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Le Pitlane: centre technique: pneumatiques

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Epoque épique

L'immersion dans cette simulation est encore renforcée par la connaissance des faits historiques....

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Table des matières

 

Les pneumatiques

Les forces s'appliquant à un véhicule en mouvement transitent en majeur partie par les pneus, interface entre le pilote (volant-chassis) et le bitume: il s'agit d'une affirmation triviale mais qui mérite d'être soulignée tant son importance est grande dans la préparation de setups. Gardez toujours à l'esprit que dans Grand Prix Legends l'essentiel de la tenue de route (grip, adhérence) d'une voiture dépend non pas de la qualité des gommes (paramètre non modifiable dans GPL, contrairement aux F1 modernes par exemple) mais d'autres réglages tout aussi importants tels que la pression de chaque pneu, sa température "à l'exercice" ou encore son "alignement" avec le sol (carrossage, pince).

Température des pneus

Dans la création ou l'affinement de setups (= réglages chassis) il est indispensable de vérifier et optimiser l'adhérence des pneus au sol ce qui conditionne bien entendu le "grip" lors de l'accélération, l'efficacité de vos freinages, et surtout la tenue de route en virage... excusez du peu ! Parmi les facteurs importants à considérer il faut surveiller la température de vos pneus: premier principe évident, ne jamais "attaquer" à fond dès le premier tour.... en effet vos pneus sont "froids" c'est-à-dire pas à température optimale, donc la gomme n'est pas suffisamment attendrie pour "coller" au bitume, et vous risquez dès lors d'être surpris par de brusques pertes d'adhérences notamment lors de freinages appuyés ou en virage. En se référant au manuel original de GPL on considère que les pneus doivent avoir une température de 45 à 85 degrés (= 110 à 180 degrés Fahrenheit) pour assurer un bon grip.

Par ailleurs la température des pneus (dans GPL) varie en fonction de sa mesure à l'intérieur ou l'extérieur de la bande de roulement des différents pneus. Ca se complique.... considérons un virage rapide et appuyé sur la droite: les pneus des roues avant et arrière droites sont plutôt délestés et seuls leurs bords internes (càd proche du chassis) garde une certaine surface de contact "appuyée" avec le sol et donc chauffe un peu plus (les pneus en question auront donc tendance à avoir une température plus élevée à l'intérieur); par analogie, les pneus des roues avant et arrière gauches subiront, du fait du transfert de masse vers l'extérieur, une importante surcharge qui aura pour effet "d'écraser" les pneus contre le sol et d'en accroître la température, particulièrement à leurs bords externes. Ceci est bien entendu valable si vous avez un circuit ne comportant que des virages à droite, donc un rond ou un ovale ! Si vous considérez un tracé plus complexe vous comprendrez que l'usure des différentes parties des pneus se fera sur la base d'une "somme" des virages à gauche et à droite et de leur "intensité": ainsi les chiffres figurant dans le panneau en question dans GPL reflètent (après quelques tours de piste bien entendu, histoire de faire monter la température) une moyenne des forces de frottement qui s'exercent sur chaque localisations (interne - milieu - externe) de chaque pneu.

En 1967 la seule possibilité de connaître la température des pneus était de la mesurer à l'aide d'une sonde une fois le pilote de retour aux stands, donc après que les pneus aient déjà refroidi quelque peu. Dans GPL vous avez la possibilité (lors des essais) d'utiliser la touche Esc (Echap) pour rejoindre ensuite le menu Setup et vérifier la température instantanée de vos pneus.

Revenons sur l'importance de la température homogène d'un pneu: en effet si les valeurs interne - milieu - externe de la bande de roulement d'un pneu sont à peu près similaires cela signifie que la suspension travaille correctement et maintient le pneu avec un contact maximal et homogène contre le bitume. Au contraire si l'extérieur est plus chaud (valeur 'Ext.' dans le panneau 'Temp. des pneus' du menu Setup), c'est donc que la partie externe du pneu a subi un contact et un frottement plus important avec le bitume au détriment de sa portion interne: vous n'avez donc pas employé toute la surface du pneu dans certains virages et donc forcément perdu en adhérence. L'idée globalement c'est d'optimiser la surface de contact de chaque pneu pour bénéficier d'une adhérence maximale en courbe, et donc d'une meilleure vitesse !

