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#1 26-08-2016 23:21:00

Audi-Tech
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[Q3] Chassis: essieux, suspension, freinage et direction

Châssis

Vue d'ensemble

Les objectifs primordiaux du développement des trains roulants du nouvel Audi Q3 étaient de redéfinir les critères en matière d'émotion au volant dans ce segment premium des SUV. Plaisir de conduite, sportivité et confort de conduite étaient ici les thèmes conducteurs. Par ailleurs, l'Audi Q3 devait présenter de bonnes aptitudes tout terrain. Lors de la définition du châssis de l'Audi Q3, une attention particulière a été accordée à l'harmonie. L'Audi Q3 allie le plaisir de conduite typique aux Audi et un excellent confort routier sur les longs trajets, tout en garantissant de très bonnes qualités routières en tout terrain.

Pour réaliser ces objectifs, il a été fait appel à un essieu avant MacPherson redéfini, équipé de bras triangulés en aluminium, et à un essieu arrière multibras. Un grand nombre de nouveautés ont été combinées à des solutions de composants éprouvées et constamment perfectionnées.

Les essieux perfectionnés pour la traction avant et la transmission quattro reprennent dans leurs grandes lignes ceux de l'Audi A3 04, avec toutefois une nouvelle adaptation à l'Audi Q3 et une élastocinématique revisitée. Le plaisir de conduite résulte du faible poids total (le Q3 avec moteur 2,0 TFSI pèse 1530 kg selon DIN à vide), d'une répartition de la charge d'essieu de 58,5 % sur l'essieu avant, du parallélisme important au niveau de l'essieu avant (1571 mm) et de l'essieu arrière (1575 mm) ainsi que d'une gamme de pneumatiques de très grand diamètre de 16 à 19 pouces.

En version de base, l'Audi Q3 est équipé de série d'un système de freinage 16 pouces sur l'essieu avant et l'essieu arrière et d'un frein de stationnement électromécanique.

chassis_20160821-1336.jpg

Versions

Trois versions de châssis sont proposées pour l'Audi Q3. La dotation de série est le châssis normal. Un châssis sport est proposé en option ; l'assiette du véhicule est alors abaissée de 20 mm par rapport au châssis normal. Le châssis sport est spécialement conçu pour les clients accordant plus d'importance à la sportivité et la maniabilité qu'aux qualités tout terrain.

La régulation électronique de l'amortissement, proposée elle aussi en option, offre dans le cadre de l'Audi drive select une nouvelle harmonisation du comportement dynamique du véhicule. Elle améliore sensiblement le confort sans négliger les exigences s'adressant à un SUV sportif. L'assiette du châssis doté de la régulation électronique de l'amortissement correspond à celle du châssis normal.


Essieux

Essieu avant

L'essieu avant de l'Audi Q3 se base sur la plateforme croisée du Groupe. La principale nouveauté en matière de développement est le palier de bras transversal arrière. Il contribue essentiellement à la bonne réponse de la direction et à la maniabilité du véhicule. De faibles déplacements des paliers dans le sens transversal permettent de réaliser une rigidité de caisse élevée et un guidage latéral optimal.

La définition cinématique de l'essieu avant contribue, en liaison avec la définition des paliers caoutchouc, à un comportement routier neutre, légèrement sous-vireur dans la plage limite et donc maîtrisable en toute sécurité. En vue d'une bonne stabilité directionnelle, un grand angle de chasse a été réalisé en liaison avec une grande chasse au sol.

essieux.jpg

essieux-avant.png


Essieu arrière

L'Audi Q3 est équipé d'un essieu à quatre bras, dont la conception se base sur l'essieu déjà monté sur l'Audi A3 04 et l'Audi TT 07. Sur la version quattro, le berceau supporte également le pont arrière.

Les composants d'essieu sont identiques pour la traction avant et la transmission quattro.
Les composants et éléments de suspension ont été définis dans l'objectif de réaliser une rigidité transversale élevée en vue de l'agilité, de la sportivité et de la sécurité de conduite et une élasticité longitudinale pour le confort de conduite et le confort de roulage.

essieu-arriere.png


Contrôle et réglage de géométrie

Pour l'essieu avant, le réglage des valeurs de parallélisme par roue par le Service est prévu. Sur l'essieu arrière, des valeurs de parallélisme et de carrossage par roue peuvent être réglées.

