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L'amortissement variable
(Auto Technique & Pratique, n°8, 1991)

Comment adapter la suspension aux conditions de roulage, pour obtenir le meilleur comportement possibles, sans pour autant dégrader le confort. L'amortissement contrôlé électronique représente une étape vers la solution définitive de cet épineux problème.

RESSORT ET AMORTISSEUR

Quel que soit le type de suspension choisi, on utilise toujours un ressort, mécanique ou pneumatique ; c'est-à-dire un élément qui, lorsqu'il se trouve sollicité, a tendance à reprendre sa position initiale, après un certain nombre d'oscillations.
L'amplitude du mouvement, tout autant que la fréquence de son mouvement vibratoire, dépendent :
- de la raideur de ce ressort (on parle aussi de flexibilité, paramètre qui représente la déformation subie en fonction de la charge, et qui correspond à l'inverse de la raideur) ;
- de la charge qu'il supporte.


La raideur K d'un ressort est le rapport qui existe entre la charge F et la déflexion X (ou écrasement correspondant du ressort). On l'exprime généralement en daN/m, soit sensiblement en kgf/m.
Exemple Si, sous une charge de 100 kgf un ressort s'écrase de 0,10 m sa raideur est 100 / 0.1 = l000 kgf/m

Nota : très souvent, les mécaniciens caractérisent une suspension par le terme "flexibilité". Il s'agit de l'inverse de la "raideur" : grande flexibilité = faible raideur. Elle est exprimée en mm pour 100 kgf.
Ainsi, dans l'exemple précédent, si le ressort fléchit de 100 mm pour un effort de 100 kgf, on dit qu'il a une flexibilité de 100 pour 100 (à ne pas confondre avec un pourcentage).
Si le ressort fléchit de 40 mm pour un effort de 100 kgf, sa flexibilité est de 40 pour 100.


La fréquence représente le nombre d'oscillations ou de cycles effectués en 1 seconde. L'unité est le Hertz (Hz). 1 Hz = 1 cycle par seconde.
Pour comprendre cette notion, imaginons qu'en partant de la position 0 d'équilibre statique, on déplace la masse d'une distance a. Si on annule subitement l'effort exercé sur la masse, elle remonte d'une distance 2a en un sens inverse, c'est-à-dire qu'on amorce un mouvement périodique d'amplitude ± a (mouvement oscillatoire a de part et d'autre de la position d'équilibre 0).
La fréquence propre d'une suspension est donnée par la formule
où N = fréquence propre en Hertz ou cycles par seconde ; K = raideur du ressort en daN/m ; M = masse suspendue en kilogrammes.
C'est une erreur de définir la qualité d'une suspension par sa seule flexibilité car celle-ci ne fait pas intervenir la masse du véhicule. Par contre la notion de M fréquence fait intervenir à la fois la notion de raideur et de masse.
Exemple un camion et une 2 CV pourraient avoir la même flexibilité (donc les mêmes ressorts). Mais leur masse suspendue, à vide, est très différente et de ce fait, la 2 CV, plus légère que le camion n'aurait aucune suspension.
La déflexion statique est l'écrasement du ressort sous la masse. Elle ne dépend que de la fréquence propre du système.
Il y a une relation qui montre que pour une fréquence donnée - obtenue par les différentes combinaisons possibles de K / M - la valeur de la déflexion statique est toujours la même.
La valeur de cette déflexion statique est de 25 cm environ pour une fréquence de 1 Hz. Au début de l'automobile, les spécialistes pensaient que la fréquence idéale était celle des pas de l'homme, soit sensiblement 1,3 Hz.
En fait l'expérience a montré par la suite qu'il fallait descendre au moins à 1 Hz pour qu'une suspension soit confortable. Plus la fréquence est faible, plus l'amplitude des débattements des roues est importante. Une bonne suspension nécessite des débattements de roues importants.

Frénquence en HzQualité de la suspension
0.5 à 1douce : très confortable
1 à 1.3ferme : assez confortable
1.3 à 1.5dure : inconfortable
au-delà de 1..5très dure : très inconfortable

La fréquence propre n'est qu'une condition nécessaire mais non suffisante à l'obtention d'un bon confort, l'autre paramètre fondamental est l'amortissement. Une suspension non amortie n'est pas envisageable car elle oscillerait constamment.
Il faut donc introduire un amortissement qui va :
- limiter l'amplitude du débattement des roues, pour éviter de trop grandes variations d'assiette ;
- limiter la fréquence des oscillations;
- éviter que ces oscillations se combinent par effet de résonance pour donner amplitudes dangereuses, en exerçant une action de freinage sur le ressort.

Un amortisseur est un organe qui dépense de l'énergie, alors qu'un ressort l'emmagasine pour la restituer par la suite. Le terme "amortisseur" est quelquefois utilisé à tort pour désigner un ressort.


La courbe caractéristique représente les variations de la force d'amortissement en fonction de sa vitesse de fonctionnement.
Sur les premiers amortisseurs dits "à friction", la force d'amortissement était due aux frottement de pièces entre elles. Leur courbe caractéristique était une droite horizontale.
Avec les suspensions à ressorts à lames multiples, une partie de l'amortissement est obtenue par frottement des lames entre elles. Ce frottement, incontrôlé, a pour effet de bloquer la suspension pour de faibles dénivellations.
Les roues d'un véhicule se déplacent avec des amplitudes et des vitesses qui varient en fonction du relief du sol. Donc, il est vite apparu la nécessité d'obtenir une force d'amortissement tenant compte de la vitesse de débattement des roues, ce qui est obtenu avec l'amortisseur hydraulique.

Le principe de l'amortisseur hydraulique repose sur l'effet de frein obtenu par le passage de l'huile au travers de clapets calibrés. Le diamètre de l'ajustage détermine le taux d'amortissement. Cette valeur évolue ensuite en fonction de la vitesse de débattement du piston.
On prévoit deux lois différentes :
- une pour la compression (clapet de fond)
- et une autre pour la détente (clapet de piston).
La perte de charge que crée le passage de l'huile au travers des clapets du piston lors de son déplacement dans un sens ou dans l'autre, donne naissance à la force d'amortissement.
Le problème à résoudre est celui de la compensation du volume de tige qui pénètre dans le cylindre ou en ressort.
Aussi en compression (attaque) :
la tige pénétrant, il faut retirer de la chambre inférieure un volume de liquide équivalent. Ce volume de liquide excédentaire, à travers le clapet de fond, passera sur les côtés (réservoir).
La juste répartition des pertes de charge au niveau des clapets de piston et de fond constitue l'un des points les plus délicats de la conception d'un amortisseur.
En extension (détente) :
la tige libère un certain volume devant être comblé par de l'huile en provenance du réservoir. Son passage au travers du clapet de fond devra être contrôlé avec précision pour éviter toute cavitation. Une fuite annulaire au niveau du clapet de piston règle la force d'amortissement qui est limitée par le tarage du ressort d'appui de ce clapet.
Dans la partie linéaire de la courbe caractéristique de l'amortisseur hydraulique, il est facile de calculer le taux d'amortissement.
Cette notion théorique permet de prédéterminer la courbe caractéristique d'un amortisseur dès que l'on connaît la masse suspendue et sa répartition par roue ainsi que la raideur des ressorts.
En pratique, cela permet de définir et de réaliser les amortisseurs avant même que le prototype ne roule, d'où un gain de temps appréciable dans la mise au point du véhicule.
Dans ce but, on doit faire appel à la notion du taux d'amortissement r qui est le rapport entre l'amortissement réel b et l'amortissement critique bc
r = b / bc
sachant que :
- l'amortissement critique (b) est l'amortissement de valeur telle que la masse M écartée de sa position d'équilibre puis relâchée y revient directement sans osciller. Cet amortissement n'est jamais utilisé car il conduirait à une suspension très dure.
- l'amortissement réel est le rapport entre la force d'amortissement et la vitesse de déplacement de l'amortisseur.



