Comment fonctionne la suspension en Formule 1

Vous êtes-vous déjà demandé comment fonctionne la suspension en Formule 1 ? Le système de suspension d’une voiture de Formule 1 est un réseau complexe de composants, comprenant des ressorts, des ressorts de heave, des barres de torsion, des barres anti-roulis, des amortisseurs, des tirants, des poussoirs, des basculeurs et des barres stabilisatrices. Ces composants fonctionnent ensemble pour contrôler les mouvements des roues et du châssis, et maintenir un contact optimal avec la surface de la piste. Le système de suspension joue également un rôle crucial dans l’aérodynamique de la voiture, en aidant à contrôler le tangage, le roulis et les forces en virage.

Comprendre les principes de la suspension en Formule 1 est essentiel pour toute équipe de course souhaitant rivaliser au plus haut niveau. Un système de suspension bien conçu et correctement réglé peut faire la différence entre la victoire et la défaite sur la piste.

Dans cet article, nous explorerons les composants clés d’une suspension de Formule 1, leur fonctionnement conjoint, et comment ils sont ajustés pour offrir la meilleure tenue de route possible au pilote.

Composants de la suspension

La suspension en Formule 1 est un système complexe composé de plusieurs éléments travaillant ensemble pour offrir la meilleure maniabilité et performance possibles. Les trois principaux composants de la suspension en F1 sont les ressorts, les amortisseurs et les barres anti-roulis.

Ressorts

Les ressorts d’une voiture de F1 sont conçus pour absorber les bosses et les vibrations qui surviennent pendant une course, maintenant ainsi les roues en contact avec la piste. Il existe deux types de ressorts utilisés : les ressorts de heave et les barres de torsion.

Les ressorts de heave sont utilisés pour contrôler la garde au sol de la voiture, tandis que les barres de torsion servent à réguler la rigidité au roulis. Les deux types de ressorts sont fabriqués à partir de matériaux légers comme le titane ou la fibre de carbone afin de réduire le poids et d’améliorer les performances.

Amortisseurs

Les amortisseurs, aussi appelés absorbeurs de chocs, servent à contrôler le mouvement des ressorts et à éviter que la voiture ne rebondisse ou n’oscille. En Formule 1, les amortisseurs sont généralement à gaz et ajustables, permettant ainsi au pilote d’affiner la suspension selon les conditions de piste.

Ils fonctionnent en convertissant l’énergie cinétique de la suspension en chaleur, ensuite dissipée dans l’atmosphère. Cela contribue à maintenir la suspension froide et évite la surchauffe, qui pourrait faire perdre à la voiture son adhérence et sa stabilité.

Barres anti-roulis

Les barres anti-roulis, aussi appelées barres stabilisatrices, permettent de contrôler le roulis du véhicule en virage. Elles sont généralement fabriquées en matériaux légers, comme la fibre de carbone ou le titane, et sont ajustables pour que le pilote puisse affiner les réglages selon la configuration du circuit.

Ces barres relient les roues gauche et droite entre elles et créent un effet de torsion qui s’oppose à la tendance de la voiture à rouler en virage. Cela permet de maintenir la voiture stable et d’améliorer sa maniabilité et ses performances.

Réglage de la suspension

Le réglage de la suspension est un aspect crucial des performances d’une voiture de Formule 1. Il vise à offrir une adhérence mécanique maximale et une stabilité optimale tout en réduisant au minimum le tangage et le roulis. Voici quelques éléments clés de ce réglage :

Poids par roue

Les poids aux coins d’une F1 sont soigneusement équilibrés pour garantir une maniabilité et une adhérence optimales. La répartition du poids est ajustée par l’ajout ou le retrait de masses ballastées à chaque coin du véhicule afin d’atteindre l’équilibre souhaité.

Ressorts de heave

Ces ressorts sont conçus pour contrôler les mouvements verticaux de la voiture (heave) et offrir une conduite confortable au pilote. Ils sont généralement fabriqués en matériaux légers comme la fibre de carbone et sont réglables pour peaufiner le comportement de la voiture.

Tirants et poussoirs

Ces éléments servent à transférer les forces entre la suspension et le châssis. Fabriqués en titane, ils sont conçus pour être aussi légers que possible. Ils sont également réglables afin de permettre un ajustement précis de la suspension.

Basculeurs et galets

Ces éléments transforment le mouvement vertical provenant des ressorts de heave en un mouvement horizontal transmis aux tirants ou poussoirs. Ils sont soigneusement conçus pour minimiser la friction et maximiser l’efficacité.

Barre stabilisatrice

La barre stabilisatrice contrôle le roulis de la voiture en virage. Généralement fabriquée en matériaux légers comme la fibre de carbone, elle est réglable pour permettre une configuration fine de la suspension. Elle est aussi équipée de capteurs électroniques fournissant des données en temps réel à l’équipe.

