Fondamentalement, la tenue de route est la capacité du véhicule à conserver son adhérence sur une trajectoire contrôlée en dépit des forces d'accélération et de freinage et de la force centrifuge, quels que soient les types de revêtements et les charges emportées.
Comme les pneus constituent la seule liaison entre le véhicule et la route, c'est d'eux, et par conséquent de leur conception et de leur état, que dépend d'abord cette adhérence. Mais la capacité de la suspension à maintenir les pneus en contact avec le sol entre évidemment en jeu aussi de façon déterminante. D'une manière générale, plus la bande de roulement est tendre et souple, meilleure est l'adhérence du pneu. Cependant, la souplesse du caoutchouc utilisé doit être également limitée, de façon à garantir une durée de vie du pneu suffisamment longue.
Les forces qui tendent à faire dévier le véhicule de la trajectoire qui lui est imposée incluent la force centrifuge, qui agit transversalement en virage, la force du vent, les forces verticales et latérales résultant du profil de la chaussée et les forces d'accélération et de freinage.
Le caoutchouc et sa carcasse, faite de fibres et d'acier, doivent également résister à la chaleur générée par les frottements du pneu sur la route et par les flexions constantes que celui-ci subit lors du roulage. Lorsque le véhicule se déplace à vitesse constante et en ligne droite, la tenue de route ne pose en principe pas de problèmes. En revanche, sur un sol inégal ou dans une courbe, le pneu doit absorber non seulement les efforts exercés par le véhicule pour conserver son adhérence dans ces conditions spécifiques (auxquelles s'ajoute la force du vent), mais aussi les forces résultant du couple moteur et du freinage.
La dérive
Du fait que les pneus sont souples, ils se déforment sous l'action des forces exercées latéralement, de sorte qu'en virage, les roues étant braquées dans une direction donnée, le véhicule tend à se déplacer selon une trajectoire légèrement différente. Cette faible différence entre la direction théoriquement imposée par le braquage des roues et la direction réelle que prend le véhicule est appelée angle de dérive. La dérive dépend de nombreux facteurs l'angle de braquage des roues, la conception, la pression de gonflage et l'état des pneus, la vitesse du véhicule ainsi que son accélération ou son freinage, l'état du revêtement de la route, la charge verticale imposée aux pneus et le carrossage.
Les forces qui tendent à faire dévier le véhicule de la trajectoire qui lui est imposée incluent la force centrifuge, qui agit transversalement en virage, la force du vent, les forces verticales et latérales résultant du profil de la chaussée et les forces d'accélération et de freinage.
Les forces latérales
La force centrifuge qui s'exerce en virage et les effets du vent, du carrossage et de l'état de la route concourent à faire dévier le véhicule de la direction que veut lui imposer le conducteur. La force centrifuge, qui tend à repousser le véhicule vers l'extérieur de la courbe, augmente avec la vitesse de celui-ci. Pour que le véhicule reste stable, la force exercée par l'adhérence des pneus sur la route doit s'opposer, afin de la neutraliser, à la force centrifuge. Par conséquent, lorsque la force centrifuge augmente, l'angle de dérive du pneu doit également s'accroître pour l'équilibrer.
Dans une courbe à grand rayon ou prise à vitesse réduite, l'angle de dérive et la force centrifuge sont faibles; mais, si la vitesse du véhicule augmente et que le virage devienne plus serré, cet angle s'accroît jusqu'à un point où le pouvoir directionnel du pneu, c'est-à-dire son aptitude à diriger le véhicule dans la direction voulue par le conducteur (et donc imprimée par le braquage des roues), devient insuffisant. Le pneu dérape alors, et le véhicule glisse jusqu'à ce que l'on en reprenne le contrôle. L'angle de dérive auquel se produit le dérapage varie selon la conception du pneu, son état et celui de la route, mais il se situe normalement entre 10 et 150.
Survirage et sous-virage
Quand un véhicule a tendance, en virage, à s'écarter vers l'extérieur de la courbe, on dit qu'il est sous-vireur. Dans le cas contraire - l'arrière du véhicule a alors tendance à chasser vers l'extérieur - on dit qu'il est survireur.
Quand un véhicule a tendance, en virage, à s'écarter vers l'extérieur de la courbe, on dit qu'il est sous-vireur. Dans le cas contraire - l'arrière du véhicule a alors tendance à chasser vers l'extérieur - on dit qu'il est survireur.
Comment ça marche
Sous-virage
Un véhicule sous-vireur suivra une trajectoire dont la courbe aura un rayon légèrement plus grand que celui de la courbe qu'elle doit décrire. Le fait de braquer davantage le volant dans la direction du virage corrigera favorablement cette trajectoire.
Sur-virage
Un véhicule qui présente une tendance au survirage serrera davatage le virage, selon un angle plus fermé. Le conducteur devra braquer le volant vers l'extérieur de la courbe pour corriger la trajectoire.
