Qu'est-ce que la résistance au roulement des pneus ?

Résistance au roulement : origine et paramètres de conception

L'origine de la résistance au roulement.

Le droit roue roulant librementc'est-à-dire sans application d'un couple moteur, sur une surface plane et horizontale, en ligne droite avec un glissement latéral nul, peut être définie comme la situation de départ avec toutes les composantes du glissement sont égales à zéro. Une force de traction relativement faible est nécessaire pour vaincre la résistance au roulement du pneu et une force latérale ainsi qu'un couple d'auto-alignement peuvent se produire en raison de la résistance au roulement du pneu. pas complètement symétrique structure du pneu.

Lorsque le mouvement de la roue s'en écarte, par définition condition de glissement nulLe glissement des roues s'accompagne d'une déformation supplémentaire du pneu et éventuellement d'un glissement partiel dans l'axe de la roue. plaque de contact.

\N- (\N- début{align*} r_e=\Nfrac{V_x}{\NOmega_0}\Nfin{align*} \N)

Glissement longitudinal: \N- (\N-) \kappa=-\frac{V_x-r_e\Omega}{V_x}=-\frac{\Omega_0-\Omega}{\Omega_0}\end{align} \)

où \( \Nméga \N) désigne la vitesse angulaire en traction ou en freinage ; le glissement latéral est défini comme \( \tan\alpha=-\frac{V_y}{V_x} \)

Les paramètres affectant la résistance au roulement du pneu.

Première loi de Newton dit qu'"un corps reste dans son état de calme ou de mouvement rectiligne uniforme jusqu'à ce qu'une force intervienne pour modifier cet état".

Le mouvement de tout corps est le résultat de l'interaction des forces qui agissent sur lui. Comme mentionné à plusieurs reprises dans ces chapitres, le mouvement de nos véhicules découle également de la combinaison d'un certain nombre de forces, qui peuvent être regroupées conceptuellement en unités de traction, si elles permettent l'avancement, et de résistance, si elles s'opposent au mouvement du véhicule ou du côté.

Les les forces motrices comprennent naturellement les forces de traction échangées entre les pneus et le solmais aussi toutes les actions extérieures qui font que le véhicule se déplace dans la direction du mouvement (la traction due à l'utilisation de dispositifs de remorquage ou de récupération, la composante gravitationnelle dans les descentes, etc.)

Les forces de résistance sont toutes les actions qui s'opposer le mouvement du véhicule et comprennent donc : la résistance au roulement des pneus, le résistance aérodynamiquela résistance due à la pente, le frictions dans les organes de transmission, la résistance causée par l'enfoncement des roues dans le sol, etc. Chacun d'entre eux agit avec plus ou moins de continuité et d'entité selon les conditions d'utilisation, mais parmi eux il y en a deux qui sont toujours présent lors du déplacement d'un véhicule : la résistance aérodynamique et la résistance au roulement, dont la première dépend fortement de la vitesse d'avancement du véhicule.

Résistance au roulement et performance.

Sans se heurter à l'aérodynamisme, traité ici, résistance au roulement est le résultat de toutes les pertes d'énergie qui se produisent lors du roulement d'un pneu. Si l'on se réfère uniquement au pneu et non à la surface du sol, ces pertes se situent essentiellement dans :

• Hystérésis en raison de la nature viscoélastique du caoutchouc qui compose le pneu ;
• Friction généré par le glissement entre le pneu et le sol ;
• Chauffage aérodynamique éléments causés par l'air, tant à l'intérieur qu'à l'extérieur du pneu.

Des trois phénomènes évoqués ci-dessus, celui qui apporte une contribution prépondérante est certainement la premier. Les pertes par hystérésis donnent en fait une contribution entre 80 et 95% à la résistance au roulement, alors que seule une partie comprise entre 20 et 5% est attribuable à d'autres phénomènes.

L'hystérésis élastique est le phénomène qui se produit lorsque l'énergie utilisée pour déformer un corps n'est pas entièrement restituée.

Si vous déformez un corps constitué de matériau parfaitement élastiquela courbe de tension (σ) - déformation (ε) aura la tendance de la fig. 1 : la courbe allant de l'état initial A à l'état déformé B sera complètement superposable à la courbe de retour.

Au lieu de cela, si je veux déformer un corps composé de matériau viscoélastique (par exemple un bouchon de caoutchouc), le graphique tension (σ) - déformation (ε) aura la tendance de la figure 2 : les courbes aller et retour ne suivront pas la même trajectoire et le corps ne restituera donc pas la même quantité d'énergie que celle que j'ai utilisée pour le déformer.