Dans GPL deux paramètres permettent d'influencer directement la répartition de la température sur chaque pneu: le carrossage dont la description suit, ainsi que la pression des pneus (cf texte plus loin). Bien entendu le type de circuit et sa prédominance de virages à droite ou à gauche, votre style de pilotage, le travail des suspensions sont également des facteurs déterminants !

Pression des pneus

Comme décrit dans l'introduction, le contrôle et la maîtrise du véhicule dans GPL dépend en premier lieu des pneus: ces derniers sont l'interface entre le bitume et la voiture. Plus les pneus auront de surface de contact avec le sol, plus ils seront efficaces et vous permettront "d'accrocher" la route: c'est le principe de la recherche d'adhérence maximale sur toutes les portions du circuit étudié. La pression des pneus y contribue: un pneu sous-gonflé verra sa bande centrale moins en contact avec le sol, et inversement un pneu trop gonflé aura les parties externes et internes qui "perdront contact avec le sol". Il s'agit de trouver le compromis idéal pour une répartition égale de toute la surface du pneu en contact avec le sol. Donc plus la surface de contact entre le pneu et la route est importante plus on aura de grip !

Les forces appliquées sur un pneu en mouvement sont essentiellement de trois types: verticales par la masse du véhicule et les transferts de masses liés aux mouvements du châssis et aux suspensions, longitudinales lors des freinages et accélérations, et transversales lors des prises des virages. Un pneu est capable de subir une certaine quantité de forces verticales, longitudinales et transversales (latérales); une valeur de la somme des forces longitudinales et transversales trop importante entraînera la perte d'adhérence et donc la glissade du pneu, dépassant sa capacité d'adhérence dans un situation donnée (il ne peut donc plus fournir de forces dans ces deux axes). Un autre concept important à comprendre: un pneu subissant un maximum de force longitudinale ne sera plus capable de fournir une force transversale, et inversement; lors de la prise d'un virage très serré, à haute vitesse, la force latérale (ou transversale), notamment liée à la prise de roulis, est énorme et vous obligera à ralentir donc limiter la force longitudinale fournie par les pneus, sous peine de décrocher. Schématiquement ces variations de forces sont donc proportionnelles les unes aux autres.

Dans GPL la pression des pneus est définie en kilo-pascal (kPa): tout d'abord rappelons que la pression est une force par unité de surface. Un Pascal correspond à la pression générée par une force de 1 newton sur une surface de 1 mètre carré (N/m2). Donc 1 Pa = 1 N/m2, et 1 kilo-pascal (kPa) équivaut à 1000 Pascal.

Pour commencer reprenons les principes brillamment énoncés dans le guide du pilote: sans la pression, vous n'auriez besoin que de deux mesures de température pour chaque pneu, l'intérieure et l'extérieure. Celle du milieu vous indique si vous avez ou non un excès d'air. Trop de pression va faire ballonner le pneu autour du centre de sa bande de roulement, ce qui occasionne une remontée de la température du milieu. Un pneu sous-gonflé, en revanche, aura un milieu de bande légèrement plus froid. Donc, une fois que les mesures d'intérieur et d'extérieur sont égales (ce dont vous ne pouvez vous assurer qu'après un test sur la piste), ajoutez ou retirez un peu d'air jusqu'à ce que l'homogénéité soit totale. Chaque fois que vous procédez à une modification (et même dans le cas d'un changement de style de pilotage), vérifiez les températures d' I/M/O (intérieur/milieu/extérieur) et égalisez-les si nécessaire...Et ce, dans la mesure où vous avez tourné suffisamment sur la piste pour avoir fait travailler les pneus dans la fourchette de températures opérationnelles (en gros, de 110 à 180 F, soit 45 à 85 degrés C).

Réglages avancés: la pression des pneus, tout comme le carrossage, sont des paramètres qui risquent d'évoluer encore au fil de la préparation de votre setup, et de l'évolution de votre style de conduite. Ce ne sont donc pas des valeurs réglées une fois pour toute ! Vérifiez-les en permanence après avoir modifier d'autres paramètres affectant la statique et dynamique de votre véhicule.

