Les gommes de course

Bonjour,
Histoire de chauffer les gommes avant la saison... je vous retranscris un post que j'avais fait il y a pas mal, sur une autre forum (espagnol) et qui traitait des pneumatiques.
Cette compilation de mes connaissances (de l'époque) n'est pas exempte d'erreurs et n'est peut-être plus, vraiment très à jour. Tout évoluant en permanence, je demanderais donc à ceux qui y voient des modifications à apporter ou/et des remarques à faire, de ne pas se gêner, car je souhaite aussi en profiter.
Malgré les erreurs possibles, je pense que cela peut donner à ceux qui n'ont pas trop de notions là-dessus, des connaissances générales intéressantes.

LES MESURES DES JANTES ET DES PNEUS.
Celles des roues sont exprimées en pouces (mesure anglo/US) qui vaut 2.54 cm.
Elles valent pour le diamètre de la jante (et non celui de l'extérieur ou intérieur du pneu). Ainsi une gomme de 16.5, signifie un pneu qui se monte sur une jante de 16.5 pouces (soit 16.5 X 2.5 ~ 41.91cm) de diamètre.
Ensuite, en complément de cette mesure du diamètre de la jante, on trouve les habituels chiffres du pneu lui-même. Ainsi pour un “190/60” : 190 exprime la largeur de la bande de roulement et 60 est le rapport de la largeur bande par la hauteur de flanc (en fait, 0.60). ...Mais cette fois, la mesure (190) est exprimée en millimètres. N'y voyez pas une énigme, mais simplement l'application de brevets industriels de différentes nationalités.
On peut ensuite trouver (mais c'est moins connu) la mesure des profils de canaux des pneus. Ainsi on parle de profils de 6 ou 6.25 pour les arrières et de 3.50 ou 3.75 pour les avants. Rossi, par exemple, conservait jusqu'à il y a peu, le profil étroit, alors que la majorité des pilotes Michelin a adopté le profil large du manufacturier.
Pour l'heure, en MotoGP, les roues arrières sont toutes des 16.5.
A l'avant c'est aussi du 16.5 pour Bridgestone et Dunlop, mais Michelin est en train de faire adopter le pneu de 16 pouces (pour jante de 16 pouces).
Les motoGP actuelles chausseraient à l'arrière (sur le sec), des pneus dont les mesures correspondraient à des 200/65ou70.

REMARQUES.
Les diamètres de jantes et pneus se revoient aujourd'hui à la baisse. La raison principale évoquée est la plus grande superficie de gomme placée au sol dans les courbes. Mais il faut y ajouter aussi d'autres raisons, comme la guidabilité accrue, les inerties diminuées, la réactivité (réponses à la mise et relevé sur l'angle) améliorées à profil égal. ...Et dans une moindre mesure (mais “un peu c'est un peu”) la baisse du centre de gravité ainsi que la diminution du maître couple donc de la résistance air pour un meilleur Cx...
De fait, suivant la dureté de la carcasse (on voit cela plus loin), voire la pression de gonflage, il est facile de jouer sur la surface de portance au sol. Les raisons des choix de plus petits diamètres de roues ne doivent donc pas se limiter au seul critère de la surface au sol dans les courbes.

RIEN N'EST PARFAIT.
On peut trouver paradoxal, qu'une doctrine émanant des leaders du pneu (Michelin) ne soit pas suivie par ses concurrents. Plusieurs raisons peut-être à cela : D'abord, il doit y avoir une question de temps de réaction et d'adaptation/test de ces derniers... mais, certaines théories évoquent aussi le plus grand risque de chattering avec les roues plus petites et peut-être même de dribbling.
Je ne rentre pas dans les détails de ces théories, dans cette récapitulation...

