par Ed' la poignée, le démon du cambouis et de l'aspi

SOMMAIRE
1. Principes. Historique
2. Technique
3. Les conseils d'Ed. la poignée pour le circuit

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1. Principes. Historique

Quoi de plus simple qu'un pneu ? Et pourtant, deja le concept même du pneu n'est pas si ancien que cela, et au fil du temps, le boudin s'est amélioré, perfectionné et est devenu un véritable objet technologique.

Alors pour expliquer certaines choses, voyons comment est apparu le pneu sur terre:
En 1888 John Boyd DUNLOP, vétérinaire d'origine écossaise, qui vivait alors en Irlande, voyant son fils Johny avancer péniblement sur son tricycle, eut l'idée de créer le premier prototype de pneumatique :
un tube de caoutchouc rempli d'air enveloppé d'une forte toile, elle même caoutchoutée, le tout clouté sur un grand disque de bois. (Le caoutchouc tel que nous le connaissons maintenant, c'est à dire vulcanisé (mélangé à du soufre et cuit à haute température) est une invention d'un certain Goodyear...). En 1891, les Michelin, rachetant un brevet antérieur qu'ils perfectionnèrent, lancèrent le pneumatique démontable et facilement réparable grâce à une chambre à air séparée, et en 1895, bravant l'opinion universelle, ils apportèrent à l'automobilisme naissant une contribution inestimable en munissant leur Peugeot engagée dans Paris-Bordeaux Paris de pneumatiques de 65 mm de section.

Bon depuis, les choses ont évoluées, et les choses se sont un peu compliquées. Après guerre, le pneu diagonal était la norme. Monsieur Bibendum( ¹) nous explique les inconvénients de cette architecture



Cette coupe montre la construction du pneu diagonal. Plusieurs nappes textiles sont
posées obliquement de tringle à tringle, alternativement dans un sens puis dans l'autre.
Le nombre de nappes dépend de la taille du pneu et de la charge portée. L'empilage de
nappes est identique au sommet du pneu et dans les flancs.




Le détail montre la superposition des nappes noyées dans les intercouches de
gomme. Cette masse épaisse est soumise à de nombreux mouvements internes
de cisaillement. Les flancs et les sommets ne sont pas différenciés : on y retrouve
les mêmes nappes.








En plongeant dans l'armature, on voit un véritable nid d'abeille constitué par les couches
empilées qui forment un réseau dont la maille est sensiblement carrée.






Détaillons encore plus. En imaginant un mouvement de traction longitudinal, on
constate que chaque losange se déploie et se comprime assez librement. Ces
déformations entraînent beaucoup de frictions au niveau de la gomme qui entoure
ces mailles. Toutes ces frictions engendrent des pertes energétiques sous forme
de chaleur qui, à la longue, dégradent le pneu et nuisent à sa longévité.






Non chargé, le pneu diagonal se pose sur le sol de manière très ronde, avec une petite
ellipse en contact avec le sol. Chargé il se met progressivement à plat. Plus on le charge,
plus les épaules appuient sur le sol tandis que le centre de la bande de roulement a
tendance à se soulever. L'adhérence est globalement diminuée.






Soumise à une force latérale, la structure du pneu diagonal ne reste pas à plat sur le sol en raison
de la rigidité des flancs. L'une des épaules s'écrase et l'autre a tendance à décoller. L'effet de
dérive est important.





On voit bien que ce n'est pas la panacée tout ça... Donc est apparu une autre architecture pour les pneus: l'architecture radiale (qui est l'architecture standard actuellement). Maître Bibendum nous dit pourquoi:

L'architecture radiale est composée d'une nappe-carcasse formée d'arceaux textiles qui
vont de tringle en tringle. Chaque arceau fait un angle de 90° avec la direction de
roulement du pneu. Au sommet du pneu, cette nappe-carcasse est surmontée d'une
ceinture sommet constituée de plusieurs nappes armées de câbles métalliques. Ces
nappes sommet sont superposées et croisées entre elles selon des angles adaptés à
chaque type de pneus. L'empilage des nappes au sommet et sur les flancs est différent
pour mieux spécialiser le travail de chacune des parties du pneu.

