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Progressivité / linéarité

Après la Cinématique, le Kick-Back, l’Anti-squat, l’Assiette et la Dynamique, les publications Didactiques Endurotribe n’ont jamais été aussi proches de préciser ce qu’est le SAG. Celui auquel tant d’aspects comportementaux sont liés.

Dernière étape avant de s’y pencher : les notions de progressivité et de linéarité. Deux mots utilisés régulièrement lorsqu’il s’agit de décrire le fonctionnement d’une suspension. Et pourtant, il n’est pas toujours évident de s’entendre sur leur significations.

Cet article prend donc le temps de définir chacun, et d’y lier quelques notions importantes. Une approche qui se veut une fois de plus complète mais surtout, accessible au plus grand nombre

 


Temps de lecture estimé : 13 minutes


Linéarité

À VTT, nos suspensions sont contrôlées, entre autres, par des ressorts. Ils emmagasinent l’énergie en se comprimant, avant de la restituer, en se détendant. En mécanique, les ressorts peuvent prendre plusieurs formes. Prenons un ressort hélicoïdal. Cette spirale métallique symbole même du ressort.

Pour simplifier, admettons que toutes ses dimensions soient constantes : distance entre spires, diamètre d’enroulement, diamètre du fil. Il existe d’autres cas particuliers, mais ils ne nous intéressent pas pour l’heure. Penchons nous sur le comportement de ce ressort lorsqu’on cherche à le comprimer…

Quelle que soit la course dont le ressort est déjà comprimé, lui faire prendre une nouvelle unité de débattement nécessite donc la même unité d’effort supplémentaire. Si l’on cherche à tracer une courbe décrivant le lien entre les deux grandeurs…

La plupart des ressorts hélicoïdaux ont un comportement linéaire. Il leur faut des spires à l’espacement variable et/ou un diamètre de fil non constant pour qu’ils adoptent un comportement différent…

Progressivité

On reste sur l’étude du comportement des ressorts. Mais cette fois-ci, prenons un ressort pneumatique…

Si l’on cherche, comme précédemment, à prendre centimètre de débattement par centimètre de débattement, on constate ici un comportement différent…

Comme précédemment, on peut tracer la courbe qui lie l’effort et le débattement. Mais dans ce cas, elle n’a plus le même profil…

La raideur évolue progressivement vers quelque chose de plus important. Il faut, progressivement, un peu plus d’effort pour faire prendre le même débattement supplémentaire au ressort. C’est ce comportement que l’on qualifie de progressif. D’où le terme de progressivité.

Ratio…

>Jusqu’ici, le raisonnement s’appuie sur une certaine idée : la valeur dont le ressort est comprimé a un lien direct et constant avec le débattement de la suspension. C’est le cas pour une fourche télescopique classique…

Mais les choses se compliquent lorsque l’on aborde les suspensions arrières. On l’a vu au chapitre consacré à la Cinématique, le mouvement de la roue arrière est transmis à un organe plus compact : l’amortisseur.

Par la même occasion, le mouvement est aussi modulé. Nos vélos ont en moyenne 150mm de débattement à la roue arrière. Pourtant, les amortisseurs ont autour de 55mm de course. Soit 3 fois moins. C’est ce rapport que l’on nomme ratio…

Bien souvent, ce ratio n’est pas constant à travers le débattement. Cas de figure simple pour bien comprendre…

C’est ainsi que le ratio peut varier à travers le débattement. Il n’est pas constant. On peut tracer une nouvelle courbe pour traduire ce comportement : Course d’amortisseur en fonction du débattement à la roue…

 

 

Progressivité cinématique…

Cette variation a deux impacts forts sur le fonctionnement de la suspension. En premier lieu, sur la perception même de la raideur du ressort

De cette manière, la Cinématique même de la suspension engendre une forme de progressivité. Même en montant un ressort linéaire, il est possible d’obtenir une suspension qui, au global, a un comportement progressif.
Cette variation du ratio a un second impact, sur les vitesses de mouvement cette fois-ci…

Pour le même impact, subit à deux endroits différents du débattement, il se peut que des vitesses de compression d’amortisseur différentes soient générées. Et il se peut que dans le premier cas, ce soit le dispositif de compression basses vitesses qui les traite, et que dans l’autre, ce soit le dispositif hautes vitesses.

