Technique : Le petit “puce” de la suspension électronique (2/2)

Dans la première partie de ce dossier, nous avions abordéla suspension de base à réglage électronique, avec des préréglages pour les réglages de la précharge du ressort et de l’amortissement, mais aussi les systèmes semi-actifs à réglage automatique, qui règlent automatiquement l’amortissement pour mieux s’adapter à la surface de la route et aux manœuvres de conduite. Mais depuis quand tout cela existe? Et quelles motos en sont équipées?

Tous les constructeurs l’adoptent…

BMW était un des premiers constructeurs à proposer un réglage électronique des suspensions, sur les K1200S et R en 2004. Le système de réglage électronique de la suspension ESA avait une série de préréglages au tableau de bord, pour les configurations solo, duo et/ou avec bagages. L’ECU envoyait des signaux à de petits moteurs électriques pour actionner les dispositifs de réglage sur les amortisseurs (arrière et avant Telelever), offrant un amortissement plus rigide modifiant la précharge et même la vitesse du ressort. Il s’agissait ici de commodité et de facilité de réglage pour différentes charges. Sur une ce type de moto, les fourches et amortisseurs sont cachés sous des panneaux en plastique et sont difficiles d’accès. Et contrairement à une moto plus typée sportive, il est usuel de charger une BMW ou une Goldwing de plus de 100 kg pour une balades, si on prend en compte le passager et les valises. C’est donc logique qu’il y ait besoin de changements radicaux de configuration de la suspension, et ils seraient vraiment pénibles sans système électronique. Le remplacement de la clé à ergots et du tournevis de la boîte à outils par des boutons-poussoirs soignés est la solution parfaite pour une moto de tourisme haut de gamme.

L’amortissement est ajusté à l’aide de soupapes d’amortissement proportionnelles avec un “espace annulaire variable et donc un débit variable pour l’huile d’amortisseur”. Ces valves permettent de modifier la force d’amortissement en quelques millisecondes.

La deuxième génération du système allemand (ESAII) a vu le jour en 2007 et a trouvé sa place sur le K1300S. Mais ce n’est qu’en 2013 que BMW a vraiment amélioré son système, en présentant sa configuration de contrôle d’amortissement dynamique semi-active et beaucoup plus sophistiquée sur le Superbike HP4 en 2013. C’était la première fois que la suspension était réellement ajustée en fonction des retours des capteurs de course du ressort, au lieu de simplement jouer sur des positions d’amortissement prédéterminées. Ce fut une énorme percée qui a établi la norme pour l’industrie en utilisant un ajusteur de raideur de ressort en élastomère. Un axe en acier se déplace dans un matériau semblable à du caoutchouc, ce qui modifie en fait la raideur effective du ressort du mono-amortisseur. Le déplacement de cet axe hors de l’élastomère le rend « plus doux », ce qui réduit la rigidité globale du ressort. Ceci est différent du réglage de la précharge, et avant l’ESA, cela ne pouvait être fait qu’en échangeant le ressort métallique lui-même.

Comme la Multistrada, la HP4 a une valve électronique dans un seul bras de fourche, tandis que l’autre a un ajusteur de précharge sur le dessus. Le calculateur obtient toutes ses informations des capteurs déjà embarqués et d’une partie de l’ABS et du Traction Control du HP4 : vitesse, angle d’inclinaison, accéléromètres, pression de freinage, etc.

Introduite à l’EICMA en 2012, la version de suspension semi-active de Marzocchi est entrée en production en 2015, avec l’intention que ses composants soient autonomes et puissent être utilisés comme une mise à niveau sur un modèle déjà sorti en série.

Le système utilise des potentiomètres et une plate-forme inertielle pour une image complète des angles d’accélération et de position en courbe de la moto. Pour aller plus loin, le GPS est également intégré. Un calculateur dédié analyse toutes ces données, et un smartphone ou une tablette peuvent être utilisés pour apporter des modifications générales au système, des ajustements directs aux paramètres, ou même des modifications aux courbes d’amortissement réelles de la fourche et de l’amortisseur. Cela rendrait le système beaucoup plus réglable et encore plus adapté aux applications de course.

Marzocchi a développé sa propre version de suspension semi-active

Les vannes électroniques développées par Tenneco, la société mère de Marzocchi, sont utilisées pour contrôler l’amortissement : le temps de réponse est inférieur à 10 millisecondes, dans le même ordre que les systèmes BMW et Ducati. Marzocchi travaille avec une variété de fabricants, dont BMW, Ducati, Harley-Davidson, Piaggio (Aprilia) et MV Agusta. Les documents sur le site de Marzocchi montrent le système semi-actif déployé sur un modèle MV Agusta Brutale, et il est également utilisé sur la MV Agusta Turismo Veloce 800. Ironiquement, Tenneco a son propre système semi-actif appelé suspension électronique à contrôle continu (CES) qui est utilisé dans de nombreuses applications automobiles, et les valves CES – probablement les mêmes que celles utilisées dans le système Marzocchi – ont été développées en collaboration avec le département de course d’Öhlins.