La masse éloignée de sa position d'équilibre, y revient, la dépasse puis y revient à nouveau au bout d'un certain temps.
Pour un amortissement de taux 0,25 (r 0,25) - ce qui signifie que l'amortissement réel est de 25 % de l'amortissement critique - le rapport entre les amplitudes de même sens est de 5 :
A2 = A1 / 5 ; A3 = A2 /5
rho = 0,25 est un taux d'amortissement de bon confort, adopté sur les modèles Citroën. Un tel amortissement associé à une très basse fréquence (cas des Citroën) fait que l'on ne ressent pas le rebondissement de la suspension. De ce fait, et à tort, les suspensions des véhicules Citroën ont souvent été dites "apériodiques".

Remarques : Dans le cas d'un amortisseur linéaire où F = b v, il est démontré que
b = 4 P r NM
Cette relation montre que :
- pour un véhicule donné de masse M, le coefficient b croît proportionnellement à la fréquence N. Donc, plus la fréquence est élevée, plus il faut amortir ;
- pour un véhicule dont la fréquence d'un essieu est N, le coefficient b croît proportionnellement à la masse M.
On s'aperçoit donc que les caractéristiques de l'amortisseur devraient évoluer en fonction de la charge du véhicule. Tous les constructeurs adoptent un compromis et il est indéniable qu'il y a des progrès à réaliser en la matière.

SOUPLE OU FERME

Une suspension automobile doit répondre à deux exigences contradictoires : pour obtenir du confort, il faut une grande flexibilité et un faible taux d'amortissement, et exactement l'inverse pour disposer d'un bon comportement à grande vitesse.
On peut résumer cela en disant qu'une suspension dure à 60 km/h est inconfortable, mais qu'une suspension dure à 140 km/h est confortable, parce que les chocs subis par les roues deviennent alors très élevés.
Pour des raisons de coût, les constructeurs se contentent le plus souvent d'un compromis, avec un ressort et un amortisseur non réglables. Ce choix établi en fonction des performances de la voiture et de l'usage que son conducteur est susceptible d'en faire. Ce qui explique qu'une sportive est toujours plus dure de suspension qu'une petite citadine.



DEPASSER LE COMPROMIS

Pour obtenir une suspension confortable dans tous les cas de figure, il faudrait pouvoir modifier la flexibilité du ressort, et faire varier la force d'amortissement.
En ce qui concerne le ressort, on peut jouer sur le diamètre des spires, ou bien rajouter un ressort pneumatique.
Pour l'amortissement, on peut jouer sur le diamètre des clapets, en prévoyant plusieurs ajutages. Koni livre ainsi depuis des années des amortisseurs réglables mécaniquement.
Avec l'électronique, on débouche naturellement sur l'automaticité, avec un ordinateur qui commande des variations de clapet en fonction des conditions de conduite. C'est ce que l'on appelle communément l'amortissement variable.

TARAGE A LA CARTE


Peugeot 605 - Suspension à gestion électronique
1amortisseur avant5capteur de vitesse et
d'angle de braquage
9amortisseur arrière
2capteur pression de frein6interrupteur10capteur de hauteur
3témoin au combiné7boîtier11Capteur de vitesse
4roue phonique8capteur accélération

La force d'amortissement varie selon les conditions de roulage. Les divers états sont reproduits sur le tableau suivant.

SélectionConditions de conduitebut du systèmeForce
d'amortissement
automatiquevirage serréantiroulisferme
décélération - frein moteuranti-plongée
décélération - freins
accélérationanti-cabrage
route en mauvais étatanti-tangage
autresconfortsouple

l'installation comporte 5 capteurs (Peugeot et Citroën), mesurant l'angle ainsi que la vitesse de braquage des roues, les mouvements de ta carrosserie, l'accélération, le freinage la vitesse du véhicule.
Un calculateur électronique analyse les différentes valeurs fournies par ces capteurs et les compare à des formules mises en mémoire. Si un seuil critique est atteint, il commande alors la variation du tarage de l'amortisseur.
La logique du système doit agir avec une certaine anticipation, pour que la modification soit effective avant que le châssis du véhicule ne soit sollicité.
Que le conducteur accélère ou freine, qu'il tourne son volant pour suivre une route sinueuse, que son véhicule soit fortement chargé ou non, et si en plus, la route est en mauvais état, l'électronique saura faire la part du confort et de la tenue de route pour donner ses ordres.

Accélération : un capteur potentiométrique à piste sérigraphiée, placé sur la pédale d'accélérateur indique immédiatement au calculateur l'intention du conducteur et le niveau d'accélération demandé. Le calculateur traite cette information analogique en tenant compte de la vitesse du véhicule.
Freinage : un capteur mano-contact situé sur le circuit hydraulique de freinage détecte l'action de freinage du conducteur lorsque la décélération nécessite une correction de la suspension. Comme précédemment, le calculateur traite cette information en tenant compte de la vitesse du véhicule.
Rotation du volant : lorsque le conducteur agit sur le volant, le capteur opto-électronique, intégré dans la colonne de direction, émet des signaux numériques au calculateur. Ce dernier détermine la vitesse de rotation du volant tout en tenant compte de la vitesse du véhicule.
Nous venons de voir que l'information vitesse du véhicule était indispensable pour traiter les informations provenant des actions de conducteur. Un capteur de vitesse placé sur la transmission, utilisant le principe effet Hall, émet des signaux numériques directement exploitables par le calculateur avec rapidité et précision.
Les sollicitations de la route sont recueillies par le capteur de débattement de caisse, dont le rôle est primordial dans le contrôle du confort. Installé entre le châssis et le bras de suspension, ce capteur fait appel à la technologie opto-électronique assurant une liaison sans contacts entre les pièces mécaniques en mouvement pour satisfaire aux exigences d'endurance. Les signaux numériques émis permettent au calculateur de déterminer la fréquence des oscillations, pour faire le choix des ordres à transmettre à la suspension.

Selon la sophistication de l'installation, on pourra voir deux ou plusieurs possibilités de réglage : ferme ou souple, ou bien souple, moyen, ferme. Il n'existe pas encore en série de systèmes à variation continue.
De la même manière, le système pourra agir simultanément sur les quatre amortisseurs à la fois, deux amortisseurs (un essieu à la fois), ou gérer chaque roue individuellement, ce qui est nettement plus satisfaisant dans l'absolu, puisque les quatre roues ne rencontrent pas nécessairement les mêmes conditions de roulage.
La variation de la force d'amortissement est réalisée de deux manières différentes :
- par un micromoteur électrique logé dans la tige qui commande le clapet de piston. Il existe ainsi sur les amortisseurs de Peugeot 605, par exemple, trois plateaux au niveau du trou calibré du piston, le micromoteur faisant tourner le plateau intermédiaire
- au moyen de chambres de dérivation commandées par des électrovannes.


Coupe d'un amortisseur Boge de Renault 25 V6.
Des électrovannes libèrent des clapets qui favorisent plus ou moins le passage de l'huile entre les chambres.

Les temps de réponse sont de l'ordre de 5/10 de seconde.
Comme pour tous systèmes complémentaires, les constructeurs commencent par la gamme haute et en tout cas le haut de gamme avant de généraliser l'application.
Selon le fabricant d'amortisseurs Monroe, l'amortissement variable pourrait équiper 2 % du marché des voitures neuves en 1992, et 100 % en l'an 2000. L'avenir s'évalue en fait en termes de coûts. Tous ces dispositifs sont réservés aux voitures neuves. En effet, quel conducteur envisagerait de mettre près de 15 000 F dans une suspension électronique sur une vieille voiture, alors qu'il faut à peine 65 000 F pour acheter une voiture neuve ?