En regardant plus en détail, on voit bien la spécialisation des fonctions :
l'armature des flancs est constituée d'une seule couche textile mince.
La gomme recouvrant cette armature est elle aussi mince. Au sommet,
on distingue vers l'intérieur du pneu l'armature textile coiffée par la ceinture de
nappes métalliques. Cette construction permet d'obtenir des flancs souples et
un sommet inextensible.

Dans les flancs du radial, on voit les arceaux de la nappe carcasse, câbles indépendants
les uns des autres et noyés dans la gomme. Au sommet, le maillage est plus complexe,
constitué par les arceaux de la nappe carcasse qui sont la continuité des flancs et les
câbles métalliques des nappes sommet. Ce maillage forme des triangles.

Dans les flancs, le mouvement de cisaillement entre les câbles parallèles est faible
et l'épaisseur de gomme est peu importante. De ce fait, il y a peu de frictions et de
génération de chaleur. Au sommet, la maille triangulée, spécifique du radial est
pratiquement indéformable. La structure garde donc son équilibre et, lors du roulage,
elle se déploie bien à plat sur le sol comme une chenille. Il y a ainsi peu de déformations
donc une plus grande longévité du pneu.




Même sans charge, on voit que le pneu radial est presque plat sur le sol. L'aire de contact
est déjà très large. Quand on charge le pneu, cette surface s'allonge tout en gardant sa
largeur. Les pains de gomme restent bien à plat sur le sol et l'adhérence est maximale.
De plus, en roulage, la souplesse des flancs permet d'absorber une grande partie des
inégalités du sol.





Les flancs du pneu radial étant très souples, ils vont se tendre de plus en plus à mesure que la
force va augmenter. Le flanc joue le rôle de charnière entre la roue et le sommet, ce qui permet à
celui-ci de rester parfaitement à plat sur le sol. La trajectoire est ainsi maintenue même dans des
conditions de perturbations transversales.

2. Technique

Qu'est-ce qu'un pneu moderne ?
  Une feuille d'un caoutchouc synthétique très étanche à l'air. Cette feuille
va se trouver à l'intérieur du pneu et fera fonction de chambre à air.

 
La nappe-carcasse. Cette carcasse est composée de minces câbles
en fibres textiles disposés en arceaux droits et collés au caoutchouc.
Ces câbles sont un élément clé de la structure du pneu et vont lui permettre
de résister à la pression. Dans une nappe de pneu automobile, il y a environ
1400 câbles qui peuvent chacun résister à une force de 15 kgf.


Un bourrage zone basse. Son rôle est de transmettre les couples moteur et freineur de la jante vers l'aire de contact au sol.

Les tringles servent à serrer le pneu sur la jante. Elles peuvent supporter jusqu'à 1800 kg sans risque de rupture.

Les flancs en gomme souple vont protéger le pneu des chocs qui pourraient endommager la carcasse, comme les
chocs contre les trottoirs, par exemple. Une gomme dure assure la liaison entre le pneu et la jante.

Les nappes-sommet. Armées de câbles en acier très fins mais très résistants, elles sont croisées obliquement
et collées l'une sur l'autre. Le croisement de leur fils avec ceux de la carcasse forme des triangles indéformables.
Dénommée triangulation, cette disposition assure la rigidification du sommet
Ces nappes, qui ceinturent tout le sommet du pneu, ont un rôle très complexe :
- elles doivent être suffisamment rigides dans le sens circonférentiel du pneu pour ne pas s'étirer sous l'effet de la
centrifugation, afin de maîtriser parfaitement le diamètre du pneu, quelles que soient les conditions d'utilisation
- elles doivent aussi être rigides dans le sens transversal pour résister aux efforts de dérive. Mais elles doivent
également être souples dans le sens vertical pour "boire l'obstacle".
Pour obtenir ces nappes, il faut coller l'acier à la gomme. Très difficile à obtenir, la cohésion parfaite entre ces
matériaux dissemblables est indispensable.

