Autopsie Automobile – #1 Sous-virage et survirage – qu’est-ce que ça signifie ?

Pour cette nouvelle rubrique, Autopsie Automobile, leblogauto.com accueille Julien Thoinet qui nous plongera dans la technique automobile.

Tout amateur de sport mécanique a déjà entendu les termes suivants : le sous-virage et le survirage.
Ces deux notions sont toutes deux liées au comportement d’un véhicule lorsqu’il se met à tourner, par exemple dans un virage, aussi bien la courbe d’un circuit comme un rond-point en ville.

Aujourd’hui dans Autopsie Automobile, nous allons expliquer puis démythifier ces comportements qui, sans maîtrise, peuvent se révéler piégeurs voire dangereux.

Sous-virage et survirage : une question de physique

La première étape pour expliquer ces comportements nécessite de parler de physique. Ne paniquez pas, vous n’aurez pas besoin de ressortir vos manuels du lycée, ça va bien se passer !

Remontons d’abord à l’élément le plus simple, le pneu d’un véhicule. Ce pneu est le seul élément en contact à la fois avec la route, grâce à la bande de roulement, ainsi que le reste du véhicule grâce aux éléments de suspension. La bande de roulement est capable de se déformer jusqu’à un certain point, ce que l’on va appeler le cercle d’adhérence : une notion physique qui englobe la capacité du pneu à tourner, accélérer et s’arrêter.

Il est important de comprendre que chaque action demandée au pneu par le conducteur va utiliser une partie de ce potentiel.
En théorie, la masse du véhicule est répartie entre les quatre pneus grâce à la gravité et la géométrie du train roulant : cela s’appelle la répartition des charges. Un véhicule possède une masse, généralement appelée Poids à Vide (PV) sur votre carte grise, à laquelle on peut ajouter la masse du carburant et des passagers.

Un d’équilibre très instable

On dit d’une voiture qu’elle est parfaitement équilibrée lorsque sa répartition des charges s’approche de 50/50, soit 50% à l’avant et 50% à l’arrière. Si le moteur se trouve à l’avant du véhicule, cela implique qu’il y a plus de poids à l’avant. L’inverse est également vrai : si le moteur est à l’arrière, il y aura plus de poids à l’arrière du véhicule.

De plus, lorsque le véhicule est en mouvement, la répartition des charges évolue en fonction de l’action exercée par le conducteur : en accélération, la masse se transfère vers l’arrière; au freinage, la masse se transfère vers l’avant; en virage, la masse se transfère latéralement, vers l’extérieur du virage.

Là où cela devient tout de suite plus technique, c’est qu’ajouter de la charge sur un pneu va en améliorer l’adhérence, mais pas de manière proportionnelle. Plus l’on charge un pneu, plus sa bande roulante va se déformer. La pression d’air à l’intérieur du pneu et la forme de l’empreinte du pneu sont modifiées, améliorant l’adhérence…jusqu’à un certain point !

Sous-virage : ce qu’il se passe quand le véhicule “ne tourne plus”

Maintenant que les termes physiques ont été posés, prenons pour exemple ce virage basique à 90°, sans dénivelé.

Le conducteur accélère en ligne droite et demande à ses pneus d’utiliser une partie de leur potentiel d’adhérence. Dans le même temps, la masse est transférée vers l’arrière, allégeant la charge à l’avant. Admettons que le conducteur ne relâche pas les gaz, persuadé de conduire une Formule 1, et se mette à tourner. Étant donné que les pneus avant ont consommé une grande partie de leur adhérence, les contraintes latérales exercées en plus vont les conduire à dépasser leur potentiel.

Ce qu’il va se passer, c’est que ces pneus vont se mettre à glisser et non plus adhérer. La voiture ne tourne plus, la courbe s’élargit et le véhicule va sortir du virage et finir dans l’herbe.

