Pneu

By Editors Team on June 30, 2022

Un pneu ( anglais américain ) ou un pneu ( anglais britannique ) est un composant en forme d’anneau qui entoure la jante d’une roue pour transférer la charge d’un véhicule de l’ essieu à travers la roue au sol et pour fournir une traction sur la surface sur laquelle la roue se déplace. La plupart des pneus, tels que ceux des automobiles et des bicyclettes, sont des structures gonflées pneumatiquement , qui fournissent également un coussin flexible qui absorbe les chocs lorsque le pneu roule sur des caractéristiques rugueuses de la surface. Les pneus fournissent une empreinte, appelée zone de contact, qui est conçu pour faire correspondre le poids du véhicule à la force portante de la surface sur laquelle il roule en fournissant une pression d’appui qui ne déforme pas excessivement la surface.

Assortiment de nouveaux pneus routiers automobiles, montrant une variété de motifs de bande de roulement. Les pneus de tracteur ont des nervures et des vides substantiels pour la traction sur terrain mou.

Les matériaux des pneumatiques modernes sont le Caoutchouc synthétique , le Caoutchouc naturel , le tissu et le fil, ainsi que le noir de carbone et d’autres composés chimiques. Ils se composent d’une bande de roulement et d’un corps. La bande de roulement assure la traction tandis que le corps assure le confinement d’une quantité d’ air comprimé . Avant le développement du Caoutchouc , les premières versions de pneus étaient simplement des bandes de métal montées autour de roues en bois pour éviter l’usure. Les premiers pneus en Caoutchouc étaient solides (pas pneumatiques). Les pneus pneumatiques sont utilisés sur de nombreux types de véhicules, y compris les voitures , les vélos , les motos ,autobus , camions , équipement lourd et aéronefs . Les pneus métalliques sont toujours utilisés sur les locomotives et les wagons , et les pneus en Caoutchouc solide (ou autre polymère) sont toujours utilisés dans diverses applications non automobiles, telles que certaines roulettes , chariots , tondeuses à gazon et brouettes .

Étymologie et orthographe

Le mot pneu est une forme abrégée de vêtement , issu de l’idée qu’une roue avec un pneu est une roue habillée. [1] [2]

Le pneu d’orthographe n’apparaît que dans les années 1840 lorsque les Anglais commencent à fretter les roues des wagons de chemin de fer avec de la fonte malléable. Pourtant, les éditeurs traditionnels ont continué à utiliser le pneu . Le journal britannique Times utilisait encore des pneus jusqu’en 1905. [3] Le pneu d’ orthographe a commencé à être couramment utilisé au 19e siècle pour les pneumatiques au Royaume-Uni. L’ édition de 1911 de l’ Encyclopædia Britannica déclare que “l’orthographe ‘pneu’ n’est plus acceptée par les meilleures autorités anglaises et n’est pas reconnue aux États-Unis” , [4] tandis que l’utilisation de l’anglais moderne de Fowlerde 1926 dit qu ‘”il n’y a rien à dire pour ‘pneu’, qui est étymologiquement faux, ainsi que divergent inutilement de notre propre [sc. British] ancien et actuel usage américain”. [5] Cependant, au cours du 20e siècle, le pneu s’est imposé comme l’orthographe britannique standard. [2]

Histoire

John Boyd Dunlop sur une bicyclette v. 1915

Les premiers pneus étaient des bandes de cuir , [6] puis de fer (plus tard d’acier ) placés sur des roues en bois utilisées sur des charrettes et des wagons . Un ouvrier qualifié, connu sous le nom de charron , ferait dilater le pneu en le chauffant dans un feu de forge , le placerait sur la roue et l’éteindrait, provoquant la contraction du métal à sa taille d’origine afin qu’il s’adapte étroitement sur le la roue.

Le premier brevet pour ce qui semble être un Pneumatique standard est apparu en 1847 [7] déposé par l’inventeur écossais Robert William Thomson . Cependant, cela n’est jamais entré en production. Le premier Pneumatique pratique a été fabriqué en 1888 sur May Street, à Belfast , par John Boyd Dunlop , d’origine écossaise , propriétaire de l’un des cabinets vétérinaires les plus prospères d’Irlande. C’était un effort pour prévenir les maux de tête de son fils de 10 ans, Johnnie, alors qu’il conduisait son tricycle sur des trottoirs accidentés. Son médecin, John, plus tard Sir John Fagan, avait prescrit le vélo comme exercice pour le garçon et était un visiteur régulier. Fagan a participé à la conception des premiers pneumatiques. Le cycliste Willie Humea démontré la suprématie des pneus Dunlop en 1889, remportant les toutes premières courses du pneu en Irlande puis en Angleterre. [8] [9] Dans la description du brevet de pneu de Dunlop datée du 31 octobre 1888, son intérêt est uniquement dans son utilisation dans les cycles et les véhicules légers. En septembre 1890, il fut mis au courant d’un développement antérieur mais l’entreprise garda l’information pour elle. [dix]

En 1892, le brevet de Dunlop a été déclaré invalide en raison de l’état de la technique par son compatriote oublié Robert William Thomson de Londres (brevets Londres 1845, France 1846, États-Unis 1847), bien que Dunlop soit crédité d’avoir “réalisé que le Caoutchouc pouvait résister à l’usure d’être un pneu tout en conservant sa résilience”. [11] John Boyd Dunlop et Harvey du Cros ont travaillé ensemble à travers les difficultés considérables qui ont suivi. Ils ont employé l’inventeur Charles Kingston Welch et ont également acquis d’autres droits et brevets qui leur ont permis une protection limitée de la position de leur entreprise de pneus pneumatiques . Pneumatic Tire deviendrait Dunlop Rubber et Dunlop Tires . Le développement de cette technologie reposait sur une myriade d’avancées techniques, y compris lavulcanisation du Caoutchouc naturel au soufre, ainsi que par la mise au point de la jante “clincher” permettant de maintenir le Pneumatique en place latéralement sur la jante.

Les caoutchoucs synthétiques ont été inventés dans les laboratoires de Bayer dans les années 1920. [12] Les pénuries de Caoutchouc au Royaume-Uni pendant la Seconde Guerre mondiale ont incité des recherches sur des alternatives aux pneus en Caoutchouc avec des suggestions telles que le cuir, l’amiante comprimé, la rayonne, le feutre, les poils et le papier. [13]

En 1946, Michelin développe la méthode de construction du pneu radial . Michelin avait racheté la société automobile Citroën en faillite en 1934, ce qui lui a permis d’adapter immédiatement cette nouvelle technologie. En raison de sa supériorité en matière de maniabilité et d’économie de carburant, [14] l’utilisation de cette technologie s’est rapidement répandue dans toute l’Europe et l’Asie. [15] Aux États-Unis, la construction obsolète des pneus à carcasse diagonale a persisté, jusqu’à ce que la Ford Motor Company adopte les pneus radiaux au début des années 1970, [16] à la suite d’un article de 1968 dans un magazine américain influent, Consumer Reports , soulignant la supériorité des pneus radiaux. construction. [17] [18]L’industrie américaine du pneu a perdu sa part de marché au profit des fabricants japonais et européens [19] , qui ont racheté des entreprises américaines. [20]

Applications

Les pneus peuvent être classés selon le type de véhicule qu’ils desservent. Ils se distinguent par la charge qu’ils supportent et par leur application, par exemple à un véhicule à moteur, un avion ou une bicyclette.

