Les véhicules deviennent de plus en plus complexes sur le plan technologique, physiquement plus gros et extrêmement lourds - Je vous regarde, GMC Hummer . Cela est dû en partie aux normes de sécurité accrues en matière de risque de renversement, de coups décalés et au besoin d'acier à haute résistance dans la structure de collision d'un véhicule, mais la sécurité n'est pas la seule cause. Il y a aussi l'abondance d'offres électrifiées qui ont ajouté du poids en raison des systèmes de batteries denses.
Peu importe le raisonnement qui sous-tend cette tendance à la mise à l'échelle, le résultat est le même :une manipulation de merde. Le poids et la taille rendent les changements de direction terriblement lents. Le vieil adage de la difficulté à corriger le cap d'un navire vient à l'esprit. Cependant, les consommateurs exigent toujours la maniabilité d'une voiture de sport de leur Rolls-Royce Cullinan de 6 000 livres, c'est pourquoi la direction à quatre roues est rapidement devenue l'un des piliers mécaniques du monde automobile.
Le terme direction à quatre roues a quelques variantes, telles que la direction intégrale et la direction des roues arrière (comme dans la dernière annonce Cybertruck de Tesla). Avec autant de termes et même de noms de marque qui circulent, cela peut devenir très déroutant pour la personne moyenne qui feuillette la dernière brochure Porsche.
Pour mieux faire la lumière sur la direction des roues arrière, inventée en 1893, The Drive's La section Guides &Gear a rassemblé l'explication ultime sur les systèmes de direction à quatre roues, comment ils fonctionnent, qui les fabrique et comment ils affectent les performances de votre véhicule. Allons rouler.
La direction des roues arrière est un mécanisme qui, lorsque le volant est tourné, actionne les angles des roues arrière et les fait tourner en tandem avec les roues avant ou dans la direction opposée pour mieux augmenter l'agilité à basse ou haute vitesse d'un véhicule.
Nous aborderons les différents types de systèmes de direction des roues arrière dans un instant, mais le principe général de ces systèmes utilise un ensemble d'actionneurs hydrauliques ou électriques pour modifier le pincement des roues arrière.
Le pincement fait référence à l'angle auquel une roue est pointée vers l'intérieur ou vers l'extérieur de la voiture, d'où les termes « pincement » et « pincement ». L'orteil peut également être décrit comme négatif et positif. Dans la plupart des situations, le pincement fait référence aux roues avant d'une voiture et, selon que les deux roues sont orientées vers l'intérieur ou vers l'extérieur, il affecte la stabilité à haute vitesse (pince vers l'intérieur) ou l'agilité à basse vitesse (pince vers l'extérieur) de la voiture.
Dans la direction des roues arrière, le système du véhicule modifie le pincement des deux roues arrière en tandem, ce qui signifie que les roues arrière se déplacent à l'unisson vers la droite ou vers la gauche afin qu'elles soient pointées dans la même direction. C'est tout le contraire du pincement des roues avant d'un véhicule.
Bien que chaque système soit unique, le mouvement résultant des pneus arrière dans la direction à quatre roues est exactement le même dans les différents systèmes. Lorsque le conducteur tourne le volant à basse vitesse, les roues avant tournent dans le sens de la marche tandis que les roues arrière tournent dans le sens opposé, ce qui réduit efficacement le rayon de braquage de la voiture. Cela rend les manœuvres à basse vitesse plus rapides et plus faciles.
La direction à des vitesses plus élevées fait tourner les roues avant et arrière dans la même direction pour une stabilité accrue à haute vitesse. Dans le monde de la performance, cela signifie qu'un véhicule long et un peu lourd, comme une Porsche Panamera, peut suivre le rythme d'une voiture de sport à empattement plus court, comme une Porsche 911.
Ces systèmes donnent également aux véhicules plus grands et plus lourds de meilleures performances qu'ils n'auraient si seules les roues avant tournaient. Cela se voit dans des exemples tels que la Lamborghini Urus, la Bentley Flying Spur et la Mercedes-Benz Classe S.