On ne parle alors plus de progressivité du ressort, ou de variation de ratio, mais de progressivité cinématique

 

 

Courbe de ratio

Parfois, les marques communiquent sur les courbes de ratio de leur suspensions. Elles s’en servent pour étayer leurs propos, ou illustrer leurs travaux.

Bien souvent, elles fournissent une courbe indiquant de combien le débattement de la roue arrière est divisé pour actionner l’amortisseur, en fonction du débattement à la roue arrière. On parle de ratio relatif. 

Lire les courbes est donc un exercice particulier : il faut prêter attention aux valeurs portées en abscisse et en ordonnée. Ici, la courbe de ratio relatif plonge vers le bas, alors que précédemment, les courbes de raideurs de ressorts et de ratios absolus décollaient vers le haut. Pourtant, les deux traduisent une forme de progressivité.

 

 

Dégressivité…

On a volontairement choisi les cas de figures précédents pour rendre le résultat progressif : plus on progresse dans le débattement, plus les valeurs augmentent. Mais en matière de cinématique, il est possible de créer l’inverse…

Dans ce cas, la raideur induite et les variations de vitesses de compression à l’amortisseur ont un comportement opposé. Si l’on observe la courbe de ratio absolu, les résultats divergent donc de ce que l’on a pu voir précédemment…

On parle alors de dégressivité comme d’un comportement antagoniste à la progressivité cinématique. 

 

 

Rendu ?!

Raideur constante ou progressive du ressort, et progressivité/dégressivité cinématiques, sont des caractéristiques essentielles ! Lorsque l’on roule, c’est bien la combinaison de ces facteurs qui donne au vélo une partie de son caractère.

Nos montures s’appuient sur certaines de ces caractéristiques. Parfois l’une, parfois l’autre. Ce sont ces traits particuliers que manipulent les concepteurs de nos montures.

En la matière, nombre de combinaisons sont possibles. Et chaque marque ou presque, a sa vision des choses. Tout du moins, il existe des grandes tendances. On ne va pas ici les cataloguer, la tâche est monumentale.

Juste souligner que ces données font partie de celles scrutées lors de nos essais. Incluses dans nos raisonnements et nos propos lorsque justifier nos propos le nécessite.

Tout juste peut-on, pour attiser les esprits, évoquer les cas de figure suivants : cinématique linéaire + ressort progressif, ressort linéaire + cinématique progressive… Ces deux conceptions différentes peuvent amener à un résultat final progressif, mais pas pour les mêmes raisons. L’un s’appuyant plus sur le ressort, l’autre plus sur l’hydraulique de l’amortisseur.

 

 

Avantages et inconvénients…

Mais alors ?! Linéaire ou progressif ?! Quel comportement est le plus avantageux ? Sur ce point, deux mondes s’opposent. Chacun a ses avantages, et ses inconvénients…

Linéaire, le vélo peut donc avoir tendance à être un allier : il prend à sa charge une partie du job, et nous laisse faire le reste. On se concentre sur le choix de trajectoires et sur les endroits où poser nos appuis. Progressif, le vélo est plus une arme de pointe : il restitue plus fidèlement le terrain, et nous fournit toutes les bonnes infos pour adapter la vitesse et la gestuelle. On se concentre plus sur l’engagement et le rythme.

 

 

Tokens & spacers

On l’a envisagé précédement : une suspension à cinématique linéaire peut bénéficier du comportement du ressort pour changer le rendu global. Si l’on rend le ressort progressif, l’impression finale le sera tout autant. C’est ici que les tokens, spacers, cales et autres éléments du genre entrent en jeu.