FlexilibitéAmortissementsMode d'actionRessortCorrection
d'assiette
Marques
Modèles
constantevariablepar essieuhélicoïdalnonRenault 25
Peugeot 605
variablepar rouepneumatiqueoui
pilotée
Lexus
Mitsubishi Siqua
par essieuhydropneumatiqueAlfa Romeo 164
Lancia
constantehélicoïdal + pneumatiqueoui
non pilotée
-

Electronique de suspension.

1capteur d'angle volant
2contact portes/hayon
3capteur débattement de caisse
4capteur de course de pédale
d'accélérateur
5contact pédale de frein
6contact pédale de frein
7calculateur électronique
8lampe témoin
9centrale accélérométrique
10capteur de correction d'assiette



Amortisseur Boge de BMW équipée de I'EDC (Electronic Dampfung Control).
Lois d'amortissement en modes ferme et souple en compression et en détente, sur un essieu avant de BMW.



Réglage de la flexibilité sur la Lexus, grâce à un ressort pneumatique. L'amortissement est également variable sur ce modèle.

La suspension à amortissement piloté
(source Ateliers Renault, BT, 1.1988)



MR 302 -
suspension pilotée Renault Safrane (pour info)

Sur le plan théorique, un véhicule est un système dynamique relativement complexe.

Mais on peut le simplifier en le décomposant en deux principaux étages dynamiques (figure 1) :
- la masse suspendue M, c’est-à-dire la caisse du véhicule reliée aux roues par la suspension. Cette suspension comprend, de façon classique, une fonction raideur (ressort ou barre de torsion) et un amortisseur,
- les masses non suspendues m qui comprennent la roue et les liaisons caisse/roues. Elles sont elles-mêmes reliées au sol par l’intermédiaire du pneumatique qui lui aussi présente une double fonction raideur + amortissement.


fig. 1 - La suspension véhicule

Il existe bien sûr d’autres étages très importants sur le plan dynamique comme les sièges et la suspension de l’ensemble moteur-boîte.
Pour fixer les idées, il faut donner deux valeurs caractéristiques :
- la fréquence de résonance verticale de la caisse en mode vertical oscille entre 1 et 2 Hz,
- et celle de la roue, c’est-à-dire des masses non suspendues, se situe entre 10 et 15 Hz.
C’est dans cet écart de fréquence que réside une grande partie des problèmes d’optimisation de la loi d’amortissement. Car pour réaliser un compromis entre confort et comportement il faut d’une part conserver un bon contact pneu/sol par un amortissement conséquent des mouvements de roue et, d’autre part, ajuster cet amortissement pour le confort, c’est-à-dire le pouvoir filtrant des irrégularités de la route. Les suspensions "intelligentes" ont pour but d’optimiser ce compromis. Elles sont dites intelligentes dans le sens où, à chaque instant, elles savent adapter le réglage, ici celui de l’amortisseur, en fonction de la situation de conduite rencontrée.

L’AMORTISSEUR CLASSIQUE

Le principe de l’amortissement consiste à dissiper de l’énergie par passage forcé d’un fluide (l’huile) dans des orifices calibrés. On a l’habitude de représenter les caractéristiques d’un amortisseur par le diagramme représenté sur la figure 2.


fig. 2 - Fonctionnement de l'amortisseur

Il s’agit de la loi effort-vitesse l’effort délivré (F) en fonction de la vitesse linéaire de déplacement du piston (y). C’est en jouant sur un système de clapets que l’on peut ajuster cette caractéristique. Toute la notion de compromis déjà évoquée se retrouve dans cette loi.
Une seule caractéristique d’amortisseur ne suffit pas pour jouer pleinement son rôle vis-à-vis des deux étages dynamiques (M et m).
Aussi l’idée est d’utiliser des amortisseurs à plusieurs lois que l’on peut sélectionner facilement.


fig. 3 - Amortisseur à 3 lois

La figure 3 représente les lois d’amortissement obtenues sur un appareil à trois réglages séparés.
On retrouve une loi moyenne correspondant au compromis habituel. Elle est entourée de deux lois extrêmes : l’une maximale qui correspond à des critères de tenue de route, l’autre minimale qui améliore le confort vibratoire par filtrage de l’excitation route.
Avec la loi maxi on tend vers le blocage roue/caisse, ce qui améliore la réponse du véhicule dans certaines phases de conduite comme la prise de virage, l’accélération, le freinage. Ce surplus d’amortissement permet aussi une certaine régulation de l’effort vertical appliqué au pneumatique, donc un meilleur fonctionnement de celui-ci.
La loi mini, quant à elle, permet de libérer les mouvements roue/caisse et autorise donc une meilleure absorption du profil de la route avec comme conséquence une caisse moins bien tenue.
Le temps de réponse d’un tel amortisseur est d’environ 20 ms. C’est le délai qu’il faut pour passer d’une loi à l’autre.

La figure 4 donne le principe de fonctionnement d’un amortisseur à trois lois. C’est un amortisseur bitube classique sur lequel on a greffé deux systèmes de communication inter-chambres.
Chaque dérivation est dotée d’une électrovanne que l’on peut venir ouvrir ou fermer à volonté.


fig. 4 - Changement des caractéristiques
On retrouve avec ce schéma de principe la façon d’obtenir les trois lois de fonctionnement :
- la loi maxi, les 2 vannes sont fermées,
- la loi moyenne, on ouvre la vanne de gauche,
- la loi mini, c’est la vanne de droite qui est ouverte.

Pour illustrer les écarts que l’on obtient avec chacune des lois, on a analysé le passage d’un véhicule équipé de ces amortisseurs sur un obstacle type (représenté en coupe figure 5).


Fig. 5 - Réponse caisse mesurée

Il s’agit d’un dos d’âne d’environ 400 mm de hauteur maximale sur une longueur de 30 m. La ligne droite correspond en fait à la pente moyenne de la piste (environ 1 %).
On relève alors une accélération verticale caisse au niveau du centre de gravité pour chacune des lois.
Les réponses montrent les écarts que l’on peut obtenir en terme de niveau accélérométrique (voir figure 6).


Fig. 6 - Réponse caisse mesurée

On observe que la caisse a du mal à se calmer en réglage mini ; et c’est là qu’une stratégie de pilotage bien adaptée pourra optimiser la réponse de la caisse sur ce type de sollicitation.

LA STRATEGIE DE PILOTAGE

Le principe général de la stratégie de pilotage développée consiste à sélectionner à tout instant la meilleure loi d’amortissement parmi les trois disponibles compte tenu de la situation de conduite rencontrée.
On distinguera ce qui est lié aux sollicitations du conducteur de ce qui est excitation route. Ceci avec priorité à la sécurité donc en privilégiant la tenue de route.

LA REPONSE AUX SOLLICITATIONS DU CONDUCTEUR

Deux types de situation ont été envisagées
- le virage,
- et la sollicitation longitudinale (accélération ou freinage).

Virage

Dans ce cas, la stratégie prend en compte deux paramètres de pilotage : la vitesse du véhicule et l’angle volant.
On définit alors trois zones de fonctionnement (voir figure 7).


Fig. 7 - Stratégie virage

Dans ce type de diagramme, chaque zone correspond à une loi d’amortissement. Toute la qualité de cette stratégie virage réside dans la définition des courbes frontières (passage d’un état à l’autre).

