blanc)
- Feux de stop, allumés lors d'un appui sur la pédale de frein. (rouge)
- Feux de recul, allumés lors du passage de la marche arrière. (blanc)
- Feux clignotants servent à indiquer la direction. (orange)
- Feux de détresse servent à signaler un danger (véhiculé, arrêté anormalement).Feux clignotant des deux côtés ensemble. (orange)
- Feux de brouillard avant servent à améliorer la visibilité par temps de brouillard. (blanc)
- Feu(x) de brouillard arrière servent à mieux signaler le véhicule aux véhicules suivants. (rouge)
[] Avertisseur sonore
Les véhicules automobiles sont obligatoirement pourvus d'un avertisseur sonore, permettant au conducteur de prévenir d'un danger les personnes extérieures au véhicule.
Il est d'un usage très réglementé surtout en ville.
[] Rétroviseurs
Les rétroviseur sont des accessoires indispensables à la conduite d'une automobile. Ils sont constitués d'un miroir orientable permettant au conducteur de voir derrière lui sans se retourner.
[] Rétroviseur intérieur
Il a deux positions : jour et nuit, un second miroir placé derrière un miroir sans tain permettant de limiter l'éblouissement la nuit.
[] Rétroviseurs extérieurs
Les rétroviseurs extérieurs entraînent une surconsommation d'environ 3 % en raison des turbulences aérodynamiques qu'ils engendrent. Leur remplacement par un couple caméra-écran n'est pas autorisé par les normes techniques actuelles.
[] Essuie-glace
Les essuie-glace (appelé aussi essuie-vitre) sont des raclettes en caoutchouc, montées sur des bras actionnés par un moteur électrique, commandé depuis l'habitacle.
Ils sont en nombre variable, suivant la taille du parebrise et la conception de leurs bras. Ils permettent de nettoyer le parebrise avant, ainsi que la vitre arrière, sans sortir du véhicule.
Ils sont obligatoirement associés à un lave glace, pompe électrique qui projette de l'eau puisée dans un réservoir sur le parebrise pour aider au nettoyage.
[] Confort
Les principaux éléments de confort sont :
- Autoradio
- Chauffage et climatisation manuelle/automatique
- Toit ouvrant
- Lève vitre (électrique ou manuel)
- Allume cigare
- Régulateur de vitesse
- Sièges réglables électriquement, chauffants.
- Coffre à bagages
[] Voir aussi
[] Articles connexes
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La source est wikipedia http://fr.wikipedia.org/wiki/ Fonctionnement de l\'automobile
Revue de presse Fonctionnement_de_l'automobile