CARCASSES.
Tous les pneumatiques modernes sont construits à partir de carcasses radiales. Il s'agit d'un tissage de fil de fer en croisé à l'intérieur du caoutchouc. On a aussi entendu parler d'introduction de kevlar dans cette composition...
Entre ( ) : En formule 1, il semble que les “carcasses diagonales” (et non radiales) prévalent. Mais dans cette formule, la carcasse doit freiner au maximum la déformation latérale, afin de ne pas permettre au pneu de perdre de la surface de contact, en se déformant (plus à plat sur le sol). Il faut aussi empêcher le déport de l'axe de projection longitudinal de la voiture par rapport à son axe de roues au sol (flottement latéral). En moto, le pneu se penchant avec la machine, le phénomène est différemment appréhendé. Fermez la ( ).
Cette structure souple de carcasse permet la déformation momentanée du pneumatique, lorsque la force extérieure de frottement ou d'appui devient plus grande que la pression d'air interne.
Il existe des carcasses plus ou moins rigides en raison de structures variées et les pilotes peuvent choisir selon leur style de pilotage. Ecrasements au freinage, déformations dans la courbe ou même à l'accélération... à l'avant ou à l'arrière... ils ont le choix.
Mais ces carcasses peuvent aussi varier de profil (canaux/profils en C, en U ou en V inversés) plus larges ou plus étroites, selon les conditions de piste et le style. Le choix est généralement plus ample pour les avants que pour les arrières, mais avec l'avènement des 4 temps et de l'assistance électronique graduable -à l'accélération comme à la retenue- les choix ont augmenté.
Si un temps, des gens comme Mac Coy abusaient de la glisse arrière pour diriger (rear drive) et ne brûlaient pas plus de composé que les autres, c'est probablement grâce à un choix judicieux de la dureté des carcasses et pas seulement de la gomme.
L'assistance électronique lors des rétrogradage des vitesses est venu un peu altérer ce style de conduite, mais certains pilotes peuvent baser leur choix de carcasse en fonction du réglage de l'électronique qu'ils adoptent.

DURETE DES GOMMES.
Parmi les “slicks” (pneus sans dessins) il existe une grande variété de gommes plus ou moins dures (on parle cette fois du caoutchouc en contact avec le sol en non plus de la structure -carcasse-).
Tendres, mixtes, durs ou de qualification sont les catégories générales, mais il existe des sous catégories telles que “mixte A+” ou “mixte B-” etc...
Les manufacturiers toutefois, conseillent en fonction des circuits et des conditions de piste (grip asphalte; températures) et de météo (humidité) les écuries et la nouvelle réglementation limitant le nombre de pneus disponibles pour un pilote durant un GP donné, ne permet plus de choisir à l'infini. C'est certainement tant mieux, car en conditions “normales” les erreurs sont moins nombreuses.
Les gommes tendres apportent un meilleur grip mais s'usent plus vite du fait de leur faible résistance à l'élévation de la température de fonctionnement.
A l'autre extrême, les durs chauffent moins et résistent donc plus longtemps, mais adhèrent moins au sol.
...Je ne vous ferai pas l'affront de vous expliquer pour les mixtes...
Pour les gommes de qualifications, se référer à l'interview de Nicolas Goubert sur ce même forum.
Quelles que soient les duretés de gomme choisies, tous les pneus sont préchauffées dans le box avant le départ. Atteindre les 80 degrés moyens pour un bon fonctionnement ne se ferait pas rapidement et les premiers freinages et virages pourraient, être très dangereux.

UNIFORMITE DE LA BANDE DE ROULEMENT.
De plus en plus, la bande de roulement se voit scindée longitudinalement en fonction du travail différent d'un côté et de l'autre, du pneu. Par exemple, sur des circuits avec beaucoup plus de virages d'un côté que de l'autre, on adoptera un pneu avec bande “gauche” (pour l'exemple) tendre, car peu de virages de ce côté-là et “droite” plus dure, car plus d'efforts sur l'angle de celui-ci.
Il est même possible d'utiliser plusieurs bandes (2 latérales et 1 centrale par exemple) différentes.
Lorsqu'on invoque donc “un mixte” ou un “dur” à l'arrière, la dénomination est trop simpliste, compte tenu de ces explications et vaut seulement pour le classement général du pneu.
Selon les circuits, il faut donc faire des compromis de “bandelettes” en fonction de ce que révéleront les données et de ce qui déterminera un avantage sur l'essentiel (vitesse de sortie de la grande courbe qui précède la longue ligne droite, etc...).