On l’a dit, sans le démontrer : un ressort hélicoïdal est linéaire, un ressort pneumatique est progressif. Pourquoi ?!  Parce que physiquement, un fil métallique torsadé ne se comporte pas comme un gaz. Ce dernier, placé dans une chambre fermée se comporte d’une certaine manière, démontrée depuis 1811 : la loi d’état des gaz parfaits, et sa variante de Boyle-Mariotte.

Si la démonstration intéresse les plus curieux, nous pouvons la livrer en commentaires. Mais pour l’heure, on passe sur ses développements pour aller à l’essentiel :

Pression finale = pression initiale x (Volume initial / volume final)

On constate que le volume final de la chambre du ressort pneumatique joue un rôle très important ! Placé au dénominateur, plus sa valeur est faible, plus la pression finale, donc l’effort en bout de course pour prendre le débattement, sera forte…

Par expérience, réduire énormément le volume final génère une forte progressivité. Sur la majeure partie des vélos essayés depuis que la possibilité existe, cette progressivité de raideur finit par prendre le pas sur le caractère de la cinématique. Que l’initiative soit bonne, ou mauvaise au final.

 

 

Que retenir ?!

En voilà des éléments importants ! En une nouvelle publication fournie, la rubrique Didactique Endurotribe fait le tour des éléments principaux pour comprendre les notions de linéarité et de progressivité.

Mais que retenir de l’ensemble de ces propos ? Quelques points clés pour conclure et mieux comprendre nos montures…

  • Sur un vélo, plusieurs éléments peuvent être qualifiés de linéaires ou progressifs : la raideur du ressort et la cinématique de la suspension.
  • En la matière, plusieurs combinaisons sont possibles : raideur linéaire + cinématique progressive, raideur progressive + cinématique linéaire, etc…
  • Au final, c’est bien la combinaison des deux que l’on ressent lorsque l’on roule. Un vélo peut ainsi paraître globalement linéaire ou globalement progressif. 
  • Faire la part des choses en la matière nécessite d’enquêter : obtenir et lire les courbes de ratio et de raideur d’une part, jouer des réglages de suspension d’autre part et corréler avec les ressentis terrain.
  • La tendance actuelle propose de jouer de cales, Tokens, spacers et autres pour jouer sur la progressivité du ressort pneumatique, qui peut finir par prendre le pas sur la cinématique.
Rédac'Chef Adjoint
  1. Salut, je trouve l’initiative intéressante de publier ce genre de contenu technique car beaucoup de pratiquant se questionnent à ces sujets, en particulier les compétiteurs. L’article est bien rédigé. Si je peux me permettre quelques remarques, voici des points qui pour moi ne sont pas très clairs:

    – J’ai pas très bien compris comment fonctionne la lecture des courbes de ratio relatifs proposés par les constructeurs
    – Je pense que les explications physiques (mécanique du ressort et loi des gaz parfaits pour les amortos à air) pourraient être placés en début d’article pour plus de clarté. D’ailleurs la loi des gaz parfaits s’applique-t-elle vraiment dans des conditions de ride (pression élevées et températures qui doivent monter lors de longues spéciales)?
    – Le comparatif de ressenti sur le vélo entre linéarité et progressivité aurait mérité d’être appronfondi
    – Enfin il aurait je pense été opportun de préciser qu’actuellement 95% des fourches du marché fonctionnent à l’air, et presque autant pour les amortos, en tout cas en ce qui concerne les vélos All-mountain/enduro. C’est donc bien souvent la cinématique des cadres qui apporte un peu de linéarité dans le fonctionnement.

    En tout cas très bon article, à poursuivre !!

