Technique : L'équilibrage

 

 

Les roues des voitures atteignent normalement une vitesse de rotation de 20 à 40 tours par seconde, à laquelle chaque gramme de la roue est soumis à une force centrifuge de l'ordre de quelques centaines de grammes. Si la roue était parfaitement homogène et si sa masse était répartie uniformément autour de l'axe de rotation (centre de gravité sur l'axe), les forces élémentaires agissant en chaque point de la roue s'équilibreraient mutuellement : la roue serait équilibrée.

 

Cette condition idéale ne se rencontre pas dans la pratique pour des raisons de construction (excentricité des pneumatiques, décentrage radial ou latéral de la jante, position de la valve), ou d'utilisation (usure irrégulière).

 

Supposons que, lors d'un freinage brusque, (blocage des roues), on enlève quelques grammes en un point de la bande de roulement, la force centrifuge s'exerçant sur le côté opposé ne sera plus compensée. On a désormais une force de l'ordre de quelques kilogrammes (une masse de 50 g répartie sur la périphérie provoque à 70 km/h une force d'environ 40 kg) qui tourne avec la roue et provoque un mouvement alternatif dans la direction permise par le bras de suspension. Si, maintenant, après avoir soulevé le véhicule, on fait tourner la roue concernée à la main, on constate qu"elle a tendance à s'arrêter dans une certaine position, le point le plus lourd étant en bas.

 

Equilibrage statique

 

Schéma ci-dessus :

1) Un poids P concentré en un point de la roue déplace son centre de gravité qui ne se trouve plus sur l'axe de rotation. On dit que le corps a du "balourd".

2) Lorsque la roue tourne, le poids P engendre une force centrifuge qui fait vibrer ou osciller la roue dans la direction autorisée par les bras de suspension.

3) Avec une masse d'équilibrage C on peut éliminer le balourd et obtenir un équilibre indifférent de la roue. Il suffit pour cela que le produit Pr1 soit égal au produit Cr2.

 

Pour éliminer ce déséquilibre, on place, dans le sens diamétralement opposé à la masse déséquilibrante, un contrepoids créant la même force centrifuge par rapport à l'axe de rotation de la roue. Le centre de gravité de cette dernière sera alors situé sur l'axe de rotation, et, par conséquent, la résultante des forces centrifuges sera nulle. Mais l'opération réalisée n'est pas suffisante. En effet, les contrepoids étant fixés sur les bords de la jante, les forces centrifuges dues à ceux-ci et à la masse déséquilibrante ne s'exerceront pas nécessairement dans un même plan, mais en général dans des plans différents, ce qui donnera lieu à un couple déséquilibrant qui déportera la roue latéralement.

 

Ce mouvement est retransmis sur la barre d'accouplement de direction. Le déséquilibre engendré par ces couples se manifeste immédiatement par une oscillation du volant. La roue doit donc être équilibrée de deux façons :

 

- Par rapport aux forces centrifuges (déséquilibre de poids) qui donnent lieu aux oscillations ;

 

- Par rapport aux couples centrifuges qui donnent lieu au débordement latéral.

 

Les deux opérations s'appellent respectivement équilibrage statique et équilibrage dynamique. Une roue peut être équilibrée statiquement (équilibre des moments par rapport à l'axe de rotation) et présenter un déséquilibre dynamique lorsqu'elle est mise en rotation, puisque la résultante des moments engendrés par les forces centrifuges n'est pas nulle.

 

Equilibrage dynamique

© D.R.

Schéma ci-dessus : Le poids P et le contrepoids C donnent lieu à une force centrifuge égale et directement opposée à celle engendrée par le déséquilibre mais s'exerçant à une distance b (fig.1). Le coupe Fb provoque la vibration de la roue (fig.2). Pour l'annuler, il faudra disposer de deux contrepoids C1 et C2.(fig.3)

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