Automobile

Service léger à moyen Un pneu d’hiver sans crampons, montrant un dessin de bande de roulement conçu pour compacter la neige dans les interstices. [21] Pneus rallye hautes performances

Les pneus légers pour véhicules de tourisme supportent des charges de l’ordre de 550 à 1 100 livres (250 à 500 kg) sur la roue motrice. Les camions légers à moyens et les fourgonnettes transportent des charges de l’ordre de 1 100 à 3 300 livres (500 à 1 500 kg) sur la roue motrice. [22] Ils se différencient par indice de vitesse pour différents véhicules, y compris (en partant de la vitesse la plus faible à la plus élevée) : pneus d’hiver, pneus de camionnette, pneus de voiture d’entrée de gamme, berlines et fourgonnettes, berlines sport et voitures hautes performances . [23] Outre les pneus route, il existe des catégories particulières :

  • Les pneus neige sont conçus pour être utilisés sur la neige et la glace . Ils ont une conception de bande de roulement avec des espaces plus grands que ceux des pneus d’été, augmentant la traction sur la neige et la glace. Ces pneus qui ont réussi un test spécifique de performance de traction hivernale ont le droit d’afficher un symbole “Three-Peak Mountain Snow Flake” sur leurs flancs. Les pneus conçus pour les conditions hivernales sont optimisés pour rouler à des températures inférieures à 7 °C (45 °F). Certains pneus à neige ont des crampons en métal ou en céramique qui dépassent du pneu pour augmenter la traction sur la neige ou la glace durcie. Les goujons abrasent la chaussée sèche, causant de la poussière et créant une usure dans la trajectoire des roues. [24]Les réglementations qui exigent l’utilisation de pneus neige ou autorisent l’utilisation de crampons varient selon les pays d’Asie et d’Europe, et selon l’état ou la province d’Amérique du Nord.
  • Les pneus toutes saisons sont généralement classés pour la boue et la neige (M+S). Ces pneus ont des écarts de bande de roulement plus petits que les pneus neige et plus grands que les pneus conventionnels. Ils sont plus silencieux que les pneus neige sur les routes dégagées, mais moins performants sur la neige ou la glace. [25]
  • Les pneus tout-terrain sont conçus pour avoir une traction adéquate hors route, mais ont des caractéristiques de maniabilité et de bruit bénignes pour la conduite sur autoroute. [26] Ces pneus sont mieux notés sur la neige et la pluie que les pneus routiers et “bons” sur la glace, la roche et le sable. [27]
  • Les pneus tout-terrain ont une bande de roulement plus profonde et plus ouverte pour une bonne adhérence dans la boue que les pneus tout-terrain, mais fonctionnent moins bien sur la chaussée. [28]
  • Les pneus hautes performances sont conçus pour des vitesses allant jusqu’à 168 miles par heure (270 km/h) et les pneus ultra hautes performances sont conçus pour des vitesses allant jusqu’à 186 miles par heure (299 km/h), mais ont des caractéristiques de conduite plus dures et durabilité. [29]
  • Les véhicules électriques ont des exigences uniques en matière de pneus en raison de la combinaison du poids (entraînant un nouvel indice de charge), du couple plus élevé et des exigences de résistance au roulement plus faible. [30]

Les autres types de pneus automobiles légers comprennent les pneus à affaissement limité et les pneus de voiture de course :

  • Les pneus à affaissement limité évitent le besoin d’un pneu de secours, car ils peuvent être parcourus à une vitesse réduite en cas de crevaison, en utilisant un flanc rigide pour éviter d’endommager la jante du pneu. [31] Les véhicules sans pneus à affaissement limité comptent sur un pneu de secours, qui peut être un pneu compact, pour remplacer un pneu endommagé. [31]
  • Les pneus de voiture de course se divisent en trois catégories principales, DOT (homologués pour la route), slick et pluie . Les pneus de voiture de course sont conçus pour maximiser la friction dans les virages et l’accélération au détriment de la longévité. Les slicks de course n’ont pas de bande de roulement pour maximiser le contact avec la chaussée et les pneus pluie ont des canaux pour éjecter l’eau afin d’éviter l’ aquaplanage . [32]

à toute épreuve Pneus tout-terrain en transport

Les pneus à usage intensif pour les gros camions et les bus sont disponibles dans une variété de profils et supportent des charges de l’ordre de 4 000 à 5 500 livres (1 800 à 2 500 kg) sur la roue motrice. [22] Ceux-ci sont généralement montés en tandem sur l’essieu moteur. [31]

  • Les pneus de camion sont disponibles dans une variété de profils qui incluent un “profil bas” avec une hauteur de section de 70 à 45% de la largeur de la bande de roulement, une “base large” pour les véhicules lourds et un pneu “super-simple” qui a le même pression de contact totale en tant que combinaison de pneus à montage jumelé. [31]
  • Les pneus tout-terrain sont utilisés sur les véhicules de construction, les équipements agricoles et forestiers et d’autres applications qui se déroulent sur des terrains meubles. La catégorie comprend également les machines qui se déplacent sur des surfaces durcies sur des sites industriels, des ports et des aéroports. [33] Les pneus conçus pour les terrains meubles ont une bande de roulement profonde et large pour assurer la traction dans la saleté, la boue, le sable ou le gravier. [34]

Autre

Les avions, les vélos et diverses applications industrielles ont des exigences de conception distinctes.

Pneus sur les roues d’un bogie sur un Boeing 777

  • Les pneus d’avion sont conçus pour atterrir sur des surfaces pavées et comptent sur leur train d’atterrissage pour absorber le choc de l’atterrissage. Pour conserver le poids et l’espace requis, ils sont généralement petits par rapport au véhicule qu’ils supportent. La plupart sont des constructions à plis radiaux. Ils sont conçus pour une charge de pointe lorsque l’avion est à l’arrêt, bien que les charges latérales à l’atterrissage soient un facteur important. [35] Bien que l’aquaplanage soit un problème pour les pneus d’avion, ils ont généralement des rainures radiales et pas de rainures ou de lamelles latérales. [36] Certains aéronefs légers utilisent des pneus de toundra de grand diamètre et à basse pression pour atterrir sur des surfaces non préparées dans des zones sauvages. [37]
  • Les pneus de vélo peuvent être conçus pour rouler sur des routes ou sur des terrains non aménagés et peuvent être montés sur des véhicules à plus de deux roues. Il en existe trois types principaux : à pneu , câblé et tubulaire . [38] La plupart des pneus de vélo sont à pneu et ont un talon qui appuie contre la jante de la roue. Une chambre à air fournit la pression d’air et la pression de contact entre le talon et la jante. [39]
  • Les pneus industriels supportent des véhicules tels que les chariots élévateurs, les tracteurs, les excavatrices, les rouleaux compresseurs et les chargeuses à godets. Ceux utilisés sur des surfaces lisses ont une bande de roulement lisse, tandis que ceux utilisés sur des surfaces molles ont généralement de grandes caractéristiques de bande de roulement. [40] Certains pneus industriels sont pleins ou remplis de mousse. [41]
  • Les pneus de moto offrent une traction, résistent à l’usure, absorbent les irrégularités de surface et permettent à la moto de tourner via le contre- virage . Le contact des deux pneus avec le sol affecte la sécurité, le freinage, l’économie de carburant, le bruit et le confort du pilote. [42] [ source auto-publiée ? ]

Types de construction

Une coupe transversale d’un pneu montrant les orientations des plis

La construction de pneus couvre les pneus pneumatiques utilisés sur les voitures, les camions et les avions, mais comprend également des applications non automobiles avec des applications lentes, légères ou ferroviaires, qui peuvent avoir des pneus non pneumatiques.