Suspension et course

En course, la suspension joue un rôle fondamental afin de garantir au pilote un contrôle optimal de la voiture. La configuration de la suspension est conçue pour offrir la meilleure adhérence mécanique et aérodynamique possibles, tout en réduisant l’usure des pneus.

Adhérence mécanique

La fonction principale de la suspension en F1 est de maximiser la surface de contact du pneu avec la route. Cela est réalisé à l’aide de tirants ou poussoirs et de barres de torsion reliant la suspension au châssis. Les ressorts de heave et les basculeurs contrôlent les mouvements verticaux, tandis que les poussoirs et basculeurs contrôlent le tangage et le roulis. La barre stabilisatrice aide à garder la voiture stable en virage, ce qui améliore l’adhérence mécanique.

Aérodynamique

La suspension d’une F1 joue également un rôle capital en aérodynamique. Les composants sont conçus pour être aussi petits et compacts que possible afin de minimiser la traînée. Les capteurs électroniques permettent aux ingénieurs de surveiller et ajuster la hauteur de caisse pour optimiser l’aérodynamique.

Usure des pneus

La configuration de la suspension doit aussi minimiser l’usure des pneus. Elle doit absorber les bosses et vibrations sans les transmettre aux pneus, car une usure excessive réduit l’adhérence et les performances. La suspension doit aussi assurer un certain confort pour le pilote, même si les F1 ne sont pas réputées pour leur confort.

En somme, la suspension d’une F1 est un système complexe qui doit concilier adhérence mécanique, performance aérodynamique et confort, tout en restant fiable.

Explication de la suspension en F1

Quel type de suspension utilise la Formule 1 ?

Les systèmes de suspension en F1 sont généralement de deux types : à poussoir (push-rod) et à tirant (pull-rod), utilisant ressorts, amortisseurs et barres anti-roulis pour contrôler les mouvements des roues et du châssis.

• Suspension à poussoir : les tiges poussent sur des leviers à l’intérieur de la carrosserie, transférant les forces vers les ressorts et amortisseurs internes. Ce système est fréquent à l’avant des F1 modernes.
• Suspension à tirant : les tiges tirent sur les leviers et sont plus répandues à l’arrière, avec un avantage aérodynamique permettant un montage plus bas pour un meilleur écoulement de l’air.

Les deux types visent à maintenir le contact optimal des pneus avec la piste, gérer les charges et contribuer à l’aérodynamique. Le choix dépend de la philosophie de conception, des objectifs aérodynamiques et des préférences de l’équipe et du pilote.

Les voitures de F1 ont-elles une suspension active ?

Non, les voitures de F1 n’utilisent pas actuellement de suspension active. Ce type de système, qui ajuste automatiquement la hauteur et l’amortissement, a été interdit en 1994 pour contenir les coûts et limiter l’avantage compétitif. Depuis, la suspension est passive et réglée manuellement entre les séances.

Quel est le but de la suspension en F1 ?

La suspension relie la voiture à ses roues. Ce lien paraît simple, mais nécessite un système complexe à cause des défis créés par la vitesse.

Dans les voitures de route, elle a deux fonctions principales : confort et tenue de route. Elle absorbe les irrégularités pour répartir correctement l’adhérence. En F1, les mêmes fonctions existent mais le confort n’est pas prioritaire.

Y a-t-il des différences entre la suspension F1 et route ?

Oui, à cause de l’aérodynamique. En plus du confort et de la maniabilité, la suspension F1 doit contrôler la plateforme pour gérer les tonnes d’appui à haute vitesse et conserver la position idéale du fond plat et du diffuseur face à la route.

Quels sont les éléments de la suspension F1 ?

On distingue la suspension interne (ressorts, amortisseurs, barres antibasculement), les composants exposés à l’air (triangles, poussoirs, tirants, barres de direction) et ceux à l’extérieur des roues (portes-moyeux, axes, roulements). Sur la Mercedes-AMG F1 W10, les ressorts sont pneumatiques.

Quel est le plus grand défi lors de la conception d’une suspension F1 ?

Elle doit résister à de fortes charges (plus de 10 kN), rester légère et compacte. Les wishbones doivent être fins pour l’aéro mais assez robustes pour intégrer les câbles de sécurité des roues. Le compromis entre solidité, poids et aérodynamisme est complexe.

Comment une équipe F1 utilise-t-elle la suspension pour optimiser les réglages ?

Elle ajuste l’angle des roues (carrossage/toe) via des cales ou pièces de longueur différente. Pour le contrôle de plateforme, elle modifie la raideur des ressorts ou la pression de gaz pour adapter la hauteur de caisse et les mouvements du châssis.

Les équipes F1 changent-elles de suspension durant l’année ?

Oui, pour des raisons de sécurité structurelle, d’amélioration aérodynamique ou selon les besoins des circuits (ex.: suspension avant spéciale pour Monaco et ses virages serrés comme Loews).

Traduit à partir de l’article anglais “How Formula 1 Suspension Works“