La conduite en virage

Petite mise au point pour les non-initiés.
 
Dans les virages, tout comme lors des accélérations et des freinages, le centre de gravité fictif de l’attelage se déplace.
Un attelage a trois axes :

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Le centre de gravité réel se situe quelque part entre la moto et le panier, dans le triangle formé par les axes. Sa position diffère selon le chargement de l’attelage. Lors de l’accélération le centre de gravité se déplace vers l’arrière ; lors du freinage, vers l’avant. Dans un virage à droite, il se déplace vers la gauche ; dans un virage à gauche, vers la droite.

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Virage à droite
 
De façon simplifié, on pourrait dire que le panier a une volonté à lui : aller tout droit. Dans un virage à droite, il veut aller tout droit, ce qui oblige le pilote de le forcer de suivre la trajectoire de la moto en le poussant. À petite allure, ceci est à peine sensible, mais à plus vive allure, il faut ralentir avant le virage et soit, maintenir sa vitesse, soit, accélérer. Si le virage est pris à une vitesse excessive, le panier risque de se lever, cauchemar du débutant. Sa première réaction sera de fermer les gaz, voire de freiner. Le panier va pousser l’attelage vers la gauche, ce qui aura comme conséquence un tout-droit et le risque d’atterrir sur la bande de gauche. Quoiqu’il arrive, si le panier se lève, accélérez, déplacez votre popotin entre la moto et le panier et poussez du pied droit sur le châssis du panier ! Le panier retombera sur la route.
 
Virage à gauche
 
Tout débutant appréhende le virage à droite et le lever du panier. Il croit qu’un virage à gauche se négocie sans problème puisqu’il a trois roues et qu’il suffit de réduire sa vitesse ou de freiner.
Il a tort. Le virage à gauche est plus dangereux que le virage à droite !
 
Dans un virage à gauche, les forces n’agissent pas sur la roue du panier, ce qui aurait été idéal. L’axe longitudinal avant est considéré comme "axe de retournement". Les forces partent du centre de gravité et agissent perpendiculairement sur l’axe de retournement. Le bras de force avec lequel le centre de gravité agit pour maintenir le panier sur le sol est de 2 à 3 fois plus long que dans un virage à droite.
 
Au plus grande la précession, au plus long le bras de force agissant sur le centre de gravité. Une voie plus grande ou/et un empattement plus long permet des vitesses plus élevées dans le virage à gauche.
 
Dans un virage à gauche, le centre de gravité fictif va se déplacer vers le bas et vers l’avant. S’il atteint l’axe de retournement, le panier pique du nez avant que la roue-arrière perde le contact avec le sol.
Si le pilote freine ou coupe les gaz, ce centre de gravité va encore plus se déplacer vers l’avant, seule la roue du panier devient "motrice". Étant donné qu’elle ne se meut pas dans le même axe que la roue-avant, il s’ensuit, soit, un retournement de l’attelage, soit, un retournement de 180°.
 
En résumé : dans un virage à gauche pris à vitesse excessive, un freinage ou une réduction brutale des gaz ne servent à rien, au contraire, ils empirent la situation. La seule solution est de tourner vers la droite, en espérant qu’il y ait encore de la place pour le faire.
Pour les débutants : prenez vos virages à vitesse réduite !

P.S. Pour la simplicité j'ai appelé "force" ce qui aurait dû être appelé "résultante des forces". 

Le centre de gravité réel G, est l'endroit où se concentrent les forces. Lorsque l'attelage est en mouvement, l'accélération, le freinage, le chargement, ... et  l'action de la force centrifuge, forces de gravitation, forces de frottement, ... induisent l'existence d'un centre de gravité fictif qui se déplace. Si ce centre de gravité fictif franchit un des 3 axes, l'attelage se penche et risque de se retourner. 

Cette fois, je ne vais pas aborder le sujet de façon théorique, mais du point de vue physique, mathématique.
 
Les forces agissant sur l’attelage
 
La (force de) propulsion d’un attelage est diminuée par la résistance agissant sur la roue avant et arrière. La résistance agissant sur le panier joue aussi un rôle, mais dépend grandement de la voie de l’attelage.
Ces forces et résistances induisent un moment au niveau de la roue avant dirigé vers la droite, ce qui se ressent quand on roule : il faut constamment contrecarrer la tendance de l’attelage d’aller vers la droite en poussant le guidon du côté droit, en le tirant du côté gauche.
 
Le centre de gravité
 
Le centre de gravité, qu’il vaudrait mieux appeler centre d’inertie, est le barycentre de toutes les masses agissant sur ce point.
Sur un attelage à vide, il se situe environ à droite et en-dessous de l’assise du pilote (hauteur h). Il recule vers l’arrière en fonction de la charge : pilote, passager, chargement.
Un changement de position du centre de gravité modifie le comportement de l’attelage, mais d’autres facteurs jouent aussi un rôle : l’état de la route, état, profil et pression des pneus.
 