Automobile

Suite à l’annonce par Consumer Reports en 1968 de la supériorité de la conception radiale, les pneus radiaux ont commencé une inexorable montée en parts de marché, atteignant 100% du marché nord-américain dans les années 1980. [17] La ​​technologie des pneus radiaux est maintenant la conception standard pour pratiquement tous les pneus automobiles, mais d’autres méthodes ont été utilisées. [23]

La construction de pneus radiaux utilise des cordes de pli de corps s’étendant des talons et à travers la bande de roulement de sorte que les cordes soient posées à peu près à angle droit par rapport à l’axe de la bande de roulement et parallèles les unes aux autres, ainsi que des ceintures stabilisatrices directement sous la bande de roulement. Les courroies peuvent être en corde ou en acier. Les avantages de cette construction comprennent une durée de vie plus longue de la bande de roulement, un meilleur contrôle de la direction, moins d’éruptions, une économie de carburant améliorée et une résistance au roulement plus faible. Les inconvénients du pneu radial sont une conduite plus difficile à basse vitesse sur des routes accidentées et dans le contexte du tout-terrain, une capacité «d’auto-nettoyage» réduite et une capacité d’adhérence inférieure à basse vitesse. [23]

La construction de pneus biaisés (ou à plis croisés) utilise des cordons de plis de corps qui s’étendent en diagonale d’un talon à l’autre, généralement à des angles de l’ordre de 30 à 40 degrés. Des plis successifs sont posés à des angles opposés formant un motif entrecroisé sur lequel la bande de roulement est appliquée. La conception permet à l’ensemble du corps du pneu de fléchir facilement, offrant le principal avantage de cette construction, une conduite en douceur sur des surfaces rugueuses. Cette caractéristique d’amorti entraîne également les inconvénients majeurs d’un pneu diagonal : une résistance au roulement accrue et moins de contrôle et de traction à des vitesses plus élevées. [23]

Un pneu diagonal à ceinture commence par deux nappes diagonales ou plus auxquelles les ceintures stabilisatrices sont collées directement sous la bande de roulement. Cette construction offre une conduite plus douce similaire au pneu diagonal, tout en réduisant la résistance au roulement car les ceintures augmentent la rigidité de la bande de roulement. Le design a été introduit par Armstrong, tandis que Goodyear l’a rendu populaire avec le pneu de marque « Polyglas » doté d’une carcasse en polyester avec des ceintures en fibre de verre. [43] Le pneu « ceinturé » commence par deux plis principaux de polyester, de rayonne ou de nylon recuits comme dans les pneus conventionnels, puis placés sur le dessus se trouvent des ceintures circonférentielles à différents angles qui améliorent les performances par rapport aux pneus biais non ceinturés. Les courroies peuvent être en fibre de verre ou en acier. [43]

Autre

Pneu sans air

Les pneus Tubeless sont des pneumatiques qui ne nécessitent pas de chambre à air séparée .

Les pneus semi-pneumatiques ont un centre creux, mais ils ne sont pas pressurisés. Ils sont légers, peu coûteux, increvables et offrent un amorti. [44] Ces pneus sont souvent livrés sous forme d’ensemble complet avec la roue et même des roulements à billes intégrés . Ils sont utilisés sur les tondeuses à gazon , les fauteuils roulants et les brouettes . Ils peuvent également être robustes, généralement utilisés dans des applications industrielles, [45] et sont conçus pour ne pas arracher leur jante lors de l’utilisation.

Un pneu sans air est un pneu non Pneumatique qui n’est pas supporté par la pression d’air. Ils sont le plus souvent utilisés sur les petits véhicules, tels que les voiturettes de golf, et sur les véhicules utilitaires dans des situations où le risque de crevaison est élevé, comme sur les engins de chantier. De nombreux pneus utilisés dans les applications industrielles et commerciales sont non pneumatiques et sont fabriqués à partir de composés de Caoutchouc solide et de plastique via des opérations de moulage. Les pneus pleins comprennent ceux utilisés pour les tondeuses à gazon, les planches à roulettes, les voiturettes de golf, les scooters et de nombreux types de véhicules industriels légers, de chariots et de remorques. L’une des applications les plus courantes des pneus pleins concerne les équipements de manutention (chariots élévateurs). Ces pneus sont installés au moyen d’une presse à pneus hydraulique.

Les roues en bois pour véhicules hippomobiles ont généralement un pneu en fer forgé . Cette construction fut étendue aux wagons des tramways hippomobiles, roulant sur des pavés de granit ou des rails en fonte .

Les roues de certaines locomotives ferroviaires et d’anciens types de matériel roulant sont équipées de pneumatiques ferroviaires afin d’éviter d’avoir à remplacer l’intégralité d’une roue. Le pneu, généralement en acier, entoure la roue et est principalement maintenu en place par ajustement serré .

Les pneus d’avion peuvent fonctionner à des pressions supérieures à 200 livres par pouce carré (14 bars ; 1 400 kPa ). [46] Certains pneus d’avion sont gonflés à l’azote pour “éliminer la possibilité d’une réaction chimique entre l’oxygène atmosphérique et les gaz volatils de la doublure intérieure du pneu produisant une explosion du pneu”. [47]

Fabrication

Les pneumatiques sont fabriqués dans environ 450 usines de pneumatiques à travers le monde. La production de pneus commence avec des matières premières en vrac telles que le Caoutchouc, le noir de carbone et les produits chimiques et produit de nombreux composants spécialisés qui sont assemblés et durcis. De nombreux types de Caoutchouc sont utilisés, le plus courant étant le copolymère styrène-butadiène . [48]

En 2004, 80 milliards de dollars de pneus ont été vendus dans le monde [49] , en 2010, ils étaient de 140 milliards de dollars [50] (environ 34 % de croissance corrigée de l’inflation) et devraient atteindre 258 milliards de dollars par an d’ici 2019. [51] 2015, les États-Unis ont fabriqué près de 170 millions de pneus. [52] Plus de 2,5 milliards de pneus sont fabriqués chaque année, faisant de l’industrie du pneu un grand consommateur de Caoutchouc naturel. On estime que d’ici 2019, 3 milliards de pneus seront vendus dans le monde chaque année. [51]

En 2011, les trois principales entreprises de fabrication de pneus en termes de chiffre d’affaires étaient Bridgestone (fabriquant 190 millions de pneus), Michelin (184 millions), Goodyear (181 millions); ils ont été suivis par Continental , et Pirelli . [53] [54] Le groupe Lego a produit plus de 318 millions de pneus jouets en 2011 et a été reconnu par Guinness World Records comme ayant la production annuelle la plus élevée de pneus de tous les fabricants. [55] [56]

Composants

Composants d’un pneu radial Pneus de vélo de montagne avec un motif à crampons ouverts pour une adhérence sur sol meuble L’absence de rainures maximise la friction sur la chaussée sèche sur un ensemble de pneus lisses de Formule 1 .

Un pneu comprend plusieurs composants : la bande de roulement, le talon, le flanc, l’épaule et la nappe.

Bande de roulement

La bande de roulement est la partie du pneu qui entre en contact avec la surface de la route. La partie en contact avec la route à un instant donné est la zone de contact . La bande de roulement est un Caoutchouc épais ou un composé de Caoutchouc/composite formulé pour fournir un niveau de traction approprié qui ne s’use pas trop rapidement. [57]

La bande de roulement se caractérise par un système de rainures circonférentielles, de lamelles latérales et de fentes pour les pneus route [23] ou un système de crampons et de vides pour les pneus destinés aux terrains meubles ou à la neige. Les rainures courent circonférentiellement autour du pneu et sont nécessaires pour évacuer l’eau. Les crampons sont la partie de la conception de la bande de roulement qui entre en contact avec la surface de la route. Rainures, lamelles et fentes permettent aux pneus d’évacuer l’eau.

