Le chattering, quézaco ? réponse avec Flavio Prodolliet

André en parle régulièrement lorsqu'il aborde les résultats et commentaires d'après essais et courses de Superbike ou de MotoGP mais peu de gens savent réellement ce qu'est le chattering. Caradisiac Moto a contacté Flavio Prodolliet, chef mécanicien de Suhei Aoyama qui court cette année pour le team Alto Evolution en superbike mondial. Flavio est en même temps formateur à l'école de la performance de Nogaro depuis 1999. Il a travaillé avec Arnaud Vincent, Sylvain Guintolli, Erwan Nigon et bien d'autres en GP 250. Ce passionné de châssis moto vient aussi de créer sa société : FP Engineering (contact). Il est équipé d'un banc de suspension afin de préparer des motos ou des autos.

Flavio a gentiment répondu à nos questions et nous fait part de son expérience pour nous expliquer ce qu'est le chattering.

Mais pour bien comprendre l'entretien qui va suivre, petit cours de fréquence et de résonance.

Qu'est-ce qu'une vibration?

Si vous pouviez observer un objet vibrant au ralenti, vous verriez des mouvements dans différentes directions. La distance sur laquelle se déplace l'objet et sa vitesse permettent de déterminer plus facilement ses caractéristiques de vibration.

Fréquence

Un objet vibrant effectue un va-et-vient de part et d'autre de sa position fixe normale. Un cycle complet de vibration est produit lorsque l'objet se déplace d'une position extrême à l'autre position extrême, puis revient au point de départ. Le nombre de cycles effectués par un objet vibrant pendant une seconde est appelé sa fréquence. L'unité de fréquence est le hertz (Hz). Un hertz correspond à un cycle par seconde. Sur le schéma qui suit, on voit différentes fréquences : celle du bas a la plus plus haute fréquence et celle du haut, la plus basse.

Qu'est-ce que la résonance?

Lorsqu'on abandonne un système stable préalablement écarté de sa position d'équilibre, il y retourne, généralement à travers une série d'oscillations propres. Celles-ci se produisent à la fréquence propre du système. Elle dépend de sa composition, sa taille, sa structure, son poids et de sa forme. Soumis à une excitation dont la fréquence est proche de cette fréquence propre, le système va être entraîné, comme une balançoire, dans une oscillation sinusoïdale qui s'amplifie de plus en plus, jusqu'à une limite qui dépend de l'amortissement et de la dissipation : c'est ce qu'on appelle la résonance. Sommairement on peut dire que le système réagit d'autant plus facilement, qu'on lui fournit de l'énergie à une fréquence proche de sa fréquence naturelle. Exemple : une machine vibrante transmet la quantité maximale d'énergie à un objet lorsqu'elle vibre à la fréquence de résonance de l'objet.

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Bonjour Flavio. Le chattering, tout le monde en parle mais il n'est pas facile de savoir ce dont il s'agit exactement. Pouvez-vous nous expliquer ce dont il s'agit.

Le chattering est un problème de dribble à l'avant ou à l'arrière de la moto. Il s'agit en fait d'un problème de fréquence dans le système de suspension qui entre en résonance. Cela apparaît surtout lorsqu'il y a un faible débattement et à haute vitesse. Cela peut donc arriver pendant le freinage ou la plupart du temps au moment de lâcher le frein lorsqu'il s'agit d'un dribble à l'avant. Concernant l'arrière, il peut apparaître en entrée de courbe pour une histoire de frein moteur. D'après mon expérience, c'est beaucoup plus embattant d'avoir du dribble à l'avant qu'à l'arrière.

A cause de quoi est-ce plus embêtant d'avoir le dribble à l'avant ?

A l'arrière, c'est beaucoup plus simple à résoudre parce qu'on a beaucoup plus de paramètres. Vous pouvez jouer sur la suspension, sur le frein moteur, sur la carte d'injection. Vous pouvez aussi modifier les stratégies des moments des papillons à l'injection pour permettre de donner une autre fréquence au système. Pour l'avant, c'est plus gênant parce que l'on ne peut intervenir que sur la suspension. Même pour le ressenti du pilote, c'est plus gênant à l'avant qu'à l'arrière. Quoiqu'il en soit, les 2 empêchent d'aller vite mais un pilote qui a du chattering à l'avant perdra 2s au tour alors que celui qui en a à l'arrière pourra faire des bons chronos mais pas longtemps. Seulement un tour ou deux. Mais le pilote qui en a à l'avant n'ira jamais vite

Vous parlez de fréquence de système qui entre en résonance. Que se passe t-il exactement ?

Quand je parle de système, je parle de la suspension avant ou arrière. Le système commence donc à osciller et il arrive qu'il trouve une fréquence de résonance ou rien ne peut l'arrêter. Un peu comme un pont qui s'écroule sous le pas militaire (NDLR : c'est le cas de la destruction du Pont de la Basse-Chaîne à Angers en 1850 : le 16 avril 1850 un bataillon de soldats se rendait à Angers pour participer à une revue. Il y avait une tempête et les soldats marchaient au pas tête baissée. Le pas des soldats mit le pont en résonance. Une partie du bataillon avait atteint la rive gauche quand le pont s'est rompu. Les hommes, baïonnette au canon, tombèrent à l'eau. 222 soldats sont morts.(source).

