Le comportement d'une voiture dépend très largement de la configuration et du réglage de sa suspension. Une variation d'un degré sur certains paramètres peut avoir des répercussions importantes sur la stabilité ou la maniabilité sur piste. C'est d'ailleurs souvent un casse-tête pour les pilotes de course : on teste différents paramètres, on essaie sur la piste et on affine au fur et à mesure en fonction du ressenti du pilote et surtout, du verdict du chronomètre…
La suspension
Il existe différents types de suspensions que nous ne détaillerons pas ici, car ils sont trop éloignés de notre thème principal : les sensations de pilotage et la performance. Mais il est important de comprendre le fonctionnement de base du système le plus courant, muni d'un amortisseur et d'un ressort. On parle de "suspension" car le rôle principal du dispositif est de faire le lien entre les masses non suspendues (roues, freins…) et celles qui sont suspendues (châssis, habitacle, moteur…). La seconde catégorie étant de très loin la plus lourde des deux, il faut un dispositif performant et adapté pour limiter les mouvements de caisse et s'assurer que la voiture reste en contact avec le sol. Sans suspension, la voiture décollerait à la moindre petite bosse, ce qui rendrait le comportement… plutôt douteux !
Il faut donc avoir en tête que tous les choix techniques sont une affaire de compromis entre confort et performance, et qu'ils dépendent totalement du véhicule utilisé. Mais le seul juge de paix qui permet de valider une configuration sur piste, c'est le chrono !
Ressort et amortisseur
Les deux pièces principales sont le ressort et l'amortisseur, auxquelles viennent s'ajouter une barre antiroulis et un bras inférieur dans le cas le plus courant de la production automobile moderne : la suspension de type MacPherson. Les ressorts ont pour rôle de "porter" la voiture : sans eux, les amortisseurs viendraient directement en butée de compression et les mouvements de caisse ne seraient pas encaissés. Lors d'un changement de profil de la route, le ressort se comprime ou se détend et renvoie une force pour revenir à sa position d'origine, dépendant de sa raideur. Vous avez très certainement déjà joué avec des ressorts quand vous étiez enfant : lorsqu'on en comprime un, il réagit assez violemment en projetant l'objet qu'on a posé dessus. Plutôt fun, non ? Certes, mais si l'on pouvait éviter que notre voiture fasse des bonds à chaque irrégularité de la piste, ce serait plus sécurisant !
C'est exactement le rôle de l'amortisseur, composé d'une tige qui se déplace dans un fluide et qui régule ces mouvements. Plus l'amortisseur est dur, moins il laisse de liberté aux oscillations du ressort. Plus il est souple, plus les mouvements de caisse sont importants. Pour le comprendre, rien de plus simple : appuyez sur le coffre de votre voiture pour comprimer la suspension. Chaque appui est suivi d'une réponse qui ramène la caisse à sa position d'origine.
Le bon compromis
En piochant dans la photothèque de notre partenaire Kevin Goudin, on se rend bien compte des différentes configurations qui existent. D'un prototype LMP1 aux 24 Heures du Mans à une Mini engagée en course historique, en passant par une lourde américaine surbaissée, il y a un monde d'écart au niveau des réglages ! Mais on ne peut pas faire n'importe quoi lorsqu'on cherche à optimiser sa suspension pour la piste : il ne suffit pas de tout durcir au maximum et de tout abaisser pour avoir la voiture la plus efficace. Dans la grande majorité des cas, vous roulez avec une voiture de série qui, aussi sportive soit-elle, reste issue d'une production globale qui doit répondre à certaines exigences de confort et de sécurité. Voir des caisses fissurées sur des voitures de sport utilisées régulièrement sur piste est plus courant qu'on ne le croit, surtout lorsque les modifications n'ont pas été bien étudiées.
Une des premières choses que l'on change sur sa voiture pour faire de la piste, c'est la suspension. Et ça tombe bien, car les fabricants s'en donnent à cœur joie sur ce marché des pièces performance. On cherche à raffermir l'ensemble ressort/amortisseur pour réduire les mouvements des masses suspendues, mais pas à n'importe quel prix. Il faut d'abord s'adapter à son utilisation, car il n'existe pas de réglage optimal et universel. Si vous roulez au Castellet et que le lendemain vous allez sur la Nordschleife, il faudra revoir le réglage pour être vraiment efficace : dans un cas la piste est quasiment lisse, dans l'autre elle est très bosselée, avec beaucoup de dénivelé. Un réglage très ferme sera possible sur un beau revêtement, mais moins adapté dans d'autres cas. Soyons bien d'accord, ce sera toujours plus ferme qu'un véhicule de série, mais rouler avec un bout de bois n'est pas forcément la meilleure solution.