La figure 8 illustre les performances du système en présentant le relevé de la vitesse angulaire de roulis (°/sec) en fonction du temps lors d’un coup de volant. Pour ces essais la vitesse du véhicule est stabilisée à 100 km/h, l’angle volant est de 90° affiché en 300 ms.


Fig. 8 - Prise de roulis

Les écarts entre les trois lois sont très significatifs. En mode piloté, la réponse véhicule est quasiment confondue avec celle du réglage maxi. Ceci montre la performance du système de pilotage en terme de temps de réponse - inférieur à 100 ms.
Cette réponse véhicule, qui se traduit par une augmentation de l'antiroulis dynamique, est intéressante en terme de prestation dans le transitoire, comme l’inscription en virage ou le changement de file. Il est à noter que l’angle de roulis final - à iso-accélération transversale - restera le même quelque soit la loi d’amortissement sélectionnée.

Les sollicitations en longitudinal

Trois informations sont nécessaires à la reconnaissance de ces situations :
- l’ouverture papillon,
- le contact de feux de stop,
- l’accélération longitudinale.

Le principe du changement de loi d’amortissement repose sur deux seuils d’accélération longitudinale, représentés sur la figure 9 (1,5 et 4 m/s2).


Fig. 9 - Stratégie ligne droite accélération/freinage

La réponse en vitesse de tangage (en °/sec) du véhicule lors d’une phase freinage est montrée figure 10.


Fig. 10 - Prise de tangage au freinage

Là encore les performances du système du point de vue temps de réponse permettent d’exploiter tout de suite la loi maxi.

LA REPONSE AUX EXCITATIONS ROUTE

Il faut admettre que les stratégies qui prennent en compte les sollicitations du conducteur sont relativement faciles à construire. Il n’en est pas de même en ce qui concerne le pilotage des amortisseurs pour optimiser le confort vibratoire au niveau du conducteur (ou des passagers).
Le principe de la stratégie confort adoptée est le suivant : on mesure de façon continue l’accélération verticale caisse au centre de gravité du véhicule. Cette information est traitée pour y reconnaître la prépondérance de l’excitation que subit le véhicule en terme de fréquences - basses (1 à 2 Hertz) ou hautes (10-15 Hertz).
C’est-à-dire que l’on cherche à déterminer à chaque instant s’il faut intervenir sur les mouvements de caisse (dans la zone des 1 Hz) ou sur les mouvements de roue (dans la zone des 15 Hz).

La figure 11 représente la réponse accélérométrique verticale caisse, obtenue lors d’un passage sur mauvaise route.


Fig. 11 - Réponse véhicule mesurée
(Fréquence en hertz - Excitation mauvaise route)

Elle donne la répartition des niveaux vibratoires en échelle logarithmique en fonction de la fréquence (0 à 35 Hertz).
On y retrouve bien, d’ailleurs, les deux zones caractéristiques et les répercussions contradictoires basses fréquences/hautes fréquences du changement d’amortissement : un amortissement fort conduit à des mouvements de caisse réduits à basse fréquence mais amène un fort niveau de vibrations hautes fréquences et vice-versa.
La figure 12, elle, représente ce qui se passe, dans les mêmes conditions, au niveau de la roue AV.


Fig. 12 - Réponse véhicule mesurée
(Fréquence en hertz - Excitation mauvaise route)

Le désamortissement entraîne un phénomène de battement de roue de fort niveau.
Ceci conduit à des variations importantes de l’effort vertical au niveau du pneumatique qui le mettent dans de mauvaises conditions de fonctionnement.
Finalement, c’est là le rôle de la stratégie de pilotage basses fréquences/hautes fréquences de choisir, parmi les trois lois d’amortissement disponibles, celle qui correspond le mieux pour réagir à l’excitation route, excitation qui est vue au travers de la réponse caisse. Le système n’analyse que les courbes de la figure 11.
Ce sont des techniques assez sophistiquées de traitement du signal en temps réel qui permettent de faire le bon choix. L‘étude menée sur les amortisseurs à trois lois conduit donc à deux types de stratégie :
- celle qui traite de l’optimisation de la tenue de route,
- celle qui cherche à améliorer le confort vibratoire à bord du véhicule.
Bien entendu, pour faire face à toutes les situations de conduite rencontrées, il est impératif de réunir ces deux modes de fonctionnement en un seul. C’est donc une stratégie complète qui est proposée en donnant toutefois la priorité à la tenue de route.

STRATEGIE CONFORT : ACQUISITION ET TRAITEMENT DU SIGNAL

CYCLEPRINCIPECOMMENTAIRES
AcquisitionAccélération verticale de la caisse
La saisie de l’accélération
verticale de la caisse se fait
par périodes glissantes de
1/10 seconde, qui déterminent
ce que l’on appelle
la "fenêtre glissante".
Filtrage

Redressement
Les "fenêtres glissantes"
sont les unités temporelles
analysées d’abord filtrées
selon les fréquences,
elles sont redressées pour
leur traitement ultérieur.
Intégration

Estimation

Comparaison

Détermination
L’intégration des mesures
"fenêtre" par "fenêtre" permet
la déduction des accélérations
moyennes hautes et basses
fréquences.
Ces moyennes sont ensuite
comparées.
Cette comparaison donne
finalement une indication sur
le type de route par
l’appréciation de
l’excitation prédominante.
Visualisation
des zones et des
courbes-seuils
des 3 lois
maximale
minimale

ce tableau situe dans quel mode de fonctionnement
travaille toutes les 100 ms la suspension du véhicule.

LA STRATEGIE COMPLETE

L‘organigramme général de la stratégie complète est représenté figure 13.


Fig. 13 - Organigramme de la stratégie de pilotage

Après initialisation, le système effectue en continu l’acquisition des paramètres de pilotage (au nombre de six dans la stratégie complète).
On passe ensuite par une phase de calculs pour réduire toutes les données à des valeurs directement comparables à des seuils préétablis.
C’est à ce niveau d’ailleurs que l’on peut intervenir au cours de la mise au point (réglage des seuils).
La sélection de la loi d’amortissement se fait la première fois suivant une logique qui part a priori du réglage maxi.
Par la suite, le bouclage tient compte, au niveau des calculs, de l’état précédent des amortisseurs.
Cette stratégie a été implantée sur le véhicule d’étude.

LE VEHICULE D’ETUDE

Le véhicule qui a servi de base de travail est une Renault 25 V6 équipée de quatre amortisseurs à trois lois.


Poste de conduite du véhicule-laboratoire (il s'agit ici d'une Renault 25)


Matériels d’acquisition et de traitement du signal,
implantés ici dans le compartiment bagage du véhicule-laboratoire.

Les paramètres de pilotage sont :
- l’angle volant, la vitesse véhicule, le contacteur de feux de stop, l’ouverture papillon pour ce qui est de la stratégie tenue de route
- et l’accélération verticale caisse pour l’optimisation du confort vibratoire.
Ce système implanté sur le véhicule est schématisé en figure 14.


Fig. 14 - Synoptique de fonctionnement

C’est un micro-ordinateur qui commande les électrovannes des amortisseurs - donc leur état - à partir des informations des capteurs, eux-mêmes reliés à une électronique de contrôle. On peut sélectionner quatre modes de fonctionnement : les trois réglages mini, moyen ou maxi en imposé manuel, ou la position automatique qui fait appel à la stratégie complète. Un affichage par voyants lumineux donne à tout instant l’état de réglage de la suspension.
L’architecture électronique et informatique développée pour ce véhicule permet une grande souplesse d’utilisation. A stratégie donnée, il est possible de faire de la mise au point sur les lois de changement d’état par modification des seuils, en changeant les paramètres de pilotage et en jouant sur certaines valeurs annexes (hystérésis, temporisation, etc.).
On peut aussi faire appel à d’autres stratégies.
Des travaux sont actuellement en cours pour aller plus loin dans l’utilisation de la fonction amortissement variable.
Sur la figure 15 sont résumés les résultats d’un calcul sur ordinateur.