    1. merci pour ton retour @simon PAGES, ça nous permet de mieux saisir comment ces publications nouvelles sont perçues. Dans une première version, les explications physiques étaient placées en début d’article. C’est comme ça que tout scientifique raisonne, moi le premier. Mais cette approche rendait la publication très technique au premier abord. Démonstration mathématique à en faire décrocher certains. Le plan a donc été remanié afin de rendre l’article plus accessible. Ceux qui s’intéresse à cet aspect sont servi un peu plus loin 😉
      La loi d’état des gaz parfait : PV=nRT, où T est la température. Pour rendre l’approche plus accessible, on évite juste ici d’insérer une variation de température. Ça complexifie la réflexion sans pour autant apporter grand chose à la compréhension. Oui, l’air contenu dans nos suspension chauffe. Oui, les raideurs sont différentes à froid et à chaud. Mais le principe de progressivité du à la différence entre volume initial et volume final n’est pas remis en cause pour autant.
      Le comparatif est très intéressant, mais peut à lui même faire l’objet d’une, voir de plusieurs publications à proprement parler. On y veillera plutôt au dur et à mesure de nos essais vélos, quand l’opportunité se présente. Sans ça, cette publication déjà très fournie exploserait en longueur 😉

  2. Merci pour ta réponse.
    J’ai une autre question concernant les spacers. Je pensais que ces objets permettaient de pré-contraindre le ressort (pour les ressorts hélicoïdaux) ou diminuer le volume initial (ressort à air) et par conséquent d’augmenter la pente de la droite (pour les systèmes linéaires) ou de la courbe (pour les systèmes progressifs), mais je ne comprend pas pourquoi ils changeraient le comportement global (progressif ou linéaire) du système d’amortissement.

    Merci pour tes éclaircissements.

  3. Pour avoir regardé des courbes sur le site espagnol dont j’ai oublié le nom, celles donnant le ratio p/r au débattement sont la dérivée des courbes effort/débattement. Et là on voit bien le comportement dégressif/linéaire/progressif à la roue arrière. En faisant attention, lors de comparaisons, à l’échelle des y !

  4. Très bon article, précis mais pédagogique.
    Un seul bémol, j’aurais aimé avoir plus d’informations sur l’influence du type de cinématique sur le pilotage (linéarité vs progressivité).
    Car finalement au delà de la partie technique c’est le ressenti sur le VTT qui est important.

    En tout cas continuez!

  5. Alors, selon moi, en synthèse :
    – Comportement linéaire : donne un vélo stable et confortable, mais peu dynamique .
    – Comportement progressif : donne un vélo moins facile et tolérant mais plus précis et vif.
    – Comportement dégressif : donne un vélo hyper vif au pédalage mais pas sur les gros choc.

    En gros, linéaire et progressif pour les usages enduro / DH, et dégressif pour du XC.

    J’ai bon ?

  6. @Simon Pagès, je me permets une réponse à la place d’Antoine, j’espère que celle-ci sera suffisamment claire 😉

    “Je pensais que ces objets permettaient de pré-contraindre le ressort (pour les ressorts hélicoïdaux) ou diminuer le volume initial (ressort à air) et par conséquent d’augmenter la pente de la droite (pour les systèmes linéaires) ou de la courbe (pour les systèmes progressifs), mais je ne comprend pas pourquoi ils changeraient le comportement global (progressif ou linéaire) du système d’amortissement.”

    Sur un ressort purement hélicoïdal, précomprimer le ressort ne modifie pas la pente de la droite mais décale simplement cette droite vers le haut (plus de force nécessaire au même enfoncement). Tu peux par contre augmenter la pente de la droite en changeant pour un ressort plus raide, mais la droite restera une droite.

    Sur un ressort pneumatique par contre, si tu diminues le volume d’air disponible tu augmentes effectivement la progressivité du système (c’est une équation, la loi des gaz parfaits, dont Antoine parle sur la fin), et là tu peux jouer avec tes spacers pour adapter ton bike a tes préférences (c’est essentiellement pour ça que certains pilotes de Coupe du Monde de DH roulent en ressort pneumatique : pour le progressivité plus que pour le poids).