Il ne faut pas oublier un concept de base de la physique, déjà évoqué dans les précédents numéros : rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme. Quand vous changez le réglage de votre suspension, les efforts transmis par la piste, eux, ne changent pas ! Il va bien falloir que quelque chose absorbe ces forces, et c'est souvent la caisse qui trinque… Raffermir, oui, mais sans jamais oublier de s'occuper du châssis dans son intégralité. Bien vérifier les points de fixation des divers éléments et renforcer la caisse sont des choses primordiales lorsque l'on souhaite modifier une auto de série pour faire de la piste.
Compression et détente
Lorsque la roue est soumise à un impact ou à un changement d'appui, cela se traduit au niveau de l'amortisseur par un mouvement de la tige, avec une distance et une vitesse plus ou moins grandes. Lorsque la tige s'enfonce, on parle de compression ; lorsqu'elle sort, de détente. Ces paramètres ne sont pas réglables sur les véhicules de série (sauf cas particuliers). Pour y avoir accès, il faut investir dans des kits de suspension complets, qui permettent, sur les versions haut de gamme, de régler chaque valeur indépendamment de l'autre. On cherche ainsi à contrôler les vitesses de compression et de détente de la tige en régulant la circulation du fluide à l'intérieur de l'amortisseur. C'est ici que tout se complique…
Prenons le cas du réglage de la compression. Sur piste, on cherche à avoir une compression dite "lente", qui favorise la maîtrise des mouvements de caisse tels que le roulis ou la plongée. Autrement dit, lors d'une sollicitation, l'amortisseur résiste pour que la roue ne remonte pas trop vite. C'est efficace si le revêtement est parfaitement lisse, mais le comportement devient difficile en cas d'impact à vitesse élevée, comme un vibreur ou une bosse. Comme la résistance à la remontée de la roue est forte, la voiture a tendance à sautiller plutôt qu'à encaisser les irrégularités.
Intéressons-nous maintenant à une phase de freinage sur circuit. Au moment d'attaquer les freins, un transfert de charge violent se fait vers l'avant et déleste les roues arrière. Si la détente de l'amortisseur est trop lente, les roues mettent du temps à redescendre pour bien rester au contact du sol. Cela peut favoriser les blocages de roues arrière, particulièrement désagréables à haute vitesse.
Comme vous l'avez compris, ce n'est pas pour rien que les talents de metteur au point d'un pilote de haut niveau sont au moins aussi importants que son coup de volant. Chaque piste et chaque auto étant différentes, il faut des heures de pratique pour trouver le réglage parfait, tant les possibilités sont multiples. Mais dans le cas d'une voiture de série modifiée, comme c'est le cas pour beaucoup de nos lecteurs, il faut retenir une chose importante : tout est histoire de compromis. Si vous venez par la route sur vos journées club, soyez vigilant à ne pas rendre la voiture dangereuse à cause d'un réglage trop typé piste. Suivant le circuit sur lequel vous roulez, et si votre matériel le permet, adaptez vos réglages aux particularités de la piste pour faire tomber le chrono !
Les réglages de train
Passons maintenant aux différents angles de fonctionnement des trains roulants : la chasse, le carrossage et le parallélisme, que l'on appelle plus communément la "géométrie". Le réglage de ces paramètres a une très grande influence sur le comportement de la voiture sur circuit, et de mauvais choix peuvent fortement réduire les performances. La difficulté principale est qu'ils sont tous étroitement liés : modifier de manière importante un paramètre en négligeant les autres n'apporte pas forcément un gain en performance, et peut même produire l'effet inverse dans certains cas extrêmes.
Il est assez facile de comprendre que les réglages de trains d'une Clio qui évolue en slalom sont très éloignés de ceux d'un proto LMP1 qui dispute les 24 Heures du Mans. Pour l'une, les vitesses atteintes sont faibles avec des virages très serrés ; pour l'autre, la voiture doit tenir 24 heures en mélangeant longues lignes droites rapides et enchaînements très techniques. Il faut donc, comme pour les réglages d'amortisseurs, trouver un compromis en fonction de ce que vous recherchez et du véhicule que vous utilisez : maniabilité dans le serré, stabilité à haute vitesse, vitesse de pointe… De plus, lorsque l'on roule en club, il est rare de changer ses réglages de train à chaque fois que l'on se rend sur un circuit différent. Dans ce cas, il faut s'attacher à configurer une voiture la plus homogène possible.