Le « tout-droit »

Maintenant admettons qu’au lieu d’accélérer, le conducteur décide de freiner de toutes ses forces pour prendre le virage, en perdant le moins de temps possible. En cas de freinage important, les pneus sont énormément sollicités, encore plus qu’en phase d’accélération.

Un transfert de charge important va s’opérer vers l’avant, s’approchant des limites d’adhérence des pneus. Si le conducteur tente en plus de tourner sans relâcher les freins, les pneus avant vont glisser de la même manière que précédemment.

Ce comportement est ce que l’on appelle le sous-virage.

Survirage : ce qu’il se passe quand le véhicule “tourne trop”

En ce qui concerne la situation inverse, prenons l’exemple suivant : le véhicule redémarre juste avant le virage. Il accélère, tourne le volant, puis continue d’accélérer davantage.

A partir de ce moment, alors que le transfert de charges s’opère sur l’arrière avec l’accélération, le fait de cumuler un transfert latéral va emmener les pneus arrière au-delà de leurs capacités. Ils vont alors se mettre à glisser et le véhicule va partir en tête-à-queue.

Prenons maintenant un dernier exemple : le véhicule est déjà en mouvement et prend le virage. Le conducteur garde le pied légèrement sur l’accélérateur, mais trouve qu’il va encore un peu vite dans le virage. Il décide alors de relâcher totalement les gaz, ce qui ralentit le véhicule. Comme dit plus haut, l’action de ralentir, comme de freiner, va effectuer un transfert de charges dans la direction opposée, c’est-à-dire vers l’avant. Les pneus arrière se trouvent fortement délestés et adhèrent moins au sol. Le véhicule va alors se mettre à glisser de l’arrière et perdre en stabilité.

Ce comportement-là s’appelle le survirage.

Pourquoi la plupart des voitures sont-elles sous-vireuses ?

Aux débuts de la grande aventure de l’industrie automobile, la grande majorité des voitures possèdent une transmission de type propulsion. La première raison, c’est la simplicité architecturale : étant donné que les roues directrices restent à l’avant, le système de transmission est simplifié puisque l’on n’a pas besoin de demander à un train roulant d’être capable de tourner et d’accélérer en même temps. La deuxième raison est une question de coût : un moteur à l’arrière en configuration propulsion, c’est une chaîne de transmission raccourcie et donc moins chère à concevoir. Toutefois sur des véhicules à moteur arrière comme la R8 ou la Coccinelle, la répartition des masses se trouve grandement biaisée.

Petite anecdote en passant : afin de rééquilibrer la voiture, il existait une technique consistant à placer des sacs de sable ou de ciment dans le coffre situé à l’avant !

La propulsion perd du terrain

Malgré le quasi-monopole de la propulsion sur le marché automobile avant la Seconde Guerre Mondiale, certains constructeurs indépendants et industriels cherchent à développer un autre système de transmission, déjà utilisé par le français Nicolas Cugnot en 1769. Son véhicule, le fardier à alimentation à vapeur monté sur trois roues, envoyait le couple à la seule roue avant, ce qui s’appelle la traction. Malgré l’exécution relativement complexe du système, une longue course à l’innovation démarre outre-Atlantique. Après quelques essais prometteurs entre la fin du XIXe et le début du XXe siècle, Walter Christie, ingénieur américain, fait un bond en avant majeur avec une voiture de compétition à moteur transversal monté en avant de la transmission, réalisée grâce à un joint de cardan.

A la fin des années 20, certaines marques commencent à proposer davantage de modèles traction, comme les Tracta françaises victorieuses aux 24h du Mans ou encore Cord aux États-Unis d’Amérique. En 1936, Citroën a acquis deux Cord 810 lors du développement de leur Traction six cylindres, qui popularisa de manière définitive l’adoption de cette architecture auprès du grand public européen.

Aujourd’hui, la majorité des véhicules sont configurés en traction à moteur avant, plus sécurisante pour la majorité des conducteurs, avec une répartition du poids limitant les pertes d’adhérence soudaines.

