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La cinématique…

Voilà plus d’un an désormais que les essais Endurotribe ont fait peau neuve. Certains d’entre nous les plébiscitent pour leur niveau de détail et de précision. D’autres ont parfois tendance à s’y perdre… Et c’est bien normal.

Souvent, un mot précis peut remplacer une phrase complexe. Encore faut-il que le sens soit partagé par tous. C’est la raison d’être de la rubrique “Didactique” Endurotribe : une sorte de Techno pour les nuls qui apporte des repères communs.

Piqûre de rappel pour certains, découverte du jour pour d’autres… Une bonne base pour tous, dont le but est bien de tirer tout le monde vers le haut. Normal donc que certaines de nos publications puisse renvoyer à cette rubrique 😉

 


Temps de lecture estimé : 7 minutes


 

 

et-didactique-unecinematique

Vaste sujet

On commence par un sacré domaine… La suspension ! En la matière, les raccourcis vont bon train. Certains l’assimile parfois à l’amortisseur, au ressort, aux roulements ou aux biellettes, sans avoir une idée précise de tout ce que ce dispositif renferme réellement. La définition est pourtant simple :

“Ensemble des organes qui assure la liaison entre un véhicule et ses roues, servant à amortir les chocs dus aux inégalités de surface de roulement.” 

Qui dit ensemble d’organes dit interactions. L’un a un effet sur l’autre. Toute la science de la suspension étant alors de maîtriser ces paramètres pour obtenir l’effet souhaité… Et nous procurer les meilleures sensations à l’usage !

C’est pourquoi finalement, cette rubrique Didactique va plus loin qu’une simple définition. Le concept mérite mieux. En évoquant chaque paramètre de manière claire et précise, chacun doit, à terme, mieux maîtriser en quoi consiste une suspension…

 

 

et-didactique-cinematiqueCinématique, la définition

Pour commencer, évoquons la cinématique d’une suspension. Car finalement, cette caractéristique fondamentale permet ensuite de faire le lien avec nombre d’autres termes que l’on rencontre fréquemment. En physique :

“La Cinématique est l’étude des mouvements, indépendamment des causes qui les produisent.”

Comprenons là qu’on se penche sur la manière dont se déplacent certains éléments, les uns aux autres. lesquels ?!

 

 

En pratique

À VTT, la masse suspendue se résume au triangle avant et ce qui y est relié. Le pilote notamment : à travers ses appuis sur le cintre, la selle et les pédales. C’est donc vis-à-vis de cet élément que l’on étudie les mouvements. Le triangle avant est notre référentiel : le bâti, l’élément supposé fixe.

À l’autre extrémité des suspensions, les roues, en contact avec le sol, et qui transmettent une bonne partie de ce qu’elles en lisent. Tout ce qui relie l’un à l’autre constitue concrètement les suspensions.

À l’avant, le dispositif est plutôt simple. C’est la fourche télescopique qui joue ce rôle. Le support de la roue – les fourreaux – sont en liaison glissière avec l’ensemble plongeurs/té. Tout se déplace en ligne droite – dans l’axe de la fourche ; chaque millimètre à la roue est un millimètre à la suspension.

Il est presque incongru de parler de cinématique d’une suspension avant, puisqu’elle est rudimentaire.

 

 

Les différentes cinématiques…

C’est à l’arrière que ça se complique ! Les têtes pensantes du milieu ont phosphoré. Diverses interprétations existent, mais le principe reste le même. Articuler, pour offrir un degré de liberté au centre de la roue arrière, et renvoyer à l’amortisseur, qui concentre la gestion du mouvement.

Par abus de langage, c’est pour désigner ces dispositifs complexes et leurs mouvements caractéristiques que l’on utilise le terme de cinématique. Il en existe plusieurs. De la plus simple à la plus complexe, toutes ont en commun de gérer un paramètre clé. Le déplacement du centre (de gravité) de la roue arrière autour d’un certain point de pivot…


Cliquer sur l’image pour lire l’explication correspondante. Légende couleurs > Gris clairs : triangle avant et roue arrière / Noirs et gris foncés : triangle arrière / Rouge : élément qui détermine la trajectoire de la roue arrière / Bleu : amortisseur /  Vert : trajectoire de la roue arrière.


 

Il existe plusieurs variantes des ces deux principes simples, qui se distinguent par la manière de convertir ce qui est transmis à l’amortisseur : en direct, ou via dispositif qui interprète le signal. Notamment sur les éléments qui assurent le renvoi à l’amortisseur dont les points de fixation, orientation et sens de fonctionnement peuvent grandement varier.

