Les vibrations sont provoquées par une séquence d'impulsions. Dans le cas de vibrations liées à la vitesse, ces impulsions sont générées par le déséquilibre d'un élément tournant avec la roue, qui est transmis à la suspension correspondante.
La fréquence de ces impulsions varie avec la vitesse de déplacement.
Elles sont généralement amorties grâce à une conception spécialement adaptée des éléments et des supports de suspension, à l'exception des vibrations d'une fréquence bien précise, les « oscillations propres de la suspension », qui dépendent de sa rigidité longitudinale.
Les moments d'apparition des oscillations propres des suspensions avant et arrière sont généralement très différents et peuvent être exprimés en fonction de la vitesse, car le « rayon de roulement » des roues ne change pas.
Le nombre d'impulsions par tour de roue est le rapport entre le moment d'apparition des oscillations propres de la suspension correspondante, exprimé en vitesse, et la vitesse au moment de l'apparition des vibrations (voir le tableau des oscillations propres des suspensions avant et arrière des véhicules concernés par la présente Note Technique).
Il existe deux types de déséquilibre.
- Déséquilibre : déséquilibre des masses = une impulsion par tour de roue.
- Voile radial : déformation géométrique = une ou plusieurs impulsions par tour de roue.
Les vibrations apparaissent au niveau des éléments et pièces suivants :
- éléments rotatifs (pneus, jantes, enjoliveurs, mécanismes de frein, arbres de transmission, pignon creux de demi-arbre de différentiel ouvert de boîte manuelle) ;
- éléments amortisseurs (amortisseurs, fixations et/ou éléments amortisseurs de la suspension, du berceau, de la crémaillère de direction, de la colonne de direction, des sièges, etc.).
Identification de la source des vibrations
L'identification de la source des vibrations fait également partie du diagnostic, mais elle n'est pas systématisée.
Les vibrations sont transmises par la suspension puis par la fusée de direction (centre de rotation).
Ensuite, leur « trajectoire » (ou « fonction de transfert ») dépend de l'énergie des vibrations, de la nature des liaisons entre les pièces (serrage des fixations, état des éléments antivibratoires, etc.), de leur rigidité ou des différentes composantes d'impulsions possibles à l'origine des vibrations.
Dans certains cas, les vibrations au volant sont dues à la détérioration des supports moteur.
Les éléments en caoutchouc des supports, après une longue période d'utilisation, se détériorent.
Les vibrations des éléments rotatifs du moteur sont fortement ressenties au volant.
On peut supposer que, dans la plupart des cas, les vibrations transmises au volant proviennent de la suspension avant et sont transmises par la direction.
Cependant, ce n'est pas une règle absolument universelle.
Des défauts très spécifiques des pneus arrière peuvent être à l'origine de vibrations du volant.
Les vibrations sont provoquées par une séquence d'impulsions (chocs) provenant des éléments tournant avec la roue.
Les vibrations sont causées par deux types de facteurs :
- déséquilibre de masse ;
- une impulsion par tour de roue.
Les suspensions avant et arrière ont des caractéristiques sur lesquelles se base le diagnostic.
Elles amortissent les vibrations, à l'exception de celles dont la fréquence correspond aux « oscillations propres ».
Le moment d'apparition des oscillations propres de la suspension dépend de sa rigidité longitudinale.
La fréquence des oscillations est fonction de la vitesse du véhicule.
Les moments d'apparition des oscillations propres des suspensions avant et arrière diffèrent l'un de l'autre.
Le diagnostic des vibrations permet de déterminer de quelle suspension (avant ou arrière) elles proviennent et, en particulier, de déterminer le nombre d'impulsions par tour de roue.
Ces données de diagnostic initiales servent de guide pour choisir l'intervention technique nécessaire.
Il est donc important d'obtenir ces données du propriétaire ou d'effectuer un essai routier.
La valeur du déséquilibre nécessaire pour générer des vibrations perceptibles est d'environ :
- 20 g pour les roues (pneus sur jante de 15 pouces) ;
- 100 g pour un disque ou tambour de frein ;
- 500 g pour un moyeu de roue ;
- 1,16 kg pour un arbre de transmission.
Certains types de vibrations causées par le fonctionnement du moteur peuvent être confondus avec des vibrations liées à la vitesse.
Dans ce cas, l'apparition des vibrations est très probablement liée au régime ou à la charge du moteur.
Seule la reproduction du défaut lors d'un contrôle approprié permet de le confirmer.
Cas particuliers d'apparition des vibrations
Une cause possible de vibrations est un défaut de construction des pneus.
Ce défaut est invisible extérieurement. Pour le détecter, il est nécessaire d'effectuer un contrôle approprié.
