Théorie de la suspension

Nous nous posons tous un jour la question du remplacement de la suspension de notre 4X4. Pour éviter de faire des mauvais choix, il est bon de connaitre quelques notions théoriques.

La suspension en tout-terrain a trois rôles :
 assurer le confort des passagers,
 améliorer la tenue de route du véhicule,
 assurer la protection du véhicule.

Voyons plus en détail chaque point.

Le confort des passagers

Pour des purs et durs comme nous, les raiders, il parait presque inconvenant de parler de confort, d’autant qu’il restera tout à fait relatif sur mauvaise piste. Pourtant, en dehors de vous éviter d’avoir mal partout le soir à la veillée, le confort améliore la sécurité. En économisant le physique du conducteur, elle améliore sa vigilance, sa vision (essayez de rouler vite dans un vibreur) et limite les mouvements involontaires. Donc pas de fausse honte et ne négligez pas ce point, surtout pour de longs raids. Souvenez-vous qu’à la longue, l’inconfortable devient insupportable. Le plaisir du voyage s’en trouvera renforcé.

La tenue de route

C’est le rôle principal de la suspension sur une routière. Sur un 4X4, il ne faut pas rêver, la hauteur du véhicule, son chargement important, le terrain très accidenté, les pneus sous-gonflés ne vont pas être compensés par des suspensions diaboliques. Cela restera de toute façon flottant dans le volant et sous la pédale de frein. Cependant sur des terrains particuliers comme la piste cassante, la tôle ondulée, et à grande vitesse, la différence entre une bonne et une mauvaise suspension se sentira. Ceci dit, le raid n’est pas une course, il n’y a pas de mécanicien le soir pour reconstruire la voiture, et vous n’êtes pas Vatanen. En général, il n’y aura guère de différence entre une très bonne suspension et une suspension simplement honnête. Dans le sable, même, ça n’aura AUCUNE importance.

La protection du véhicule

Ce rôle est le plus important en raid. Vous partez pour 5000 à 10000 km, voire plus, sans réparation majeure, du moins faut-il l’espérer. En encaissant les chocs, la suspension évite tout simplement de casser la bagnole. Un 4X4 est un véhicule au châssis souple pour répondre aux chocs par une torsion, comme le font les grands bateaux en vrillant dans les vagues. Ceci évite de casser le châssis, mais sollicite la caisse en torsion. En montant des suspensions trop dures, vous finirez par casser quelque chose ailleurs : supports de ressort ou d’amortisseur, silent blocs, voire carrosserie (les possesseurs de Toyota 125 voient sûrement ce que je veux dire, eux qui déchirent leurs ailes avant lorsqu’il malmènent leur engin). La contrepartie est que les suspensions font office de fusible en cas de chocs trop violents.

Eléments constitutifs d’une suspension

Grossièrement, une suspension est constituée de deux éléments :
 un ressort chargé de restituer la hauteur du véhicule après avoir "avalé" une bosse, ou de forcer la roue à plonger au fond d’un trou le plus vite possible pour rester en contact avec le sol,
 un amortisseur, aujourd’hui uniquement hydraulique, qui évite l’effet catapulte du ressort et ralentit sensiblement les mouvements de roue.

Le ressort

Il peut être en acier ou pneumatique (il faut d’ailleurs souligner le rôle amortisseur d’un pneu gonflé à une pression adaptée). Les ressorts en acier sont historiquement des ressorts à lames elliptiques, aujourd’hui dépassées sur le plan du confort, des débattements et même de la résistance. Les ressorts hélicoïdaux sont en fait des barres de torsion enroulées sur elles-mêmes. Leur enroulement permet de leur donner une grande longueur. De plus, en faisant varier leur pas de torsion, on peut faire varier leur résistance à la torsion, donc leur dureté, et ce de manière variable sur des longueurs partielles de la hauteur du ressort. En pratique, on a des parties de ressorts dures et des parties plus souples. Les premières sont adaptées aux gros chocs et entrent en jeu lorsque les parties souples, écrasées par le choc, sont devenues jointives et donc totalement dures. On combine confort et résistance. Les barres de torsion qu’on trouve sur certains véhicules à triangles avant sont moins performantes et plus cassantes, tout simplement parce qu’elles sont assez courtes (1,50 m environ). Elles sont du fait de leur rectitude nécessairement de diamètre variable si l’on veut obtenir un semblant de progressivité.

Juste pour mémoire, il n’est pas nécessaire qu’un ressort ait une forme particulière, même s’il aura sa propre façon de réagir en fonction de sa forme. Ainsi, une barre anti-roulis, qui est aussi une barre de torsion, et qui solidarise souplement les deux roues opposées d’un véhicule a souvent des formes assez torturées. A noter aussi que les barres anti-roulis n’ont pas d’amortissement, ce qui explique les retours à l’horizontale parfois un peu brutaux, mais comme elles sont relativement souples, il n’est pas vraiment nécessaire. Ces barres anti-roulis vont influer d’une certaine manière sur le ressort de la roue en contrariant son action, au point que si l’on veut vraiment s’attaquer au franchissement, il vaut mieux les supprimer ou les désacoupler (c’est parfois possible par un simple interrupteur sur le tableau de bord) pour libérer la suspension.