Aussi longtemps que l’attelage roule droit, la position du centre de gravité n’a qu’un rôle secondaire. Il en va tout autre lorsqu’on l’engage dans un virage. À ce moment-là, entre en action une force Ff, la force centrifuge, laquelle agit sur le centre de gravité. Cette force Ff, ainsi que les forces agissant sur le bras de levier de hauteur h, induisent un couple de rotation, lequel, en fonction de sa position en hauteur, essaie de faire basculer l’attelage.
 
Le virage à droite : pourquoi le panier se lève-t-il ?
 
Prenons comme exemple un attelage de 400kg qui s’engage dans un virage ayant un rayon de 30m à une vitesse de 75km/h. Le centre de gravité, à droite du pilote, est soumis à une force centrifuge, dont la grandeur dépend de la vitesse et du poids total de l’attelage.
 
v = 75km/h : 3,6 = 20,8m/s
La force centrifuge se calcule ainsi : Ff = (m x v²) : r
Ff = 400 x 20,8 x 20,8 : 30 = 5769N (Newton)
 
Si le centre de gravité se situe à une hauteur de 0,6m p.ex., la force centrifuge induite un couple de rotation vers la gauche agissant sur l’axe longitudinal de l’attelage.
 
5769 x 0,6 = 3461N
 
Si le centre de gravité se situe à 0,25m p.ex. à droite, il en résulte un couple de rotation vers la droite de 981N
 
Ces résultats démontrent que le couple de rotation vers la gauche, provoqué par la force centrifuge est plus grand que le couple de rotation vers la droite :
 
3461N – 981N = 2480N.
 
Dans cette situation, le panier se lèvera et l’attelage continuera à se renverser vers la gauche si l’on ne prend pas de contre-mesures : déplacement du corps vers la droite, ralentissement, agrandissement du rayon. Ces deux dernières solutions sont mauvaises, mais permettent de se sortir d'un mauvais pas. La meilleure solution est de se déplacer vers la droite et d'accélérer. 
 
La situation idéale serait de s’engager dans le virage à une vitesse telle que les couples de rotation vers la gauche et la droite s’annulent. Dans notre exemple, cette vitesse est de 40km/h.
 
Conclusion
 
Un pilote d’attelage a besoin de beaucoup de pratique avant qu’il soit en mesure d’évaluer et de ressentir comment et à quelle vitesse prendre un virage. De plus, chaque attelage se comporte différemment et il ne faudrait pas croire que lorsqu'on a de l'expérience avec un attelage X, celle-ci reste valable avec un attelage Y. La base théorique reste la même, mais pas le comportement. Le simple fait de réduire l'angle de chasse change le comportement de l'attelage auquel le propriétaire devra s'habituer. 

Le débutant apprendra à ressentir le moment où le panier se lève et à rouler panier levé, en droite ligne ou dans un virage, en modifiant sa vitesse et sa position.
 
Un virage à droite pris à vitesse excessive peut être corrigé ; un virage à gauche pris à vitesse excessive quasi pas !
 

Faisant suite aux commentaires précédents, je reviens sur le sujet virage à gauche.
 
Pour un poids de l’attelage de 400kg, un rayon de virage de 30m et une vitesse de 75km/h, nous savons que la force centrifuge s’élève à 5769N.
Pour la simplicité de l’exposé, nous admettrons que les trois roues de l’attelage sont chargées de façon identique (ce qui n’est pas le cas en pratique), ce qui nous donne une force de 5769 / 3 = 1923N sur chaque roue.
 
Nous voulons maintenant savoir combien de Newtons agissent sur les supports d’essieu. Je n’ai pas l’occasion d’aller mesurer sur la CJ la distance entre ceux-ci et l’axe des roues, mais je prendrai une valeur-type pour les bras de levier : 
à la roue avant : 4,46.  Il en résulte une force agissant sur l'essieu de : 1923 x 4,46 = 8576,58N
à la roue du panier : 4,27.                                                                        1923 x 4,27 = 8211,21N
à la roue arrière : 2,70.                                                                             1923 x 2,70 = 5192,10N
 
Conclusion : dans un virage à gauche, la roue avant est celle soumise à la plus grande résultante de forces, vient ensuite la roue du panier et en dernier lieu la roue arrière.
 
P.S. Toujours pour la clarté de l'exposé, il n'est pas tenu compte des résistances diverses agissant sur les roues : profil et pression des pneus, type de gomme, nature du revêtement, etc.