Une fois le setup à peu près achevé, vous pouvez encore jouer sur la température des pneus de deux manières: en augmentant légèrement la température au centre du pneu (environ 1-2 degrés), c'est-à-dire en le gonflant un poil, vous diminuer un peu sa surface de contact et donc sa résistance en ligne droite. Ceci peut être intéressant à considérer sur un circuit rapide pourvu de longues lignes droites et où vous souhaitez privilégier une vitesse de pointe maximale (Spa, Monza), mais bien entendu aussi au détriment d'une adhérence optimale en courbe. A l'inverse un peu sous-gonflé aura un peu plus de grip: paramètre à privilégier sur des circuits tels que Monaco, le Ring. Un point crucial toutefois, et souligné dans le manuel original: n'essayez pas de faire de tels réglages avant d'avoir une bonne expérience du jeu et surtout du châssis et circuit sur lequel vous tournez; ces réglages sont subtils et ne vous seront d'aucune aide sans une parfaite maîtrise du simulateur dans son ensemble !

Carrossage

Vous constatez après avoir fait 3-4 tours de circuit que la température de vos pneus n'est pas uniforme entre l'intérieur et l'extérieur de la gomme ? Découlant des principes énoncés dans 'Température des pneus' et 'Pression des pneus', ceci reflète une mauvaise utilisation de toute la surface de chaque pneu sur la globalité du circuit, donc une adhérence suboptimale associée à une usure précoce et asymétrique des pneus entraînant à force un déséquilibre du châssis et une perte rapide d'adhérence. Bien entendu ceci dépend également d'autres facteurs de votre setup tel que le poids, les suspensions et ressorts, votre style de pilotage etc. Pour tenter de remédier à ceci vous avez la possibilité de corriger "l'inclinaison" de chaque roue par rapport à l'axe central de la voiture pour accroître le contact vers l'intérieur par exemple si l'extérieur d'un pneu est trop sollicité, ou vice-versa. Gardez à l'esprit que vos modifications affecteront aussi la maniabilité et stabilité dans les virages (de façon positive ou négative !), mais globalement il faut viser une température centrale des pneus un peu plus élevée que les bords et une différence de quelques 3-4 degrés pas plus.... ceci encore restant dépendant du type de circuit couru !!!

Imaginez que vous êtes derrière la voiture, vous vous accroupissez et observez les roues, l'essieu et axe central... vous avez ici schématisé en exagérant un carrossage négatif; plus vous augmenterez les valeurs négatives plus vous accentuez cet effet. Remarquez l'extérieur des pneus qui n'a quasi plus de contact avec le sol !

 

La vue est la même, seul l'effet est inversé: il s'agit ici d'un carrossage positif, en effet le "sommet" des pneus a tendance à s'écarter de l'axe central. Le contact des pneus est excessif sur leurs bords extérieurs alors que l'intérieur adhère mal au sol.

 

 

Pour compléter ces notions on peut reprendre certaines vérités énoncées par Doug Arnao (ingénieur de piste) et citées dans le guide du pilote de GPL: "pour maximaliser les bénéfices de la 'poussée de carrossage' vous avez réellement besoin d'avoir des températures très légèrement plus hautes sur l'intérieur du pneu 'chargé', c'est-à-dire celui qui est extérieur au virage. Cela peut être obtenu en égalisant les températures sur la bande de roulement du pneu en question, puis en ajoutant un quart de degré (environ) de carrossage négatif. Mais attention, il y a trois exceptions à cette règle:

  • Sur une piste comprenant d'avantage de virages lents (comme Silverstone), l'arrière de la voiture va davantage s'asseoir sur ses suspensions sous l'effet de fortes accélérations. Ce phénomène d'affaissement accentue le carrossage négatif à l'arrière. Donc, ou bien vous n'ajoutez pas de carrossage négatif aux valeurs qui vous permettent d'obtenir des températures homogènes sur toute la bande de roulement...ou vous faites en sorte que le pneu chargé en courbes (l'arrière droit dans une courbe à gauche) ait une température extérieure de bande plus chaude d'une paire de degré que celle de l'intérieur. De cette façon, sous facteur de charge à l'accélération, le pneu va se retrouver perpendiculaire à la route. Cela minimisera la tendance de la voiture à partir en zigzag.
  • Un pilote rapide et aggressif va encaisser plus de "G" et donc faire davantage partir la caisse en roulis, ce qui fait qu'il aura besoin de plus de carrossage négatif. C'est dû (comme l'affirme Doug) au fait que le roulis induit un gain de carrrossage positif. En d'autres mots, si vous êtes du genre "godasse de plomb", ajoutez une pincée de carrossage négatif à l'arrière et à l'avant.
  • Enfin, les zones relevées ou très bombées (comme certains passages du Glen, de Zandvoort ainsi que le dernier virage à Mexico) vont également demander un peu plus de négatif en statique pour permettre au carrossage de "se raccrocher" à la surface de la route."