Les ressorts pneumatiques sont simplement des réserves de gaz d’air ou azote, ou tout ce que vous voulez, emprisonnées à une certaine pression dans des réservoirs. Dans ce type de suspension, il n’y a pas de ressort métallique. Il ne faut pas les confondre avec les amortisseurs à gaz, qui ont simplement une réserve de gaz pour compenser le volume de la tige d’amortisseur dont la longueur, et donc le volume, varie sans cesse à l’intérieur du cylindre d’amortisseur hydraulique. Dans un ressort à gaz, l’air comprimé à l’intérieur n’a qu’un rôle de tampon volumétrique, et ne joue qu’indirectement un rôle dans la qualité d’amortissement en évitant d’émulsionner l’huile d’amortissement. Nous y reviendrons.

Un ressort pneumatique peut se reconnaitre à son aspect lorsqu’il est en caoutchouc. Il ressemble à un empilement de petits ballons boudinés en caoutchouc. Il peut aussi ressembler à un amortisseur, c’est-à-dire à un cylindre avec une tige coulissante, généralement assez grosse pour des questions de volume et possède une ou plusieurs valves de gonflage.

L’avantage théorique de l’amortisseur à air réside essentiellement dans les possibilités de réglage de la dureté, car il s’échauffe avec le fonctionnement et change de pression interne et de comportement. Il est surtout intéressant lorsque la charge transportée varie beaucoup, ce qui est le cas des camions... et des 4X4 de raid. Il est aussi naturellement progressif et est en théorie plus subtil dans ses réactions qu’un ressort métallique. Mais pas de quoi se jeter dessus pour des questions de performance, d’autant qu’ils sont souvent chers.

L’amortisseur

Aujourd’hui c’est toujours un système hydraulique, beaucoup plus résistant à l’usure que les systèmes à disque ou autres systèmes à friction d’autrefois, auxquels on peut assimiler les frottements entre les lames des vieux 4X4, qui étaient censés fournir un certain amortissement. Mouais...

Le système est très résistant, pourtant il est osé. Le principe est toujours le même : à l’intérieur d’un cylindre relié à un support solidaire du châssis coulisse un piston plus ou moins savamment percé, muni de clapets et autres systèmes pour permettre le passage forcé et contrôlé d’un fluide, généralement de l’huile qui a le bon goût d’être aussi un lubrifiant. Ce piston est relié à une tige métallique chromée pour être très lisse, solidaire du bras de suspension, qui coulisse à l’intérieur d’un joint spi (à lèvres généralement) pour empêcher l’huile compressée de sortir par le long de la tige. L’huile ne remplit jamais complètement le cylindre pour permettre au piston de pénétrer à l’intérieur du cylindre sans le faire exploser (les liquides sont incompressibles). Les amortisseurs bas de gamme s’en tiennent à un remplissage partiel. Il doivent impérativement être montés tête en haut pour que la bulle ne se retrouve pas happée par le piston, et malgré tout ont tendance à laisser l’huile mousser sous les battements furieux du piston. Les amortisseurs plus évolués ajoutent un piston libre pour séparer une chambre pneumatique de la zone de coulissement hydraulique. Il n’y a plus de contact entre huile et air, et donc plus d’émulsion nuisible au freinage du piston (la mousse est compressible), et l’amortisseur peut souvent se monter dans n’importe quelle position. Sur les motos, il est souvent horizontal. il peut même être monté à l’envers si nécessaire. La réserve d’air peut même être montée dans un réservoir externe, ce qui permet d’augmenter le volume d’huile et la surface de refroidissement.

Car le vrai problème des amortisseurs hydrauliques et qu’en freinant le passage de l(huile, ils s’échauffent, et la chaleur fluidifie l’huile,ce qui réduit l’efficacité du freinage par les petits trous du piston. Pour nous qui secouons bien nos pistons d’amortisseurs à des températures souvent déjà élevées, le problème est réel, car la qualité d’amortissement se réduit vite après quelques kilomètres. On se retrouve vite avec un pois sauteur entre les mains, car la voiture se met à rebondir sur les chocs.

Il faut donc prévoir un amortissement un peu dur à froid, pour qu’à température normale, on garde assez de freinage.

Quelques lois pifométriques pour choisir sa suspension

Il y a la théorie, et il y a la pratique "a vista de naz". Comme nos véhicules ont des chargements très variables, parfois déséquilibrés au fur et à mesure que la voiture se vide de son gasoil, de son eau et de sa bouffe, comme nous roulons quand même tranquillement par rapport aux furieux du Dakar (qui ont des véhicules autrement légers et autrement suspendus que les nôtres de toute façon), tout ça n’a pas grand intérêt pratique.