Le carrossage
est l'angle formé entre le plan de la roue et la perpendiculaire au sol. Il est négatif lorsque le haut de la roue penche vers l'intérieur du véhicule, et positif dans le cas inverse.
Le réglage du carrossage permet d'ajuster la façon dont le pneu est en contact avec le sol, en modifiant l'inclinaison de la roue. Sur circuit, on utilise le plus souvent un carrossage négatif pour qu'en virage, sous l'effet du roulis, le pneu ait le maximum de surface de contact avec la piste.
Cependant, abuser du carrossage négatif ne résout pas tous les problèmes et n'est pas toujours la meilleure solution. L'adhérence en virage est certes améliorée, mais lorsqu'on revient en ligne droite, la surface de contact du pneu est réduite car il ne roule pas "à plat". Cela peut engendrer plusieurs problèmes :
- moins de stabilité à haute vitesse en ligne droite, du fait de la plus faible surface de contact du pneu ;
- moins d'efficacité au freinage : le pneu n'appuyant pas en totalité sur la piste, les capacités de freinage s'en trouvent réduites ;
- des températures de fonctionnement non homogènes : en virage, le pneu est parfaitement en contact avec le sol, mais lors de longues lignes droites, la partie qui ne touche pas la piste refroidit alors que le reste du pneu continue de chauffer.
Pour bien régler son carrossage, il faut analyser plusieurs données afin de trouver le meilleur compromis. En compétition, les ingénieurs pneumatiques mesurent les températures de fonctionnement à plusieurs endroits pour optimiser au maximum l'utilisation du pneu, mais en journée club, on s'intéresse surtout à la stabilité de la voiture ressentie au volant. Par exemple, avec une voiture assez lourde évoluant sur un circuit rapide, un angle négatif trop important peut donner la sensation d'une voiture qui "cherche sa route" dans les lignes droites. Au contraire, sur une voiture légère qui roule sur un circuit plus serré, on peut abuser du carrossage négatif pour avoir le maximum d'adhérence dans les virages.
La chasse
Le meilleur moyen de se représenter la chasse, c'est de regarder ce qui se passe sur un vélo. L'axe de la fourche représente l'axe autour duquel l'ensemble du mécanisme de direction pivote : c'est l'axe du pivot. En prolongeant cet axe vers le sol, on s'aperçoit qu'il forme un angle avec la verticale prise au point de contact du pneu avec la route. C'est l'angle de chasse. Tous les vélos ont une chasse positive (hors cas particuliers), ce qui permet notamment de rouler droit sans tenir son guidon. Mais suivant l'utilisation du vélo, la conception est différente :
- sur un vélo tout terrain grand public, les vitesses atteintes sont assez faibles (balade en forêt, chemin, etc.). On a besoin de maniabilité et de facilité d'utilisation : la chasse est plus faible ;
- sur un vélo de course, les vitesses sont plus importantes et le revêtement de meilleure qualité. On a besoin de stabilité pour être en sécurité dans les courbes : la chasse est plus importante que sur un VTT ;
- sur un vélo de piste, le revêtement est parfaitement lisse et les virages sont relevés. On ne tourne quasiment pas le guidon et les vitesses atteintes sont grandes : l'angle de chasse est encore plus grand.
Lorsqu'on parle d'augmenter ou de diminuer l'angle de chasse, les variations sont minimes. Comme sur une voiture, il ne s'agit pas d'écarts de 10 ou 20 degrés, mais d'une variation d'un seul degré, qui peut avoir une grande influence sur le comportement global.
Sur une voiture, la chasse est l'angle entre la perpendiculaire au sol et l'axe du pivot de direction, c'est-à-dire l'axe sur lequel la roue avant pivote lorsqu'on tourne.
La chasse a une influence directe sur la direction. Plus elle est grande, plus l'effort de rappel de la direction est important : les roues directrices ont tendance à s'aligner d'elles-mêmes dans l'axe de déplacement du véhicule. Si vous lâchez le volant au milieu du virage, la voiture débraque naturellement.
Sur piste et sur la grande majorité des voitures modernes, on cherche à avoir une chasse positive pour garantir un maximum de stabilité directionnelle. Les roues avant sont dites "tirées", car le point d'appui du pneu sur le sol est en arrière de l'axe du pivot de direction. On obtient une voiture sécurisante, qui tient bien son cap à haute vitesse et en ligne droite. Attention cependant à ne pas trop l'augmenter, car on se retrouve confronté à deux phénomènes :
- du fait de ce décalage de l'axe du pivot de direction, la caisse s'incline dans le sens opposé au virage dès que l'on tourne le volant, c'est-à-dire dans le même sens que la force centrifuge. Cela a donc tendance à augmenter le roulis ;
- si la valeur est trop importante, la direction est trop rigide et on perd en précision au moment du braquage des roues.
