LES PNEUS : LE LIEN ENTRE LA VOITURE ET LE ROUTE

Dans cette sous partie, la problématique liée à la résistance des roues au roulement ne sera pas abordée dans la mesure où comme nous le verrons ultérieurement, confer partie "l’aérodynamisme", la résistance aérodynamique, sa valeur évoluant avec le carré de la vitesse, est prépondérantes sur les autres résistances à l’avancement.

Après avoir transité par la transmission et l’amortisseur, l’énergie fournie par le moteur est transmise à la route par le biais des roues. Les performances d’une voiture dépendent donc étroitement de la qualité des pneus. Les caractéristiques d’un pneu se divisent en quatre catégories : support de charge, absorption des chocs, roulement (accélération et freinage) et maintien de cap en ligne droite et en virage. Lorsque l’on dispose d’un bon équilibre entre ces quatre fonctions élémentaires, on peut affiner les pneus en fonction de besoins spécifiques. Ainsi, les voitures de sport réclament des pneus dotés de bonnes qualités d’accélération, décélération et maintien de cap afin d’assurer les performances en lignes droite, virage et freinage.

Ces pneus utilisent une gomme à forte adhérence agrippant le revêtement et présentent une rigidité élevée afin d’éviter tout changement de forme face à la charge. Ceci augmente la réactivité de la direction et permet de négocier les virages à vitesse plus élevée. Naturellement, les pneus à forte adhérence (ou grip) ont aussi des points faibles. S’ils présentent une excellente adhérence en virage, toute récupération au-delà de ces limites est difficile et réclame un talent de pilotage certain. Ils augmentent les contraintes imposées à la suspension et à la caisse et le roulis en virage est plus élevé du fait de l’adhérence très élevée. Ces pneus sont si performants qu’ils peuvent modifier l’équilibre de la voiture, ce qui suppose donc que la voiture elle-même soit assez performante pour utiliser ce type de pneus. Enfin, il convient de souligner que du fait des frottements accrus avec la route, ils s’usent plus rapidement, sont moins confortables pour les occupants et plus bruyants.

L’adhérence sur le mouillé est essentiellement dictée par le dessin des sculptures à la surface du pneu. Ces sculptures sont conçues pour évacuer l’eau lors du contact avec le sol, mais elles réduisent la rigidité et il est difficile de parvenir à l’équilibre idéal.

La voiture entière dépend des performances de ses pneus : c’est pourquoi il est important que le conducteur assimile parfaitement les performances et caractéristiques des pneumatiques afin de sélectionner ceux qui correspondent à ses besoins.

 

Analyse de l'adhérence par le cercle de friction

Maintenant, concentrons notre réflexion sur l’adhérence. Le pneu n’est en contact avec le sol qu’en un seul point. Sur cette surface, le pneu accroche selon les axes avant-arrière et gauche droite.

Au titre de la conception adhérence et rigidité sont étroitement liées, trois constituants du pneu jouant un rôle primordial :

  • la gomme, caoutchouc recouvrant la surface du pneu en contact avec la route qui peut être tendre (forte adhérence mais usure rapide) ou dure (adhérence moindre et usure moins rapide);

  • les sculptures de la bande de roulement, dont l'objectif principal est d'évacuer l'eau lors de la rotation de la roue. Un nombre trop important de sculptures diminue la rigidité;

  • la carcasse, qui forme l'ensemble du pneu et qui intègre la bande de roulement, doit être assez rigide pour éviter toute déformation lors du travail de la roue.

Sur le plan fonctionnel, l’adhérence subit l’influence de l’accélération et du freinage dans l’axe avant-arrière et celle de la direction dans l’axe gauche droite. Cela pourrait amener à penser que l’adhérence avant-arrière et gauche droite sont deux choses distinctes mais ce n’est pas le cas. 

L’adhérence du pneu n’est pas divisée entre avant, arrière, gauche et droite. Il s’agit d’une seule force répartie différemment. Si on écrase la pédale de frein, toute l’adhérence sera utilisée pour stopper la voiture, ce qui signifie que l’adhérence ne peut plus être exploitée pour virer, toute sollicitation du volant restant sans effet.

Le cercle de friction constitue un moyen simple de présenter la situation de l’adhérence des pneus. C’est un diagramme dans lequel l’adhérence maximale du pneu est symbolisée par un cercle.

 

 

Lors du freinage initial, toute la capacité d’adhérence du pneu est utilisée selon l’axe longitudinal (avant-arrière) pour décélérer sur la distance la plus courte possible. Autrement dit, même si vous essayez de tourner, la force d’adhérence sera insuffisante sur l’axe gauche-droite et la voiture ne virera pas. En virage, le principe de base est d’arrêter de freiner avant de tourner le volant.

Lors de l’accélération, en sortie de courbe, le volant est progressivement ramené en position neutre tout en accélérant de plus en plus. Cela correspond à la "libération" de l’adhérence employé pour virer au profit de l’adhérence déplaçant la voiture vers l’avant.

Dans un virage idéal, on utilise la force d’adhérence d’une manière équilibrée, à la limite de l’adhérence du pneu c'est-à-dire à la limite du périmètre du cercle, l’adhérence étant parfaitement répartie entre direction et accélération :

 

 



TPE 2010\2011

Créer un site gratuit avec e-monsite - Signaler un contenu illicite sur ce site