La conception des bandes de roulement et l’interaction de types de pneus spécifiques avec la surface de la chaussée affectent le bruit de la chaussée , une source de pollution sonore émanant des véhicules en mouvement. Ces intensités sonores augmentent avec la vitesse élevée du véhicule. [58] Les bandes de roulement des pneus peuvent incorporer une variété de distances entre les fentes ( longueurs de pas ) pour minimiser les niveaux de bruit à des fréquences discrètes. Les lamelles sont des fentes coupées à travers le pneu, généralement perpendiculaires aux rainures, qui permettent à l’eau des rainures de s’échapper latéralement et d’atténuer l’ aquaplanage . [23]

Différentes conceptions de bande de roulement répondent à une variété de conditions de conduite. À mesure que le rapport entre la surface de la bande de roulement des pneus et la surface des rainures augmente, le frottement des pneus sur une chaussée sèche augmente également, comme on le voit sur les pneus de Formule 1 , dont certains n’ont pas de rainures. Les pneus hautes performances ont souvent des zones vides plus petites pour fournir plus de Caoutchouc en contact avec la route pour une meilleure traction, mais peuvent être composés de Caoutchouc plus souple qui offre une meilleure traction, mais s’use rapidement. [59] Les pneus boue et neige (M&S) utilisent des fentes plus grandes et plus profondes pour engager la boue et la neige. [23] Les pneus neige ont des fentes encore plus grandes et plus profondes qui compactent la neige et créent une résistance au cisaillement dans la neige compactée pour améliorer les performances de freinage et de virage. [60]

Les barres d’usure (ou indicateurs d’usure) sont des éléments surélevés situés au bas des rainures de la bande de roulement qui indiquent que le pneu a atteint sa limite d’usure. Lorsque les pattes de la bande de roulement sont usées au point que les barres d’usure se connectent à travers les pattes, les pneus sont complètement usés et doivent être mis hors service, généralement à une profondeur de bande de roulement restante de 1,6 millimètres (0,063 po). [61]

Autre

Le talon du pneu est la partie du pneu qui entre en contact avec la jante de la roue. Le talon est généralement renforcé avec du fil d’acier et composé de Caoutchouc à haute résistance et à faible flexibilité. Le talon repose fermement contre les deux jantes de la roue pour garantir qu’un pneu sans chambre à air retienne l’air sans fuite. L’ajustement du talon est serré pour garantir que le pneu ne se déplace pas circonférentiellement lorsque la roue tourne. La largeur de la jante par rapport au pneu est un facteur dans les caractéristiques de conduite d’une automobile, car la jante supporte le profil du pneu. [ citation nécessaire ]

Le flanc est la partie du pneu, ou pneu de vélo , qui fait le pont entre la bande de roulement et le talon. La paroi latérale est en grande partie en Caoutchouc mais renforcée avec des cordes en tissu ou en acier qui offrent une résistance à la traction et une flexibilité. Le flanc contient la pression d’air et transmet le couple appliqué par l’essieu moteur à la bande de roulement pour créer de la traction mais supporte peu le poids du véhicule, comme en témoigne l’effondrement total du pneu lors de la crevaison. Les flancs sont moulés avec des détails spécifiques au fabricant, des étiquettes d’avertissement imposées par le gouvernement et d’autres informations destinées aux consommateurs, et parfois des ornements décoratifs, comme des flancs blancs ou des lettres de pneus . [ citation nécessaire ]

L’épaule est la partie du pneu située au bord de la bande de roulement lorsqu’elle fait la transition vers le flanc. [62]

Les plis sont des couches de cordes relativement inextensibles intégrées dans le Caoutchouc [63] pour maintenir sa forme en empêchant le Caoutchouc de s’étirer en réponse à la pression interne. Les orientations des plis jouent un rôle important dans les performances du pneu et constituent l’un des principaux moyens de catégorisation des pneus. [64]

Matériaux

Les matériaux des pneumatiques modernes peuvent être divisés en deux groupes, les cordes qui composent la nappe et l’ élastomère qui les enveloppe.

Cordons

Les cordes, qui forment le pli et le bourrelet et fournissent la résistance à la traction nécessaire pour contenir la pression de gonflage, peuvent être composées d’ acier , de fibres naturelles comme le coton ou la soie , ou de fibres synthétiques comme le nylon ou le kevlar .

Élastomère Environ 50 % des pneus utilisent le copolymère styrène-butadiène comme ingrédient principal. [12]

L’élastomère, qui forme la bande de roulement et enveloppe les cordes pour les protéger de l’abrasion et les maintenir en place, est un élément clé de la conception des pneumatiques. Il peut être composé de divers composites de Caoutchouc – le plus courant étant le copolymère styrène-butadiène – avec d’autres composés chimiques tels que la silice et le noir de carbone .

L’optimisation de la résistance au roulement du matériau élastomère est un enjeu clé pour réduire la consommation de carburant dans le secteur des transports. On estime que les véhicules de tourisme consomment environ 5 à 15 % de leur carburant pour surmonter la résistance au roulement, tandis que l’estimation est censée être plus élevée pour les poids lourds. [65] Cependant, il existe un compromis entre la résistance au roulement et la traction et l’adhérence sur sol mouillé : alors qu’une faible résistance au roulement peut être obtenue en réduisant les propriétés viscoélastiques du composé de Caoutchouc (faible tangente (δ) ), cela se fait au prix de traction et adhérence sur sol mouillé, ce qui nécessite une hystérésiset la dissipation d’énergie (tangente élevée (δ)). Une faible valeur de tangente (δ) à 60 °C est utilisée comme indicateur d’une faible résistance au roulement, tandis qu’une valeur élevée de tangente (δ) à 0 °C est utilisée comme indicateur d’une traction élevée sur sol mouillé. [28] La conception d’un matériau élastomère capable d’obtenir à la fois une traction élevée sur sol mouillé et une faible résistance au roulement est essentielle pour assurer la sécurité et l’efficacité énergétique dans le secteur des transports.

Le matériau élastomère le plus couramment utilisé aujourd’hui est un copolymère styrène – butadiène . Il combine les propriétés du polybutadiène , qui est un polymère très caoutchouteux ( Tg = -100 °C) ayant une hystérésis élevée et offrant ainsi de bonnes propriétés d’adhérence sur sol mouillé, avec les propriétés du polystyrène , qui est un polymère vitreux ( Tg = 100 °C) ayant une faible hystérésis et offrant ainsi une faible résistance au roulement en plus de la résistance à l’ usure . Par conséquent, le rapport des deux monomères dans le copolymère styrène-butadiène est considéré comme essentiel pour déterminer la Température de transition vitreuse du matériau, qui est corrélée à ses propriétés d’adhérence et de résistance.[66]

Les émissions de particules non liées à l’échappement, générées par l’usure des freins, des embrayages, des pneus et des revêtements routiers, ainsi que par la suspension de la poussière de la route, constituent une part peu connue mais croissante des émissions du trafic routier et ont des conséquences importantes. impacts négatifs sur la santé publique. [67]

Sur le volant

Une chambre à air de vélo avec tige de valve

Les composants associés d’un pneu comprennent la roue sur laquelle il est monté, la tige de valve à travers laquelle l’air est introduit et, pour certains pneus, une chambre à air qui fournit les moyens étanches pour maintenir la pression des pneus.

