Premier article depuis l’annonce des différents articles sur l’automobile. Je veux commencer par un article qui mélange le fonctionnement automobile et principe. Cet article va parler de la direction en automobile et de la prise de virage. Derrière ce titre, se cachent plusieurs termes.
Je m'excuse par avance du manque d'images. Les images libre de droit sur les éléments techniques de l'automobile étant complexes à trouver
Avant de m’y intéresser plus en profondeur, je pensais que le fonctionnement de la direction était simple, en soi. En m’y informant, j’ai vu que c’était beaucoup plus complexe. Mais qu’est-ce qui se trouve dans le système de direction d’une automobile et comment fonctionne la direction.
Direction d’une automobile
Tout d’abord l’automobile pour pouvoir se mouvoir est composé de roue et pour changer de direction on utilise un volant. Entre les roues et la direction, se trouvent une crémaillère de direction et une colonne de direction.
La cramaillière est le lien entre les deux roues. La colonne de direction, quand elle est en rotation sur elle-même, viens faire bouger la crémaillère de direction. Cette dernière vient modifier la direction des roues grâces aux biellettes.
Pour complexifier un peu plus le système automobile, il existe d’autres éléments tel que les systèmes d’aide à la direction et le différentiel.
Une automobile à une certaines largeur. Cette largueur doit être géré en virage. Mais pourquoi donc ? Dans un virage, le côté intérieur du véhicule ne parcourra pas la même distance que l’extérieur.
Lors d’un virage, le côté extérieur du véhicule effectue toujours une distance supérieure au côté intérieur du virage.
Imaginons, qu’une voiture tourne les deux roues directionnelles de la même façon ? Arriverait ton à passer un virage sans problème ? Non, car les roues extérieure ne pouvant pas parcourir la distance nécessaire avant l’intérieur de l’automobile, elle finirait par être retenue par la roue directionnelle intérieur qui aura fini son travail : la voiture est en sous-virage.
Pour palier à ce problème, il faut que la roue extérieure parcoure un chemin plus élevé que la roue intérieure sur le même laps de temps. Cela est fait en donnant une vitesse moins élevée à la roue intérieure.
Cette différence de vitesse est faite grâce au différentiel. Cette pièce est placée au niveau des roues motrice permet d’adapter la vitesse de la roue intérieure au virage. Dans le cas d’un véhicule aux 4 roues motrices, le différencie se trouve plutôt à la sortie de la transmission.
Le différentiel, est une pièce mécanique composé de satellites et de pignons. Lorsque le véhicule va tout droit, les satellites ne tournent pas sur eux même. Lors d’une courbe, comme la roue extérieure doit allez plus vite, alors les satellites entres en mouvement pour palier cette différence de vitesse. La roue qui subira le moins de résistance, l’extérieur donc, aura plus de puissance.
Aujourd’hui le différentiel, pièce coûteuse, est souvent remplacé par un ajout dans la technologie de l’ESP, permettant de gérer la vitesse des différentes roues par le biais des freins que l’ESP peut contrôler individuellement et précisément grâce au calculateur.
J’en ai parlé en introduction, la direction assistée est un système permettant de simplifier la rotation de roues au conducteur. Ce système est en grande partie hydraulique. Mais aujourd’hui le développement d’un système totalement électrique se fait de plus en plus, remplaçant tout le système mécanique par un moteur électrique faisant toutes l’assistance.
Sur une direction assisté hydraulique, le système envoie un liquide sous-pression directement sur le boîtier de direction. La pression aidant la direction grâce à sa force. Tant que le système ne communique pas avec le calculateur tout est fait mécaniquement, étant alimenté par une courroie.
Survirage / sous-virage
Dans la prise de virage, il existe plusieurs éléments techniques. Le premier étant le survirage/sous-virage. Ce sont des termes assez simples à comprendre que l’on voit presque seulement en course automobile. Ils permettent de déterminer de quelle façon une voiture se comporte en virage.
Lorsqu’une voiture sous-vire, elle a tendance à partir tout droit lorsque l’on braque. À ce moment-là les roues avant de la voiture ont tendance à glisser ayant perdu leurs adhérences. Le sous-virage à tendance à se produire lorsque la pression des pneus avant est inférieur à ceux arrières, mais aussi lorsque l’appuie aérodynamique est moins répartie à l’avant.
La cause d’un sous-virage peut aussi être due à une entrée rapide sur un virage. Pour pouvoir récupérer un sous-virage, il est conseillé de freiner légèrement dans le virage ou arriver plus lentement à l’entrée du virage.
Le survirage survient lorsque, contrairement au sous-virage, les pneus arrière perdant leurs adhérences. Ceux-ci glissent alors, faisant que l’automobile prend plus d’angle dans le virage et part en tête-à-queue.
Le survirage peut être causé par une pression des pneus arrière moins élevés que ceux des pneus avant, mais aussi par un appui aérodynamique plus élevé sur l’arrière du véhicule.