Pendant le roulement d'un pneu, les pertes dues à l'hystérésis élastique proviennent des cycles de déformation continus auxquels la structure du pneu est soumise et se produisent 70% au niveau de la bande de roulement, 15% au niveau du flanc et les 15% restantes au niveau du talon.

En raison des pertes d'énergie, un une asymétrie est créée dans la distribution de la pression de contact du pneu ce qui se traduit par un couple qui s'oppose au roulement.

Définition du coefficient de roulement.

En quelques étapes mathématiques simples, nous arrivons à la conclusion que la résistance au roulement Fr est directement proportionnelle à la charge verticale Q en fonction du terme f, appelé coefficient de roulement. Pour vaincre cette résistance, je peux appliquer un couple moteur (roue motrice) ou pousser la roue avec une force horizontale (roue libre entraînée).

\(\begin{align} C_r=Q\cdot\delta\end{align} \)

où \( C_r \) est le moment résistant.

\(\begin{align} F_rR_c=Q\cdot\delta\end{align} \rR_c=Q\cdot\delta\end{align})

\(\begin{align} F_r=Q\cdot\frac{\delta}{R_c}\end{align} \)

\(\bgin{align} F_r=Q\cdot f\end{align} \)

Les paramètres qui influencent le coefficient de roulement sont variés : l'inflation pression, le température, le vitesse de rotation de la roue, le type de pneu, le couple de freinage ou de traction appliqué, l'état d'usure de la bande de roulement, les caractéristiques du sol.

Par exemple, l'addiction à la vitesse change en fonction du type de pneu. Par rapport aux pneus à plis croisés, les pneus radiaux, en plus d'avoir des coefficients de roulement plus faibles, ont également moins d'augmentation que ces derniers lorsque la vitesse augmente.

Un l'augmentation de la pression de gonflage réduit le coefficient de roulement sur un sol ferme, car elle entraîne une déformabilité moindre et donc une hystérésis élastique moins importante. En revanche, sur les sols cédants, des pressions de gonflage plus élevées entraînent une augmentation de la déformation et donc de l'hystérésis élastique. des pressions de contact plus élevées et donc plus d'enfoncement et donc une plus grande résistance à l'avancement.

L'augmentation de la température du pneu réduit le coefficient de roulement de deux manières : d'une part, elle réchauffe l'air à l'intérieur de la carcasse en augmentant le gonflage pression ; d'autre part, il réduit l'hystérésis du caoutchouc.

Coefficients de laminage : valeurs typiques et exemples.

Comme vous pouvez l'imaginer, de même que l'irrégularité de la surface du sol influe sur le coefficient de roulement, le type de bande de roulement a également un certain poids sur sa valeur.

Ce ne sont là que quelques-unes des interactions nombreuses et complexes qui peuvent, selon les conditions d'utilisation, influencer le coefficient de roulement de manière plus ou moins accentuée.

Le coefficient de roulement prend normalement des valeurs qui peuvent être dix ou même cent fois inférieures à celles du coefficient d'adhérence.

Le tableau ci-dessous indique les valeurs typiques du coefficient de roulement pour certains types de surface.

Surface	Coefficient de roulement
Tarmac	0,006-0,013
Pavè	0,015
Gravier	0,02-0,025
Chemin de terre	0,05

Prenons un exemple simple. Considérons un réservoir sur un chariot, de manière à ce qu'il ait des roues et non des chenilles en contact avec le sol. Pour déplacer un tel véhicule sur l'asphalte, il suffit de multiplier le poids du complexe par le coefficient de roulement relatif.

\(\bgin{align} F_r=Q\cdot f= 75000\cdot 9.8\cdot 0.008=5880 N\end{align} \)

En prenant une valeur de coefficient de roulement de 0,008 (valeur moyenne parmi celles typiques des camions), nous constatons qu'environ 760 kg suffisent pour déplacer 75000 kg.

En outre, dans l'hypothèse d'une valeur plausible de 0,8 pour le coefficient d'adhésion [\latex]\mu[/latex], nous concluons que le camion articulé de 75 tonnes peut potentiellement être déplacé par un véhicule ayant une charge verticale totale de seulement 750 kg disponible sur les roues motrices.+

\(\N- début{alignement} m= \Nfrac{5800}{9,8\cdot 0,8}=750 kg\Nfin{alignement} \N)

Si l'on prend l'exemple d'un véhicule tout-terrain, dont le poids est généralement d'environ 2 tonnes, il est facile d'en déduire qu'il s'agit d'un véhicule tout-terrain. pour voir comment le fait d'avoir 4 roues et en supposant que le poids est uniformément réparti, chaque roue a une charge verticale de environ 500 kg (donc au moins 1000 kg pour les deux roues motrices) et réussit à remorquer le réservoir lourd.