pièces d'un châssis de voiture
Savez-vous comment une voiture supporte le poids de ses composants et de ses passagers ? C'est la structure qui en est responsable. Elle maintient la géométrie du véhicule, fournit des points de fixation pour les composants et contribue à la sécurité en cas de collision. La structure elle-même est constituée de l'assemblage de différents composants, comme les longerons, les supports de suspension et les essieux.
Comprendre les différentes pièces d'un châssis de voiture, les types de châssis et les options de matériaux peut vous aider à garantir la qualité et les exigences fonctionnelles souhaitées. Voyons ces éléments en détail.
Qu'est-ce qu'un châssis de voiture ?
Le châssis est la structure fondamentale du véhicule et constitue la principale structure porteuse. Il assure le soutien et la stabilité de la carrosserie et est généralement fabriqué à partir de matériaux à haute résistance comme l'acier et les alliages d'aluminium. On confond souvent le châssis avec le châssisIls sont étroitement liés, mais pas identiques. Contrairement à un cadre, un châssis comprend tous les systèmes de support fixés au cadre.
Cadre de voiture
De plus, le châssis comporte des dispositifs de fixation fixes permettant d'assembler différents composants du véhicule, tels que la suspension, le système d'échappement, le moteur et les essieux. La structure du châssis comprend des poutres en I, des poutres en H, des profilés en C, des caissons, des traverses, des rails, des pièces en tôle, etc.
Si l'on examine l'histoire, on constate que les calèches ont perduré jusqu'à la création de la première voiture par les scientifiques. Au début du XIXe siècle, des structures en bois et des assemblages en fer ont été utilisés. C'est ensuite en constante évolution que nous avons aujourd'hui des châssis modernes hautes performances.
Types de châssis de voiture
Selon leur forme et leur géométrie, il existe quatre types de cadres : en échelle, monocoque, tubulaire et dorsal. Chacun présente ses propres avantages et inconvénients.
Discutons brièvement des types de châssis de voiture un par un.
1. Structure du cadre en échelle
Cadre d'échelle
Ce type de châssis de voiture ressemble à une échelle, composée de deux rails parallèles reliés par des rails plus petits. Cette géométrie symétrique offre une meilleure stabilité et est facile à construire. On les retrouve principalement sur les véhicules tout-terrain et les voitures particulières. Ils permettent le montage et l'assemblage de divers composants.
2. Structure du cadre monocoque
cadre monocoque
Un châssis monocoque est une structure cohérente qui associe le châssis et la carrosserie. Cette conception compacte est courante dans les autobus, les fourgons utilitaires et les voitures particulières. La synchronisation du châssis et de la carrosserie assure un meilleur équilibre des charges grâce à une précision d'assemblage accrue.
Par conséquent, cela contribue également à optimiser le poids de la voiture et à améliorer son aérodynamisme. De ce fait, la construction monocoque rend la voiture plus silencieuse et lui confère une plus grande résistance en cas de collision. Les châssis monocoques présentent toutefois l'inconvénient d'être coûteux et difficiles à réparer.
3. Cadre spatial tubulaire
Cadre tubulaire
Comme leur nom l'indique, les tubes en acier forment le châssis souhaité. La plupart des assemblages sont permanents et réalisés par soudage. Les châssis tubulaires sont généralement utilisés dans les voitures de course personnalisées. Ils sont légers et offrent un meilleur rapport résistance/poids. Cependant, leur construction est complexe en raison de la complexité de leur conception.
4. Cadre de la colonne vertébrale
Il s'agit d'un type de châssis de voiture ressemblant à une « colonne vertébrale » avec une structure tubulaire centrale reliant les suspensions avant et arrière, le moteur et la transmission. Contrairement à une échelle ou à une monocoque, il repose sur le tube central pour la rigidité et la répartition des charges, plutôt que sur les longerons.