Différents fabricants ont différentes solutions pour la direction des roues arrière, bien qu'elles servent toutes les mêmes objectifs. Certains s'appuient uniquement sur des systèmes mécaniques, tels que l'ancien système HICAS (High-Capacity Actively Controlled Steering) de Nissan, tandis que la plupart utilisent des versions électromécaniques, telles que le système de direction intégrale dynamique d'Audi, la direction de l'essieu arrière de Porsche et l'Active Systèmes Kinematics Control (AKC) fournis par ZF à des constructeurs tels que Ferrari et Cadillac.
Encore une fois, ces deux systèmes fonctionnent pratiquement de la même manière en modifiant le pincement des roues arrière vers l'intérieur ou vers l'extérieur, mais ils diffèrent sur ce qui les actionne. Dans un système mécanique comme le HICAS de Nissan, qui n'a pas été utilisé dans les Nissan depuis la GT-R de génération R34 ou dans Infinitis depuis le G37, l'hydraulique alimentée par la pompe de direction assistée a été utilisée pour actionner les roues. Des capteurs de vitesse seraient alors utilisés pour déterminer dans quel sens les roues arrière tourneraient et dans quelle mesure. Le Prelude Si 4WS de Honda avait un système similaire.
Les systèmes de direction électromécaniques à quatre roues sont désormais beaucoup plus courants et plus avancés que les versions précédentes. Contrôlés par l'ECU de la voiture et un certain nombre de capteurs le long de sa transmission, les systèmes de direction à quatre roues d'aujourd'hui offrent un placement, des angles et des capacités de roue beaucoup plus précis que leurs prédécesseurs.
Bien que le résultat de base soit le même, les fabricants diffèrent également dans l'angle de braquage autorisé par les roues arrière, allant de 1 à 15 degrés.
Voici la genèse de la direction à quatre roues dans l'air du temps populaire, l'O.G. voitures de sport à quatre roues directrices.
Bien que le système HICAS de Nissan soit connu pour son utilisation dans la plate-forme Skyline GT-R, ce n'était pas le premier à l'obtenir. Le système a été présenté pour la première fois en 1985, mais sa première application pratique a été sur la Skyline GTS de 1986.
HICAS a été développé chez Nissan par le père de la Skyline, Shin'ichiro Sakurai. L'ingénieur en chef a travaillé pour Prince avant qu'il ne soit intégré à Nissan et a été fortement impliqué dans le R380 sauvage. Il était également célèbre pour sa manière avec les mots. Cela vaut pour sa description de la façon dont il envisageait HICAS.
Naganori Ito, la personne que Sakurai a choisie pour lui succéder, a un jour décrit ce que son mentor attendait du système HICAS :
« La philosophie de base de la Skyline est d'offrir une fiabilité et des performances de conduite exceptionnelles. L'idéal est une voiture qui est absolument fidèle aux intentions du conducteur. C'est la même chose qu'un cheval et un cavalier ne faisant qu'un lorsque le cavalier est sur le dos du cheval et que le cheval est en mouvement. Un cheval génère une propulsion en poussant avec ses pattes arrière et en appliquant un couple pour se déplacer vers l'avant. C'est assez naturel. Ceci est un bon exemple du système de propulsion arrière dans les voitures. Mais si vous observez de plus près le mouvement d'un cheval, vous voyez qu'il pousse aussi du sol avec ses pattes avant, et il contrôle également la direction de son mouvement avec ses pattes arrière. Pour reproduire cela, les voitures ont besoin de systèmes à quatre roues motrices et à quatre roues directrices. Ce sont les fonctions des systèmes ATTESA et HICAS.”