GOMMES POUR LE MOUILLE
Parmi les “pneus pluie”, on trouve ceux à dessins profonds et les “intermédiaires” à dessins moins profonds. Tous sortent tels quels de chez le manufacturier. Ces pneus ne sont plus des slicks, naturellement ! On parle d'introduction de silice dans la composition de certaines de ces gommes pour rigidifier les arêtes des dessins, je n'en ai pas eu confirmation.
Mais il existe aussi, la possibilité de tailler des dessins dans un slick. Cette taille se fait à l'aide d'un petit appareil manuel qui comprend en bout, une lame chauffante pour découper le caoutchouc. Cette petite lame se règle à vue et au tournevis, pour la profondeur du dessin. Ce procédé tend néanmoins à disparaître, je pense. En effet, les qualités de certaines gommes actuelles permettent une adhérence quasi normale (équivalente au slick) tant qu'il n'y a pas formation de pellicule d'eau entre le pneu et l'asphalte. Les tâches d'humidité sans pellicules d'eau ne devenant plus des pièges avec ces gommes, mais il faut bien sûr, sentir le grip et réduire les angles en raison de la température pneu diminuée.
Il est admis que les gommes tendres sont à la base des pneus pour sol mouillé. Cela se comprend lorsqu'on tient compte de la température de fonctionnement diminuée et donc de la dégradation moindre, sur un sol refroidi par l'humidité.

AUTRES NOTIONS.
Ne perdez pas de vue que le pilote n'est plus tout seul pour choisir ses gommes de course. Michelin et autres possèdent des tas de données sur chaque circuit et peuvent éliminer une très large partie des gommes non souhaitables. De plus, les gommes utilisées pendant les essais sont scrupuleusement étudiées, quant à leur qualité, rendement et durabilité. Le pilote fait donc son choix sur recommandations du manufacturier, parmi celles qui vont lui permette de tenir une course dans les meilleures conditions et non celles qu'il a préféré personnellement. Faire quelques tours très vite puis voir se dégrader le pneu n'est pas ce que l'on peut appeler un bon choix...
A savoir aussi, que les pneus durs, une époque écartés presque systématiquement pour manque de rendement, commencent à réapparaître de plus en plus, pour des machines aux caractéristiques particulières. L'électronique réglée trop mollement -en fonction du style du pilote- ne permet pas l'exploitation d'un mixte sur certains asphaltes et exige un dur. Malgré ces choix, il est de plus fréquent de voir les pilotes montés en durs arriver sur les podiums et même gagner.
Quant au gonflage des pneus à l'azote, il a été dit par certains, que les molécules d'azote étant plus grosses que celles du mélange azote / oxygène (que nous respirons), ce gaz serait plus propice au gonflage, afin de préserver les éventuelles fuites des sans chambres très sollicités... Il me semble toutefois, que Michelin n'utilise pas cette possibilité pour des raisons de meilleure élasticité de l'air naturel...
Sachez aussi que nombre de technologies utilisées dans la formule 1 ne sont pas applicables à la moto -pour des raisons évidentes- et donc que la recherche pour l'une est difficilement applicable à l'autre.
Notez enfin, que les pneus valent pour 1/3 dans le rendement d'un équipage, selon les gens du milieu.

Ainsi se termine mon petit rappel. Ne prenez pas ces explications pour science certaine, elles n'ont la prétention que d'attirer l'attention de ceux qui ne connaissent pas trop ce domaine, sur la complexité de la conception et du choix des pneumatiques. Ne perdez pas de vue, non plus, qu'il est impossible de savoir la réelle composition de ces pneus pour des raisons évidentes de secret industriel.
@+