La bande de roulement est posée par dessus les nappes sommet. Cette partie du pneu, qui recevra les sculptures,
sera en contact avec la route. Dans l'aire de contact au sol, la bande de roulement doit pouvoir résister à des efforts très
importants. Le mélange qui la constitue doit être adhérent sur tous types de sols, résister à l'usure, à l'abrasion et doit
s'échauffer faiblement.

Carcasses métalliques et textiles

En ce qui concerne les caractéristiques utilisées pour la confection des carcasses, il existe des différences fondamentales entre les fils métalliques et les fibres textiles : il s'agit dans le premier cas de petits fils d'acier cuivrés superficiellement, tandis que la seconde classe comprend à la fois des fibres naturelles (coton) et des fibres synthétiques (rayonne, nylon, polyesters, fibres de verre).
L'utilisation de plus en plus large des fils d'acier (Michelin, 1936) est déterminée par les caractéristiques mécaniques de ce matériau : en effet, sa résistance à la traction très élevée permet d'obtenir la même robustesse avec un moindre nombre de toiles et, en définitive, avec un moindre poids. Son utilisation, universelle dans la construction de la ceinture, est toutefois limitée en ce qui concerne la structure des flancs à cause des fortes flexions qui sont beaucoup mieux supportées par le nylon dont le travail de rupture est plus élevé. La supériorité de l'acier par rapport aux fibres synthétiques est démontrée par les différences d'échauffement causées par les déformations continuelles auxquelles le pneumatique est soumis pendant la marche. En effet, à cause de l'élasticité importante des matériaux, lorsque la structure déformée élastiquement reprend sa forme initiale, elle ne restitue pas intégralement l'énergie qu'elle a emmagasinée, mais elle en transforme une partie en chaleur. Ceci correspond à l'énergie fournie pour faire rouler le pneumatique, cette énergie, rapportée à l'unité de temps, représente la puissance absorbée. La propriété d'un matériau qui s'échauffe ainsi sous l'effet de sollicitations à la fatigue porte le nom d'hystérésis.
La forte ou la faible hystérésis d'un pneumatique qui engendre une plus ou moins grande production de chaleur pendant la marche est fonction des hystérésis des mélanges et des fils qui constituent la carcasse : elle est par conséquent maximale pour des carcasses diagonales textiles et minimale pour des carcasses radiales métalliques. En principe, on peut affirmer qu'un pneumatique « métallique » a une plus grande résistance, qu'il s'échauffe moins, qu'il est plus rigide et qu'ainsi il répond plus immédiatement aux manœuvres du pilote qu'un pneumatique « textile », qui est plus mou, qui répond moins brusquement aux sollicitations de la direction et qui pour une même rigidité, sera plus lourd que le pneumatique métallique et aura l'inconvénient de se déformer plus facilement. En particulier, à cause de l'élasticité réduite des fibres textiles, ces pneumatiques peuvent rester déformés après un long arrêt, c'est-à-dire qu'ils conservent un certain aplatissement dans la zone d'appui sur le sol jusqu'à ce que le pneumatique ait fonctionné pendant un certain temps. Il s'agit en fait de différences dont la plus ou moins grande perceptibilité en utilisation normale est conditionnée par de nombreux facteurs, qui vont de la précision de la direction et de la suspension à la sensibilité, et au genre de conduite du pilote; c'est la raison pour laquelle le jugement sur la plus ou moins bonne tenue d'un type de pneumatique, comparé à un autre, demeure en grande partie subjectif. Par conséquent, on n'a pas estimé nécessaire de spécifier explicitement toutes les caractéristiques d'un pneumatique et il n'existe pas de règles précises et unifiées concernant l'indication, sur le flanc de l'enveloppe, de sa structure interne : en général, ce genre d'indication est limité aux caractéristiques dimensionnelles, aux symboles concernant la vitesse maximale d'utilisation et au type de carcasse avec, éventuellement, le nombre de ply-rating.Il manque presque toujours le nombre et la composition des toiles des flancs et de la ceinture ainsi que les indications relatives à l'utilisation pour laquelle chaque pneumatique est homologué ; ces indications se trouvent uniquement sur les enveloppes destinées aux pays qui les exigent, et ceci suivant des critères qui ne sont pas unifiés : ainsi par exemple, les pneumatiques des voitures destinées au marché américain doivent porter l'indication (un nombre) relative à l'homologation suivant les normes DOT (Department of Transports)