Régulation électronique des amortisseurs

Conception et fonctionnement

L'Audi Q3 est équipé des amortisseurs CES (CES = continuously controlled electronic suspension) de la société Monroe, dont est déjà dotée l'Audi A6 05. Le système proposé en option donne au conducteur la possibilité d'adapter les forces d'amortissement des trois modes auto, dynamic et comfort à la situation routière considérée. La sélection du mode s'effectue dans l'Audi drive select.

La sélection d'un mode peut s'effectuer à l'arrêt comme durant la marche. Le dernier réglage utilisé est conservé lors du redémarrage du véhicule. Le mode efficiency de l'Audi drive select est une nouveauté essentielle. Dans ce mode, le réglage des amortisseurs correspond à celui du mode auto.

regulation-electronique.png


Amortisseur de vibrations bitube

Pour la régulation électronique des amortisseurs, il est fait appel à des amortisseurs de vibrations bitube, dont la force d'amortissement est régulée par des électrovannes. Les courants de pilotage varient alors d'environ 0,2 à 2,0 A. La force d'amortissement augmente avec la valeur du flux électrique. Lorsque le véhicule est arrêté, aucun pilotage des amortisseurs n'a lieu. La valeur des courants de pilotage nécessaires est calculée par le calculateur. Les courants de pilotage sont réalisés par les étages finals de puissance du calculateur.

Le pilotage a lieu en l'espace de quelques millisecondes en fonction de l'état de la chaussée, des souhaits du conducteur ou de diverses situations de conduite telles que freinage, accélération ou négociation de virages. Le calculateur évalue, en plus des signaux des capteurs, des signaux de composants tels que direction, moteur, boîte de vitesses, système de freinage et systèmes d'aide à la conduite.

Les transmetteurs d'assiette du véhicule enregistrent les niveaux du véhicule avec une vitesse d'échantillonnage de 800 Hz. Cela est suffisant pour calculer également le comportement vibratoire des composants d'essieu (des masses non suspendues). Le mouvement de la caisse (des masses suspendues) est déterminé par les transmetteurs d'accélération de la carrosserie.

amortisseur_20160821-1344.png


Opérations du Service

Le système est apte au autodiagnostic. Les opérations du Service correspondent à celles des systèmes déjà utilisés sur d'autres modèles Audi.


Système de freinage

Vue d'ensemble

Avec un système de freinage de 16 pouces généreusement dimensionné, l'Audi Q3 réalise d'excellentes performances de freinage. Du fait de la mise en œuvre du frein de stationnement électromécanique (EPB), les fonctions supplémentaires connues d'assistant de démarrage, d'assistant de démarrage en côte et de frein d'urgence asservi à la vitesse sont réalisables. C'est la première fois qu'un modèle Audi est équipé d'un ESP performant de la société TRW, spécialement défini pour répondre aux exigences d'un SUV performant.

systeme-freinage.jpg

architecture-et-fonctionnement.png


Servofrein et maître-cylindre de frein

Les véhicules à conduite à gauche sont équipés d'un servofrein simple de 11 pouces avec caractéristique « single rate ». Sur les véhicules à conduite à droite, il est fait appel, du fait de l'encombrement disponible, à un servofrein tandem de 7/8 pouces avec deux circuits de freinage en diagonale.

Le maître-cylindre de frein tandem en aluminium de 23,8 mm de diamètre garantit la performance requise ainsi que des courses de pédale de frein courtes, allant de pair avec des forces d'actionnement faibles. Un transmetteur de Hall fonctionnant sans contact sur le maître-cylindre de frein fournit le signal destiné à la fonction de feu stop.

servofrein_20160821-1356.jpg


Actionnement des freins

En vue de réduire le poids, le pédalier est de conception modulaire. Un module se compose respectivement du levier de pédale et du palier de fixation correspondant. Les composants individuels des pédales d'accélérateur et d'embrayage sont réalisés en matière plastique renforcée de fibres de verre. Le palier de fixation de la pédale de frein est, pour des raisons de résistance, réalisé comme pièce en tôle d'acier de conception allégée en coque.

actionnement-des-freins.jpg


Opérations du Service

Les opérations du Service sur le système de freinage correspondent à celles des systèmes déjà utilisés sur d'autres modèles Audi.


Frein de stationnement électromécanique (EPB)

Conception et fonctionnement

Le frein de stationnement électromécanique équipant déjà d'autres modèles Audi est repris sur l'Audi Q3. La nouveauté consiste en l'intégration des transmetteurs d'accélération transversale G200, de vitesse de lacet G202 et d'accélération longitudinale G251 dans le calculateur J540. Cette intégration remplace l'unité de capteurs d'ESP G419.