boujour Harry, merci pour toutes ces infos tres interessantes.
mais il y a un truc que je ne comprend pas.
pourquoi par exemple un pneu pluie ou slick de taille 60, ne correspond pas a une taille 60 d'un pneu destine a l'usage de la route.
Par experience, sur un WR 426 (supermotard) j'ai toujours utilise des pneus pluie a l'avant de taille 60, et un beau jour j'ai mis un taille 60 commercialise en homologuation route, resultat gamelle (comme un bleu!), j'ai bien compare les 2 pneus et effectivement malgre la meme mesure, en apparence ils etaient bien different.
Au passage, pour ceux qui roule en supermotard un conseil si vous achetez un pneu homologue, choisissez une taille 70 il ressemblera plus a une taille 60 d'un pneu destine aux circuit.
A+

max

Bel exposé,HarryCover.
Je n'ai pas grand chose à rajouter, sinon que les dimensions en GP sont données dans le système métrique.
Par exemple, la M1 2006 était chaussée à l'avant en 12/60-420 et à l'arrière en 19/67-420.
Cela signifie que le pneu avant fait 12cm de large et la portée du pneu sur la jante 420mm de diamètre, ou 16,5 pouces.
Max, ces valeurs sont théoriques, et dans la réalité, elles ne sont pas toujours respectées. Par exemple, on sait qu'en pneu de route, Dunlop taille toujours plus grand que la dimension annoncée, et le chifre donnant la taille du pneu (60 pour le pneu avant de la M1) ne rend pas compte du profil.
Je reprendrai ce sujet au combien important dans le cadre des GP comme pour la moto de chacun d'entre nous.
A plus tard.

Ayant un peu plus de temps ce matin, je voudrais revenir sur l'importance du pneumatique pour une moto, compte tenu de sa géométrie spécifique.
Le pneu doit assurer:
1 une adhérence maximale au freinage, à l'accélération et sur l'angle
2 un guidage du train avant neutre et un déport minimum de son point de contact au sol sur l'angle.
3 un effet gyroscopique minimal

1 L'adhérence:
Elle passe par la qualité des gommes dont la consistance change avec leur température de fonctionnement. En se ramollissant, elles deviennent molles et collantes, permettant de bouleverser les lois de la physique qui considèrent que l'on ne peut dépasser un coefficient d'adhérence de 1. Au jourd'hui, on flirte avec des coefficcients d'adhérence de 1,6/1,7, correspondant à des angles réels de plus de 50° en virage.
Mais ces gommes ont pour inconvénient de s'user très vite et imposent une surface de contact au sol importante.
Cette surface importante a pour but de limiter l'usure, et non d'augmenter l'adhérence (son influence sur l'adhérence est indirecte et passe par la possibilité d'utiliser des gommes plus tendres).
Pour augmenter la surface de contact au sol, les manufacturiers influent sur quatre facteurs: la hauteur du pneu sur jante, la largeur de la jante, le profil du pneu et la souplesse de la carcasse qui, par sa déformation, permet au pneu de se tasser autour de son point de contact au sol.