Les valeurs d'angle de chasse sont en général assez faibles sur un véhicule, et il faut veiller à ne pas faire de modifications de suspension qui la pénaliseraient trop. Souvent, lorsqu'on commence à toucher aux réglages ou que l'on monte de nouveaux amortisseurs, on se concentre sur les valeurs de carrossage en oubliant un peu la chasse (coupelles réglables, carrossage négatif exagéré…). Cela peut entraîner une perte d'efficacité sur la piste et un comportement moins sécurisant.
Le parallélisme
mesure l'angle entre l'axe des roues et l'axe longitudinal de la voiture. Lorsque les axes des roues se croisent en avant de l'essieu étudié, on parle de "pince" ; s'ils se croisent en arrière de l'essieu, d'"ouverture".
C'est dans la majorité des cas le seul réglage accessible sur une voiture de série. Ces valeurs sont facilement modifiables, mais il est totalement impossible de le faire seul dans son garage, car cela nécessite un appareil de mesure précis. L'influence de la pince ou de l'ouverture sur le comportement de la voiture est importante. Elle contribue grandement à la stabilité des trains roulants, et accentue notamment les phénomènes de sous-virage et de survirage. Il serait très compliqué de détailler chaque configuration possible, mais voici deux exemples qui permettent de comprendre les effets de la pince et de l'ouverture :
- si l'on met trop de pince sur le train avant, on le rend trop incisif. Lorsqu'on braque à gauche, par exemple, on charge la roue avant droite. Comme elle est pincée, orientée vers l'intérieur, elle a tendance à faire tourner rapidement la voiture dans le sens du virage ;
- si l'on met trop d'ouverture sur le train arrière, on le rend vif. Les roues, orientées vers l'extérieur, ont tendance, de la même manière, à pousser le train arrière vers l'extérieur.
Il faut donc s'attacher à trouver un bon compromis entre maniabilité, stabilité et précision. Il existe une multitude de possibilités pour régler son parallélisme, et trouver le réglage idéal passe souvent par plusieurs essais infructueux. Il dépend en particulier de la voiture utilisée (traction, propulsion, voiture lourde ou légère), mais aussi de son utilisation. Si, par exemple, on vient par la route sur ses journées piste, il est important de garder une certaine homogénéité dans le comportement pour ne pas la rendre dangereuse en conduite "normale". Mais si l'on vient sur plateau, on peut affiner ses réglages pour s'adapter aux circuits sur lesquels on a l'habitude de rouler. En compétition, on adapte les réglages à chaque circuit, mais pour la majorité des lecteurs, il faut trouver le meilleur compromis.
Les pièges à éviter
Traction ou propulsion. Les réglages et leurs effets sur le comportement en piste sont complètement différents suivant l'architecture de la voiture. Attention à ne pas reproduire les réglages d'un ami sous prétexte que ça fonctionne bien sur son véhicule, si vous avez une auto complètement différente de la sienne. La principale différence est la suivante :
- sur une traction, le train avant tire la voiture. Le couple appliqué aux roues a tendance à pincer naturellement les roues. On a donc tendance à avoir un réglage plutôt neutre sur le train avant, voire un peu d'ouverture pour contrer ce pincement naturel ;
- sur une propulsion, l'arrière pousse la voiture. Contrairement à une traction, le train avant a tendance à s'ouvrir lors de fortes accélérations. On met donc en général de la pince sur l'avant, surtout pour éviter de trop sous-virer.
Le sous-virage. Sur une voiture de série, qui n'a aucune prétention sportive, les constructeurs font en sorte que la voiture soit naturellement sous-vireuse en ouvrant le train avant. Mais sur piste, trop d'ouverture à l'avant gêne l'agilité de la voiture : elle n'est pas assez incisive à l'inscription en virage.
Le survirage. De la même manière, trop d'ouverture sur le train arrière n'est pas une bonne solution pour rouler sur circuit. On rend l'arrière trop vif et, à haute vitesse, c'est dangereux. Sauf pour le drift, mais c'est une autre discipline.
Cet article est issu du numéro 5 de Racer's, le magazine de Marc Peraldi. Merci Marc !
