Pneumatique (véhicule)

Pour les articles homonymes, voir Pneumatique.

Un pneumatique d'automobile.

Un pneu, apocope de pneumatique, est un solide souple de forme torique formé de gomme et autres matériaux textiles et / ou métalliques. Il est conçu pour être monté sur la jante d'une roue et gonflé avec un gaz sous pression, habituellement de l'air ou de l'azote. Il assure le contact de la roue avec le sol, procurant une certaine adhérence, un amortissement des chocs et des vibrations facilitant ainsi le déplacement des véhicules terrestres et autres véhicules en configuration terrestre.

Secteur économique

La conception, la fabrication et la commercialisation des pneumatiques représentent toute l'activité économique du secteur de la fabrication de pneumatiques.

Histoire du pneumatique

Pneu sur une roue d'avion à l'inspection, dans les années 1940.

Après avoir fait breveter son invention, John Boyd Dunlop fonde en 1889 la première manufacture de pneumatiques. Les vélos peuvent ainsi rouler sur des pneus qui sont des boudins de caoutchouc gonflés d’air et fixés à la jante. Si le confort est ainsi au rendez-vous, le système n'est pas pratique : en cas de crevaison, changer de pneu est une opération longue et délicate.

Édouard Michelin aurait rencontré un cycliste anglais demandant une réparation lors de son passage à Clermont-Ferrand. Ce cycliste lui aurait donné l'idée de la chambre à air. Édouard et son frère André Michelin inventent un nouveau système de pneu avec chambre à air, qui est breveté en 1891. Le nouveau pneu est mis à l'épreuve de la réalité la même année par Charles Terront qui sort vainqueur de la première course cycliste Paris-Brest. L'invention est un succès immédiat, et pas seulement dans le monde du vélo : très vite, l'automobile s'empare à son tour du pneu, remplaçant les bandages par des pneumatiques. Conçue et fabriquée par Michelin, L'Éclair est la première voiture sur pneus (1895).

En 1899, La Jamais contente, première voiture à atteindre les 100 km/h est équipée de pneus Michelin. Après les cycles et les voitures, c'est le tour des voitures d’enfants et même des fiacres d'en être équipés.

En 1929, un pneu pour rouler sur les rails est mis au point pour équiper la Micheline. La même année le pneu sans chambre à air, dit « Tubeless » (appellation anglophone) est inventé par un britannique d'origine néo-zélandaise du nom d'Edward Brice Killen. Il serait préférable de dire pneu avec chambre incorporée, car la chambre à air est remplacée par une gomme d'étanchéité à l'intérieur du pneu. L'élastomère généralement utilisé est du butyle car son étanchéité est dix fois supérieure au caoutchouc naturel (isoprène). Le butyle a l'inconvénient de ne pas se lier facilement avec les autres élastomères. Pour favoriser la liaison, on lui incorpore des halogènes tel que le chlore.

Le premier pneu à clous pour rouler sur le verglas ou la neige est quant à lui mis au point en 1933.

L'utilisation d'une structure à carcasse radiale est brevetée le 4 juin 1946 par Michelin. La première voiture à en être équipée est la Citroën Traction Avant.

En 1951, c'est au tour du métro de se mettre aux pneus à Paris.

Le pneu a, depuis, beaucoup évolué dans des sens très différents : pneus à lamelles pour une meilleure adhérence sur la neige, pneus faisant économiser du carburant par une moindre résistance au roulement, etc.

Constitution

Un pneu est constitué de caoutchouc (naturel et artificiel), d'adjuvants chimiques (soufre, noir de carbone, huiles, etc.), de câbles textiles et métalliques. Il est traditionnellement divisé en trois grandes zones : la « zone sommet », en contact avec le sol, la « zone flanc », et la « zone bourrelet » (ou « zone basse »).

Zone sommet

Sculptures creusées dans la bande de roulement.

Elle est principalement constituée de la bande de roulement, couche de gomme épaisse en contact avec la chaussée. Cette gomme doit être adhérente (transmission du couple, guidage dans les virages, etc.), sans opposer trop de résistance au roulement (principe des pneus « verts », qui diminuent la consommation de carburant). La bande de roulement est creusée de « sculptures », qui se chargent d'évacuer l'eau, la neige, la poussière, limitant l'aquaplanage, et améliorant l'adhérence en général. Elle permet aussi l'évacuation de la chaleur. La présence de lamelles sur les sculptures rompt la tension superficielle du film d'eau présent sur la route. Sur cette bande sont disposés des témoins d'usure dont la localisation est repérable sur le flanc du pneu. Les témoins des pneus pour véhicule de tourisme ont une hauteur de 1,6 mm.

Sous la bande de roulement se trouvent les « nappes ceintures », constituées de fils métalliques parallèles. Ces câbles, en deux couches croisées, assurent la rigidité du pneumatique, notamment lors de poussées latérales (virages).