On ne peut pas parler suspensions haut de gamme sans aborder la marque suédoise, Öhlins. Cela fait presque 30 ans que Öhlins a expérimenté pour la première fois la suspension semi-active sur les Yamaha en Grand Prix, mais la technologie est depuis en série. Öhlins a présenté son système mécatronique (mécanique et électronique) à la fin de l’année 2011 pour la BMW R 1200. Dans le même temps, BMW a franchi une étape au-delà de son réglage électronique de la suspension (ESA) et a publié des informations sur un nouveau système de contrôle dynamique de l’amortissement (DDC). La mécatronique et le DDC fonctionnent sur le même principe de base : changer l’action de la suspension en temps réel pour mieux l’adapter aux conditions, sur la base des données collectées à partir de divers capteurs.

Öhlins utilise de petits moteurs pas à pas pour modifier les réglages d’amortissement dans l’amortisseur. Il s’agit ici de l’amortisseur TTX36 proposé pour la Kawasaki ZX-10R.

Le système de mécatronique d’Öhlins commence avec les amortisseurs TTX, avec les ajusteurs de compression et de rebond remplacés par de petits moteurs pas à pas. La technologie, surnommée TTX EC (Electronically Controlled), a déjà été utilisée sur les modèles de motoneige Yamaha et fait partie du groupe de suspension électronique de Ducati sur les modèles Multistrada et Panigale (1199 puis les V4), qui permet au pilote de modifier les paramètres via le tableau de bord. La R1M est également équipée de ces amortisseurs dorés.

Avec la mécatronique, cependant, les moteurs pas à pas prennent leurs commandes à partir d’un calculateur dédié. Le système a été utilisé pour la première fois par l’équipe Yamaha World Superbike en 2008 (voir image plus bas), et est maintenant proposé en kit pour la R 1200 GS équipée de l’ESA II – qui a une fourche avant Telelever et peut utiliser deux amortisseurs TTX.

KTM dispose également d’un système de suspension électronique, produit par WP. Les fourches et les amortisseurs eux-mêmes sont construits par WP, et le système utilise l’unité de commande électronique de Bosch, avec un étalonnage logiciel par WP. Sa suspension semi-active est montée sur l’Aventure S (depuis 2015), ainsi que sur la 1290 Adventure d’origine. Le 1190 Adventure est également livré avec une précharge électronique ajustement de 2013-16. Mais KTM ne le réserve pas uniquement aux motos d’aventure, puisque la marque autrichienne a également installé la suspension électronique sur leur SuperDuke GT, ce qui s’est avéré une combinaison gagnante.

KTM a équipé la SuperDuke GT d’une suspension semi active, via sa filiale WP

Comme toute évolution technologique, chaque constructeur s’y intéresse, pour s’aligner au niveau de la concurrence. En 2018, ce sera au tour de Kawasaki d’entrer dans le domaine de la suspension électronique, grâce à Showa et à un accord exclusif entre les deux sociétés. Le ZX-10R SE 2018 est doté d’un tout nouveau système de suspension électronique Showa semi-actif. Le mono-amortisseur arrière et les fourches avant ont tous deux des ajusteurs d’amortissement commandés par ordinateur, mais ils utilisent un nouveau réglage de type solénoïde. Une grande partie de la technologie actuelle utilise de petits moteurs pas à pas, connectés aux vis d’amortissement : un petit moteur 12V fait le travail que ferait un mécanicien avec avec un tournevis sur suspension manuelle, en jouant sur plus ou moins de clics. Mais Showa utilise un solénoïde pour régler les amortisseurs. Il s’agit d’un mécanisme plus rapide et plus direct qui réagit en quelques millisecondes.

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Les éléments de suspension Showa qui équipent la Kawasaki ZW-10R SE

Showa a également équipé ses nouveaux amortisseurs de capteurs de course, de petits appareils électroniques pour mesurer le mouvement de la suspension. Ces informations sont ensuite renvoyées au propre calculateur de Showa, afin que l’ordinateur sache à quelle position se trouvent les roues, à quelle vitesse elles se déplacent et si elles accélèrent ou décélèrent. Ces informations sont combinées avec d’autres entrées de l’ECU principal du ZX-10R couvrant la vitesse, la position de l’accélérateur, le freinage – et elles examinent également l’unité IMU de la moto, qui lui indique l’angle d’inclinaison, ainsi que son tangage et son lacet. Technique, non ?

Quelle est la prochaine étape ?

