Efforts longitudinaux

Si on applique un couple de freinage à une roue maintenue à vitesse de translation constante, sa vitesse de rotation change légèrement. Ceci signifie qu'il y a une différence de vitesse, au niveau de la zone de contact, entre le sol et la roue. On normalise habituellement la différence de vitesse pour obtenir le glissement longitudinal

s_L = 1 - (\omega.R_L / v)

Le rayon de roulage effectif étant R_e = v / \omega, on a donc s_L = 1 - R_L/R_e.

De la même manière que le glissement latéral, le glissement longitudinal fait intervenir des phénomènes élastiques pour des petits glissements, alors que les effets de frottement entrent en jeu pour des glissements plus importants.

On peut reprendre et adapter le modèle étudié pour les phénomènes latéraux. On constaterait alors que l'effort de freinage maximal serait obtenu pour un glissement de 1 (roues bloquées). Il est donc nécessaire de le raffiner en admettant la diminution du coef de frottement avec la vitesse, la force de freinage maxi étant alors obtenue pour un glissement de 0.15, diminuant ensuite de plus en plus au fur et à mesure que la vitesse de glissement augmente. Jusqu'au pic, les efforts dépendent essentiellement des propriétés élastiques de la bande de roulement et de la carcasse. Au-delà, d'autres facteurs prennent le dessus (composition de la bande de roulement, texture de la route, humidité, vitesse ...).

Les efforts longitudinaux ont une influence considérable sur la valeur du moment d'auto-alignement. Le freinage a tendance à provoquer son augmentation pour un angle de glissement donné, alors que l'accélération a l'effet contraire.

Efforts combinés

L'application d'efforts longitudinaux a un coût sur le potentiel d'adhérence transversale d'un pneu, et réciproquement. La représentation la plus simple de ce phénomène passe par le tracé de F_y/F_v en fonction de F_x/F_v.

Pour qu'il y ait adhérence du pneu au sol, il faut que la résultante des efforts se trouve à l'intérieur d’une zone que l'on appelle ellipse d'équiadhérence, qui est l'enveloppe des courbes d'isodérive. Cette ellipse est caractérisée par ses deux demi-axes, F_x dans le sens longi et F_y dans le sens transverse. On a F_x = c_x \mu F_v et F_y = c_y \mu F_v.

Le conducteur ne peut rien sur \mu, sauf d'avoir des pneus en bon état, mais les réactions de conduite influent grandement sur la charge verticale F_v qui agit sur le pneu.

A l'intérieur même de l'ellipse, se trouvent des zones privilégiées où les courbes d'isodérive sont pratiquement parallèles à l'axe F_x. Le pouvoir directeur y est donc quasi indépendant des conditions de propulsion ou de freinage. Ce domaine s'étend jusqu'à 70 voire 80 % des valeurs maxi de F_x et F_y.

Il existe une asymétrie, non représentée dans la figure ci-dessus, entre l'accélération et le freinage. Dans le premier cas, F_y diminue jusqu'à zéro, alors que ce n'est pas le cas lors du freinage. Ainsi, lors d'un freinage roues bloquées, la force agira dans la direction du sol par rapport au pneu. La force latérale ne sera alors pas nulle, mais la force centrale si, ce qui explique l'impossibilité de diriger un véhicule roues bloquées. En revanche, lorsque les roues patinent sous l'effet de l'application d'un couple moteur important, la force sera dans la direction du pneu plutôt que dans la direction du mouvement. Une force centripète résiduelle subsistera, surtout pour des angles de glissement importants.

 Cette asymétrie est en outre nettement plus marquée pour les pneus diagonaux que pour les pneus radiaux.