Nissan explique comment fonctionne HICAS comme suit :
« Les versions antérieures de HICAS utilisaient l'hydraulique pour diriger les roues arrière. Le système hydraulique était alimenté par la pompe de direction assistée et utilisait des capteurs de vitesse pour déterminer dans quelle mesure et dans quelle direction diriger les roues arrière. Les versions ultérieures, appelées Super HICAS, sont passées à un actionneur électrique pour la crémaillère de direction arrière, ce qui rend le système beaucoup plus léger. Le Super HICAS utilise les données d'un capteur de vitesse et d'un capteur d'angle de volant via l'ordinateur HICAS du système pour déterminer la vitesse à laquelle vous entrez dans un virage et ajuste l'angle des roues arrière en fonction des conditions de conduite. La direction des roues arrière HICAS et Super HICAS est limitée à environ un degré dans les deux sens."
En plus des Skylines, les 300ZX, 180SX et 240SX de la génération Z32 de Nissan, ainsi que les M35, M45, Q45 et Q37 d'Infiniti ont également été équipés de HICAS et Super HICAS.
Le Prelude Si 4WS n'est pas exactement quelque chose que vous penseriez que Honda sortirait à la fin des années 1980. À la réflexion, si vous considérez qu'une grande partie de cette période était du néon produit par Escobar, alors une quatre portes basée sur une voiture économique chaude avec quatre roues directrices a tout son sens dans le monde.
Le principe de base du système de direction à quatre roues du Prelude Si 4WS est né du désir de Honda de "propulser la maniabilité et la maniabilité de l'automobile dans une nouvelle dimension". Honda a commencé à développer le système 4WS du Prelude en 1977, qui a produit un système de direction à quatre roues dépendant de l'angle de braquage. Système purement mécanique, la direction à quatre roues du Prelude utilisait deux boîtiers de direction, un à l'avant et un à l'arrière avec un arbre central reliant mécaniquement les deux.
Honda a envoyé le communiqué de presse original du Prelude Si 4WS, qui contenait une description détaillée du fonctionnement du système.
"Lorsque le conducteur tourne le volant, le mécanisme à crémaillère de la boîte de direction avant provoque le déplacement latéral de la crémaillère", selon le communiqué. « Cette course de crémaillère dirige les roues avant. En même temps, il fait tourner un arbre de pignon de sortie via un autre pignon et crémaillère logé à l'intérieur de la boîte de vitesses. Cet arbre pignon de sortie transmet la rotation du volant à la boîte de direction arrière via l'arbre central. Une tige de course à l'intérieur de la boîte de vitesses de direction arrière se déplace dans une direction axiale pour diriger les roues arrière via les tirants."
Comment cela a fonctionné par rapport à la vitesse de la voiture est encore plus fou.
"Pour les entrées au volant inférieures à environ 140 degrés par rapport à la position droite, la course de sortie se déplace dans une direction", indique le communiqué. "Pour des angles supérieurs à cela, la course et le mouvement relatif à l'arrière diminuent progressivement et en douceur et finissent par tourner dans la direction opposée. Ainsi, la boîte de vitesses de direction arrière contient un mécanisme qui inverse progressivement le sens de sortie en réponse à l'amplitude de l'entrée de direction. »
Honda ajoute :« Mécaniquement, lorsque le volant est initialement détourné de la position droite, les roues arrière tournent dans la même direction que les roues avant. Mais, lorsque l'entrée de direction est augmentée et que la roue est tournée de plus d'une quantité spécifiée, environ 240 degrés, les roues arrière commencent alors à tourner dans la direction opposée. »
Quand Route et Piste a testé le Prelude Si 4WS en 1987, il a en fait surpassé une Porsche et une Ferrari lors d'un test de slalom. Le système 4WS de Honda dans le Prelude s'est poursuivi au cours des deux générations suivantes, bien que la dernière génération du Prelude était une option réservée au Japon et uniquement dans les modèles Si et SiR.