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Quelles sont les différentes parties d’un châssis de voiture ?
pièces de châssis de voiture
Le châssis d'une voiture est composé de différentes pièces et systèmes. Certains constituent les éléments constitutifs principaux, tandis que d'autres sont installés ultérieurement. Il s'agit notamment des longerons, des traverses, des longerons latéraux, des planchers, du système de freinage, du système de suspension et du joint universel.
Discutons-en davantage.
1. Rails de châssis et traverses
Les longerons du châssis sont des poutres longitudinales, comme les poutres en I ou en H. Les traverses, quant à elles, sont des éléments structurels similaires reliant les longerons. Elles constituent les principales structures porteuses du châssis. Par conséquent, les longerons latéraux assurent également le montage de la transmission, des essieux et des boîtiers de sous-systèmes.
2. Cloison et cadre latéral avant
Une cloison est la cloison verticale située à l'avant du véhicule, séparant le compartiment moteur de l'habitacle pour plus de rigidité et de sécurité. Elle sert également de support et de fixation pour les pièces avant. Le cadre latéral avant, quant à lui, constitue le principal rail structurel s'étendant vers l'avant depuis la cloison.
3. Cadre de plancher
Il forme la base plane de l'habitacle, intégrant traverses et panneaux. Sa fonction principale est de soutenir les sièges, les charges des passagers et d'améliorer la rigidité en torsion.
4. Système de suspension
Le système de suspension est un composant intégré au châssis de la voiture qui relie les roues à la carrosserie pour assurer la stabilité et le confort de conduite. Il est monté à l'avant et à l'arrière du châssis. L'amortisseur et les ressorts équilibrent la position de la voiture lorsque le pneu touche une route accidentée.
5. Système de direction
Le système de direction contrôle le mouvement des roues avant. Il est fixé au châssis à l'avant. La colonne de direction est située au-dessus de la cloison, la crémaillère de direction traverse la traverse avant et les biellettes de direction sont fixées au moyeu de la roue avant.
Le système de direction peut être hydraulique ou électronique. Un système hydraulique utilise la pression du fluide, tandis que les systèmes électroniques utilisent moteurs pour réduire l'effort et augmenter la précision directionnelle.
6. Système d'embrayage et de transmission
L'embrayage contrôle l'engagement du vilebrequin avec le système de transmission ; ils sont donc directement liés. En termes simples, l'embrayage permet le changement de vitesse. De son côté, le système de transmission augmente ou diminue le régime moteur.
Plus le rapport de démultiplication est élevé, plus la puissance de la transmission augmente. Le support de transmission peut être placé dans le châssis ou à l'intérieur du tunnel.
Si vous êtes également intéressé par le moteur et le système de transmission, lisez la suite arbre à cames ici.
7. Système de freinage
Les systèmes de freinage servent à arrêter ou à ralentir la vitesse d'une voiture et sont fixés à la structure du véhicule. Les véhicules utilisent généralement des freins à disque ou à tambour. Bien que leurs capacités soient différentes, ils utilisent tous deux la friction pour absorber l'énergie de rotation des roues.
8. Essieu arrière
L'essieu arrière peut être un essieu rigide ou un arbre séparé. Fonctionnellement, il supporte les charges des roues arrière et transmet le couple moteur à la roue. Par conséquent, les essieux peuvent être conçus pour une suspension classique ou indépendante.
9. Joint universel
Un joint universel relie l'arbre de transmission de l'essieu avant et arbre de transmission, favorisant leur alignement et un transfert de puissance fluide. La position inclinée du joint universel permet de corriger tout désalignement angulaire causé par les mouvements de la suspension.
10. Supports de saisie
Ces armatures permettent de fixer solidement les sièges auto. Fixées au châssis, elles limitent les mouvements du siège pendant le trajet, assurant ainsi sa stabilité et sa sécurité en cas de collision. De plus, les armatures peuvent également inclure des supports personnalisés. pièces intérieures.