Dans tous les cas, la trajectoire de la roue arrière décrit un arc de cercle autour d’un point de pivot fixe, matériellement identifié : un axe et des roulements. En matière de cinématique, la position de ce point de pivot est déterminante. On y reviendra. Mais pour l’heure, il reste important de savoir identifié où se situe ce fameux point…

 

 

Point de pivot virtuel…

En effet, certains vont plus loin ! Ils cherchent à maîtriser et faire varier sa position. D’où l’existence de cinématique à Points de Pivots Virtuels…

Point de Pivot Virtuel et Centre Instantané de Rotation sont deux termes qui désignent la même chose. Le premier dérive d’une appellation commerciale. Il est devenu l’énoncé courant. Le second reste l’appellation juste et précise que l’on retrouve dans tous les manuels de physique et de mécanique.

 

Avec ces explications, chacun peut se prêter au jeu et se demander si, oui ou non, son vélo est équipé d’une suspension à Point de Pivot Virtuel. In fine, savoir où se situe, comment se comporte, et sur quoi influe ce point de pivot a tout son intérêt pour confirmer, ou remettre en question, ce que l’on ressent à l’usage… On y reviendra !

 

 

et-didactique-debattementLe débattement dans tout ça ?

Le débattement d’une suspension arrière, exprimé en millimètre, correspond à la longueur de la trajectoire verte décrite plus haut. Lorsque l’on parle d’un vélo qui dispose de 160mm de débattement, on sous entend 160mm à la roue arrière.

Son centre peut se déplacer le long d’une trajectoire qui mesure 160mm de long. Reste que la manière de parcourir ces millimètres de débattement a toute son influence sur le fonctionnement de la suspension, et de ce que l’on perçoit, au final, à l’usage.

 

 

 

Ce que ça implique

Le temps pour chacun de digérer ces premiers exposés, et tout le monde peut y voir plus clair. Au coeur d’une suspension, la cinématique concerne le déplacement de la roue arrière et le renvoi à l’amortisseur. La manière dont tout s’articule pour gérer et transmettre les mouvements.

Un premier constat qui n’a l’air de rien, mais qui a toute son importance. La cinématique maintenant définie, il est possible d’évoquer le SAG, le Kick-back, le ratio, la progressivité, l’assiette, l’hydraulique, la détente… Autant de termes que l’on utilise couramment dans nos publications, et que l’on va pouvoir définir aisément.

À bientôt, pour le prochain chapitre 😉

Rédac'Chef Adjoint
  1. Tip top article, j’ai hâte de lire la suite. J’ai essayé d’associer çà à mes vélos: spectral facile mais nicolai helius AC (idem à un zesty)?? C’est un cas non évoqué ici?

    1. @ksiop > Nicolaï Helius AC & Lapierre Zesty = Point de pivot virtuel. Ils correspondent au dernier schéma évoqué dans l’article. L’orientation de la biellette est différente, mais pour ce qui nous intéresse dans ce premier article, le principe est le même : la roue arrière est fixée à un élément (les haubans) relié au triangle avant par deux éléments basculants (bases et biellette) qui génèrent un centre instantané de rotation à l’intersection de leur directions.

  2. Pas d’accord: le “four-bar” tel que représenté est un monopivot tel que définis dans la première image : “Le mono-pivot consiste à relier la roue arrière au triangle avant d’un simple bras, articulé autour d’un point de pivot unique.”
    Un monopivot est caractérisé par la trajectoire de l’axe de la roue en arc de cercle parfait.
    Le four-bar tel que représenté est un monopivot avec biellette/basculeur, aussi appelé “linkage-driven single pivot” ou “faux-bar” par les anglo-saxons.

    On a une cinématique de type “four bar linkage”, ou “mécanisme à 4 barres” lorsque la cinématique peut être décrite comme un quadrilatère comportant 1 pivot à chaque angle, quadrilatère sur lequel l’axe de roue arrière est situé sur le côté opposé au côté correspondant au triangle avant, auquel il est connecté par deux liaisons (2 côtés). Sur ce type de cinématique, la trajectoire de l’axe de roue arrière n’est plus un pur arc de cercle, le point autour duquel pivote la roue arrière se déplaçant en fonction du mouvement de la cinématique : un point de pivot virtuel.
    Toutes les cinématiques “four bar” comportent donc un point de pivot virtuel.
    Parmi les différentes implémentations du “four bar linkage” on distingue généralement deux grandes familles en fonction de la longueur des liaisons entre le triangle avant et le membre portant l’axe de roue arrière:
    a) les cinématiques dites “short link” ou liaisons courtes, qui sont markettés comme cinématiques à “point de pivot virtuel”, comme le DW Link (Ibis, Pivot), le VPP (Santa Cruz, Intense), le Maestro de Giant, le Zero Suspension System de Mondraker, le Yeti switch, Lapierre X-control2 et j’en oublie
    b) les cinématiques dites “four bar”, qui sont généralement markettés comme étant des “horst link” (bien que ne répondant pas toujours à la définition du horst link), caractérisées par un point de pivot secondaire situé sur les bases à proximité de l’axe de roue arrière, comme le FSR de Specialized, le système de Canyon, Norco A.R.T., Lapierre O.S.T., Cube, Knolly 4by4, Rocky mountain smoothlink, etc…