    En gros, avec un ressort pneumatique et des spacers/corps de différentes dimensions tu peux modifier le comportement global du système de suspension, tandis qu’avec un ressort hélicoïdal standard tu conserveras les caractéristiques données à la conception du vélo.

    1. merci @Wilfried M. ! @Simon PAGES, ses réponses sont justes et précises 😉

      @Mil > en d’autres termes plus généralistes, ça correspond à notre point de vue. On peut juste préciser pourquoi dégressif n’est pas bon sur les gros chocs : la suspension est raide au départ, puis plonge sous la charge. Assiette qui fait le yoyo et appuis qui fuient au moment où on en a le plus besoin…

  7. Bonjour,

    Très bon article, concis et bien résumé.
    Une question : n’est-il pas courant, lors d’un essai, d’avoir un ressenti (sur le terrain) différent de ce que les chiffres donnent?

    Merci

    PS : je pense qu’il pourrai être intéressant de faire un article classifiant, par ordre d’importance, les éléments à privilégier (quelle cinématique, quel type de roues, etc) sur un vélo suivant le comportement recherché et la pratique.

    1. l’intention de faire la part des choses entre chaque influence est bonne @Jérémie. On la partage, mais par expérience, la proportion de chacun diffère d’un vélo à l’autre. Certains reposent plus sur leurs géométrie que leur dynamique ou le format des roues, et vice-versa. C’est pourquoi on essaie d’apporter ce niveau de détail dans nos essais vélos, et que l’on reste très prudents quant à l’idée d’énoncer une certaine généralité 😉
      Il arrive effectivement que le ressenti prête à faire de fausses suggestions. C’est pourquoi seul le recoupement des impressions ET des chiffres permet de faire la lumière. En ça, les essais s’avèrent être des enquêtes durant lesquels l’aller/retour entre l’un et l’autre permet de préciser une certaine perception avant de se projeter dans l’usage optimal que l’on puisse en faire.

  8. Article super bien expliqué, j’avais du mal a comprendre quand tu disais que la grosse progressivité du jeffsy donnait en fait l’impression d’avoir moins de débattement qu’un yeti sb5.5 a la suspension bien plus lineaire, c’est maintenant parfaitement clair 😉

    1. @Charly, tant mieux, c’est l’objectif de ces publications : prendre le temps de préciser certains termes. Pour être certains de bien se comprendre, et rendre les essais vélos moins lourds à saisir. Attention tout de même > le Yeti SB5.5C est effectivement plus linéaire que le Jeffsy, mais tous deux restent à classer parmis les progressifs. Le Hightower est plus linéaire pour le coup 😉

      @madevilts > objectif Epic, chapitre 4, à lire prochainement sur Endurotribe. J’y précise l’intérêt de l’usage du ressort hélicoïdal. Les pilotes Enduro peuvent gagner en constance de fonctionnement, et en possibilité de maitrise de l’assiette du vélo. Pas directement sur une linéarité supplémentaire. En descente, le phénomène est même inverse : ces derniers temps pas mal de pilote s’essaient à l’air pour jouer plus facilement sur la progressivité à l’aide de spacers. article intéressant à ce sujet, en anglais, à propos du dernier prototype de descente GT : http://www.pinkbike.com/news/gt-downhill-bike-prototype-fury-nz-national.html

  9. “Progressif, le vélo est plus une arme de pointe : il restitue plus fidèlement le terrain, et nous fournit toutes les bonnes infos pour adapter la vitesse et la gestuelle. On se concentre plus sur l’engagement et le rythme.”

    Justement pour moi, un vélo réglé progressif absorbera très bien le terrain et donc tout l’inverse de ce qui est dit car il utilisera plus facilement du débattement (à fin de course identique comparé à un linéaire)
    Egalement, “une arme de pointe”, pas trop d’accord quand on voit que les pros en enduro / dh s’orientent beaucoup sur le ressort ces derniers temps et donc… sur + de linéarité.