Fig. 15 - Réponse véhicule - simulation sur ordinateur

En partant de toutes les caractéristiques de la Renault 25 d’étude, il a été simulé un passage à 40 km/h sur un obstacle type (descente d’une marche de 40 mm de haut>. Le résultat de la minimisation de l’accélération verticale caisse (c’est la contrainte qui a été donnée au programme de calcul) fournit, à chaque 1/10 ème de seconde, le meilleur état à imposer à l’amortisseur AV (parmi les trois possibles).
Ce qui montre bien , au théorique, le potentiel d’un amortissement variable (même avec un nombre de lois limité) pourvu que son temps de commutation soit court.

Suspension pilotée Renault Safrane V6

MR 302 - suspension pilotée Renault Safrane (pour info)

Au niveau dynamique. Renault a particulièrement travaillé le compromis confort - comportement et développé pour cette raison de nouveaux trains roulants. A l'avant, la transversalisation de la mécanique a entraîné l'adoption d'un système de jambe de force avec une triangulation inférieure inédite, réalisée par un bras en forme de boomerang avec deux points d'articulation, qui se trouvent logés à l'intérieur du berceau avant. Cette disposition permet d'avoir des bras les plus longs possibles (on gagne ainsi quelques centimètres, sans recourir à une voie large) pour que lors des débattements de la suspension, l'angle de carrossage pris par les roues reste faible.
Le train arrière est également du type Mc Pherson, pour optimiser le volume du coffre. Il se compose de chaque côté de deux barres transversales et d'un tirant longitudinal. Leurs dimensions, leurs orientations, la rigidité des coussinets ont été étudiées pour que quels que soient les efforts subis, le train prenne toujours du pincement, de façon à obtenir un comportement neutre. Les roues peuvent ainsi braquer au maximum de 1 à 1.5°, c'est-à-dire déjà des valeurs importantes, puisque sur des voitures à roues arrière directrices on arrive en moyenne à 3°.
Notons enfin que la conception de ce train se prête admirablement bien à l'installation d'un pont arrière.
Le comportement de la Safrane est légèrement sous-vireur et l'on n'a pas cherché à faire une voiture vive, sachant que la réaction du conducteur moyen consiste toujours à braquer plus quand la voiture ne tourne pas suffisamment. Dans un virage pris trop vite, la Safrane va glisser des quatre roues pour suivre une trajectoire parallèle afin de ne pas surprendre le conducteur. Il ne s'agit pas d'une solution sportive, évidemment, mais d'un compromis qui satisfera le plus grand nombre.


1Calculateur7commande de correctioo assiette
2capteur de hauteur ARG8information moteur tournant
3Capteur de hauteur ARD9information vitesse véhicule
4information contact stop10compensateur de freinage
5prise diagnostic11bloc électrovannes
6capteur de hauteur AV

La Safrane dispose, en versions d'équipement RXE, d'une suspension pilotée très intéressante, puisqu'elle combine un amortissement variable avec trois lois de dureté et une correction d'assiette.
Les quatre amortisseurs Boge sont du type bitube et comportent deux électrovannes de contrôle.
Les mouvements sont détectés par des capteurs d'accélération longitudinale et verticale, d'angle de volant, d'accélération transversale, la vitesse et l'action sur les freins.
Le calculateur électronique est logé dans l'aile arrière gauche.
Le conducteur peut sélectionner la loi la plus dure par une touche sur la console.
La correction d'assiette assure une hauteur constante de la carrosserie, quelle que soit la charge. De type pneumatique, elle est réalisée par quatre boudins en caoutchouc qui se trouvent gonflés par un petit compresseur, logé avec son calculateur dans l'aile arrière gauche de la voiture.
Au-dessus de 120 km/h, si la route est bonne, la caisse s'abaisse automatiquement pour favoriser l'aérodynamique et le comportement du véhicule.
Le conducteur dispose aussi d'une touche qui permet de surélever la carrosserie de 30 mm pour se dégager dans un chemin, et cette position pourra être conservée jusqu'à 100 km/h.


Les coussins de caoutchouc gonflables sont situés au-dessus des amortisseurs Boge.
Chaque amortisseur possède deux électrovannes. On a ici la liste des différents paramètres pris en compte par le calculateur.
Il existe trois lois : sport, médium, confort. Le temps de passage de l'une à l'autre est de l'ordre de 40 millisecondes.
Le système de correction d'assiette offre trois choix de hauteur :
- Position basse, abaissée de 15 mm par rapport à l'assiette de référence. La coque s'abaisse au-delà de 120 km/h et la position normale n'est reprise qu'en dessous de 80 km/h.
- Position haute, surélevée de 30 mm. Si elle est sélectionnée, au-delà de 100 km/h, le système rétablira l'assiette normale. Il ne la rétablira ensuite qu'à une vitesse inférieure à 50 km/h.
Le bloc de commande est logé dans l'aile arrière. Le groupe motocompresseur intègre cinq électrovannes, soit une de charge pour chaque coussin,
La pression distribuée varie selon les conditions de 1,5 à 8,5 bars. Les vitesses de montée du véhicule sont de 3 mm/s à vide et de 2 mm/s en charge. A la descente elles sont de 1,5 mm/s à vide et de 3 mm/s en charge.

La suspension Porsche PASM


- PASM Porsche (Didier Robert, Auto Hebdo, 7.7.2004)

Par rapport à la précédente Carrera, la nouvelle Carrera S bénéficie de deux grosses nouveautés. Tout d'abord, elle adopte un nouveau moteur 3,8 litres qui n'est pas qu’un 3,6 litres réalésé. En effet, le Flat 6 de la S étrenne une nouvelle ligne d’admission et une nouvelle culasse. Afin de ne pas grever les montées en régime, la masse d’équilibrage en bout de vilebrequin est en aluminium. Au final, le 3,8 litres de la S n’est pas plus lourd que le 3,6 litres.
La grosse 911 est également équipée d'une suspension active, baptisée PASM.
Contrairement au Cayenne turbo qui dispose d’une suspension du même nom, la Carrera S fait appel à des ressorts hélicoïdaux et non pneumatiques. Impossible alors de faire varier la hauteur de caisse.
Quant au fonctionnement des amortisseurs, il est pour ainsi dire classique.
En plus des disques calibrés qui assurent le passage de l’huile dans le corps des amortisseurs, ceux du PASM sont équipées d'une valve pilotée. Celle-ci s'ouvre et se ferme en fonction des informations envoyées au calculateur par les capteurs d'accélération.
Bien entendu, le calculateur du PASM dialogue constamment avec le calculateur du PSM afin de gérer au mieux les situations de freinage ou de mise en appui.

- PASM Porsche (Laurent Chevalier, Sport Auto, 7.2004)

Les liaisons au sol de la 911 se caractérisent notamment par un support de train arrière en aluminium. Mais la principale nouveauté n’est pas d’ordre mécanique. Cela concerne plutôt l’électronique, avec l’adoption d’un système d’amortissement piloté.