Zone flanc

La zone latérale du pneu est constituée de gomme souple, capable de supporter une déformation à chaque tour de roue, et résistante aux chocs (trottoirs). On y trouve également tous les marquages^[1]. La zone de transition entre le flanc et le sommet s'appelle « épaule ». Dans certains modèles, un bourrelet au niveau du flanc permet de limiter les dégâts sur la jante quand le pneu touche une bordure de trottoir. Dans certains modèles pour camion, un autre profil de bourrelet permet de limiter les projections d'eau gênantes pour les utilisateurs qui suivent ou doublent le camion.

Zone basse

La fonction de cette zone est d'assurer l'accroche à la jante, grâce à deux anneaux métalliques (les « tringles ») prenant appui sur la jante au niveau du « talon ». Cette zone transmet les couples entre la roue et le pneumatique, elle assure aussi l'étanchéité pour les pneus « tubeless » (sans chambre à air). Cette étanchéité est assurée par une nappe recouvrant l'intérieur du pneu, elle est coincée par les deux tringles : la « gomme intérieure », à base de butyle.

Une autre nappe, située entre la gomme intérieure et le sommet, également coincée par les tringles, s'appelle la « nappe carcasse ». Elle est constituée de fils textiles parallèles (véhicule tourisme), dans le sens radial. Cette nappe a donné son nom au pneu radial. Elle assure la triangulation avec les fils croisés des nappes de ceintures pour une meilleure tenue du pneu. Ces fils, inextensibles, permettent de garder une bonne surface de contact entre le pneu et le sol.

Fabrication

Un pneumatique demande plusieurs étapes de fabrication. Des produits intermédiaires (les « semi-finis ») sont fabriqués avant d'être assemblés pour faire le produit fini.

Produits semi-finis

Détail d'un pneumatique brûlé.

• La gomme

Les caoutchoucs naturels (issus du latex produit par l'hévéa) et synthétiques (issus de la pétrochimie) sont mélangés avec des huiles et des charges renforçantes (noir de carbone ou silice, qui améliorent la résistance à l'usure). Ce mélange est ensuite travaillé avec le soufre (vulcanisation) et les autres adjuvants pour être conditionné avant d'être utilisé.

Une méthode récente permet de mélanger de l'huile extraite de la peau d'oranges avec du caoutchouc naturel et de la silice pour faire une gomme plus écologique^[2].

• Les fils textiles et métalliques

Les fils textiles sont essentiellement synthétiques. Ces fils sont retordus pour les rendre plus résistants, et sont imprégnés d'un polymère qui assurera leur adhérence à la gomme, dans la nappe carcasse.

Les fils métalliques sont en acier recouvert de laiton. L'adhérence de ces câbles au caoutchouc résulte de la formation de sulfures et de polysulfures de cuivre, à partir du cuivre constitutif du laiton et du soufre utilisé pour la vulcanisation du caoutchouc. Les fils métalliques sont tréfilés, puis tressés en câbles. Ils serviront à réaliser les tringles et les nappes de ceinture.

Les nappes de renfort (carcasse et de ceinture) sont calandrées : les fils (textiles ou métalliques) placés parallèlement, sont pris en sandwich entre deux minces couches de gomme. Ces nappes sont ensuite coupées puis réassemblées afin d'obtenir l'angle de fil souhaité.

• Les nappes de gomme

La bande de roulement, ainsi que plusieurs couches de différentes gommes sont utilisées dans le pneu, afin de constituer ou renforcer certaines zones (épaule, flanc, talon) : évacuation de la chaleur, protection contre les agressions chimiques, etc. Ces nappes sont fabriquées par extrusion.

Produit fini

Assemblage 

Il s'agit d'abord de superposer les différents semi-finis, en vue de constituer le pneumatique. Les différentes couches internes (la « carcasse ») sont placées sur un cylindre au diamètre du pneu (le « tambour ») : gomme intérieure, nappe carcasse, tringles, et toutes les nappes de gommes. Après conformation (le tambour fait prendre à la carcasse son aspect torique), les nappes de ceinture et la bande de roulement sont posées : on obtient un pneu cru, encore plastique.

Cuisson 

Le pneu est placé ensuite dans une presse de cuisson dont les parois sont usinées afin de reproduire les sculptures et les marquages. Lors de la cuisson, la vulcanisation du caoutchouc avec le soufre rend le pneu élastique.

Contrôle 

Enfin, différentes opérations de contrôle (aspect visuel, radioscopie, balourd, dérive, etc.) permettent d'assurer que le pneu (organe de sécurité sur un véhicule) est conforme.

Utilisation

Tramway sur pneumatiques, Clermont-Ferrand (France).

Les pneus sont utilisés par différents types de véhicules :

• l'automobile et ses dérivés : autocars, camions, engins de chantier ;
• bicyclettes et motocyclettes ;
• certains matériels ferroviaires comme les métros (lignes 1, 4, 6, 11 et 14 à Paris), et autrefois les Michelines ;
• certains tramways ;
• avions ;
• certaines brouettes.
• certains tricycles.

Pneumatique de course

Pneumatique sur la Formule 1 d'Alain Prost en 1983.