Pince

Vu d'en haut, une voiture a rarement les quatre roues parallèles les unes aux autres (même lorsque l'on considère les routières auxquelles nous sommes habitués): en s'intéressant par exemple au train avant des bolides de Grand Prix Legends, si on suit l'axe d'orientation (imaginaire) de chacune des deux roues vers le haut, une obtiendra deux droites qui seront divergentes; dans ce cas (et c'est souvent ainsi à moins que vous ayez modifié les paramètres d'origine du setup) on dit qu'il s'agit d'une pince négative, ou plutôt d'une ouverture, chiffrée négativement dans le panneau setup de GPL (l'inverse de la pince étant justement l'ouverture; voyez le schéma ci-contre qui illustre ceci); à l'inverse, se représentant deux droites suivant les axes des roues arrières, et en les parcourant toujours vers le haut, on notera que ces droites sont convergentes (et donc finiront par se croiser !); on dit que la pince est positive (ou qu'il y a effectivement de la pince au train arrière"), chiffrée positivement dans la rubrique correspondante du panneau setup de GPL. Le graphique ci-contre vous aidera à saisir ce concept, les droites "imaginaires" étant ébauchées sous la forme des traitillés gris en-dessus et en-dessous des trains avant et arrière.

La pince, schématiquement !Schématiquement donc, une pince positive fait pointer les roues l'une vers l'autre, considérant un même train; c'est un facteur stabilisant pour le véhicule (les voitures de tourisme en sont généralement pourvu à l'avant). Ainsi en ligne droite le bolide sera plus stable, aura moins tendance à louvoyer, notamment à la moindre sollicitation de la direction. Par ailleurs la pince négative à comme effet indésirable d'accroître quelque peu la résistance à l'avancement (donc tendance à freiner la voiture). A l'inverse dans certaines circonstances, surtout dictées par le type de circuit en cours de préparation, vous pouvez très bien décider d'appliquer une pince négative (c'est-à-dire ouverture) au train avant (les roues s'éloignent l'une de l'autre): ceci aura pour effet d'améliorer la prise de virage, le braquage du véhicule, mais rendra son contrôle en ligne droite plus "aléatoire" (corrections fréquentes pour maintenir une direction parfaitement droite); par contre la résistance à l'avancement est moindre, contribuant à une meilleure vitesse de pointe. Une pince négative à l'arrière aura également plus de conséquences sur la maniabilité de la voiture sachant qu'avec votre volant vous ne contrôlez que le train avant !

Imaginez l'effet d'une pince négative (= ouverture) sur le train avant comme ceci: la roue située à l'intérieur du virage aura tendance à pointer vers l'extérieur de ce virage et donc à faire opposition à la roue située vers l'extérieur du virage en question, effet délétère sur votre passage en courbe, sollicitant plus de braquage. À l'inverse, en présence d'une pince positive la roue intérieure pointera vers l'intérieur du virage, "tirant" la roue extérieure avec elle (cette dernière pointant parallèlement ou légèrement vers l'extérieur du virage, dépendant des angles en question !).

Corollaire de ce qui précède: sur circuit sinueux où il s'agit de privilégier une certaine stabilité et vitesse en courbe, on pourra opter pour un certain degré d'ouverture à l'avant (donc pince négative, càd chiffres négatifs dans le panneau setup de GPL), en gardant une pince positive à l'arrière, mais éventuellement "plus faiblement positive" que sur un tracé comportant des droites rapides et longues. Sur des tracés justement rapides, pourvus de longues lignes droites, privilégiez la stabilité en évitant une pince trop négative à l'avant et maintenant une pince positive à l'arrière, tout en gardant à l'esprit que trop de pince positive finira par nuire à votre vitesse de pointe (même si ce paramètre peut vous semblez peu perceptible au départ). Tout ceci demande à être confirmé par plusieurs tours de circuits jusqu'à ce que vous obteniez un bon compromis entre stabilité en ligne droite, stabilité en courbe avec prise de virage harmonieuse. Enfin comme tous les autres réglages du véhicule, ce paramètre est dépendant des autres paramètres, et reste donc à intégrer dans un contexte globale de préparation de setup !

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