Chaque jambe de force dispose d’un système de dérivation commandé par électronique
qui permet de régler, en continue, l’intensité de l'amortissement

Le Porsche Active Suspension Management, qui équipe la Carrera S en série, abaisse tout d’abord la hauteur de caisse de 10 mm par rapport au modèle classique.
Le dispositif présente quatre amortisseurs dont l’intensité peut varier en continu selon les conditions d’utilisation.
Pour simplifier, le corps de l’amortisseur intègre un volume d’huile supplémentaire commandé par un volet dont l’ouverture fait varier l’intensité d’amortissement.
Le boîtier du PASM reçoit des informations en permanence qui lui permettent d’affiner ses réglages mouvements de caisse, angle de braquage, position de l’accélérateur, vitesse, pression de freinage, etc.
Ces données permettent ensuite d’appliquer l’intensité désirée à chaque amortisseur en fonction de lois prédéfinies.
En cas de transfert de masses par exemple, la force d’amortissement est renforcée pour limiter l’amplitude des mouvements de caisse.


Une touche PASM Sport permet, en outre, de verrouiller le fonctionnement en mode ferme.

LA SUSPENSION CONTRACTIVE

La supension contractive de Mauro Bianchi (Paul Frère, l'Argus, 16.7.1998)

Imaginée et brevetée par Mauro Bianchi, ancien pilote et responsable de la mise au point des châssis chez Abarth et chez Alpine, la Suspension contractive fait de plus en plus parler d'elle.
Paul Frère a eu l'occasion de conduire des voitures ainsi équipées, nous explique comment ça marche.

Non seulement la suspension contractive est actuellement essayée par plusieurs des constructeurs de voitures de tourisme, mais certains faits permettent de supposer qu'elle pourrait aussi être utilisée par l'écurie McLaren-Mercedes de Formule l.
Cette suspension est applicable à pratiquement tous les types de liaisons au sol. Les configurations possibles sont nombreuses, mais pour notre description, nous prendrons comme exemple la solution d'origine faisant l'objet du brevet, appliquée à un combiné ressort et amortisseur.

Un cylindre constitue la partie inférieure, dans lequel coulisse le piston de l'amortisseur. La partie inférieure du cylindre et la partie supérieure de la tige du piston portent chacune un plateau sur lequel prend appui un ressort.
Mais, dans la suspension contractive, au lieu du ressort unique placé entre le plateau inférieur de l'élément et le plateau supérieur porté par la tige du piston, on trouve deux ressorts en série séparés par un anneau "a".


Cet anneau peut coulisser vers le bas, mais il est empêché de coulisser vers le haut par une butée "b" garnie de caoutchouc. C'est la caractéristique essentielle du système.
Une autre caractéristique importante est que le ressort supérieur est notablement plus raide que le ressort inférieur. La butée séparant les deux ressorts et empêchant le ressort inférieur de se détendre est placée de manière à positionner l'anneau séparant les deux ressorts là où il se placerait naturellement lorsque la voiture se trouve en position statique avec deux ou trois personnes à bord.
Lors d'une compression (figure 1A), comme l'anneau peut coulisser librement vers le bas, les deux ressorts travaillent en série et leurs flexibilités s'additionnent.
Au contraire, lors d'une détente au-delà de la position statique de la suspension (figure lB), l'anneau, bloqué avec douceur par la butée garnie de caoutchouc, ne peut remonter, et seul le ressort supérieur, dont la raideur est environ triple de celle des deux ressorts travaillant en série, se détend.

Il en résulte que :
- en virage, lorsque la voiture se couche, la détente de la suspension intérieure au virage est trois fois moindre par rapport à la compression de la suspension extérieure. Comparé à une suspension classique à flexibilité constante et symétrique, le roulis est réduit, ce qui permet généralement de supprimer les barres antiroulis ;
- la suspension est apériodique s'amortit partiellement d'elle-même ;
- lors d'une prise de roulis, le centre de gravité s'abaisse (dans une suspension classique, sa hauteur resterait invariable) ;
- enfin, en l'absence de stabilisateur, l'indépendance des roues reste totale, ce qui réduit le "copiage " des irrégularités de la route, ainsi que le balancement transversal de la caisse.
Cette dernière caractéristique est d'ailleurs la raison pour laquelle la raideur de la détente n'a aucune influence sur le confort.
Au contraire, on constate que le remplacement de la suspension d'origine d'une voiture par la Suspension contractive améliore presque toujours le confort.

Quelles évolutions ?

La suspension contractive peut prendre de nombreuses formes.
La solution à deux ressorts antagonistes peut elle-même être déclinée en plusieurs versions avec, par exemple, un des deux ressorts placés à l'intérieur du tube. L'amortisseur apparaît ainsi extérieurement comme un amortisseur conventionnel, tout en offrant la même différence de temps entre la compression et la détente. L'avantage, avec cette variante, est que l'on obtient un amortisseur beaucoup plus compact qu'avec la solution illustrée sur la figure 1. Le principe de la suspension contractive peut également s'appliquer à une barre de torsion telle qu'illustrée ci-dessous.


Mais l'évolution la plus importante est la " Contractive 6 ", notablement simplifiée et d'un coût de revient inférieur à celui d'une suspension classique, car elle fait gagner presque intégralement le coût des barres antiroulis et de leurs accessoires.
Dans la dernière-née des "suspensions contractives" (schéma de la solution à amortisseur à ressort unique), on utilise un seul ressort dont deux tiers des spires sont bridées par des sangles dans la position qu'elles prennent lorsque la voiture est en position statique. Lors de la compression, toutes les spires du ressort interviennent. Lors d'une détente au-delà de la position statique, seules les spires non bridées peuvent intervenir.
La composition des brides, semblable en principe à celle des flancs d'un pneu, leur assure une légère élasticité à la traction, remplaçant le caoutchouc de la butée du système original pour éviter une brutalité excessive lors du passage de la compression à la détente.
La suspension contractive est-elle déjà utilisée en F1 ? (Stéphane Guilbaud, l'Argus, 16.7.1998)

La Suspension contractive était-elle présente au Mans ? Les McLaren de Formule 1 l'utilisent-elles ? A ces deux questions, qui se sont posées avec insistance il y a quelques semaines, il est difficile d'obtenir une réponse précise.
Au Mans, une voiture tournait sans doute avec une suspension contractive. Des photos montrant dans les stands des amortisseurs à double ressort et à coupelles identiques au procédé mis au point par Mauro Bianchi ont été prises par un photographe de presse. Mais il ne s'agissait pas, comme on l'a dit, des prototypes de BMW.
Gabrielle Rafanelli lui-même nous l'a affirmé : "Nous n'utilisons pas cette suspension sur notre voiture cette année." Le patron de l'équipe BMW Motorsport au Mans sait pourtant de quoi il parle. La suspension a été essayée avec succès en 1996 sur les McLaren F1 GT de l'équipe Bigazzi dont il était responsable. Les voitures ainsi équipées gagnaient trois secondes par tour.
Quant à la Formule 1, Mauro Bianchi confirme avoir eu des discussions avec l'équipe McLaren-Mercedes sans pour autant déboucher sur un accord. Pourtant, les deux flèches d'argent utilisent sans doute un système de suspension novateur. "Comme les voitures que nous avons équipées de ma suspension, les pneumatiques des deux McLaren présentent une usure régulière ", affirme Mauro Bianchi. Sans pour autant prétendre que la suspension retenue est la sienne.
Bien malin, en tout cas, celui qui pourra approcher cette année cet élément hautement stratégique de la voiture.
La suspension de la McLaren MP4-13 (AutoHebdo, 23.9.1998)

Quel que soit le résultat final du championnat 98, la MP4-13 restera de toute façon marquée du sceau de la performance. Qualifications, courses, pluie ou sec, circuits lents ou rapides, revêtement adhérent ou pas... elle aura été la machine de l'année.
En vertu de quoi ?
De cette liste de qualités que les Anglais récitent à longueur de succès. "Excellent châssis, aérodynamique parfaite, moteur très léger très bas, très puissant très économe en essence, pneus Bridgestone meilleurs que les Goodyear... bref cette automobile est le compromis idéal de ce qu'il fallait faire cette année!"
Certes, mais encore ? Alors on a cherché, fouillé, espionné, rêvé, fantasmé. Pour en arriver à pas grand-chose, après être passé par plusieurs cases intéressantes.