La conception et le fonctionnement des moteurs de frein de stationnement V282 et V283 correspondent à ceux des composants déjà mis en œuvre. De même, les fonctions du calculateur J540 correspondent à celle réalisées sur les modèles Audi actuels dotés d'un frein de stationnement électrique.

frein-de-stationnement.jpeg


Opérations du Service

Le fait qu'après le codage en ligne du calculateur J540 par le Service, il faille procéder au réglage de base pour le calibrage des capteurs susmentionnés est nouveau.


ESP

Conception et fonctionnement

L'Audi Q3 est le premier modèle Audi à être équipé d'un ESP de la société TRW (TRW 450). Outre les fonctions de base EBV, ABS, ASR, EDS et ESP, les fonctions suivantes sont réalisées :

Équipements de série :

•  Blocage transversal électronique sur les véhicules à traction avant
•  Répartition individuelle du couple aux roues sur les véhicules avec transmission quattro
•  Assistance hydraulique au freinage d'urgence
•  Assistance de freinage hydraulique
•  Séchage des disques de frein
•  Compensation hydraulique du fading des freins
•  Driver steering recommendation (DSR)

Équipements proposés en option :

•  Stabilisation de l'attelage
•  Indicateur de contrôle de la pression des pneus
•  Assistant de stationnement

esp_20160821-1401.jpg


* Renvoi :

Les fonctions susmentionnées sont déjà réalisées sous une forme identique ou similaire dans d'autres modèles Audi.

L'Audi Q3 est doté de capteurs de vitesse de roue actifs.

capteur-vitesse.jpg


Le capteur d'angle de braquage G85 fait, sur les véhicules à direction à droite, partie intégrante de l'unité de direction. Sur les véhicules à conduite à gauche, il est logé dans le module de commandes de la colonne de direction.


Opérations du Service

Le calculateur et le groupe hydraulique ne sont pas dissociables par le Service. Le calibrage du capteur d'angle de braquage G85 s'effectue pour les véhicules à direction à droite comme à gauche dans le calculateur d'assistance de direction J500.
Les autres opérations du Service correspondent à celles des systèmes ESP déjà utilisés sur d'autres modèles Audi.


Système de direction

Vue d'ensemble

L'Audi Q3 est équipé, de même que les modèles Audi A3 04, TT 07 et A7 Sportback, d'une direction assistée électromécanique. Cette dernière permet, par rapport à une direction hydraulique classique, de réaliser des économies de carburant de l'ordre de 0,3 l/100 km. La colonne de direction réglable manuellement en continu garantit une position ergonomique optimale du volant pour chaque conducteur.

De série, l'Audi Q3 est doté du volant de direction à quatre branches connu et éprouvé. En option, il est proposé un volant à 3 branches nouvellement mis au point, qui sera ultérieurement proposé sur tous les modèles Audi de la série Q.

systeme-de-diraction.jpeg

Direction électromécanique

Vue d'ensemble

Une différence par rapport à l'Audi A7 Sportback est que, sur les Audi Q3 à conduite à gauche, il est fait appel à une direction électromécanique à entraînement parallèle à l'essieu.
L'unité compacte se compose pour l'essentiel du mécanisme de direction, du moteur électrique d'assistance de direction, du calculateur électronique, d'un capteur pour l'enregistrement du couple de braquage ainsi que d'un capteur pour l'enregistrement de la position du rotor du moteur électrique.

direction-electromecanique_20160821-1405.png

Propulsion

Le moteur électrique est directement entraîné par l'électronique de puissance du calculateur. La conversion du mouvement rotatif du moteur en un mouvement linéaire de la crémaillère est assurée par une commande à vis et billes, dont le principal composant est l'écrou à circulation de billes. L'écrou à circulation de billes est entraîné via une courroie crantée par le moteur. Le principe de fonctionnement reprend dans ses grandes lignes celui de la direction utilisée sur l'Audi A7 Sportback. Les différences résident dans l'entraînement de l'écrou à circulation de billes.

propulsion.png


Le principe de fonctionnement de la commande à vis et billes s'apparente à celui d'un système vis-écrou classique. Les pas de vis sont remplacés par des sillons, la liaison entre la vis (broche) et l'écrou (écrou à circulation de billes) est réalisée par des billes dans les sillons. Les billes roulent comme les éléments d'un roulement dans un circuit fermé.