Bien que nous ne connaissions que le puissant Mitsubishi 3000GT VR-4 aux États-Unis, sa lignée GTO uniquement au Japon remonte au Galant VR-4 et à l'introduction du système Dynamic Four de Mitsubishi. Contrairement à d'autres ici, le Dynamic Four de Mitsubishi n'était pas un système isolé, il comprenait également quatre roues motrices, quatre roues directrices, une suspension indépendante aux quatre roues et l'ABS aux quatre roues, d'où son nom.
Lancé en 1987, le Galant VR-4 a été à l'origine non seulement de la 3000GT, mais aussi de la toute puissante Lancer Evolution. Et cette voiture de rallye proto a non seulement engendré Dynamic Four mais aussi Active ECS pour les modèles à deux roues motrices, le premier système de suspension active sur le marché. Mitsubishi a vu les deux comme les faces opposées d'une même pièce et a qualifié le parapluie de son système de jeu de jambes actif, qui est un excellent nom pour un ensemble de systèmes.
Selon le communiqué de presse original du Galant :"Le système de jeu de jambes actif adopté pour le Galant cette fois est un nom générique pour les Active Four (modèles à quatre roues motrices) et Active ECS (deux roues motrices), qui consistent principalement en le suivant les systèmes de suspension pour créer plus d'espace pour la conduite de basse à haute vitesse et pour faciliter la conduite à l'ère des hautes performances. Il s'agit d'un nouveau système révolutionnaire qui améliore encore les performances dynamiques du véhicule en termes d'accélération, de virage et de freinage en augmentant l'adhérence entre chaque pneu et la surface de la route."
Quant au système de direction à quatre roues, selon le communiqué, il s'agit d'un système entièrement hydraulique qui est sensible à la vitesse du véhicule et à la force de direction pour améliorer encore la réponse de la direction dans la plage de vitesse moyenne à élevée. Cela fonctionne grâce à une pression hydraulique envoyée aux joints de bras oscillant de la suspension arrière jusqu'à 1,5 degré, bien que cela dépende de la force de direction et de la vitesse du véhicule de plus de 31 mph.
Trois ans plus tard, Mitsubishi a présenté la 3000GT (GTO au Japon) avec Active Footwork System et le slogan « The GTO. Conçu pour permettre aux conducteurs de tous niveaux de profiter de ses hauts niveaux de performances - en toute sécurité, avec plaisir et selon leurs envies."
Selon le communiqué de presse japonais original de la GTO, le système de direction à quatre roues fonctionnait ainsi :« Un actionneur hydraulique est relié à un joint intermédiaire à l'extrémité du bras oscillant. L'actionneur est régulé par une pompe de direction des roues arrière reliée au circuit hydraulique d'assistance des roues avant, de sorte que l'angle de braquage des roues arrière est proportionnel à l'effort de braquage des roues avant. L'angle de braquage des roues arrière est proportionnel à la vitesse du véhicule car la pompe de direction des roues arrière fournit de l'huile en quantité relative à la vitesse de rotation des roues arrière. »
Associée à un V-6 à aspiration naturelle ou à un V-6 à double turbocompresseur dans la 3000GT VR-4, la voiture de sport 2+2 a été conçue pour affronter les Skyline GT-R, Supra et RX-7, et est également venu avec une aérodynamique active à l'avant et à l'arrière. La sortie de la 3000GT/GTO est également intervenue pendant la période du "gentleman's agreement" des voitures de performance japonaises, ce qui signifiait que les voitures de performance étaient limitées à environ 276 chevaux, du moins sur le papier. Un chiffre plus précis pour la 3000GT VR-4, cependant, était probablement de 300 à 350 chevaux.
Ce qui est intéressant, c'est que bien que certains de ces systèmes aient été transférés au nouveau système Super All-Wheel Control (S-AWC) pour la Mitsubishi Lancer Evolution, le descendant direct du Galant VR-4, il n'a pas apporté les quatre- système de direction des roues - pas plus que le Pajero Evo.
Quadrasteer de General Motors est définitivement l'excentrique du groupe, mais il mérite une certaine attention en tant que première application aux camionnettes pleine grandeur. Malheureusement pour GM, cela n'a pas duré longtemps.