Système d’aide à la conduite : ESP
Pour réduire au maximum les problèmes de sous/survirage, des systèmes d’aide à la conduite ont été développés et le plus connu est l’ESP. L’ESP permet de stabiliser le véhicule en récupérant plusieurs informations à partir des capteurs de roues, d’accélération, de vitesse, de lacet et de volant.
En recoupant ces informations, il est capable de savoir si la voiture est en situation de sous-virage ou de survirage. En sachant cela, le système va alors replacer le véhicule, en régulant la vitesse de certaines roues (accélération/décélération) ou en modifiant la trajectoire du véhicule.
Mais l’ESP ne fait pas que cela : il permet aussi de garder le véhicule droit lors de freinage sur des sols à l’adhérence moindre, permet un braquage plus accentué sans perdre en adhérence, et de corriger la trajectoire constamment afin d’éviter les têtes à queue après un coup de volant.
Démonstration de l'ESP d'une voiture à la pointe de la technologie
Dans un virage, pour éviter le sous-virage, l’ESP va agir beaucoup plus sur les freins intérieurs au virage. En effet, le sous-virage est plus accentué lorsque le freinage est le même sur chaque roue.
L’ESP privilégiera aussi le freinage des roues sur un sol plus adhérant et réduira la force de freinage des autres roues étant sur un sol plus glissant.
Il ne faut pas oublier que l’ESP fait seulement la partie du travail que le pilote/conducteur ne peut pas faire derrière le volant : on aurait du mal à gérer 4 freins individuellement par exemple.
Tous ces termes sont très utiles en course automobile. L’appui aérodynamique, la pression sur les freins, la pressions des pneus, le réglage des différents systèmes, sont constamment étudiés pour en ressortir les meilleurs paramètres.
Mais en courses automobile d’autres paramètres moins mécaniques entre en jeu et dépendent du comportement de la voiture en courbe. C’est la prise de virage.
Comment prend-on de simples virages en automobile ?
En course automobile, tous les pilotes cherchent la trajectoire parfaite. Cette trajectoire permet de gagner un temps considérable en course. Mais pour cela, il faut aussi savoir réguler sa vitesse de façon à prendre le mieux possible la meilleure trajectoire. La trajectoire sur une courbe se divise en trois parties :
- L’entrée du virage : c’est à ce niveau-là que le freinage se fait. Un freinage optimal pour arriver à une allure permettant de bien prendre la courbe. À ce niveau, le pilote va chercher à toucher le premier point, le point de courbe, qui se trouve à l’extérieur du virage.
- La courbe : deuxième partie du virage, c’est le moment ou le véhicule commence à se déporter vers l’intérieur du virage après avoir touché le point de courbe. Le pilote va essayer de se rapprocher le plus possible du point d’APEX. Lors de l’entrée dans la courbe, le pilote relâche la pédale de frein et donne une petite accélération à l’automobile jusqu’à atteindre le point de sortie de courbe. Le point d’APEX est déterminé géométriquement. Il est aussi possible de prendre un point d’APEX plus lointain afin d’avoir une vitesse plus accrue en sortie de virage.
- La sortie de courbe : c’est la dernière partie du virage, c’est le moment où le pilote reprend de l’accélération, à cet endroit il cherche aussi à positionner son véhicule de façon optimale pour atteindre le point de courbe du virage suivant.
La façon dont on prend un virage en automobile dépend aussi des virages le précédent ainsi que les suivants. Rapidement, la courbe adoptée se complexifiera et il faudra plusieurs essais et analyses des différentes courbes afin d’arriver à en sortir le plus rapidement possible.
Voici un schéma qui récapitule certains termes abordés. On y aperçoit les trois différentes zones que j’ai expliqué plus haut et les différents points possibles selon la prise de décision du pilote :
- La courbe verte « A », est celle qui représente un virage pris tardivement. Cela correspond à un freinage tardif pour, souvent, gagner quelques millièmes. Cela joue beaucoup sur les pneus.
- C’est pour cela qu’il faut privilégier la courbe « B », c’est la courbe parfaite déterminée géométriquement. Elle permet un juste équilibre entre l’économie des pneus et la vitesse de prise de courbe.
- La dernière courbe (« C »), montre la trajectoire la moins optimale, avec un point d’APEX cherché beaucoup trop tôt et dont le pilote verra sa voiture sortir trop tôt du virage. Cette trajectoire est seulement prise par des pilotes cherchant à faire un dépassement par l’intérieur.
Sur les trois courbes, on peut voir les deux différents points importants que le pilote recherche.
- Les trajectoires « A1 » et « A2 » montrent la différence entre le sous-virage et le survirage.
Illustrations
Circuit - Wikipédia
Schema direction – Wikipédia
ESP Logo - Wikipédia
Schéma d’un virage – @clement.poiret - Imgur
Volant - PxHere
sous-virage - wikipédia
Survirage – Wikipédia