    1. @Adrien Lambert > merci pour la synthèse de la très complète page wikipedia à propos des suspensions VTT (https://en.wikipedia.org/wiki/Bicycle_suspension#Rear_suspension) mais l’objectif de cet article est de proposer quelque chose de plus simple et compréhensible. C’est pourquoi il épargne le détail de chaque nuance et se concentre sur l’essentiel : savoir identifier comment la roue arrière est raccordée au triangle avant et ou se situe le point de pivot principal.
      Il s’agit du préalable essentiel pour ensuite évoquer les nuances de trajectoires de roue arrière que tu évoques. Tes remarques sont intéressantes, mais anticipent trop et font un raccourci beaucoup trop rapide vers la suite des développements de cette rubrique. D’autres articles vont suivre, Mais l’objectif est de rester clair et accessible pour rester accessible à un maximum. Un tel niveau de détail n’apporte rien, si ce n’est perdre beaucoup de monde en route. C’est pourquoi il n’est pas adopté ici.
      Four Bar Linkage, comme le parallélogramme déformable qui n’en est pas un, sont deux appellations qui, j’en conviens, sont approximatives. Pourtant, on les retrouve dans nombre de publications européennes. Je serais, tout comme toi, tenté de parler d’ensemble biellette basculeur, mais ici aussi, le terme n’est pas commun à tous. Certains excluent du concept ” biellette/basculeur ” les cinématiques où les haubans servent de biellette, réservant l’appellation biellette/basculeur aux éléments de petite taille, souvent usiné d’un seul bloc chacun…
      Bref, ne crions pas scandale. On pourrait tout aussi bien dire que résumer la cinématique au fait d’identifier où se situe le point de pivot autour duquel le centre de la roue arrière décrit sa trajectoire est très réducteur. C’est le cas, mais encore une fois, c’est un bon préalable pour aborder la suite 😉

  3. Très bien cette idée d’articles. C’est clair et facilement accessible.
    Je trouve ça top, on en trouve de plus en plus sur le net et ça permet de mieux décrypter le charabia marketing (et aussi de satisfaire le geek en nous 😉 ).

  4. Très cher Antoine,

    A ma droite, Paul Valéry: “Ce qui est simple est toujours faux. Ce qui ne l’est pas est inutilisable.”
    A ma gauche, les propriétés des quadrilatères, programme de math de 6ième, donc même pas la peine d’aller jusqu’à wikipedia…

    Je comprends bien la vocation pédagogique de ton article.
    Néanmoins, nombre de riders ne font pas la différence entre une véritable cinématique “four bar” et un monopivot avec biellette/basculeur type “faux bar”. C’est une erreur commune et énervante qu’on voit dans des dizaines de pages sur les forums et même dans certains magazines.

    Dams ce contexte, ma critique porte uniquement sur ta phrase:

    “Sur ce concept plus complexe à parallélogramme déformable, parfois appelé aussi « Four bar Linkage » ou dispositif à biellette/basculeur, la roue arrière reste reliée au triangle avant par un simple bras : les bases du triangle arrière.”

    qui est une (très) grosse approximation, dans la mesure ou les véritables cinématiques à 4-bar ont pour rôle de palier aux défauts du monopivot (avec ou sans biellette).
    La différence entre monopivot (avec ou sans biellette) et 4-bar est fondamentale puisque ces 2 types de cinématiques constituent les deux principales familles qu’on rencontrera dans la suite de tes articles. Les VPP ou short links 4 bars ne sont qu’une variante de 4 bars.
    Dans la limite ou ton premier article ne traite que de la manière dont se déplace l’axe de roue par rapport au triangle avant, c’est donc important de pouvoir distinguer l’une de l’autre.
    Et pour les distinguer, il suffit d’utiliser des propriétés de géométrie simples 😉

    Amour et chocolat.