Les camions aux États-Unis sont une grosse affaire. C'est peut-être l'euphémisme de la décennie, mais la quantité de recherche et de développement consacrée à la concurrence est folle. Tout est sur la table quant à ce que les constructeurs peuvent proposer à leurs consommateurs pour les détourner des autres marques et modèles. En 2002, GM est devenu obsédé par l'idée que la direction à quatre roues était la prochaine grande chose. Bienvenue sur Quadrasteer.
Dans le communiqué de presse original de 2002, GM déclare :« General Motors a pris la tête de l'industrie en offrant le système de direction à quatre roues Quadrasteer pour la première fois dans un camion pleine grandeur. Le système innovant, qui rend la conduite d'un camion plus sûre, plus facile et plus pratique, fera ses débuts sur le pick-up pleine grandeur GMC Sierra Denali au quatrième trimestre de 2002. Quadrasteer marque une étape importante dans la manipulation et le contrôle des camions pleine grandeur. Il s'agit d'un système électromécanique qui fait tourner les roues arrière de la Sierra Denali (jusqu'à 12 degrés) par rapport aux roues avant, ce qui se traduit par une maniabilité à basse vitesse et une stabilité à haute vitesse sans précédent."
Contrairement aux autres systèmes de direction à quatre roues, celui de GM était sélectionnable, permettant la direction habituelle des roues avant ainsi que la direction à quatre roues. Parallèlement à ces modes, GM a également inclus un mode de remorquage à quatre roues directrices, qui était tous actionné par un ensemble de boutons sur le tableau de bord. Selon ce communiqué, "Quadrasteer fonctionne en détectant l'entrée de direction souhaitée par le conducteur au moyen d'un capteur de position du volant. Ces informations sont transmises à un microprocesseur qui détermine les angles de roue arrière appropriés, en fonction de l'entrée de la direction et de la vitesse du véhicule. Le microprocesseur transmet ses données à un moteur électrique qui, sur la base d'algorithmes, entraîne la crémaillère de direction arrière via un train planétaire. Si une défaillance du système est détectée, les mécanismes de sécurité intégrée de Quadrasteer reviennent à la direction à deux roues."
Malgré les avantages de la direction à quatre roues sur un camion pleine grandeur, GM a tué le programme après 2005. Seuls les GMC Sierra, Sierra Denali et Yukon, ainsi que les Chevrolet Silverado et Suburban, pouvaient être équipés de Quadrasteer, qui coûtait 5 600 $ au lancement, bien que cela ait été réduit à 1 000 $ avant la suppression du programme.
Comme vous pouvez l'imaginer étant donné les avantages de la direction des roues arrière dans les voitures lourdes, la plupart des fabricants proposent une forme de direction des roues arrière. Cependant, il n'y a pas deux systèmes identiques, et ils n'ont pas non plus la même désignation.
Pour mieux comprendre les systèmes, voici les fabricants qui les proposent et leur nom.
C'est un sujet qui est mieux illustré sous forme de vidéo puisque les systèmes de direction des roues arrière sont des éléments technologiques compliqués. En voici une de notre ami, Jason Fenske de Engineering Explained.
Vous avez des questions. Le Drive a des réponses.
R : La traction intégrale est lorsque la puissance du véhicule peut être envoyée aux quatre roues, dans une certaine mesure. La direction intégrale est un système qui permet aux quatre roues de votre voiture de tourner.
R : Il est. Ces systèmes améliorent la stabilité et l'agilité à basse et à haute vitesse, de sorte qu'ils sont toujours activés pour aider à la performance et au fonctionnement de votre voiture. Rad.
R : Le tout premier système de direction à quatre roues a été développé en 1893 par l'ingénieur britannique Joseph Diplock. Il a breveté le premier système à quatre roues motrices, à quatre roues directrices ainsi que la roue de pédalier.
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