  • Roue – Les pneus pneumatiques sont montés sur des roues qui ont le plus souvent des jantes intégrales sur leurs bords extérieurs pour maintenir le pneu. Les roues automobiles sont généralement fabriquées à partir d’acier embouti et soudé, ou d’un composite d’ alliages métalliques légers , tels que l’aluminium ou le magnésium. Il y a deux aspects à la façon dont les pneumatiques supportent la jante de la roue sur laquelle ils sont montés. [68] Premièrement, la tension dans les cordes tire uniformément sur le talon autour de la roue, sauf là où elle est réduite au-dessus de la zone de contact. [69] Deuxièmement, le talon transfère cette force nette à la jante. [70] [69]Les pneus sont montés sur la roue en forçant ses talons dans le canal formé par les jantes intérieure et extérieure de la roue. [71] [72]
  • Tige de valve – Les pneus pneumatiques reçoivent leur air à travers une tige de valve – un tube en métal ou en Caoutchouc, avec un clapet anti -retour , généralement une valve Schrader sur les automobiles et la plupart des pneus de vélo, ou une valve Presta sur les vélos hautes performances. Ils se montent directement sur la jante, dans le cas des pneus tubeless, ou font partie intégrante de la chambre à air. [ citation nécessaire ] La plupart des véhicules de tourisme modernes doivent désormais disposer d’un Système de surveillance de la pression des pneus qui consiste généralement en une tige de valve attachée à un module électronique. [31]
  • Chambre à air – La plupart des pneus de vélo , de nombreux pneus de moto et de nombreux pneus pour gros véhicules tels que les bus, les camions lourds et les tracteurs sont conçus pour être utilisés avec des chambres à air. Les chambres à air sont des ballons en forme de tore fabriqués à partir d’un matériau imperméable, tel que du Caoutchouc synthétique souple et élastique, pour éviter les fuites d’air. Les chambres à air sont insérées dans le pneu et gonflées pour conserver la pression d’air. Les grandes chambres à air peuvent être réutilisées à d’autres fins, telles que la natation et le rafting (voir anneau de natation ), le tubing (loisirs) , la luge et le skitching. Des tores gonflables spécialement conçus sont également fabriqués pour ces utilisations, offrant un choix de couleurs, de revêtement en tissu, de poignées, de ponts et d’autres accessoires, et éliminant la tige de valve en saillie. [ citation nécessaire ]

Caractéristiques de performance

Enveloppe de performance des pneus par Goodyear

Les interactions d’un pneu avec la chaussée sont complexes. Un modèle (empirique) couramment utilisé des propriétés des pneus est la “formule magique” de Pacejka . [73] Certaines sont expliquées ci-dessous, par ordre alphabétique, par article.

Dynamique

  • Équilibre – Les combinaisons roue-pneu nécessitent une répartition uniforme de la masse autour de leur circonférence pour maintenir l’ équilibre des pneus , tout en tournant à grande vitesse. Les pneus sont vérifiés au point de fabrication pour un déséquilibre statique excessif et un déséquilibre dynamique à l’aide de machines automatiques d’équilibrage des pneus. Les pneus sont à nouveau vérifiés dans l’usine d’assemblage automobile ou dans le magasin de vente au détail de pneus après avoir monté le pneu sur la roue. Les ensembles qui présentent un déséquilibre excessif sont corrigés en appliquant des poids d’équilibrage sur les roues pour contrebalancer le déséquilibre pneu/roue. Une méthode alternative à l’équilibrage des pneus consiste à utiliser des agents internes d’équilibrage des pneus. Ces agents profitent de la force centrifuge et de l’inertie pour contrebalancer le déséquilibre du pneu. [ citation nécessaire ]Pour faciliter un bon équilibrage, la plupart des fabricants de pneus hautes performances placent des marques rouges et jaunes sur les flancs pour permettre le meilleur montage possible de l’ensemble pneu/roue. Il existe deux méthodes de montage d’ensembles pneu-roue hautes performances à l’aide de ces marques rouges (uniformité) ou jaunes (poids). [74]
  • Croissance centrifuge – Un pneu tournant à des vitesses plus élevées a tendance à développer un diamètre plus grand, en raison des forces centrifuges qui éloignent le Caoutchouc de la bande de roulement de l’axe de rotation. Cela peut entraîner une erreur du compteur de vitesse . Lorsque le diamètre du pneu augmente, la largeur du pneu diminue. Cette croissance centrifuge peut provoquer un frottement du pneu contre le véhicule à grande vitesse. Les pneus de moto sont souvent conçus avec des renforts visant à minimiser la croissance centrifuge. [23]
  • Traînée Pneumatique – La traînée Pneumatique d’un pneu est l’effet de traînée généré par des pneus conformes roulant sur une surface dure et soumis à des charges latérales, comme dans un virage. Plus techniquement, c’est la distance à laquelle la force résultante du glissement latéral se produit derrière le centre géométrique de la zone de contact . [75]
  • Angle de glissement – L’angle de glissement ou l’angle de dérapage est l’angle entre la direction de déplacement réelle d’une roue qui roule et la direction vers laquelle elle pointe (c’est-à-dire l’angle de la somme vectorielle de la vitesse de translation de la roue v X {style d’affichage v_{x}} et vitesse de dérapage v y {displaystyle v_{y}} ). [23]
  • Longueur de relaxation – La longueur de relaxation est le délai entre le moment où un angle de glissement est introduit et le moment où la force de virage atteint sa valeur en régime permanent. [23]
  • Taux de ressort —La rigidité verticale, ou taux de ressort , est le rapport entre la force verticale et la déviation verticale du pneu, et elle contribue à la performance globale de la suspension du véhicule. En général, la raideur du ressort augmente avec la pression de gonflage. [76]
  • Distance d’arrêt – Les pneus axés sur la performance ont une bande de roulement et des composés de Caoutchouc conçus pour adhérer à la surface de la route, et ont donc généralement une distance d’arrêt légèrement plus courte. Cependant, des essais de freinage spécifiques sont nécessaires pour des données au-delà des généralisations. [23]

Les forces

  • Poussée de carrossage – La poussée de carrossage et la force de carrossage sont la force générée perpendiculairement à la direction de déplacement d’un pneu roulant en raison de son angle de carrossage et de sa surface de contact finie. [23]
  • Cercle des forces— Le cercle des forces , le cercle de traction, le cercle de frottement ou l’ellipse de frottement est un moyen utile de réfléchir à l’interaction dynamique entre le pneu d’un véhicule et la surface de la route. [77]
  • Zone de contact – La zone de contact , ou empreinte, du pneu, est la zone de la bande de roulement qui est en contact avec la surface de la route. Cette zone transmet les efforts entre le pneu et la route par frottement. Le rapport longueur/largeur de la surface de contact affecte le comportement de la direction et des virages. [23]
  • Force de virage— La force de virage ou force latérale est la force latérale (c’est-à-dire parallèle à la surface de la route) produite par un pneu de véhicule lors d’un virage. [23]
  • Adhérence sur sol sec — L’adhérence sur sol sec est la mesure de la capacité du pneu à fournir une traction, ou adhérence, dans des conditions sèches. La traction à sec est fonction de l’adhésivité du composé de Caoutchouc. [23]
  • Variation de force— La bande de roulement et les éléments du flanc du pneu subissent une déformation et une récupération lorsqu’ils entrent et sortent de l’empreinte. Le Caoutchouc étant élastomère, il se déforme au cours de ce cycle. Au fur et à mesure que le Caoutchouc se déforme et récupère, il transmet des forces cycliques au véhicule. Ces variations sont collectivement appelées uniformité des pneus . L’uniformité des pneus est caractérisée par la Variation de la force radiale (RFV), la variation de la force latérale (LFV) et la variation de la force tangentielle . La variation de force radiale et latérale est mesurée sur une Machine à variation de forceà la fin du processus de fabrication. Les pneus en dehors des limites spécifiées pour RFV et LFV sont rejetés. Les paramètres géométriques, y compris le faux-rond radial, le faux-rond latéral et le renflement du flanc, sont mesurés à l’aide d’une machine d’uniformité des pneus à l’usine de pneus à la fin du processus de fabrication en tant que contrôle de qualité. [23]
  • Résistance au roulement — La résistance au roulement est la résistance au roulement causée par la déformation du pneu en contact avec la surface de la route. Au fur et à mesure que le pneu roule, la bande de roulement entre dans la zone de contact et se déforme à plat pour se conformer à la chaussée. L’énergie nécessaire pour effectuer la déformation dépend de la pression de gonflage, de la vitesse de rotation et de nombreuses propriétés physiques de la structure du pneu, telles que la force du ressort et la rigidité. Les fabricants de pneus recherchent des constructions de pneus à faible résistance au roulement pour améliorer l’économie de carburantdans les voitures et surtout les camions, où la résistance au roulement représente une forte proportion de la consommation de carburant. Les pneus pneumatiques ont également une résistance au roulement beaucoup plus faible que les pneus pleins. Parce que la pression d’air interne agit dans toutes les directions, un Pneumatique est capable “d’absorber” les bosses de la route lorsqu’il roule dessus sans ressentir une force de réaction opposée à la direction de la marche, comme c’est le cas avec un solide (ou une mousse). -gonflé). [23]
  • Couple d’alignement automatique— Le couple d’alignement automatique , également connu sous le nom de couple d’alignement, SAT ou Mz, est le couple qu’un pneu crée lorsqu’il roule et qui tend à le diriger, c’est-à-dire à le faire tourner autour de son axe vertical. [23]
  • Traction sur sol mouillé— La traction sur sol mouillé est la traction ou l’adhérence du pneu dans des conditions humides. La traction sur sol mouillé est améliorée par la capacité de la conception de la bande de roulement à canaliser l’eau hors de l’empreinte du pneu et à réduire l’ aquaplanage . Cependant, les pneus à section circulaire, comme ceux que l’on trouve sur les vélos de course, lorsqu’ils sont correctement gonflés, ont une empreinte suffisamment petite pour ne pas être sensibles à l’aquaplanage. Pour de tels pneus, on observe que des pneus entièrement lisses donneront une traction supérieure à la fois sur la chaussée mouillée et sèche. [78]