  10. Merci pour cet article vulgarisé du fonctionnement de nos suspensions très clair, il manque cependant une petite précision sur le fonctionnement de nos suspensions, il n’est évoqué ici que le comportement “statique” de leurs fonctionnement ou quasi-statique or elles sont aussi dynamiques.
    Les suspensions sont équipées d’une partie dissipative (amortissante) souvent un fluide visqueux laminé qui a un impact direct sur la raideur dynamique ( c’est dispositifs étant le plus souvent très sensible à la vitesse de mouvement du fluide )
    la linéarité exposée ici n’est donc valable qu’a une vitesse constante, quasi-nul ou nul .

    Mais je trouve très bien d’avoir séparer ces 2 fonctions étant donné que les suspensions ne diffères classiquement que par leur dispositifs statiques ( ressort ou air), la partie dissipative étant classiquement commune (fluide laminé).

    1. @lajoie > on y reviendra, simple soucis de clarté. On en parle cependant, notamment au paragraphe “progressivité cinématique”.

      @ksiop > pas sûr d’avoir roulé cette ancienne version, pas sûr donc de pouvoir être très précis. Les explications peuvent être diverses. Il se peut, par exemple, que la cinématique fasse intervenir la progressivité tard dans le débattement, et que la raideur initiale soit faible. Dans ce cas, la suspension débat beaucoup avant de durcir. Les impressions de confort et de débattement sont bien présentes. À confirmer…

  11. J’aurais besoin d’une lumière svp : Quand Charly dit ” la grosse progressivité du jeffsy donnait en fait l’impression d’avoir moins de débattement” ; j’ai en mémoire le slayer ancienne version qui était hyper progressif et sur lequel t’avais l’impression d’avoir largement plus que 150mm de déb, comme s’il n’avait pas de limite. Peux tu m’expliquer stp.

  12. Bonjour Antoine,
    je profite de l’exposition de ce sujet pour faire un petit Hors sujet ;), mais comme tu as testé spectral et hightower, et que je possède un spectral, et que je penche vers un Hightower^^, pourrait tu rapidement me dresser les différences entre ces 2 vélos, je cherche dans le hightower un velo encore plus polyvalent que le spectral, notamment au pédalage, voila si tu pouvais m’éclairer sur les plus et moins de chacun (tu peux me répondre directement sur mon adresse mail si tu veux éviter les hors sujets) merci 😉

  13. @philail le site espagnol dont tu parles est linkage design.
    il fournit les courbes de la plupart des cadres et c’est toujours interessant d’aller voir ce que ca dit pour son propre velo.
    par contre je ne sais passi ils basent leur chiffre sur la base des mesures du cadre (precis) ou a partir d une photo (merite d etre tres appliqué pour etre precis)

  14. Super article comme d’habitude !
    J’ai relevé une petite faute dans le paragraphe ratio au dessus de la courbe de ratio: ” Coure d’amortisseur” 😉
    Si tu pouvais aborder l’effet du freinage sur la cinématique, ce serait parfait !

    1. Correction faite, merci @Garnier. On garde l’effet du freinage sous le coude pour un prochain article 😉

  15. Salut ‘toine 🙂 ,
    encore une fois super article, assez pointu (enfin pour moi du moins) pour nous éclairer sans être indigeste non plus (et ça ne doit pas être chose aisée). Vu que le sujet n’a pas été abordé, volontairement ou pas, je me demande quel type de cinématique est linéaire et lesquelles sont progressives ? (mono pivot, horstlink, point de pivot virtuel…) Enfin, peut-être plus simplement pour ta réponse, j’ai un lapierre spicy de 2016 donc de type horstlink, qu’en est-il ?
    Merci et bravo pour cette simplexité 😉

  16. Bonjour,
    Je me permet de vous solliciter car je ne comprends pas la différence technique et mécanique concernant les amortisseurs entre petit volume, moyen volume et gris volume. Pouvez-vous m’aider à comprendre ?
    Est ce que cela a un une importance suivant sa pratique?

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