Les pneumatiques de course ou « racing »

Un chapitre particulier doit être consacré aux pneumatiques de compétition, c'est-à-dire aux enveloppes conçues et créées expressément pour cet usage. Ces enveloppes sont étudiées uniquement en fonction de l'obtention de l'adhérence la meilleure étant donné les conditions de la surface de la chaussée sans considération de durée ou de prix
La possibilité d'un remplacement fréquent et rapide a conduit à une spécialisationpoussée à l'extrême si bien qu'on est arrivé à réaliser un grand nombre de pneumatiques qui donnent des performances très élevées, mais dans une gamme assez réduite de circonstances. On peut faire une distinction de principe entre les montes « de piste » et les montes « de route »
Les premières sont conçues pour fonctionner sur des surfaces de chaussée lisses, régulières, et avec un coefficient de frottement élevé, et pour des voitures ayant un équilibrage des poids approprié
Les secondes sont destinées à l'utilisation en compétition dans toutes les conditions de sol : irrégulier ou non, goudronné, à goudron détérioré, sur glace ou neige... Les pneumatiques de piste, dits racing, sont constitués par des enveloppes sans chambre à air, et n'ont pas grand chose de commun avec les pneumatiques classiques : la carcasse à structure diagonale textile, pour avoir la légèreté maximale, est très mince et n'a pas non plus la couche imperméable caractéristique des tubeless. Ils doivent être montés sur des jantes d'une étanchéité parfaite, et les talons sont fixés aux bords du canal de la jante par collage
Les exigences principales sont une grande rigidité latérale et une adhérence très élevée de la part de la bande de roulement ; on obtient ces résultats notamment en abaissant la hauteur des flancs et en adoptant des mélanges spéciaux
La bande de roulement des racing est constituée par un mélange très mou qui peut devenir visqueux quand la température augmente, et, puisque l'intervalle de température dans lequel sont réalisées les meilleures conditions d'adhérence est très réduit, il est nécessaire de réchauffer le pneumatique et surtout de ne pas dépasser la température idéale au-delà de laquelle la perte de consistance du caoutchouc provoque des usures très rapides, des pertes d'adhérence et à la limite le détachement de la bande de roulement (déchapage ) et la désagrégation de la carcasse
Puisque la température de la bande de roulement est fonction de la température extérieure, du type de goudronnage, de la distribution des poids et de la conduite du pilote, il est nécessaire de choisir à chaque fois le mélange qui convient à cette température de fonctionnement
Étant donné la production de chaleur élevée due à la carcasse à structure diagonale, il est possible d'intervenir sur la température de la bande de roulement en faisant varier la pression du pneumatique, c'est-à-dire en provoquant un plus ou moins grand échauffement de l'enveloppe par hystérésis. Les racing spéciaux pour la pluie conservent la même carcasse, mais ils ont une bande de roulement profondément sculptée (pour permettre une évacuation efficace de l'eau et pour augmenter la pression spécifique) dont le mélange très tendre est adhérent même à basse température.
Si de telles enveloppes sont utilisées dans des conditions normales, elles se surchauffent rapidement, au point de provoquer le décollement de la bande de roulement.
Un type intermédiaire, dit " tout temps" est représenté par des pneumatiques pour sol sec à mélange tendre avec une bande de roulement de largeur réduite modérément sculptée.

Il s'agit d'une solution de fortune à laquelle on a recours en cas d'incertitude sur l'évolution des conditions météorologiques lorsqu'on prévoit de ne pas effectuer le remplacement des pneumatiques mais qui, en définitive, ne donne de résultats satisfaisants en aucune circonstance.