Ce qu’il faut c’est d’abord que les ressorts et les amortisseurs soient solides. Il est inacceptable de péter un amortisseur, c’est vraiment un gros problème qu’il faut éviter à tout prix. Donc les merdouilles en chewing gum, vous laissez tomber tout de suite. Un premier indice : la taille. Plus c’est gros, a priori mieux c’est. Le volume d’huile est important et s’échauffera moins vite, la tige est solide, c’est déjà bien.

Le plus difficile est de juger de l’endurance des joints. La seule solution est de se référer à l’expérience des autres, sachant que le plus cher n’est pas toujours le mieux.

On commence par évaluer le poids du véhicule en charge, et la répartition avant-arrière de ce poids. Le poids est en général sur l’arrière, ça tombe bien c’est là que c’est le plus facile de mettre du gros. A l’avant, le braquage des roues, la présence éventuelle de triangles de suspension posent des problèmes de place, et les cardans n’aiment pas trop les sur-élévations délirantes. Comme le poids sur l’avant va varier peu, on le règle une fois pour toute.

A l’arrière, il faut évaluer l’écrasement des suspensions, sachant qu’à pleine charge, le véhicule doit se trouver à peine plongeant sur l’avant, comme à l’origine et à vide. A vide, évidemment, il va lever le cul au point qu’on peut avoir besoin de deux jeux de ressorts, un jeu pour le raid, et un jeu pour tous les jours. Pour ma part, je laisse toujours 50 à 100 litres environ de gasoil dans le réservoir supplémentaire arrière pour l’abaisser.

Une fois les ressorts choisis, il faut choisir un amortissement nettement plus dur, car les ressorts étant eux mêmes plus puissants, il va falloir plus de freinage pour contrôler les retours. Le poids supplémentaire entraine aussi un besoin supplémentaire de freinage, pour contrôler les mouvements de caisse.

Au final, à pleine charge, le véhicule doit avoir des réactions parfaitement contrôlés. Pas de balancements latéraux, ou de piquage de nez au freinage, pas d’impression de flottement, mais pas non plus d’excès de raideur, car les chocs se répercuteront directement sur les supports de ressorts et d’amortisseurs. Gare à la casse, surtout sur des véhicules un peu anciens et fatigués.

La règle est donc : ressorts plus durs = amortisseurs plus durs.

Certains sont réglables, même si c’est souvent assez délicat. Les réglages les plus simples sont des bagues à tourner pour choisir parmi quelques niveaux de freinage. Ce sont souvent des systèmes destinés à compenser l’usure des amortisseurs dans le temps, mais on peut déjà les mettre sur une position intermédiaire, voire assez ferme. J’ai fait ça sur les amortisseurs avant de mon Hilux à triangles avant, car il est impossible de mettre de gros amortisseurs dans les passages de roue, et il a bien fallu compenser les réactions des barres de torsion plus fermes que j’avais mises.

Plus raffinés, les systèmes à molette sont plus faciles à régler, et surtout réglables sans démontage, ce qui est bien commode pour les essais. Il existe aussi des systèmes à clapets à deux positions pré-réglées, pour la route et le tout-terrain.

Enfin les amortisseurs hors de prix disposent de réglages de fous. Plus exactement, de quoi devenir fou : réglage de la détente (freinage en détente), de la compression (freinage en compression), réglage de la contrainte (débit de l’huile dans les clapets du piston), précontrainte (gonflage interne de l’amortisseur pour assister le ressort et rendre la suspension plus dure. Sur certains amortisseurs, les réglages permettent plus de trente positions de chaque paramètre. A mon humble avis de motard habitué aux amortisseurs oléopneumatiques à biellettes turbo-compensées par gestion électronique à induction inversée et autres niaiseries, c’est ingérable.

Donc, résumons-nous :
 prenez du solide, une bonne marque sur laquelle vous aurez plusieurs avis de vrais utilisateurs
 choisissez des modèles pas trop chers, plus faciles à remplacer après deux ou trois raids : c’est du consommable
 choisissez quelque chose de simple à régler pour fignoler
 faites vos réglages à pleine charge
 faites vos essais en tout terrain sérieux

On peut associer ressorts métalliques et boudins gonflables pour ajuster la dureté. Mais en plus du caractère plus complexe et sans doute plus fragile de ces montages, n’oubliez pas non plus le rôle des pneus dans l’amortissement. En gonflant trop, ou en ayant des pneus trop durs type compétition ou chantier, vous sollicitez plus vos suspensions et votre véhicule.

Et ne vous ruinez pas en amortisseurs. La différence est vraiment très peu sensible en conditions normales entre amortisseurs de haut de gamme et ceux de moyenne gamme. Ce qui est très sensible par contre, c’est l’adéquation de vos suspensions à votre véhicule, et les réglages bien équilibrés entre ressorts et amortisseurs.

Au risque de paraitre chagrin : restez simples et pragmatiques.