    PS: l’article de wikipedia comporte aussi des erreurs, celui sur les 4-bars linkage est plus intéressant – et surtout celui sur le mécanisme de watts qui questionnera beaucoup plus ton sens physique très développé 😉
    https://en.wikipedia.org/wiki/Four-bar_linkage
    https://en.wikipedia.org/wiki/Watt%27s_linkage

    1. @Adrien Lambert > Paul Valéry doit inspirer le système de modération des commentaires : le tiens étais dans les spams 😉 Puisque tu y fais référence, tu comprends que la problématique de cet article soit de se situer entre deux extrêmes.
      Au final, il n’y a pas de terme idéal pour désigner le système qui fait débat. Pure problématique de la fonction métalinguistique du schéma de Jakobson (https://fr.wikipedia.org/wiki/Schéma_de_Jakobson#La_fonction_m.C3.A9talinguistique) Pour rester audible du plus grand nombre, j’utilise plusieurs codes, plutôt qu’un seul. J’assume ce choix puisqu’il ne remet pas en cause la démarche première de l’article : savoir identifier où se situe le point de pivot principal. Promis, j’évoquerai l’impact que ça a sur la trajectoire de la roue arrière. mais le moment n’est pas encore venu…

  5. Note : il y a eu (control tech lawwill leader, AMP, fournales cobra, hurricat vorace, girvin vector, …) et il y aura des suspensions avant à cinématique (motion, …)

  6. Bonne idée, cette série d’article et ses commentaires, ça donne envie d’aller plus loin !
    Quelques remarques orthographiques, pour chipoter :
    – Certains l’assimileNT parfois à l’amortisseur…
    – Ensemble des organes qui assureNT la liaison entre un véhicule et ses roues
    – Comprenons là qu’on se penche sur la manière dont se déplacent certains éléments, les uns PAR RAPPORT aux autres.
    – Mais pour l’heure, il reste important de savoir identifiER où se situe ce fameux point…

    Voilà, voilà !

    1. Merci @marmotte, corrections faites, excepté la seconde > “l’ensemble” peut être le sujet du verbe.

      @Rod > bien sûr mais c’est d’une part quelque chose qui reste très marginal sur le marché, et qui complique inutilement ce premier raisonnement qui se veut simple et accessible. S’il faut évoquer ces concepts de cinématiques avant, elles doivent faire l’objet d’un article à part entière 😉

  7. Très intéressant comme série, j’attendais un contenu de ce type pour synthétiser tout ce que j’entends par-ci par-là au gré de mes lectures.
    C’est peut-être prévu dans un article futur, mais ça aurait été pratique d’avoir, pour chaque type de cinématique, une courte liste de vélos du marché qui utilisent ladite cinématique.
    Mais sinon c’est du très bon et on attend la suite 🙂

  8. j’aime toujours autant les articles d’endurotribe…que je déteste le comportement des testeurs dans les commentaires, avec n’importe qu n’étant pas de leur avis ou faisant une remarque.

    ca a déjà été le cas a mon encontre sur un ou deux articles, il y a peu a l’encontre de je ne sais plus qui sur le topic des crossmax, et maintenant a l’encontre de Adrien Lambert…

    a chaque fois c’est la meme chose:
    le site est super bien fait, le matos testé est intéressant, les photos bien faites, les infographies et le texte léchés, bref, tout est vraiment de très bonne qualité…mais vu qu’on est humains on fait tous des erreurs, des oublis, des raccourcis, ou des prises de positions un peu douteuses…et quand ca arrive ici a l’un des auteurs, celui qui le fait remarque se fait taxer de troll, spammeur,tourner en ridicule, idiot, plagiat, ou se fait supprimer son message.
    alors qu un simple mea culpa rapide, voire une rectification sur l article et ca permettrait de repartir sur le fil normal du sujet.

    la il s’avère que vu que l auteur omniscient explique au “nul” comment marche une cinématique, il se doit de prendre des raccourcis,mais pas de la au point de ne pas simplifier, mais de dire des trucs faux:
    tout en restant aussi simple et compréhensible pour le “nul” de base lecteur, il aurait été plus judicieux et juste de mettre le 4bar linkage dans la catégorie vpp/cir, et non pas dans la catégorie monopivot simple/avec biellette basculeur. point, c’est indiscutable c’est un fait, épaulé par wikipédia ou pas.
    que quelqu un le fasse remarque dans les commentaires est normal et bénéfique a la compréhension de tous, lui répondre de la manière qui a été utilisée n’est pas des plus élégants.
    c’est bête…

    1. @raz’ > Les précisions nécessaires à l’élaboration de l’article ont déjà été apportées. Tu es libre d’en faire ta propre interprétation. Nous n’avons pas pour habitude de supprimer des commentaires. La preuve avec celui-ci qui reste en ligne alors même que par ailleurs, j’ai déjà eu l’occasion de prendre du temps pour répondre à tes nombreuses, et parfois virulentes, interrogations. (https://fullattack.cc/2016/08/commencal-meta-am-v42-presentation-et-premier-essai-exclusif/) J’en profite donc pour, une nouvelle fois, t’inviter à échanger avec nous par mail si tu le souhaite. Pour information, c’est d’ailleurs ce qui avait été le cas il y a plusieurs semaines, suite à un essai, avec Adrien Lambert. L’occasion d’échanges intéressants et constructifs, qui ont servi à l’élaboration de cette série d’articles.