- L'accroissement de la hauteur du pneu sur jante impose, toutes choses égales par ailleurs, une augmentation du diamètre extérieur du pneu, accroissant de ce fait son inertie en rotation et une augmentation de son effet gyroscopique. C'est la raison pour laquelle les manufacturiers préfèrent passer par une diminution du diamètre de la jante pour augmenter la hauteur sur jante.
- L'accroissement de la largeur de la jante a pour inconvénient d'augmenter le déport du point de contact du pneu sur l'angle.(avec un pneu large, dés que la moto s'incline, le point de contact de celui-ci s'éloigne du plan de symètrie de la moto de façon plus importante qu'avec un pneu étroit). L'impact de ce phénomène est énorme sur le comportement d'une moto, surtout à l'avant puisqu'il conditionne l'épure de direction. En effet, si l'on freine de l'avant sur l'angle avec un pneu avant trop large, cette caractéristique entraine un surbraquage amenant la moto a se relever dans ces conditions. C'est la raison pour laquelle un pneu avant est toujours plus étroit qu'un pneu arrière (qui n'a pas cet impératif), et est limité à une largeur de 120/125mm.
L'autre inconvénient d'un pneu large est de nuire à la maniabilité, tout simplement parce que la mise sur l'angle impliquant un déplacement du centre de gravité moto/pilote vers l'intérieur du virage, est retardée par le déplacement simultané du point de contact au sol du pneu.
Pire, la sollicitation de la suspension par des bosses quand la moto est sur l'angle perturbe considérablement les trajectoires lorsque le déport des points de contact est important. C'est la raison pour laquelle on ne peut guère dépasser 200mm de largeur pour un pneu arrière, et encore faut il prendre garde à utiliser un profil adapté.
- Le profil du pneu influe fortement sur le déport du point de contact du pneu: au plus le profil est pointu (c'est le cas du pneu avant) et au moins le déport du point de contact au sol du pneu est important lorsque la moto est sur l'angle. L'autre avantage d'un tel profil est d'augmenter la surface de contact quand la moto est sur l'angle, mais a l'inconvénient de la diminuer quan la moto est verticale, à l'accélération et au freinage.
- La carcasse joue en premier lieu un rôle mécanique en permettant au pneu de ne pas se déchirer sous l'effet des contraintes énormes. On lui demande aussi de se déformer pour augmenter la surface de contact du pneu au sol. Ensuite, cette déformation permet la montée en température de la gomme du pneu de façon à la rendre efficace.
Malheureusement, on pousse si loin cette déformation (pour une surface de contact importante) que cela entraine des températures de fonctionnement énormes (entre 80° et 120°) risquant de dégrader la structure même de la gomme. C'est la raison pour laquelle les manufacturiers ont beaucoup travaillé sur les stabilités chimique et physique de la gomme à ces températures. Les pneus sportifs de route ne vont pas dans ces extrémités de température: 40° à 70°.

2 Le déport
Il constitue un vrai problème pour les pneus modernes, beaucoup plus larges qu'autrefois, car il nuit à la maniabilité, il crèe des phénomènes parasites quand la suspension absorbe des bosses, et il bloque la mise sur l'angle sur les freins en entrée de virage. Le déport du point de contact du pneu avant sur l'angle doit donc être calculé pour que le braquage induit quand la moto est sur l'angle soit conforme à son empattement et à la trajectoire correspondant à son angle d'inclinaison. Ce déport est conditionné par le compromis entre profil du pneu et largeur de la jante.

3- l'effet gyroscopique
Ses effets sont complexes, favorables ou défavorables selon les situations. Mais son plus gros défaut est de figer les trajectoires d'une moto avec l 'accroissement de la vitesse, au point qu'à 200km/h, la moto demande beaucoup d'énergie pour sa mise sur l'angle. Les manufacturiers cherchent donc à limiter le poids et le diamètre extérieur de leurs pneumatiques.

Voilà brièvement exposées les contraintes auxquelles les manufacturiers doivent faire face pour concevoir un pneumatique efficace en GP.

A+

Super interessant mais heureusement que j'ai quelque notions, ça aide pour visualiser les explications.

Je pense aux néophytes, ce serait un plus d'avoir un ou deux schémas ^^

En tous cas, belle rédaction. coéfficient >1

Belle explication en effet, mais je dois dire que j'ai pas tout compris en ce qui concerne le déport.