Dans les années soixante-dix, on a commencé à produire à titre expérimental des pneumatiques de piste à carcasse radiale ; ces pneumatiques, initialement connus sous les noms de racing routiers et de semi-racing à cause de leur utilisation principalement routière, sont meilleurs que ceux à carcasse diagonale à cause de la constance de leurs dimensions et de l'absence de vibrations : mais à cause de leur faible hystérésis, ils ne peuvent toutefois pas être fabriqués avec les mêmes mélanges à très haute adhérence que ceux des racing habituels
Les enveloppes "de route" se subdivisent en pneumatiques pour chaussées goudronnées, pour la terre et pour l'hiver.
Les premiers se rapprochent beaucoup des pneumatiques de piste et peuvent avoir une bande de roulement soit lisse, soit adaptée aux conditions particulières du parcours avec des sculptures qui sont quelquefois réalisées sur le terrain même de la course
Le type pour terre a une bande de roulement très sculptée avec un mélange plutôt dur, analogue à celui des pneumatiques d'hiver, et une section réduite par rapport à celle des enveloppes des pneumatiques pour chaussées goudronnées. Sur des parcours enneigés et verglacés, on utilise des pneumatiques très sculptés avec des mélanges plutôt tendres prévus pour pouvoir être munis de clous ; la garniture de clous varie selon leur nombre, leur dépassement et leur disposition, en fonction de l'état des routes à parcourir et des règlements particuliers
Le symbole très courant de ces pneumatiques est M + S qui signifie boue + neige (en anglais mud and snow). Quand l'usage des clous est interdit ou limité, on a recours à des mélanges très tendres et à ceux dits super-adhérents ou friction . On désigne ainsi les mélanges qui, pour un même dessin, donnent une adhérence sur glace meilleure que les mélanges classiques
Pour améliorer la tenue dans les conditions d'adhérence très faible dans lesquelles on les utilise, ces enveloppes ont une section très réduite de façon à produire une pression spécifique élevée. Tous ces pneumatiques spéciaux donnent des performances extraordinaires, mais ils n'ont pas d'autres applications que dans le domaine des compétitions
La contribution apportée à la production de série par de telles expérimentations se réduit à la mise au point de nouveaux mélanges et dessins, tandis qu'on ne peut trouver dans la production de série aucun exemple de pneumatiques très larges à bande de roulement lisse ou d'enveloppes d'hiver avec plus de 500 clous dépassant de quelques millimètres.

Décodons un pneu...

Chaque pneu a sur ses flancs un code alphanumérique qui indique :

• la largeur de section (195 mm par exemple)
• le rapport entre hauteur de flancs et largeur de section (65 = 0.65)
• type de structure = R (pour radial)
• le diamètre intérieur de jante (15 pouces par exemple)
• indice de charge (voir tableau plus bas)
• code de vitesse (voir figure plus bas)

en plus de la marque et du nom de produit. On remarque tout de suite que la simplicité n'est pas de mise car l'on
mélange allègrement un diamètre de jante en pouces avec une largeur en millimètres !
L'indice de charge est la charge maximale admissible par le pneu à la vitesse indiquée par le code de vitesse.
Pour éviter de faire simple, on a donné un nombre correspondant à cette charge. Dernier détail, cet indice n'est
valable que pour des vitesses inférieures à 210 km/h, après, une compensation doit être effectuée...

Tableau des indices de charge (pour une vitesse inférieure à 210 km/h):

I. C.	kg	I. C.	kg	I. C.	kg	I. C.	kg	I.C.	kg	I. C.	kg
0	45	20	80	40	140	60	250	80	450	100	800
1	46.2	21	82.5	41	145	61	257	81	462	101	825
2	47.5	22	85	42	150	62	265	82	475	102	850
3	48.7	23	87.5	43	155	63	272	83	487	103	875
4	50	24	90	44	160	64	280	84	500	104	900
5	51.5	25	92.5	45	165	65	290	85	515	105	925
6	53	26	95	46	170	66	300	86	530	106	950
7	54.5	27	97.5	47	175	67	307	87	545	107	975
8	56	28	100	48	180	68	315	88	560	108	1000
9	58	29	103	49	185	69	325	89	580	109	1030
10	60	30	106	50	190	70	335	90	600	110	1060
11	61.5	31	109	51	195	71	345	91	615	111	1090
12	63	32	112	52	200	72	355	92	630	112	1120
13	65	33	115	53	206	73	365	93	650	113	1150
14	67	34	118	54	212	74	375	94	670	114	1180
15	69	35	121	55	218	75	387	95	690	115	1215
16	71	36	124	56	224	76	400	96	710	116	1250
17	73	37	127	57	230	77	412	97	730	117	1285
18	75	38	130	58	236	78	425	98	750	118	1320
19	77.5	39	133	59	243	79	437	99	775	119	1360