11. Support moteur
Il s'agit d'une partie essentielle du châssis du véhicule, qui maintient le moteur en place. Un support moteur peut être doté d'un support en caoutchouc ou hydraulique pour réduire les vibrations et répartir uniformément la charge.
12. Zones d'écrasement
La zone d'écrasement sert à absorber la force d'impact lors d'une collision avec d'autres véhicules ou objets. Ces zones correspondent aux sections avant et arrière de la voiture, constituées de barres métalliques solides et épaisses.
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Matériaux pour les pièces de châssis de voiture
Il est important d'utiliser le bon matériau pour la fabrication des pièces du châssis d'une voiture, afin que celle-ci offre la stabilité, les performances et la durabilité souhaitées. Cependant, le choix du matériau dépend des exigences de résistance et de poids, du coût et d'autres facteurs.
Des matériaux à haute résistance tels que les alliages d'aluminium, les aciers, les alliages de magnésium et la fibre de carbone peuvent être utilisés selon vos besoins.
Les alliages d'aluminium offrent une option légère et résistante à la corrosion. Ils contribuent à réduire le poids des véhicules et à améliorer le rendement énergétique. L'acier est également un choix populaire, offrant une robustesse et une résistance aux chocs supérieures, ainsi qu'un excellent rapport qualité-prix.
De plus, les alliages de magnésium et la fibre de carbone sont privilégiés pour les voitures spécialisées ou hautes performances. Les alliages de magnésium comptent parmi les métaux de structure les plus légers, contribuant ainsi à réduire le poids du cadre et à améliorer la maniabilité. Bien que coûteuse, la fibre de carbone améliore considérablement le rapport résistance/poids et la rigidité.
Acier doux / à faible teneur en carbone
C'est un alliage économique pour châssis de voiture, doté d'excellentes propriétés de formabilité, de ductilité, de ténacité, de soudabilité et d'usinabilité. Les aciers doux et à faible teneur en carbone conviennent parfaitement aux rails et aux traverses.
Pile d'acier doux laminé 1018
Grades: AISI/SAE 1008–1018, 1020
Acier HSLA
Les aciers HSLA offrent un meilleur rapport résistance/poids que les alliages bas carbone. Ils offrent également d'excellentes performances en fatigue, formabilité à froid, résistance à la corrosion et soudabilité. Ces matériaux peuvent être utilisés pour des sous-châssis plus fins et plus légers.
Bobine d'acier faiblement allié à haute résistance (HSLA)
Grades: HSLA-350, HSLA-420
Alliages d'aluminium
Les alliages d'aluminium sont réputés pour leur excellent rapport résistance/poids, leur résistance à la corrosion et leur formabilité. Certaines pièces de châssis automobiles peuvent également être fabriquées par extrusion d'aluminium.
Alliages d'aluminium
Grades: 6061, 6063, 7075, 6005A, etc.
Alliages de magnésium
Les alliages de magnésium sont utilisés pour réduire le poids tout en conservant une rigidité spécifique élevée et un poids léger. Cependant, ils présentent une faible ductilité et certaines limitations d'assemblage.
Lingots de magnésium
Grades: AZ91, AZ31, AM50, AM60
Matériau en fibre de carbone (CFRP)
Certaines voitures hautes performances et légères utilisent également des matériaux composites comme la fibre de carbone. Ils offrent une résistance spécifique, une rigidité, une résistance à la corrosion et une bonne résistance à la fatigue exceptionnelles. Cependant, le PRFC pourrait être plus coûteux.
Grade: Préimprégnés, stratifiés RTM, rubans SMC/UD
Procédés de fabrication des pièces de châssis de voiture
Les matières premières (métal, alliage ou composites) sont transformées en pièces de cadre fonctionnelles par divers procédés de fabrication, notamment l'usinage CNC, le moulage sous pression et le travail de la tôle.
L'usinage CNC offre une précision et une complexité élevées, le moulage sous pression produit des pièces solides et légères, et la tôle est idéale pour les articles grands et plats utilisés dans les cadres.