Pour réaliser cela, l'écrou à circulation de billes comporte un canal de retour, qui relie le « début » et la « fin » des sillons de l'écrou à circulation de billes. Lors de l'inversion du sens de déplacement de l'écrou à circulation de billes, la crémaillère change également son sens de déplacement linéraire.

circulation-de-billes.png


Transmetteur de couple de braquage G269

Le couple de braquage est déterminé par le transmetteur de couple de braquage G269. L'arbre d'entrée de direction et le pignon de direction sont reliés par une barre de torsion. Lorsque l'on tourne le volant, la barre de torsion et donc l'arbre d'entrée de direction sont tournés d'une valeur minimale par rapport au pignon de direction. Cet angle de torsion est enregistré par le capteur. L'angle de torsion est une mesure directe du couple de braquage. La conception et le fonctionnement du transmetteur de couple de braquage sont identiques à ceux du composant qui équipe déjà
l'Audi A7 Sportback.

transmetteur-de-couple.png


Moteur de direction assistée électromécanique V187

Sur l'Audi Q3, un moteur synchrone triphasé à excitation permanente assure l'assistance de direction. Ce concept de moteur a été retenu en raison des avantages déterminants suivants :

•  Les moteurs synchrones se caractérisent par une construction compacte et une grande puissance.
•  Du fait de l'excitation permanente, les bagues collectrices servant à la transmission du courant d'excitation vers le rotor ont été supprimées.

Les tensions de phase requises sont calculées par le calculateur et connectées aux bobines du stator via l'étage final de puissance. Le stator se compose de neuf bobines inductrices. Trois bobines sont respectivement montées en série et alimentées par un courant sinusoïdal. Les trois courants présentent réciproquement un décalage de phase. Un champ magnétique en rotation résultant, provoquant le mouvement rotatif synchrone du rotor, est généré à partir des trois champs magnétiques ainsi générés.

Le rotor se compose de six aimants permanents en disposition nord-sud alternée. En vue d'augmenter le silence de fonctionnement, la magnétisation de l'aimant torique à 6 pôles est d'exécution oblique.

moteur-de-direction.png


Détection de la position du rotor

Le capteur de position du rotor détecte la position du rotor. Le calculateur doit connaître la position exacte du rotor pour pouvoir calculer les tensions de phases requises pour le champ magnétique statorique périphérique (commutation électronique commandée par capteur). La valeur de mesure du capteur de position du rotor est également utilisée pour déterminer les butées de direction. Pour éviter des butées mécaniques dures, des butées « soft » sont réalisées par la direction électromécanique.

La bobine excitatrice est alimentée par une tension d'excitation sinusoïdale. Le champ magnétique alternatif s'établissant autour de la bobine d'excitation agit sur le disque du rotor. Le disque du rotor transmet le flux magnétique du champ magnétique alternatif généré par la bobine d'excitation aux bobines réceptrices. Une tension présentant un décalage de phase proportionnel à la position du disque du rotor par rapport à la tension d'excitation est induite dans les bobines réceptrices.

detection-de-la-position.png


Fonctionnement général expliqué d'après l'exemple d'un braquage

Au début d'une rotation au niveau du volant de direction, la barre de torsion, qui relie l'arbre d'entrée de direction et le pignon de direction, est tournée. Cette torsion est enregistrée par le capteur de couple de braquage et communiquée au calculateur. Simultanément, le calculateur reçoit d'autres signaux déterminants pour le fonctionnement de la direction :

•  l'angle de braquage délivré par le capteur d'angle de braquage G85
•  la vitesse du véhicule fournie par le calculateur ESP
•  le régime du moteur à combustion transmis par le calculateur du moteur
•  ainsi que la position momentanée du rotor du moteur électrique V187 fournie par son capteur de position du rotor.

Le calculateur évalue ces informations et calcule, sur la base d'une cartographie définie dans le calculateur avec son codage, l'intensité du courant ainsi que les positions des phases du courant de commande du moteur électrique V187. Avec le pilotage du moteur, le couple du moteur est transmis à l'écrou à circulation de billes par la courroie crantée.