Tableau de compensation pour les vitesses dépassant les 210 km/h:

Vitesse (km/h)	code de vitesse H %	code de vitess V %	code de vitesse W %	code de vitesse Y %
210	100	100	100	100
220	-	97	100	100
230	-	94	100	100
240	-	91	100	100
250	-	-	95	100
260	-	-	90	100
270	-	-	85	100
280	-	-	-	95
290	-	-	-	90
300	-	-	-	85

Codes de vitesse:

3. Les conseils d'Ed. la poignée

Les pneus sont, avec les freins, les éléments qui vont travailler le plus, et d'une façon très inhabituelle, par rapport à la route.
Il est bon de prendre quelques précautions, concernant leur état, et le gonflage.

Contrôle visuel
Pour éviter tout risque d'éclatement, et tout ce qui pourrait s'en suivre (en courbe rapide par exemple), il est indispensable d'utiliser des pneus sains, sans hernie, avec les flancs en bon état.
L'usure n'est pas un élément très déterminant, si l'on ne perd pas de vue qu'un pneu usé est beaucoup plus fragile qu'un pneu neuf : un pneu pratiquement lisse sera sujet aux crevaisons et très vulnérable en cas de sortie de piste un peu brutale, ou dans le cas d'une rencontre avec les vibreurs ... en plein travers par exemple : c'est pourquoi il est conseillé de vérifier l'état de ses pneus après chaque visite dans les graviers ou dans l'herbe.
Ceci dit, chacun est supposé être responsable, d'ailleurs, je ne connais aucun circuit qui contrôle l'état des pneus : mieux vaut être averti et prendre les bonnes disposition : le seul rappel à l'ordre se fera sous la forme d'un éclatement...

Pression de gonflage
L'idéal est de surgonfler ses pneus de 200 grammes par exemple.
L'effet est une réduction de la déformation de la carcasse : le pneu est donc plus rigide et travaillera de manière plus homogène, sur sa bande de roulement.
Un pneu sous-gonflé s'échauffera énormément, et s'usera principalement sur les épaules et les flancs, rendant parfois ses indications illisibles !

Astuce sur les pressions...
On peut surgonfler de 200 grammes, le train que l'on souhaite faire tenir.
Pour obtenir une voiture un peu plus sur-vireuse, on peut sur-gonfler légèrement l'avant, qui tiendra donc mieux et sera ainsi plus incisif.
Inversement, pour limiter le sur-virage, on peut sur-gonfler légèrement l'arrière. Une pression "au carré" des quatres roues donne en général un comportement relativement neutre.
Sur le mouillé, deux cas de figure :
la piste est humide, il vaut mieux sous-gonfler un peu
la piste est détrempée, il est préférable de sur-gonfler : on limite ainsi la surface en contact avec le sol, la masse au cm² est donc plus importante, et l'adhérence meilleure : c'est comme sur la neige (cf la largeur des pneus des voitures du Trophée Andros), à l'inverse du sable, ou il est préférable d'étaler au maximum la surface de portance sur un sol très meuble.

Dernier tuyau : prendre le temps de faire chauffer les pneus : leur usure n'en sera que plus régulière, on limitera ainsi le phénomène de "déchirement" de gomme, assez fréquent, surtout sur les pneus à gomme dure.

* Détails extraits du site Michelin France
* Des inforrmations ont aussi été extraites de l'excellent site www.motorlegend.com