Charge

  • Sensibilité à la charge— La sensibilité à la charge est le comportement des pneus sous charge. Les pneumatiques conventionnels ne se comportent pas comme le suggère la théorie classique du frottement . A savoir, la sensibilité à la charge de la plupart des pneus réels dans leur plage de fonctionnement typique est telle que le coefficient de frottement diminue à mesure que la charge verticale, Fz, augmente. [23]
  • Charge de travail – La charge de travail d’un pneu est surveillée afin qu’il ne soit pas soumis à des contraintes excessives, ce qui pourrait entraîner sa défaillance prématurée. [79] La charge de travail est mesurée en tonne-kilomètre par heure (TKPH). L’appellation et les unités de mesure sont les mêmes. La récente pénurie et l’augmentation du coût des pneus pour les équipements lourds ont fait du TKPH un paramètre important dans la sélection des pneus et l’entretien des équipements pour l’industrie minière. Pour cette raison, les fabricants de pneus pour les gros véhicules de terrassement et d’exploitation minière attribuent des cotes TKPH à leurs pneus en fonction de leur taille, de leur construction, du type de bande de roulement et du composé de Caoutchouc. [80] [81]La cote est basée sur le poids et la vitesse que le pneu peut supporter sans surchauffer et le détériorer prématurément. La mesure équivalente utilisée aux États-Unis est la tonne mile par heure (TMPH).

Porter

L’usure des pneus est une source majeure de pollution du Caoutchouc. Une préoccupation ici est que la pollution par l’usure des pneus des véhicules n’est pas réglementée, contrairement aux émissions d’échappement. [82]

Pneu montrant une usure inégale de la bande de roulement au point d’exposer la carcasse Usure de la bande de roulement Cela se produit par un contact normal avec les routes ou le terrain ; il existe plusieurs types d’usure anormale de la bande de roulement. Un mauvais alignement des roues peut entraîner une usure excessive des nervures les plus à l’intérieur ou à l’extérieur. Les routes de gravier, les terrains rocheux et autres terrains accidentés provoquent une usure accélérée. Un gonflage excessif au-dessus du maximum du flanc peut provoquer une usure excessive au centre de la bande de roulement. Les pneus modernes ont des ceintures en acier intégrées pour éviter cela. Un sous-gonflage provoque une usure excessive des nervures extérieures. Des roues déséquilibrées peuvent entraîner une usure inégale des pneus, car la rotation peut ne pas être parfaitement circulaire. Les fabricants de pneus et les constructeurs automobiles ont mutuellement établi des normes pour les tests d’usure de la bande de roulement qui incluent des paramètres de mesure pour le profil de perte de bande de roulement, le nombre de crampons et l’usure talon-pointe. [23] Indicateurs d’usure de la bande de roulement ( TWI ) Barres surélevées dans les canaux de la bande de roulement, qui indiquent que la bande de roulement est usée et donc dangereuse. Des indicateurs sont obligatoires sur tous les nouveaux pneus depuis 1968 aux États-Unis. [83] Dans de nombreux pays, le code de la route interdit de conduire sur la voie publique lorsque la surface de contact affleure l’une de ces barres – ceci est souvent défini lorsque la profondeur de la rainure est d’environ 1,5 ou 1,6 mm (2/32 pouce). TWI peut également être utilisé pour faire référence à de petites flèches ou icônes sur le flanc du pneu, indiquant l’emplacement des barres d’usure surélevées. Dommages dus au vieillissement Le vieillissement des pneus ou “dégradation thermo-oxydative” peut être causé par le temps, les températures ambiantes et de fonctionnement, la pression partielle d’O2 dans un pneu, la fatigue de flexion ou les caractéristiques de construction et de mélange. Par exemple, une exposition prolongée aux UV conduit à la déformation chimique du Caoutchouc, provoquant potentiellement une pourriture sèche. Diverses méthodes de stockage peuvent ralentir le processus de vieillissement, mais n’élimineront pas la dégradation des pneus. [84]

Tailles, codes, normes et organismes de réglementation

Schéma d’identification des pneus avec codes de pneus

Les pneus automobiles ont une variété de marquages ​​d’identification moulés sur le flanc comme un code de pneu . Ils indiquent la taille, la cote et d’autres informations pertinentes pour ce pneu individuel.

Amériques

La National Highway and Traffic Safety Administration (NHTSA) est un organisme gouvernemental américain au sein du Department of Transportation (DOT) chargé de réglementer la sécurité automobile aux États-Unis. [85] La NHTSA a établi l’Uniform Tire Quality Grading System ( UTQG ), qui est un système de comparaison des performances des pneus conformément au Code of Federal Regulations 49 CFR 575.104; il nécessite l’étiquetage des pneus pour l’usure de la bande de roulement, la traction et la température. Le code DOT est une séquence de caractères alphanumériques moulée dans le flanc du pneu et permet l’identification du pneu et son âge. Le code est mandaté par le département américain des transports [85]mais est utilisé dans le monde entier. [86] Le code DOT est également utile pour identifier les pneus faisant l’objet d’ un rappel de produit [87] ou en fin de vie en raison de leur âge. La Tire and Rim Association (T&RA) est une organisation américaine de normalisation volontaire qui promeut l’interchangeabilité des pneus, des jantes et des pièces connexes. D’un intérêt particulier, ils publient les dimensions clés des pneus, les dimensions du contour de la jante, les normes de dimension des valves de pneu et les normes de charge/gonflage.

L’ Institut national de normalisation de la métrologie et de la qualité industrielle (INMETRO) est l’ organisme fédéral brésilien responsable de la certification des roues et des pneus automobiles. [88]

L’Europe 

L’ Organisation technique européenne du pneu et de la jante (ETRTO) est l’organisation européenne de normalisation “pour établir les dimensions techniques, les caractéristiques de charge/pression et les directives de fonctionnement”. [89]Tous les pneus vendus pour un usage routier en Europe après juillet 1997 doivent porter une marque E. La marque elle-même est soit un “E” majuscule, soit un “e” minuscule – suivi d’un nombre dans un cercle ou un rectangle, suivi d’un autre nombre. Un “E” (majuscule) indique que le pneu est certifié conforme aux exigences dimensionnelles, de performance et de marquage du règlement ECE 30. Un “e” (minuscule) indique que le pneu est certifié conforme aux exigences dimensionnelles, de performance et de marquage et les exigences de marquage de la directive 92/23/CEE. Le numéro dans le cercle ou le rectangle indique le code du pays du gouvernement qui a accordé l’homologation de type. Le dernier chiffre à l’extérieur du cercle ou du rectangle est le numéro du certificat d’homologation de type délivré pour cette taille et ce type de Pneumatique particulier. [90]

La pratique recommandée de la British Rubber Manufacturers Association (BRMA), publiée en juin 2001, stipule que « les membres de la BRMA recommandent fortement que les pneus inutilisés ne soient pas mis en service s’ils ont plus de six ans et que tous les pneus soient remplacés dix ans après la date de leur fabrication.” [91]

Asie

L’ Association japonaise des fabricants de pneus automobiles (JATMA) est l’organisme de normalisation japonais pour les pneus, les jantes et les valves. [92] Il remplit des fonctions similaires à celles du T&RA et de l’ETRTO.