  9. donc en gros si on est d’accord on le dit ici, et si on l’est pas c’est par mail?
    dans ce cas faudrait marque en dessous des articles que seuls les commentaires allant dans le sens du poil sont tolérés.

    que ce soit sur le topic du v4, des crossmax, ici, ou sur d’autres, si a chaque fois qu on avait un petit doute sur la véracité d’un dire, on en parlait simplement sur deux lignes, que vous répondiez tranquillement et sans nous saquer, ben ca serait réglé en 2 fois 2 lignes sur deux posts et les choses s’en trouveraient simplifiées, mais vu qu’a chaque fois on se fait prendre de haut, ben on poste des pavés…et ca traine en longueur et ca avance pas les schmilblick.
    mais je présume que la faute vient entièrement de notre coté

    1. @raz’ > si la lecture de l’article a besoin de précision, c’est déjà, en soit, accepter qu’il n’est pas parfait. Exercice auquel on se prête systématiquement. Ce que je fais ici, justement. Le cas de figure d’ajustement du contenu en fonction des échanges, que tu suggère, s’est présenté encore hier. Nous n’y sommes donc pas étrangers.
      Sache aussi que l’on intègre la nature des commentaires comme indicateur afin d’évaluer la pertinence de nos articles. pour être représentatif, il n’est donc de toute façon pas dans notre intérêt d’interférer comme tu le suppose. C’est juste que pour avoir les meilleurs dialogues possibles, on te propose le meilleur canal d’échange. À toi de voir…

    1. @Nob > Une hérésie qui se démontre, mais pour ne pas en faire partir l’essentiel, on a pas perdu notre temps à en parler 😉

  10. Certaines marques comme commencal indiquent une taille mini de plateaux à respecter. Comment savoir si c’est une bonne chose ou pas de mettre une petit plateaux? (genre un 28 en mono 10-42 sur un spectral)

    1. @ksiop > puisque chaque modèle est différent, c’est du cas par cas. Pour autant, les deux premières parutions Didactique peuvent permettre de définir une méthodologie :

      1. identifier s’il s’agit d’un mono-pivot, ou d’un point de pivot virtuel.
      > Spectral = Point de pivot virtuel

      2. Identifier où se situe le point de pivot, et sa trajectoire.
      > Spectral = loin devant légèrement en hauteur, puis descend, et se rapproche du pédalier.

      3. Juger si un petit plateau risque de positionner le brin supérieur de la chaine sensiblement plus loin du point de pivot.
      > Spectral = le point de pivot semble descendre assez bas et en se rapprochant du plateau.
      La distance entre la direction du brin supérieur et le point de pivot n’a pas l’air de varier énormément.
      Un petit plateau risque de rendre le vélo plus vif en début de course, et de limiter un peu la prise de débattement.
      Mais il ne devrait pas réduire sensiblement le caractère du vélo : suspension active et progressive ensuite.
      À priori c’est pas celui sur lequel un petit plateau poserait les plus gros soucis.

      4. Trouver un essai qui confirme l’idée, ou essayer de confirmer sur le terrain.
      Spectral = il est à l’essai Endurotribe, on confirmera dès que possible 😉

  11. Hello Antoine, curieux de lire l’article sur l’incidence du freinage sur la suspension, et notamment le listing des cinématiques les plus et moins propices à cet effet. Curieux de connaître où se situe l’ABP de chez Trek…

  12. Superbe article ! Et très insctructif 😉
    Par contre la liaison entre les plongueurs et les fourreaux de la fourche est une liaison pivot glissant avec une rotation qui n’est pas présente (heureusement^^). Alors, certes, elle est utilisé comme une liaison glissière mais ça n’en est pas une !
    Bon ride ! 😉

    1. Dissocier les deux liaisons peut avoir son intérêt dans des études de rigidités, de conception, etc… Dans la démarche didactique ici, rapporter à une liaison glissière globale a un intérêt pour la simplification et l’accessibilité du discours 😉

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