Il y eut par exemple ces freins directionnels.
Une petite pédale dans le fond gauche du cockpit et sur laquelle le pilote appuyait dans les virages tout en actionnant des boutons pour sélectionner roue gauche ou roue droite. A la fonction antipatinage s'ajoutait une nette amélioration de la tenue de route, du moins de la vivacité en zones sinueuses. Interdite à partir du Brésil, chronomètre et comportement routier ne s'en ressentirent pas.

11 y eut le coup de l'empattement long.
"C'est vachement mieux pour le transfert des masses, entendit-on alors. Côté motricité c'est génial...". Même sur le tourniquet de Monaco où, déjà, les Romains tournaient avec des chars plus courts qu'ailleurs. Curieux, non ? Pas fiers, tous les autres s'y sont mis, rallongeant à qui mieux mieux par l'avant, par l'arrière et certains par le milieu. Pas mal, d'accord, mais pas excessivement convaincant.

Puis il y eut, ça date de Monza, "le mystère de la boîte de vitesses"...
Etonnante histoire, c'est vrai, puisque les pilotes McLaren négociaient la Parabolica et Lesmo en 1ère ! Pas courant. Généralement, c'est la 3e qui sert dans ces virages. Cette trouvaille aurait en fait pour origine un relatif manque de couple du V10 Mercedes. Doté d'une première hyper longue, Hakkinen et Coulthard peuvent ainsi bénéficier des cinq vitesses suivantes, au lieu de trois, pour tirer le maximum de leur machine. Pourquoi ne pas avoir conçu une boîte sept, comme Ferrari ? Et puis, ces départs météoriques dont les anglo-allemandes nous gratifient régulièrement, comment les réaliseraient-elles avec une 1ère longue comme un jour sans thé ni bière ? A moins que cette 1ère spéciale ne soit de sortie qu'en qualifications, accouplée au moteur "kleenex" que l'écurie utilise lors de ces exercices très particuliers ? Arrive alors l'hypothèse d'une sorte de double premier rapport obtenu sur un seul et même engrenage par l'intermédiaire d'un réducteur qui ne serait utilisé qu'au départ. Ainsi avons-nous l'explication d'un autre mystère McLaren : ces départs fulgurants, grâce à la 1ère hyper courte désactivée après usage, suivis d'un second départ totalement raté lorsque les circonstances et le directeur de course l'exigent.

Pour tout dire, ce n'est ni là ni ailleurs que nous situons le vrai mystère de cette McLaren, mais bel et bien dans ses suspensions.
Car la seule et unique chose qui n'ait pas varié au fil de la saison est son comportement routier. A tel point efficace qu'il en est époustouflant. Rappelez-vous les ennuis de Hakkinen au GP de Hongrie. Problème de boîte selon les uns, de moteur selon les autres, puis finalement de suspension. Grippage d'une barre antiroulis pour Ron Dennis, d'un amortisseur pour Norbert Haug, de Mercedes, qui est incapable de préciser s'il s'agit de l'avant ou de l'arrière, "problème technique que je dois évoquer avec mon écurie avant de vous en parler", pour Hakkinen. Pépin technique ou maladie vénérienne ? Ce n'est qu'au Grand Prix suivant que le Finlandais y est allé d'une explication, fort timide.
"A Budapest, la boîte et le moteur ont été parfaits, c'est ailleurs que j'ai eu un problème. En fait, je ne sais pas très bien ce qui s'est passé. J'ai brutalement perdu beaucoup de puissance (une moyenne de l2km/h au tour. Ndlr) et la voiture est devenue inconduisible, très nerveuse, notamment avec un gros sous-virage".
D'où un comportement jugé très anormal, même dans le cas d'une rupture d'amortisseur, par certains ingénieurs concurrents. La vérité vraie, nous ne la connaîtrons jamais. Pas plus que celle qui a valu à Mika de sortir de piste à Monza.
Que de mystères ! Savamment entretenus par Ron Dennis et ses hommes, comme le sont régulièrement les petites polémiques à l'encontre de Ferrari et de ses gestions électroniques, de ses antipatinages, de ses freins "intelligents"... Comme si l'équipe anglaise avait intérêt à focaliser l'attention des dirigeants sportifs, techniques et des médias sur un autre pôle d'intérêt qu'elle-même ! Ainsi peut-elle exploiter en toute tranquillité une suspension originale et très novatrice sur laquelle les regards ne se braquent pas encore.
Par bonheur pour la concurrence et les discussions de comptoir il y en a, grâce aux caméras embarquées de Bernie Ecclestone. C'est sur les écrans de télévision que l'on se rend effectivement compte avec stupeur à quel point la MP4-13 tient le parquet. Chicanes, bordures, revêtements dégradés et pistes ondulées, trajectoires loupées... la flèche d'argent ignore tout, du moins se rit de tout. Même d'un fort vent latéral. Elle motrice à la perfection quelles que soient les conditions et exploite si bien ses pneumatiques qu'elle se permet d'exiger à Bridgestone des gommes sans cesse plus tendres à la grande déception des autres clients du manufacturier japonais. Mieux. Alors que celui-ci avait sorti - GP de Hongrie - des pneus avant larges pour contrer quelques velléités de sous-virage, il a fallu revenir aux étroits, moins pénalisants en aérodynamique et très suffisants pour l'adhérence. Le monde à l'envers face aux clients de Goodyear, et même à ceux de Bridgestone, à part McLaren ! Comble de bonheur, là où deux arrêts s'imposent, un seul peut leur suffire.
Main de velours dans gant de velours... Côté pilotage, c'est le rêve. Dérive un peu trop prononcée ? D'un coup de volant bien senti, la machine se remet en ligne. Mieux, le seul souci du pilote ne concerne que le comportement de son train avant, par définition privé de sous-virage. L'arrière ne le préoccupe pas, il suit.

Made in France

Intrigués par ce phénomène, les plus curieux ont alors vu rouge et mené l'enquête. Dont la conclusion ne fait pas dans la dentelle. Sorte de suspension active sans intervention électronique, avec les deux demi-suspensions avant reliées au circuit hydraulique de la direction assistée. Ainsi, il suffirait au pilote de tourner le volant sur la droite pour non seulement braquer les roues dans cette direction mais aussi augmenter la pression de l'amortisseur gauche de telle manière à ce qu'il transmette à sa roue un mouvement de compensation. Et voici la McLaren en position "plate", insensible au roulis, tangage et autres mouvements parasites. Système légal, difficile à mettre au point et risqué car en cas de dysfonctionnement, le pilote aurait à composer avec de sévères conséquences.
Sans atteindre l'imagination de ce système, il en est un que l'on a eu l'occasion de juger : la suspension "contractive". Conçue par Mauro Bianchi, ex-pilote essayeur et responsable du service essais d'Alpine, et son équipe d'ingénieurs, cette suspension a fait parler d'elle depuis quelques mois. Il y a de quoi. Si l'idée de base a réclamé beaucoup de temps à ses auteurs, compréhension, analyse et corrections de tir compris, ses premiers pas en course eurent l'effet d'une bombe.
Automne 96. Après une première approche pour le compte de Courage, dont la première journée d'essais sur le circuit Bugatti se solde par un surprenant gain de 2"5 au tour, c'est l'équipe Bigazzi-McLaren qui hérite officiellement de ce programme. "Cette année-là, cette écurie est vierge de toute victoire et elle est sur le point de se faire écarter par McLaren, se souvient Mauro Bianchi. Gabriele Rafanelli, son patron, sous l'impulsion de mon ami Dany Sullivan, lui parle de mon aventure avec Courage. Quelques jours plus tard décision est prise de lancer une étude spécifique pour ses McLaren GTR officielles. Qui, après des essais très concluants sur la piste de Vallelunga, partent pour la temporada brésilienne avec Ceccoto et Piquet. Trois courses et trois victoires les doigts dans le nez !".
Ne jurant désormais que par cette étonnante et mystérieuse suspension contractive, Piquet et Bigazzi organisent un rendez-vous Bianchi-Gordon Murray au mois de mars 97... Mis sur pied rapidement, le programme évolue aussi rapidement. Etudes, dessins et données chiffrées sont livrés - y compris ceux concernant une étude spécifique effectuée pour le compte d'une équipe américaine d'lndycar proche de McLaren - et six semaines plus tard, sans que Bianchi ait été convié à la moindre séance d'essais privés dont il avait pourtant été convenu, J.J. Lehto remporte l'épreuve de Spa avec une aisance diabolique (face à trois Mercedes totalement impuissantes bien que dominatrices jusqu'à cette course!), au volant de l'unique McLaren compétitive, celle de Gordon Murray. Bluffé par cette suspension sans barres antiroulis derrière laquelle il courait depuis longtemps, le célèbre ingénieur moustachu accepte de discuter contrat, collaboration, avenir... jusqu'au jour où un courrier mit fin aux espoirs de Mauro Bianchi.
Pour cause de transfert chez Williams, BMW mettait fin à son programme McLaren GTR. Dés lors, cette collaboration n'était plus envisageable.