Effectivement, on ne voit pas si facilement l'effet pervers du déport du point de contact du pneu sur l'angle.
- Moto verticale, le point de contact du pneu est dans le plan de symétrie de la moto. Les forces induites par les réactions du pneu avec le sol sont toutes contenues dans ce plan de symétrie. Tout est simple et la moto reste verticale.
- Moto sur l'angle, imaginons un pneu si étroit que son point de contact reste dans le plan de symétrie de la moto. Les forces résultant de la réaction du pneu avec le sol restent dans le plan de symétrie de la moto et aucune contrainte tend à relever ou coucher la moto.
S'il y a déport de ce point de contact du fait de la largeur du pneumatique,, la réaction du pneu au sol est symbolisée par un vecteur ayant pour origine le point de contact (hors du plan de symétrie), et dirigé vers le centre de gravité de l'ensemble moto/pilote. Cette force faisant un angle avec le plan de symétrie de la moto crèe un couple de redressement chaque fois que la moto passe sur une bosse et déstabilise la moto.
Concernant le train avant, la trainée du pneu (la trainée est la résistance à l'avancement due aux frottements) est symbolisée par un vecteur ayant pour origine le point de contact du pneu au sol et dirigé vers l'arrière, porté par l'axe des points de contact des pneus avant et arrière.
Lorsque la moto est verticale, elle roule droit car cette trainée se trouve dans le plan de symétrie de la moto au même titre que l'axe de direction.
Cette trainée crèe un couple de rotation de la direction dont le moment est nul car le bras de levier (axe de direction - point de contact du pneu) est aligné avec la trainée.
Sur l'angle, le déport du point de contact au sol du pneu sortant du plan de symétrie alors que l'axe de direction reste dans ce plan, le bras de levier de la trainée n'est plus aligné avec la trainée, et crèe un couple de rotation de la direction du coté où la moto est inclinée.
Si cette rotation de la direction est trop importante par rapport à la trajectoire induite par l'inclinaison de la moto, elle se relève et tire tout droit, surtout lorsque l'on touche au levier de frein avant. Dans ce dernier cas, la force de décélération vient s'ajouter à la trainée pour augmenter considérablement le moment du couple de rotation de la direction.

C'est la raison pour laquelle j'évoque l'effet pervers du déport du point de contact du pneu avec le sol.

Voilà un petit dessin que tu peux compléter Saarinen.

C'est assez modeste mais ça peut aider à comprendre. J'espère que je n'ai pas fait d'erreur!

Merci pour la clarification!

Avec le dessin de Max que je salut au passage, on comprend mieux l'avantage de la reduction du diametre de la gente en 16" qui permet de reduire le deport du point de contact.
Bravo pour toutes ces explications.

Max

Merci à Max pour son croquis.
Je vais essayer de mettre les planches explicatives de mon livre en ligne pour plus de compréhension.
A+

Bonjour,
Et ben... en voilà une leçon de physique !
Je pensais bien que certains phénomènes dont je me doutais plus ou moins consciemment, pouvaient être expliqués par la science, mais alors là... ça me fait regretter d'avoir quitté l'école à 15 ans !
Merci professeur pour la leçon... même si je n'ai pas tout tout compris.
...Et merci Maxcarpone pour le crobar...
Pour le relevé de la moto au freinage, je vous expliquerai une autre fois, ce que j'en pense. Là, il commence à être un peu tard... et demain il y a le Qatar...
Ciao

Splendide explication de saarinen comme à l'accoutumée. Absolument passionnante pour un néophyte comme moi. Merci aussi à HarryCover d'avoir lancé ce topic et à maxcarpone pour son schéma. On est décidément bien entouré ici.

Je suis un peu nul en informatique. Si l'un de vous peut me tuyauter pour mettre en ligne les planches d'illustration de mon bouquin, la compréhension de mes explications sera bien meilleure. Comprendre l'influence des déports des points de contact des pneus au sol est essentiel pour comprendre le comportement d'une moto et aborder, à terme, les réglages des suspensions.

saarinen a écrit:

Je suis un peu nul en informatique. Si l'un de vous peut me tuyauter pour mettre en ligne les planches d'illustration de mon bouquin, la compréhension de mes explications sera bien meilleure.

Il faut que tu scannes tes planches. Par exemple, si tu as un scanner, tu peux installer les pilotes twain et de là directement faire une acquisition à partir de logiciel de traitement de photo ou bien utiliser le logiciel du scanner. It's up to you!

Enfin le premier truc, c'est d'avoir un scanner sinon c'est mort!

Max... Hervé vient de dire qu'il est "nul" en informatique...tu t'es relu ? rire... Faut parler plus simple, là...

Blague à part on va trouver une soluce.

Oui bon c'est vrai que j'ai peut-être pas tenu compte de son niveau... Ahlàlà moi et la pédagogie, ça fait deux

Enfin bon, si Saarinen nous donne plus d'infos, on pourra sans doute l'aider.