La plupart des véhicules modernes sont conçus pour être sous-vireurs plutôt que survireurs, car la réaction naturelle d'un conducteur à bord d'un véhicule qui s'écarte de la trajectoire correcte en virage consiste à braquer davantage dans la direction de la courbe. Les tractions avant ont généralement une tendance naturelle au sous-virage: le poids supérieur à l'avant les entraîne vers l'extérieur de la courbe.
Sous-virage
Un véhicule sous-vireur suivra une trajectoire dont la courbe aura un rayon légèrement plus grand que celui de la courbe qu'elle doit décrire. Le fait de braquer davantage le volant dans la direction du virage corrigera favorablement cette trajectoire.
Sur-virage
Un véhicule qui présente une tendance au survirage serrera davatage le virage, selon un angle plus fermé. Le conducteur devra braquer le volant vers l'extérieur de la courbe pour corriger la trajectoire.
La suspension et le roulis
Tous les systèmes de suspension doivent permettre d'assurer un compromis entre la nécessité d'absorber les inégalités de la route en vue d'obtenir un meilleur confort pour les passagers et celle de maintenir les roues en contact parfait et permanent avec le sol. La plupart des systèmes de suspension tolèrent de légères modifications du carrossage qui, à leur tour, modifient l'angle de dérive des pneus.
Quand un véhicule prend un virage à grande vitesse, la force centrifuge entraîne une inclinaison de la coque vers l'extérieur de la courbe, ce qui équivaut à un transfert de masse d'un côté à l'autre. L'axe imaginaire autour duquel oscille la caisse s'appelle l'axe de roulis, et sa hauteur par rapport au sol dépend de la géométrie de la suspension.
Par exemple, dans un système de suspension à bras superposés (parallélogrammes transversaux), l'axe de roulis se situe près du sol, tandis qu avec un pont arrière rigide équipé de ressorts à lames il se situe approximativement à la hauteur des liaisons entre ceux-ci et celui-là.
Ainsi, un véhicule à suspension avant à bras superposés et suspension arrière à ressorts à lames aura un axe de roulis inçliné s'élevant de l'avant vers l'arrière. Les points où cet axe coupe les plans verticaux passant par les centres des deux roues avant ou des deux roues arrière sont appelés centres de roulis.
Lorsqu'un véhicule prend un virage, il y a, du fait des forces qui agissent sur le véhicule, un transfert de la charge qui s'exerce sur les pneus, des pneus intérieurs vers les pneus extérieurs. Comme le pouvoir directionnel d'un pneu augmente avec la charge appliquée verticalement à ce pneu, il est supérieur pour les pneus situés à l'extérieur.
Mais ce phénomène n'est pas identique aux deux extrémités du véhicule, car il dépend de la hauteur des centres de roulis. Comme la coque du véhicule présente une certaine rigidité (résistance aux torsions, notamment), l'angle selon lequel elle va s'incliner est à peu près identique au niveau des deux essieux, mais l'extrémité du véhicule qui présente la plus forte résistance au roulage subira la plus grande partie du transfert de masse. Par conséquent, cette extrémité sera soumise aux forces de braquage les plus importantes et aux angles de dérive les plus grands, de sorte que les altérations apportées à la résistance du véhicule au roulis entre l'avant et l'arrière pourront modifier l'équilibre entre le sous-virage et le survirage.
Ces variations de la résistance au roulis sont souvent dues au montage des barres antiroulis, et, généralement, une barre de ce type située à l'avant sert à donner au véhicule une tendance au sous-virage. Le roulis que subit la coque agit aussi sur la tenue de route par suite des variations du carrossage lors des mouvements de la suspension.
Accélérations et freinages
Sur les pneus s'exercent aussi des forces résultant des accélérations et des freinages, et dont les directions sont différentes de celles des forces qui entrent en jeu dans les virages.
Les effets de ces freinages et accélérations, combinés aux forces résultant du braquage, ne doivent pas être supérieurs à ceux qui entraînent l'adhérence du pneu sur la route; sinon, celui-ci commencerait à glisser. C'est pourquoi un freinage violent effectué au cours d'un virage pris à vive allure se traduit souvent par un dérapage. La modification de l'angle de dérive tend alors à être plus importante à l'arrière, si bien que les roues de l'essieu concerné dérapent en général les premières et peuvent être à l'origine d'un tête-à-queue.
Lorsque le freinage est brutal au point de provoquer le blocage de la roue, l'angle de dérive est annulé du même coup (de même que sont annulées les forces latérales imprimées par le conducteur au véhicule pour en conserver la direction), car seul un pneu en rotation peut former un angle de dérive. Les fortes accélérations réduisent aussi le pouvoir directionnel, si bien que les deux manœuvres doivent être évitées dans toute la mesure du possible. A lire aussi...
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