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Ingénierie F1 - Les suspensions arrières
Pull-Rod ou Push-Rod ?
Thierry Chevrot - 28 Avril 2011 18:17
Vers une généralisation de la suspension arrière Pullrod ?

Les designs arrières des F1 ont cette année été repensés. En effet, la suppression du double diffuseur a abaissé leurs performances aérodynamiques et les ingénieurs ont dû travailler sur toutes les sources d’optimisations aérodynamiques possibles pour compenser cette perte.

Mais comment repenser un nouveau design de l’arrière de la monoplace alors que le volume des éléments mécaniques à intégrer (moteur, boite de vitesses, suspension …) n’a pas changé ?


L’idée des ingénieurs a été d’optimiser ces volumes mécaniques en les réduisant et les ré agençant afin d’autoriser plus de liberté et de créativité aux experts aérodynamiciens. Les monoplaces ont donc cette saison un arrière très 'effacé', un diffuseur simple repensé, etc …

Cette démarche de 'compactage' mécanique est visible sur l’aspect des suspensions arrières de nombreuses F1. Plusieurs écuries sont passées d’une technologie Push Rod (=poussoir) à une solution Pull Rod (=tirant). Voici, sur le système Push Rod, les bases mécaniques et théoriques permettant sa compréhension :


En phase d’amortissement (défaut sur la piste, vibreur …), la roue arrière monte et crée un effort dynamique vertical (Fv=m.av, masse dynamique de la roue, avec m : masse roue, av : accélération verticale de la roue). Cet effort se réparti mécaniquement dans les éléments de la suspension (wishbones, Bielle pushrod : Principe fondamental de la statique pour calcul de répartition). Il provoque la rotation du basculeur, qui comprime l’amortisseur de rappel et charge la barre de torsion par déformation. (Remarque : on associe toujours un élément de type amortisseur mécanique/hydraulique à une pièce déformable pour avoir un système mécanique très réactif et peu oscillant). Le défaut passé sur la piste, l’amortisseur et la barre de torsion relibère leur énergie pour repousser le pushrod et permettre ainsi à la roue de se recoller à la piste pour un maximum de contact.
Le système central reliant la suspension arrière côtés droits et gauches (2 bielles et barre antiroulis, ainsi que le 3ème amortisseur) assure un équilibre dynamique du système de suspension et limite ainsi le roulis de la monoplace.


Quelles différences, donc, pour le PULLROD ?
Très peu en fait, car mécaniquement, on retrouve les mêmes éléments (même nomenclature & couleur sur les schémas). Leurs dispositions spatiales ont été repensées et optimisent le volume d’encombrement de la suspension ainsi que la répartition des efforts Fv dans la cinématique Pullrod/Basculeur/Amortisseur.


En phase d’amortissement, la roue monte et crée un effort dynamique vertical Fv , la PullRod est tirée (comme son nom l’indique) et transmet un mouvement de rotation au basculeur et ainsi tord la barre de torsion et charge l’amortisseur par compression. Cette énergie est relibérée dès que le défaut sur la piste ou vibreur est passé : la roue reste collée à la piste (si la réactivité mécanique du système est supérieur à la dynamique du choc : Fv ) ou se recolle (cas ou la dynamique du choc roue/vibreur engendre un effort Fv très important sur un temps très très court, inférieur à celui de la réponse impulsionnelle de la suspension)

PullRod vs PushRod : Le combat des solutions !



++ Répartition volumique du PullRod idéale : l’espace libéré au-dessus de la boite de vitesse, permet à la carrosserie de s’effacer pour l’aérodynamisme. L’arrière de la carrosserie devient pour les aérodynamiciens un potentiel de gain pour combler la disparition du double diffuseur imposé par le nouveau règlement de la FIA.

+ Répartition volumique du PullRod idéale : les éléments constituants la suspension sont rabaissés au maximum, rabaissant le Centre de Gravité (CG) de la F1, ce qui favorise la stabilité et la tenue de route de la monoplace.

+ La barre PullRod est sollicitée en fatigue mécanique par traction, alors que la PushRod l’est en compression.

= Les amortisseurs en PullRod, comme en PushRod sont sollicités sous charge en compression

- Compacité de la suspension PullRod : Accessibilité plus complexe pour les mécanos

- Compacité de la suspension PullRod : Evacuation calorifique des amortisseurs

… donc avantage PullRod, en gardant bien en tête le contexte du règlement actuel.


Beaucoup d’écuries ont effectué le choix technologique de la suspension PullRod. On retrouve cette saison le Pull Rod chez Red Bull, Lotus Renault GP, McLaren, Mercedes, Williams ou encore Team Lotus.


Va-t-on vers une généralisation de cette solution ? A suivre !

Professeur Agrégé en ingénierie numérique à l’Université de Versailles, et passionné de Formule 1, ma devise est la suivante: " La 3D au service de l’innovation technologique ". Je suis un supporter inconditionnel du coté 'obscur' de l’ex-Renault F1 Team à Enstone ... et supporte maintenant le Lotus Renault GP.

Ma mission ? Expliquer, vulgariser le travail exceptionnel des ingénieurs F1 & techniciens pour rendre un peu plus visible la partie compétition high-tech qui se joue dans les bureaux d’études, CFD Center, et usine entre chaque Grands Prix.

Thierry Chevrot


Dans la même série:

Episode 1 : L'aileron arrière ajustable
Episode 2 : Veille technologique & Essais privés
Episode 3 : Innovation aérodynamique arrière de la R31
Episode 4 : Le KERS démystifié
Episode 5 : Les pneumatiques
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Sans Hamilton, Alpine Renault ;) peut viser...
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