En fonction de la valeur du courant de commande, un couple défini est fourni pour l'assistance de direction du conducteur. L'effet de la force résultante sur la crémaillère se compose du couple de braquage appliqué par le conducteur et du couple généré par le moteur.


braquage.png


Légende :

1  Mouvement de braquage effectué par le conducteur
2  Signal du transmetteur de couple de braquage
3  Signal du capteur d'angle de braquage
4  Pilotage du moteur électrique
5  Entraînement de l'écrou à circulation de billes
6  Couple de braquage par le conducteur
7  Couple de braquage par le moteur électrique


Fonctions supplémentaires

Sur l'Audi Q3 également, différentes autres régulations/fonctions sont assurées en plus de la fonction de base par la direction électromécanique. Le conducteur reçoit une assistance dans les situations de conduite suivantes :

•  L'assistance de direction asservie à la vitesse (servotronic) est réalisée de série.
•  La fonction « retour actif » supporte le rappel de la direction en position de ligne droite une fois le braquage effectué. Cela se traduit par une meilleure stabilité directionnelle du véhicule et une augmentation du confort de direction.
•  La fonction « correction de trajectoire » déleste le conducteur en ligne droite en cas de vent latéral constant persistant ou s'il roule sur une chaussée présentant une déclivité. Un couple de direction correcteur correspondant est généré par l'assistance de direction.
•  La fonction « DSR » (driver steering recommandation) déjà réalisée sur l'Audi A3 04 et l'A7 Sportback en interaction de l'ESP et de la direction électromécanique est également implémentée sur l'Audi Q3. Cette fonction est décrite dans le programme autodidactique 480 « Audi A7 Sportback – Liaisons au sol ».
•  Le confort de direction est augmenté par la réalisation de butées de direction maximales amorties.


Commande et information du conducteur

Le conducteur a le choix entre trois cartographies de direction différentes. Le réglage de la caractéristique de direction de confortable à sportive est couplé au réglage correspondant dans l'Audi drive select. Dans le cas de la sélection du mode « efficiency », il y a paramétrage d'une caractéristique équilibrée (correspondant au réglage « auto »)

commande-et-information.png


Opérations du Service

Le remplacement de composants individuels de l'unité de direction (à l'exception des biellettes de direction et des soufflets) n'est pas prévu. En cas de défaut, il faut remplacer l'unité complète. Le codage du calculateur d'assistance de direction J500 s'effectue en ligne. Une fois le codage terminé, il est nécessaire de procéder à un réglage de base.

Il est alors déterminé quelles fonctions complémentaires (telles qu'assistant au stationnement, DSR) la direction doit réaliser. Il est nécessaire d'effectuer une procédure d'apprentissage pour les butées de direction maximales, afin d'éviter des butées « dures ». La condition en est que le capteur d'angle de braquage G85 soit calibré et initialisé.

operation-du-service.jpg


Volants de direction

Le volant de direction et l'airbag sont de conception délibérément allégée. La mise en œuvre de magnésium ultra-léger dans le squelette du volant et de matière plastique renforcée de fibres de verre au niveau de l'airbag a permis de réduire le poids d'environ 0,5 kg.

Les volants multifonction, équipé de deux palettes, garantissent une commande confortable du système d'information du conducteur avec téléphone, équipements audio et ordinateur de bord. Trois palettes supplémentaires proposées en option permettent, sur les véhicules équipés d'une boîte S tronic, de réaliser un passage manuel des rapports. Avec deux versions de couleur proposées en option, les volants sont en harmonie parfaite avec l'habitacle.

volants-de-direction.png

Roues et pneumatiques / indicateur de contrôle de la pression des pneus

Vue d'ensemble des roues et pneus

Les combinaisons roues/pneus mises en œuvre pour l'Audi Q3 garantissent une maniabilité souveraine pour cette catégorie de véhicules et des propriétés de confort supérieures, alliées à une excellente stabilité directionnelle. Toutes les motorisations sont déjà équipées en version de base de roues forgées en aluminium de taille 6,5J x 16.

La réduction de poids par rapport à une roue classique en fonte d'aluminium est de l'ordre de 1,7 kg par roue. L'Audi Q3 est équipé de série d'un kit anticrevaison (Mobility Tire Set - TMS). Sur demande, une galette de dimension 4,0J x 18 ET 27,5 dotée de pneumatiques de taille 145/80 R18 est disponible.

roues-et-pneumatiques.png


Indicateur de contrôle de la pression des pneus

L'indicateur de contrôle de la pression des pneus Plus déjà utilisé sur d'autres modèles Audi est proposé en option sur l'Audi Q3. La conception, le fonctionnement et la commande sont identiques à ceux des systèmes déjà mis en œuvre.


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