La China Compulsory Certification (CCC) est un système de certification obligatoire concernant la sécurité des produits en Chine qui est entré en vigueur en août 2002. Le système de certification CCC est géré par l’Administration générale d’État pour la supervision de la qualité, l’inspection et la quarantaine de la République populaire de Chine ( AQSIQ) et l’Administration de certification et d’accréditation de la République populaire de Chine (CNCA). [93]

Maintenance

Un atelier de réparation de pneus au Niger

Pour maintenir la santé des pneus, plusieurs actions sont appropriées, la rotation des pneus, l’alignement des roues et, parfois, le rechapage du pneu.

  • Rotation —Les pneus peuvent présenter des schémas d’usure irréguliers une fois installés sur un véhicule et partiellement usés. Les véhicules à traction avant ont tendance à user les pneus avant plus rapidement que les pneus arrière. La rotation des pneus déplace les pneus vers différentes positions de la voiture, comme l’avant vers l’arrière, afin d’uniformiser l’usure, dans le but de prolonger la durée de vie du pneu. [94]
  • Alignement – L’alignement des roues aide à prévenir l’usure en faisant tourner le pneu dans une direction autre que la trajectoire du véhicule. Lorsqu’ils sont montés sur le véhicule, la roue et le pneu peuvent ne pas être parfaitement alignés dans le sens de la marche et peuvent donc présenter une usure irrégulière. Si l’écart d’alignement est important, l’usure irrégulière deviendra importante si elle n’est pas corrigée. L’alignement des roues est la procédure de vérification et de correction de cette condition par le réglage des angles de carrossage , de chasse et de pincement . Le réglage des angles doit être effectué conformément aux spécifications OEM. [95]

Inflation

Résistance au roulement en fonction du gonflage des pneus

Le gonflage est la clé d’une bonne résistance à l’usure et au roulement des pneumatiques. De nombreux véhicules sont équipés de systèmes de surveillance pour assurer un gonflage correct.

  • Spécification —Les pneus sont spécifiés par le constructeur du véhicule avec une pression de gonflage à froid recommandée , ce qui permet un fonctionnement sûr dans les limites de charge et de charge du véhicule spécifiées. La plupart des pneus sont estampillés avec une cote de pression maximale. Cependant, pour les véhicules de tourisme et les camions légers, un autocollant juste à l’intérieur de la porte du conducteur et le manuel du propriétaire du véhicule fournissent des conseils sur le gonflage approprié. [96]
  • Contact avec le sol – La zone de contact du pneu est facilement modifiée par le surgonflage et le sous-gonflage. Le surgonflage peut augmenter l’usure de la zone de contact centrale, et le sous-gonflage entraînera une bande de roulement concave, ce qui entraînera moins de contact central, bien que la zone de contact globale soit toujours plus grande. [97] La ​​plupart des pneus modernes s’usent uniformément à des pressions de pneus élevées, mais se dégradent prématurément s’ils sont sous-gonflés. Une augmentation de la pression des pneus peut diminuer la résistance au roulement et peut également entraîner des distances d’arrêt plus courtes [98]Si la pression des pneus est trop faible, la surface de contact des pneus est considérablement augmentée. Cela augmente la résistance au roulement, la flexion des pneus et la friction entre la route et le pneu. Un sous-gonflage peut entraîner une surchauffe des pneus, une usure prématurée de la bande de roulement et une séparation de la bande de roulement dans les cas graves. [99]
  • Surveillance – Les systèmes de surveillance de la pression des pneus (TPMS) sont des systèmes électroniques qui surveillent la pression des pneus sur les roues individuelles d’un véhicule et alertent le conducteur lorsque la pression descend en dessous d’une limite d’avertissement. Il existe plusieurs types de conceptions pour surveiller la pression des pneus. Certains mesurent en fait la pression d’air et d’autres effectuent des mesures indirectes, telles que la mesure lorsque la taille relative du pneu change en raison d’une pression d’air plus faible.

Dangers

Bulle de pneu Pneu montrant des fissures causées par les intempéries suite à une exposition à long terme aux intempéries Pneu automobile crevé

Les dangers liés aux pneus peuvent provenir d’une défaillance du pneu lui-même ou d’une perte de traction sur la surface sur laquelle il roule.

Échec

Les pneus peuvent tomber en panne pour diverses raisons, notamment : [100]

  • Séparation de la bande —La séparation de la bande peut être de bande à bande, bande de roulement et bande, ou séparation du bord de la bande. Une séparation ceinture à ceinture peut se produire lorsque le pneu fléchit trop, à cause des températures élevées de la chaussée, des impacts des dangers de la route et d’autres causes liées à l’entretien et au stockage.
  • Séparations sans ceinture – Les séparations sans ceinture comprennent celles au niveau de la bande de roulement du pneu, dans la zone du talon, dans le flanc inférieur, entre les plis de renforcement et des matériaux d’acier ou de tissu de renforcement.
  • Autre—Les autres types de défaillance comprennent les dommages de roulage à plat, la dégradation chimique, les fissures, les indentations et les renflements

Perte de traction

  • Caoutchouc en fusion – Lorsque le Caoutchouc des pneus chauffe, en raison du frottement de l’arrêt, des virages ou de l’accélération, il peut commencer à fondre, lubrifier la zone de contact pneu-chaussée et se déposer sur la chaussée. Cet effet est plus fort avec une température ambiante élevée. [23]
  • Hydroplanage – Les pneus de véhicules à moteur ou d’avions passant sur une chaussée mouillée peuvent perdre le contact avec une vitesse ou une profondeur d’eau suffisante pour une conception de bande de roulement donnée. Dans ce cas, la zone de contact du pneu roule sur un film d’eau et perd la friction nécessaire au freinage ou aux virages et se met à l’ aquaplanage (ou aquaplane ). L’aquaplanage peut se produire sous forme d’aquaplanage dynamique où de l’eau stagnante est présente à une profondeur d’au moins 0,12 pouce (3 mm) au-dessus de la texture de la chaussée et la vitesse est maintenue au-dessus d’un niveau seuil. Cela peut également se produire sous forme d’ aquaplanage visqueux dans lequel le Caoutchouc des pneus fond pendant un bref intervalle et provoque un glissement; cela peut laisser des dépôts de Caoutchouc sur la partie d’atterrissage d’une piste. [101]L’aquaplanage dynamique entraîne une diminution de la friction et du contact avec l’augmentation de la vitesse des pneus. [102]
  • Neige – Le degré auquel un pneu peut maintenir la traction dans la neige dépend de sa capacité à compacter la neige, ce matériau développant alors une résistance au glissement le long d’un plan de cisaillement parallèle à la zone de contact du pneu sur le sol. [103] En même temps, le bas des bandes de roulement des pneus comprime la neige sur laquelle ils s’appuient, créant également des frottements. Le processus de compactage de la neige dans les bandes de roulement nécessite qu’elle soit expulsée à temps pour que la bande de roulement compacte à nouveau la neige lors de la rotation suivante. Le processus de compactage/contact fonctionne à la fois dans le sens de la marche pour la propulsion et le freinage, mais aussi latéralement pour les virages. [60]
  • Glace – La glace est généralement proche de son point de fusion lorsqu’un pneu la parcourt. Ceci, combiné à une texture lisse, favorise un faible coefficient de frottement et une traction réduite lors du freinage, des virages ou de l’accélération. [23]
  • Sol mou – Le sol peut être lubrifié avec de l’eau, ce qui réduit sa capacité à maintenir la résistance au cisaillement lorsqu’un pneu tente d’appliquer une force lors de l’accélération, du freinage ou des virages. Le sable sec a également une faible résistance au cisaillement, en raison d’une mauvaise cohésion entre les particules de sable. [104]

Fin d’utilisation

Pneus recyclés dans des réservoirs d’eau sur le toit. Cherchen , Xinjiang.