Maîtriser le sous-virage et le survirage

Et si je vous disais qu’il est possible de maîtriser ces deux phénomènes ? Puisque le transfert de masse est un facteur variable, directement lié à une action du conducteur, cela signifie qu’il est possible de le moduler. Le transfert de charges n’est pas instantané, il est progressif. Moins vous freinez, moins il y a de transfert vers l’avant. Plus vous accélérez, plus il y a de transfert vers l’arrière.

En sport automobile, le transfert de charges est l’une des clés utilisées par les pilotes pour abattre leurs chronos. Comme vu précédemment, si l’on ajoute du poids sur les roues avant, ces dernières auront tendance à davantage adhérer à la route et la voiture tournera mieux. Mettez un peu trop de poids à l’avant et vous dépasserez les limites des pneus.

Se prendre pour un Argentin bien connu

C’est un peu comme un tango, sauf que votre partenaire, c’est votre véhicule entier. C’est là que nous pouvons commencer à démythifier les clichés autour du comportement de certains véhicules.

En effet, une Porsche 911 possède la caractéristique, rare de nos jours, d’avoir un moteur au-dessus du train roulant arrière. Cela signifie que la voiture est plus lourde à l’arrière. En sortie de virage, la 911 est donc piégeuse si le transfert de charges est trop brusque. Toutefois, cette répartition lui permet de tourner plus vivement en courbe.

A l’inverse, une Audi RS3 possède un moteur à l’avant, chargeant les roues avant davantage. De plus, son système Quattro à quatre roues motrices sécurise la conduite en répartissant le couple sur les quatre roues. Elle se révèle plus stable, moins sensible au transfert de charges, mais naturellement plus sous-vireuse. Dans ce cas, la rotation induite est plus faible et il faut réussir à délester la charge du train avant pour l’accroître.

En résumé, ce qu’il faut tenter de faire

Pour conclure cet article, voici quelques conseils pratiques pour maîtriser certaines des situations que vous pouvez rencontrer :

• Si vous accélérez trop tôt et commencez à sous-virer, relâchez légèrement les gaz pour que la voiture gagne en adhérence. Si vous lâchez l’accélérateur trop fort, vous risquez de faire un tête-à-queue.
• Si vous roulez de manière sportive à bord d’un véhicule propulsion, n’appuyez pas à fond sur la pédale d’accélération en sortie de virage. Accompagnez la reprise de gaz à la fois pour terminer votre rotation de manière contrôlée, mais également laisser le temps au véhicule de se stabiliser.
• Si vous roulez sur route mouillée, ne braquez pas d’un coup sec pour changer de voie ou éviter un obstacle : vous appliqueriez une contrainte latérale trop importante alors que l’adhérence des pneus est limitée par l’eau sur la chaussée.
• Enfin pour rattraper une situation de survirage, contre-braquez autant que possible tout en gardant un filet d’accélération : cela va rééquilibrer le véhicule qui va progressivement récupérer de l’adhérence.

Avec ces explications, vous pourrez éviter de nombreuses déconvenues aussi bien sur votre trajet du quotidien que lors de vos balades du weekend !

Glossaire

Adhérence : Capacité d’un pneu à transmettre des forces à la route (freiner, accélérer, tourner) sans glisser.

Bande de roulement : Partie du pneu en contact avec la chaussée.

Cercle d’adhérence : Limite globale d’adhérence d’un pneu : accélération, freinage et virage se partagent cette capacité.

Charge : Force exercée par le véhicule sur un pneu. Elle influence directement le niveau d’adhérence.

Poids à vide (PV) : Masse du véhicule sans passagers ni chargement, indiquée sur la carte grise.

Répartition des charges : Distribution du poids entre l’avant et l’arrière du véhicule.

Sous-virage : Perte d’adhérence des pneus avant : la voiture tourne moins que voulu.

Survirage : Perte d’adhérence des pneus arrière : l’arrière du véhicule décroche.

Transfert de charge : Variation de la charge sur les pneus lors des accélérations, freinages et virages.