Bon nombre des systèmes de suspension électroniques « dynamiques » actuels sont intelligents – mais pas si intelligents que l’on pourrait l’espérer. Ils se contentent d’ajuster la suspension en fonction d’un certain nombre de facteurs – vitesse, position de l’accélérateur, freinage – mais il leur manque un concept d’ingénierie essentiel appelé « rétroaction ». Autrement dit, qu’ils ne savent pas exactement ce qui se passe avec la roue, car ils n’ont pas de capteur de position sur l’amortisseur.

Vous avez probablement vu ces types de capteurs sur des MotoGP, où ils sont utilisés pour l’enregistrement de données. Appelés LVDT (Linear Variable Differential Transformer), ces longues tiges ressemblent un peu à un amortisseur de direction, et ils mesurent la course de l’amortisseur en continu, stockant l’information afin que les techniciens puissent analyser les données lors du retour aux stands du pilote.

La “tige rouge” est un LVDT et est bien visible sur cette Yamaha YZR-M1 à double amortisseur arrière

Maintenant, si notre système de suspension électronique en était équipé, il pourrait immédiatement voir ce qui se passe au niveau de la roue, plutôt que d’avoir à l’interpréter à partir de tous les autres facteurs.

Avec un calculateur suffisamment rapide et des ajusteurs d’amortissement à action ultra-rapide, il pourrait réagir beaucoup plus rapidement et efficacement aux chocs, au freinage et à l’accélération que jamais.

La configuration Showa sur le nouveau ZX-10R SE est livrée avec ce type de configuration : des capteurs de course dans la fourche et l’amortisseur, et un nouveau mécanisme de réglage de l’amortissement à solénoïde, qui promet de réagir en quelques millisecondes.

Quid de la compétition ?

Tout cela est très pratique, mais même si le poids n’était pas un problème, pourquoi les pilotes de MotoGP ne l’utilisent pas ? La réponse est assez simple : la suspension d’une moto de compétition à haut niveau est correctement configurée pour une piste de course donnée, peu bosselée et connue des techniciens en suspension. C’est un problème assez simple à résoudre que de configurer une moto pour un pilote et son style de pilotage. Effectivement, les techniciens pourraient sans aucun doute obtenir une configuration légèrement meilleure pour chaque virage avec un réglage électronique.

Mais cela compenserait-il la masse, le coût, la complexité et le temps de configuration supplémentaires nécessaires ? Sans doute pas. De toutes façons, les règlements sont massivement opposés aux configurations de suspension électronique. En World Superbike, elles ne peuvent être utilisées que si elles sont présentes également sur la version homologuée de la machine – et, surtout, seule la configuration homologuée peut être utilisée, sans modification de l’ECU ou des amortisseurs eux-mêmes (à l’exception des valves et des changements de fluide).

Le GPS – ou toute autre information quant à la position de la moto sur la piste – n’est pas autorisé pour le réglage des suspensions. Cela signifie qu’il n’est pas possible d’avoir un réglage qui ajuste les paramètres de la suspension pour chaque courbe. Aussi, cela signifie qu’en WSBK, les pilotes doivent piloter une moto avec un poids supplémentaire, avec un réglage de moto de route et qu’il n’est pas possible de le modifier spécifiquement pour la course. Voilà pourquoi on en voit si peu en piste.

En 2008, Noriyuki Haga a utilisé une Suspension Semi Active Öhlins sur sa Yamaha YZF-R1 de WSBK, avec un amortisseur contrôlé par cet ECU (la boîte dorée) niché à l’intérieur de la coque de selle. Dans cette application, les gyroscopes à trois axes aident à déterminer quand et comment ajuster l’amortissement.

En Grand Prix, c’est encore plus simple : aucune suspension électronique n’est autorisée, que ce soit en Moto3, Moto2 ou MotoGP. Ce qui limite l’introduction d’une telle technologie est surtout son coût exorbitant de développement, qui creuserait encore plus l’écart entre les écuries à gros budgets et les petites équipes satellites. Néanmoins, il ne faut jamais dire jamais. Si les fabricants de suspensions (Öhlins, Showa, WP, etc.) dépensent de plus en plus d’argent pour développer ce genre de systèmes, ils pourraient bien commencer à faire pression pour les inclure dans le monde de la compétition. L’intérêt de la course est, après tout, de développer de nouvelles technologies pour les adapter aux motos de série, mais aussi de médiatiser une marque pour le côté commercial. Ainsi, la présence d’une suspension semi-active super intelligente sur un prototype MotoGP rendrait ce système plus attrayant sur une moto de série. Pour le moment, nous ne pouvons que présumer, mais comme la suspension électronique devient la norme sur les Superbike routières, nous ne pouvons que supposer que nous les verrons un jour en compétition. Quant aux motos de grande série, il est possible que cela devienne la norme dans une décennie tout au plus.

Sources : BMW, Ducati, Aprilia, BWI Group, Öhlins, Marzocchi, WP, Sachs, etc.