Silence radio

11 n'empêche qu'aujourd'hui bien des questions demeurent et bien des doutes persistent. Après nos informations, plusieurs contacts eurent lieu entre M. Bianchi et l'équipe McLaren de F1. Dont une rencontre, fin 96, avec trois des responsables techniques de l'écurie. Que se sont-ils dits ? Silence radio. Confidentialité contractuelle oblige. L'évidence s'impose néanmoins. Si aucun accord n'a été trouvé avec l'auteur de la suspension contractive, le bureau d'études de l'équipe anglaise a plus que probablement poursuivi les recherches en ce sens. Seule.
L'expérience vécue par Murray n'étant pas passée inaperçue. Les dossiers dont il a bénéficié non plus... L'évidence réside aussi dans ce que capte le regard. Que de similitudes entre le comportement des McLaren F1 et celui des GTR ! Adhérence sans faille, trajectoires utilisant largement les bordures sans que le comportement dynamique du châssis souffre du moindre écart, tenue de route étonnante de facilité, correction de trajectoire possible même dans les cas les plus désespérés ! Parlez-en à Pescarolo, Lagorce, Ceccoto et Piquet et vous aurez les mêmes impressions.
Une voiture qui pardonne tout, qui gagne terriblement en performances et se joue des bordures ou autres irrégularités de la piste, sans oublier la très faible usure des pneumatiques. Avez-vous également remarqué comme cette McLaren est haute sur pattes ? Et souple ? Jamais son plancher ne crachera une étincelle, car elle doit avoir une bonne hauteur de caisse pour les phases absorption et compression de sa suspension.
D'inspiration Bianchi ou pas ? "Je n'affirme et n'infirme rien, déclare seulement Mauro Bianchi. Je me contente d'observer, d'analyser ce que je vois, d'établir certains rapprochements et recoupements et de constater".
Reconnaissons qu'à force d'indices et de coïncidences le doute s'installe vite. Qu'importe après tout. D'une manière ou d'une autre cette étonnante suspension refera parler d'elle bientôt. Peut-être avant d'en avoir le coeur net au sujet de celle de la McLaren !

Contractive, késako ?
Malgré ses déboires M. Bianchi est un homme heureux. Plusieurs constructeurs s'intéressent de très près à sa suspension contractive. Quatre ou deux roues, applicable à tout type de suspension, ce système fait appel à un amortisseur traditionnel et à deux ressorts. Un supérieur (plus raide) et un inférieur (plus souple) séparés par une coupelle Flottante, celle-ci ne peut coulisser que vers le bas.
En phase de compression, la flexibilité des deux ressorts s'additionne.
En phase détente, seul le ressort supérieur (dont la raideur est environ trois fois celle des deux ressorts travaillant en série) opère, le ressort inférieur étant bloqué par sa butée, marquant la position statique du véhicule.
Ce principe peut se retrouver sous un arsenal divers. Ressorts en série, ou en opposition, ou le ressort libre visible et le précontraint positionné à l'intérieur d'un tube de l'amortisseur. Pratique pour la F1... Encore qu'un système plus discret existe : la délocalisation du ressort antagoniste qui, par ailleurs, ne pourrait être qu'un élément hydraulique. Comme ce fut le cas d'un système étudié pour l'lndycar. Seulement pour l'lndycar ?

Suspension contractive, avantage notoire


L'une des conséquences capitales de cette suspension contractive se voit sur ce croquis : en virage, la détente de la suspension intérieure est trois fois moindre par rapport à la compression de la suspension extérieure.
A roulis réduit, barres antiroulis et connexion droite-gauche inutiles. Donc roues totalement indépendantes. La levée de la roue avant gauche ne provoquera pas celle de l'avant droite.
Assiette constante, contact au sol maximisé, stabilité dans les freinages, motricité, précision du pilotage, meilleure utilisation des pneus...
Notons que ces avantage sont valables pour les mouvements droite/gauche, avant/arrière et diagonaux.
Petit cadeau supplémentaire : les centres de roulis (R) et de gravité (G) sont abaissés, alors qu'ils sont fixes sur une suspension linéaire et s'élèvent sur une suspension progressive !

Vous avez dit bizarre ?


Troublante photo ! Deux amortisseurs, chacun équipé d'un ressort apparemment précontraint, d'une coupelle flottante et d'un autre ressort, libre, monté en série. Sur ces ressorts, des chiffres. Ceux des raideurs choisies.
100 newtons (soit 10% de flexibilité) pour le ressort libre, et 40 newtons (25°A de flexibilité) pour le ressort précontraint. Soit une flexibilité de 10% en phase détente et 35% en phase compression, un delta de 1:3,5 très proche de celui d'une étude que M. Bianchì aurait livrée à McLaren durant l'été 97.
Le trouble se poursuit avec la marque des amortisseurs concernés. Celle de l'une des deux équipes américaines avec lesquelles M. Bianchi aurait collaboré en Indycar.
Enfin, à quelle occasion notre collaborateur a-t-il saisi cette photo ? Stand Mercedes, Le Mans 98.
La boucle serait-elle bouclée ?

Mystérieux accumulateur


Si les éléments de la suspension avant de la McLaren-Mercedes sont méticuleusement soumis au secret, ceux de l'arrière sont visibles. Ce dessin montre l'existence d'un accumulateur hydraulique (1) chargé de répartir par un flexible (2) le liquide entre les deux amortisseurs, dont nous apercevons un exemplaire (3). Et si ce réservoir faisait office de ressort précontraint ?

Amortisseurs sophistiqués


Les amortisseurs McLaren, d'origine Penske, disposent apparemment de deux mini accumulateurs séparés (1 et 2), disposant eux-mêmes de leur propre valve de réglage (3). Le tout, conjugué, laisse perplexe. Ne serions-nous pas face à un système "contractif" hydraulique ou hydropneumatique dont il est possible de modifier la pression, donc la raideur des phases détente/compression, à la demande ? Si oui, on peut effectivement imaginer la raison de la gêne après les ennuis de Hakkinen à Budapest. Et même l'origine du curieux liquide qui a souillé la visière de Diniz...