Deux autres exemples pour bien comprendre :

• Une roue mal équilibrée : en dessous d'une certaine vitesse, vous ne sentez rien. Au dessus de cette même vitesse non plus. Mais si vous roulez pile à la vitesse, votre volant va vibrer : il est entré en résonance.
• Vous roulez sur de la tôle ondulée à 50 Km/h, vous allez le sentir d'une certaine manière dans la conduite. Ensuite, vous passez cette même tôle ondulée à 70 Km/h et tout d'un coup, vous ne sentez plus rien. Le véhicule est entré à une fréquence où votre système de suspension est capable de l'absorber

Que faut-il faire alors pour résoudre le problème de chattering

Il faut donc casser cette fréquence. Pour cela, on va identifier grâce aux moyens d'acquisition de données à quel moment le dribbling se produit (on le voit très bien) et dans quelle plage de vitesse on trouve ce dribbling. Du coup, vous avez une vitesse et une fréquence

Vous parlez de quelle vitesse ?

Sur les motos, nous avons des capteurs de déplacement sur la fourche et sur l'amortisseur. Grâce aux logiciels, on calcule la dérivé de ce déplacement pour avoir la vitesse. Quand le système entre en résonance, vous avez donc la vitesse de déplacement de l'amortisseur ou de la fourche au même moment. Du coup, on peut casser cette fréquence par le biais du ressort ou on peut diminuer la vitesse par le biais de l'hydraulique en touchant la compression ou la détente. On peut aussi corriger le problème en changeant les caractéristiques des pneus (pression, carcasse). Il y'a beaucoup de moyens pour palier au problème. L'important, c'est de sortir de la zone

Une année, Yamaha a dû ajouter du poids dans l'axe de roue avant pour contrer le chattering. Comment cela a-t-il pu corriger le problème ?

Je vous disais que vous pouviez modifier le ressort. Le choix de celui-ci se fait en fonction de votre masse suspendue. Pour faire simple, la masse suspendue, c'est tout ce qui pend sur la moto. Pour la masse non suspendue, c'est tout ce qui touche le sol (roues, disques et étrier de frein, axe de roue, une partie de la fourche et du bras oscillant). Donc, la masse suspendue a sa fréquence propre et la masse non suspendue a aussi sa fréquence propre. Il faut donc trouver le moyen de les confronter pour qu'elles s'annulent. On peut donc palier au problème par le biais du ressort, de l'hydraulique, des caractéristiques du pneu mais aussi par la masse du véhicule que se soit masse suspendue ou non suspendue. C'est pour ça que Yamaha a augmenté le poids de l'axe de roue pour changer la masse non suspendue car si le système a une autre masse, elle a une autre fréquence.

Quel est le rapport entre la masse et la fréquence ?

Il s'agit simplement d'une formule mathématique.

K est la raideur du ressort et M la masse. Donc si vous changez K ou M, la fréquence du système ne sera pas la même. Le système étant je rappelle, la suspension avant ou arrière. Vous allez décalé la fréquence et vous vous retrouvez dans une autre plage où le dribbling n'apparaît pas.

On entend aussi dire que des équipes veulent modifier les bras oscillants. C'est pour une question de masse également ?

Le changement du bras oscillant va modifier la rigidité de la moto. Pour mon analyse perso, on trouve beaucoup de moto en GP 250 (Aprilia par exemple) avec des bras oscillants en carbone. En GP, il n'y en a pas. En faisant des bras oscillants en alu et en changeant les renforts, on peut faire des rigidités différentes donc on va influer sur le ressenti du pilote.

On peut continuer à avoir du dribble mais le ressenti du pilote sera complètement différent ce qui lui permet de rouler dans des bons temps. En fait, on peut dire que l'on va corriger le problème sans vraiment supprimer le dribble. Il va quand même y avoir le dribble mais qui va être absorbé par le bras oscillant plus ou moins rigide. C'est comme un pneu si vous le gonflez à 1,8, il donnera des sensations à un pilote d'une certaine manière. Et si vous le montez à 2,4, le pneu va beaucoup moins absorber le phénomène et les vibrations vont se retransmettre dans le châssis. Dans ce cas, on utilise la pression du pneu un petit peu comme un amortisseur. C'est la même chose avec la rigidité d'un bras oscillant. Le chattering est un phénomène assez classique sur une moto. Pourtant, il y a des pilotes qui n'y seront jamais confrontés et d'autres qui le sont tout le temps pour une question de pilotage.

Dans quelle mesure le pilotage peut influer sur le chattering ?

Si le pilote garde le frein trop longtemps par exemple ou s'il ne sait pas bien gérer avec son embrayage. Y'a pleins de choses qui peuvent faire que le dribbling apparaît. Comme je dis toujours, si un pilote revient en me disant qu'il a du dribbling à l'avant, je sais que j'aurai beaucoup de travail. Ca peut durer très peu ou durer toute une saison. Certaines pistes peuvent aussi faire que le phénomène apparaît plus ou moins. C'est un sujet passionnant.

Et bien je crois qu'effectivement, le sujet est un peu plus clair maintenant. Merci beaucoup Flavio et bon courage pour la fin de votre saison qui ne fait que commencer.