Une fois les pneus mis au rebut, ils sont considérés comme des pneus usés. Les pneus usés sont souvent réutilisés pour des choses allant des barrières d’auto-tamponneuses aux poids pour maintenir les bâches. Les pneus ne sont pas souhaités dans les Décharges , en raison de leurs volumes importants et de 75 % d’espace vide, ce qui consomme rapidement un espace précieux. Les pneus en Caoutchouc sont susceptibles de contenir des traces de métaux lourds ou d’autres polluants graves , mais ceux-ci sont étroitement liés dans le composé de Caoutchouc réel, de sorte qu’ils ne sont pas susceptibles d’être dangereux à moins que la structure du pneu ne soit gravement endommagée par le feu ou des produits chimiques puissants. [105]Certaines installations sont autorisées à recycler les pneus usés par déchiquetage et transformation en nouveaux produits, ou à vendre le matériau à des centrales électriques agréées pour le carburant. Certains pneus peuvent également être rechapés pour être réutilisés.

Problèmes environnementaux

Les Américains génèrent environ 285 millions de pneus usés par an. [106] De nombreux États ont des réglementations sur le nombre de pneus usagés pouvant être conservés sur place, en raison de problèmes de déversement, de risques d’incendie et de moustiques. Dans le passé, des millions de pneus ont été jetés dans des champs ouverts. Cela crée un terrain fertile pour les moustiques, car les pneus retiennent souvent l’eau à l’intérieur et restent suffisamment chauds pour la reproduction des moustiques. Les moustiques créent une nuisance et peuvent augmenter la probabilité de propagation de maladies. Cela crée également un danger d’incendie, car un si grand tas de pneus représente beaucoup de carburant. Quelques feux de pneusont brûlé pendant des mois, car l’eau ne pénètre pas ou ne refroidit pas adéquatement les pneus en feu. Les pneus sont connus pour se liquéfier, libérant des hydrocarbures et d’autres contaminants dans le sol et même dans les eaux souterraines, sous la chaleur et les températures extrêmes d’un incendie. La fumée noire d’un incendie de pneus pollue l’air et constitue un danger pour les propriétés du vent. [ citation nécessaire ]

L’utilisation de copeaux de pneus usagés pour l’aménagement paysager est devenue controversée en raison de la lixiviation des métaux et d’autres contaminants des morceaux de pneus. Le zinc est concentré (jusqu’à 2 % en poids) à des niveaux suffisamment élevés pour être hautement toxique pour la vie aquatique et les plantes. [107] La ​​preuve que certains des composés qui s’échappent des pneus dans l’eau contiennent des perturbateurs hormonaux et provoquent des lésions hépatiques est particulièrement préoccupante. [108]

Les pneus sont une source majeure de pollution microplastique . [109]

Rechapage

Les pneus complètement usés peuvent être rechapés , refabriqués pour remplacer la bande de roulement usée. [110] C’est ce qu’on appelle le rechapage ou le rechapage, un processus de polissage de la bande de roulement usée et d’application d’une nouvelle bande de roulement. [111] Il existe deux procédés principaux utilisés pour le rechapage des pneus, appelés méthodes de vulcanisation et de prévulcanisation. Les deux processus commencent par l’inspection du pneu, suivie d’une méthode d’inspection non destructive telle que la shearographie [112] pour localiser les dommages non visibles et les débris incrustés.et les ongles. Certaines enveloppes sont réparées et d’autres sont jetées. Les pneus peuvent être rechapés plusieurs fois si la carcasse est en état de marche. Les pneus utilisés pour les véhicules à livraison courte sont rechapés plus que les pneus longue distance sur la durée de vie du corps du pneu. Les carcasses aptes au rechapage ont l’ancienne bande de roulement polie pour se préparer au rechapage. [113]

Pendant le processus de rechapage, les techniciens de rechapage doivent s’assurer que la carcasse est dans le meilleur état possible afin de minimiser la possibilité d’une défaillance de la carcasse. Les carcasses présentant des problèmes tels qu’une bande de roulement coiffée, une séparation de la bande de roulement, des coupures irréparables, des courroies corrodées ou des dommages aux flancs, ou tout pneu à plat ou dérapé, seront rejetées. La méthode de durcissement du moule implique l’application de Caoutchouc brut sur l’enveloppe préalablement polie et préparée, qui est ensuite durcie dans des matrices. Pendant la période de durcissement, la vulcanisation a lieu et le Caoutchouc brut se lie à la carcasse, prenant la forme de la bande de roulement de la matrice. D’autre part, la méthode de pré-durcissement implique l’application d’une bande de roulement prête à l’emploi sur l’enveloppe polie et préparée, qui est ensuite durcie dans un autoclave afin que la vulcanisation puisse se produire. [113]

Recyclage

Les pneus peuvent être recyclés, entre autres, dans l’ asphalte thermofusible , généralement en tant que modificateur de Caoutchouc émietté – revêtement d’asphalte recyclé (CRM-RAP), [114] [115] et en tant qu’agrégat dans le béton de ciment portland . [116] Les pneus déchiquetés peuvent créer un paillis de Caoutchouc sur les terrains de jeux pour réduire les blessures dues aux chutes. [117] Il y a des bâtiments “verts” qui sont construits à la fois des bâtiments privés et publics qui sont fabriqués à partir de vieux pneus. [118]

La méthode de pyrolyse des pneus pour le recyclage des pneus usagés est une technique qui chauffe des pneus entiers ou broyés dans une cuve de réacteur contenant une atmosphère sans oxygène et une source de chaleur. Dans le réacteur, le Caoutchouc est ramolli, après quoi les polymères de Caoutchouc se décomposent en continu en molécules plus petites.

Autres utilisations

Enfants sur une balançoire

D’autres utilisations en aval ont été développées pour les pneus usés, notamment :

  • Éléments de construction – Des pneus remplis de terre ont été utilisés comme conteneurs de jardin [119] fondations de maisons, [120] murs pare-balles [121] et pour prévenir l’érosion des sols dans les plaines inondables. [122]
  • Équipement récréatif – Les pneus usagés sont utilisés comme équipement d’exercice pour les programmes sportifs tels que le football américain . [123] Un exercice de conditionnement classique qui améliore la vitesse et l’agilité des joueurs est le “Tire Run” où les pneus sont disposés côte à côte, avec chaque pneu à gauche à quelques centimètres devant le pneu à droite dans un motif en zigzag. Les athlètes parcourent ensuite le motif des pneus en marchant au centre de chaque pneu. L’exercice oblige les athlètes à lever les pieds au-dessus du sol plus haut que la normale pour éviter de trébucher sur les pneus. [124] Les vieux pneus sont parfois convertis en balançoire pour jouer. [125]

Voir également

  • Direction sèche
  • Liste des produits manufacturés gonflables
  • Pneu tout-terrain
  • Aperçu des pneus
  • Métro sur pneus
  • Tramways sur pneus

Références

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Liens externes

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Marché mondial de la chaîne de protection des pneus

  • Brochure « Sécurité des pneus » de National Highway Traffic Safety Adm
  • Site d’évaluation et d’entretien des pneus du gouvernement américain.

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