Usinage CNC
Usinage CNC du châssis de la voiture
Usinage CNC Implique des processus tels que le fraisage, le tournage et le perçage, avec des configurations et des outils spécifiques. Ils retirent la matière avec précision de la pièce et créent la forme/géométrie souhaitée.
Généralement, les pièces de châssis de haute précision, comme les supports de suspension, les supports moteur et les cadres personnalisés, sont fabriquées selon cette méthode. C'est également une méthode courante pour le prototypage.
Ce procédé de fabrication est adapté aux productions en petites et moyennes séries, où la personnalisation et les tolérances sont essentielles. Dans le cas contraire, il peut s'avérer coûteux et chronophage.
Coulée sous pression
Bras arrière moulé sous pression
Cette méthode de fabrication est particulièrement adaptée à la production en grande série de composants automobiles, notamment de châssis. Des alliages d'aluminium ou de magnésium sont utilisés dans ce procédé, qui consiste à injecter du métal liquide dans la cavité du moule. Le métal en fusion se solidifie à l'intérieur du moule et prend la forme souhaitée.
Le moulage sous pression peut fabriquer plusieurs pièces d'un châssis de voiture, telles que les traverses, les sous-châssis et le boîtier de la colonne de direction.
Tôlerie
Usinage CNC du châssis de la voiture
La fabrication de tôles fait appel à diverses techniques de formage telles que le pliage, l'emboutissage, le découpage, le poinçonnage, le soudage et le rivetage. Une tôle brute est découpée aux dimensions et à la géométrie appropriées, puis transformée en cadre. Ce processus peut également nécessiter l'assemblage de plusieurs pièces par rivetage et soudage. Par conséquent, des techniques comme l'emboutissage et le découpage nécessitent l'utilisation d'une matrice et d'un poinçon.
Quelques exemples de pièces de châssis de voiture fabriquées en tôle sont des éléments grands et plats, tels que des panneaux de porte, des sections de toit, des panneaux de plancher et des passages de roue.
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Conclusion
Le châssis est l'élément clé de la structure et de la sécurité du véhicule. Il assure la stabilité et soutient les autres systèmes et sous-systèmes du véhicule. Différents types de châssis sont disponibles. Votre choix dépend du type de véhicule et de la charge qu'il peut supporter.
Pour produire des pièces automobiles de haute qualité à un coût raisonnable, il est essentiel de choisir le bon matériau et le bon procédé de fabrication. Il est également essentiel de choisir un fabricant fiable et expérimenté.
FAQ
De quoi sont faits les châssis des voitures ?
Les châssis de voitures sont généralement fabriqués en acier haute résistance et en alliages d'aluminium. Certaines voitures de course et véhicules électriques utilisent également des composites en fibre de carbone.
Comment s'appellent les parties d'un châssis de voiture ?
Certaines parties du châssis d'une voiture sont le rail longitudinal, la traverse, le passage de roue, les essieux, les composants de suspension et les supports de direction.
Quelles pièces composent un châssis ?
Un châssis comprend une base structurelle et ses systèmes mécaniques intégrés, notamment le panneau de plancher, la suspension, les essieux, la liaison de direction, le support de frein et les points de montage de la carrosserie.
Combien coûte le remplacement d’un châssis de voiture ?
Étant un composant structurel essentiel d'une voiture, son remplacement est plus coûteux que les réparations classiques. Le coût exact peut varier selon la marque et le modèle du véhicule, le type de châssis et les frais de main-d'œuvre.
Quelle est la différence entre un châssis et un cadre ?
Le châssis est une structure fondamentale sur laquelle d'autres systèmes sont montés et sur laquelle la carrosserie est construite, tandis que le châssis est un cadre structurel plus large d'une voiture qui combine des cadres et d'autres systèmes ; transmission, freins, suspension, direction, etc.
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