Remarque :
En présence d'un défaut de construction du pneu, on installe généralement sur la roue des masses d'équilibrage importantes (50 g et plus d'un seul côté de la jante). « Durcissement » des amortisseurs de suspension.
Il arrive que des « vibrations » n'apparaissent que sur les routes à revêtement particulièrement lisse (autoroutes ou nouvelles voies rapides).
Le frottement dans les amortisseurs, combiné à une suspension rigide, peut provoquer des rebonds assimilables à des vibrations.
Ce phénomène disparaît dans des conditions de conduite normales (lors d'une manœuvre de dépassement classique, sur un revêtement plus rugueux, etc.).
Vérifiez les couples de serrage des assemblages filetés et l'état des suspensions.
Après l'installation de pièces neuves ou sur un véhicule neuf, ce phénomène disparaît progressivement au fur et à mesure du « rodage » des pièces.
Pression excessive des pneus.
Des pneus surgonflés peuvent provoquer un phénomène de rebond pouvant être confondu avec des vibrations.
Algorithmes de recherche de pannes
Contrôle 1 : essai routier pour déterminer la nature des vibrations et leurs sources.
Repérez la position du pneu sur la jante (pour une meilleure discrétion, le repère est apposé sur le métal à l'intérieur de la roue).
Reproduisez les vibrations, assurez-vous qu'elles sont liées à la vitesse (reproduisez les vibrations sur plusieurs rapports de boîte de vitesses).
Notez la plage de vitesses dans laquelle apparaissent les vibrations.
Vérifiez l'influence du freinage sur les vibrations :
– dans la plage de vitesses d'apparition des vibrations, freinez légèrement (jusqu'au contact des plaquettes avec le disque) et déterminez la présence ou l'absence de modification des vibrations, en maintenant la vitesse.
Vérifiez l'influence de la variation du couple moteur (conduite « en traction » en rétrogradant) :
– dans la plage de vitesses d'apparition des vibrations, modifiez la charge du moteur (pour créer des conditions de conduite « en traction », puis en rétrogradant) et déterminez l'effet de cette modification sur les vibrations.
Déterminez de laquelle des suspensions proviennent les vibrations et le nombre d'impulsions par tour de roue à l'aide du tableau des vitesses d'apparition des oscillations propres des suspensions.
Contrôle 2 : essai routier pour déterminer la vitesse d'apparition des oscillations propres des suspensions.
Ce contrôle consiste à déterminer la vitesse d'apparition des oscillations propres des suspensions en créant artificiellement un déséquilibre (obtention d'une impulsion par tour de roue) sur une roue avant, puis sur une roue arrière.
La meilleure solution est d'utiliser un autre véhicule pour ce contrôle (même modèle, mais pas nécessairement avec le même moteur).
Installez une masse d'équilibrage supplémentaire de 50 g sur une roue avant et repérez sa position (la position de la masse sur la circonférence de la jante n'a pas d'importance).
Laissez les masses existantes en place. Effectuez un essai routier et notez la plage de vitesses dans laquelle apparaissent les vibrations.
Le résultat correspond à la vitesse d'apparition des oscillations propres de la suspension avant du véhicule testé.
Retirez la masse supplémentaire de la roue avant et installez-la sur une roue arrière.
Effectuez à nouveau un essai routier et notez la plage de vitesses dans laquelle apparaissent les vibrations.
Le résultat correspond à la vitesse d'apparition des oscillations propres de la suspension arrière du véhicule testé.
Comparez le résultat du contrôle 1 avec celui du contrôle 2 et déterminez quelle suspension est à l'origine des vibrations et le nombre d'impulsions par tour de roue.
Contrôle 3 : essai routier pour déterminer la présence de défauts de construction des pneus.
Une cause possible de vibrations est un défaut de la structure interne des pneus.
Ce défaut est invisible extérieurement.
Pour le détecter, permutez les roues avant et arrière (roues gauches à gauche, roues droites à droite), après avoir noté la plage de vitesses des vibrations lors du contrôle 1, et effectuez à nouveau le contrôle 1.
Si, lors de ce nouvel essai, la plage de vitesses d'apparition des vibrations a changé et correspond à la vitesse d'apparition des oscillations propres de l'autre suspension, le défaut est lié aux pneus ou à l'équilibrage des roues.
En présence d'un défaut de construction du pneu, on installe généralement sur la roue des masses d'équilibrage importantes (50 g et plus d'un seul côté de la jante).
La fiabilité des résultats du contrôle 3 repose sur la différence entre les vitesses d'apparition des oscillations propres des suspensions avant et arrière.