Des pneumatiques spécifiques à la compétition, par exemple automobile ou motocycliste, ont été élaborés par les fabricants. On parle de pneumatique slick (en) ou lisse. La surface du pneumatique est sans rainure et très tendre, son usure est par conséquent très rapide. En éliminant toutes les rainures, la surface de contact entre le sol et le pneumatique est maximisée, ce qui maximise également l'adhérence et la traction du véhicule sur sol sec. Sur sol humide l'adhérence est très diminuée par le phénomène d'aquaplanage, une pellicule d'eau se formant entre la route et le pneumatique. Dans de telles conditions, les pilotes utilisent des pneus pluie^[3].

Impacts sanitaires et environnementaux

Un des problèmes posés par les pneus est leur fin de vie ou recyclage.

Quelque 2 millions de pneus ont été déversés au large des côtes de Fort Lauderdale, en Floride, dans les années 1970. Cette opération a été présentée comme récif artificiel expérimental. Ce fut un échec. Les pneus contiennent des molécules toxiques dont du cadmium, du noir de carbone peu apprécié des organismes marins ou estuariens^[4]. De plus lors des tempêtes, le récif est déstabilisé. Trois décennies plus tard, des plongeurs militaires ont commencé à retirer les pneus (cette opération est considérée comme un exercice d'entrainement pour eux)^[5]

Si l'amélioration technique des pneus a indéniablement amélioré la sécurité et ralenti l'augmentation de consommation de carburants par les véhicules routiers et donc certaines émissions polluantes, les pneus sont également une source importante de pollution et peut-être d'allergènes (une sensibilisation au latex et à des molécules proches semble de plus en plus fréquente, avec aggravation de l'asthme ou allergies par contact possibles (dermatites de contact) ^[6],[7].

Le caoutchouc naturel ou synthétique doit être rendu plus rigide, plus stable aux ultraviolets, résistant à la chaleur, aux déformations et au sel de déneigement. Ceci est rendu possible par l'intégration d'un treillis métallique, et par l'adjonction de divers « charges » et additifs (dont métaux et noir de carbone) au caoutchouc. Ces additifs sont souvent écotoxiques et toxiques, voire très toxiques (ex : cadmium, zinc). Le sélénium pourrait poser problème^[8]. Le noir de carbone est cancérigène avéré sur l'animal de laboratoire et supposé cancérigène pour l'Homme ^[9] et 90 % de son utilisation dans le monde est sous forme de charge dans le caoutchouc, essentiellement pour la production de pneus^[9]. Il est produit et utilisé en très petites particules (50—600 nm) ou agglomérats (de 227 μm en moyenne) ^[9]. Lors de leur processus de production, nombre de ces particules ont adsorbé des molécules organiques de type HAP ^[9]. Les travailleurs exposés au noir de carbone ont un risque accru de cancer du poumon^[10],[11], mais sans que l'on ait pu montrer de relation dose-effet et une étude allemande n'a pas mis en évidence d'augmentation de risque de cancer chez les ouvriers exposés d'une usine^[12].

Un premier problème est que les pneus s'usent et perdent peu à peu de leur matière sur les routes. Le cadmium et le zinc qu'ils contiennent et d'autres composants concourent à la pollution routière.

En fin de vie, les pneus usagés et abandonnés ou mis en décharge deviennent des déchets très peu biodégradables.

Les pays riches en produisent des quantités considérables (environ 285 millions/an, rien que pour les États-Unis ^[13]). Ils sont source de pollution et source potentielle d'incendies graves, difficiles à éteindre et produisant des fumées toxiques. De nombreux pneus sont réutilisés pour fixer des bâches, comme barrières pare-chocs de voiture ou pour les bateaux.

Quand les pneus usagés sont empilés en plein air, ils fournissent aussi un habitat apprécié des rats et des moustiques, localement susceptibles de véhiculer des virus tels que le chikungunya ; le pneu noir chauffe au soleil, et il est assez étanche pour retenir jusqu'à plusieurs litres d'eau le temps nécessaire à la croissance et à l'éclosion des larves de moustiques.

En France, l’abandon dans la nature ainsi que le brûlage à l’air libre sont interdits, et les fabricants (ou importateurs) doivent procéder à l’enlèvement et au traitement des pneus usagés, mais ces textes ne concernent pas les stocks d'avant 2004 (114 dépôts d'environ 240 000 tonnes de pneus). Le 20 février 2008, un accord interprofessionnel signé par toute la profession du Pneumatique sous l'égide de Nathalie Kosciusko-Morizet permet l'évacuation et la valorisation (en 6 à 8 ans, pour un coût estimé de 7 millions d’euros) des 80 000 tonnes de pneus qui restent à traiter en France.

Fin de vie

« Valorisation » thermique

Brûler des pneus, à condition de récupérer l'énergie ainsi produite est une des solutions les plus utilisées. Mais c'est également une forte pollution si cette combustion est effectuée à l'air libre ou sans système sophistiqué de filtration des particules et lavage des gaz et fumées émis.

Certaines cimenteries, par exemple, brûlent des pneus broyés et ont équipé leurs fours de systèmes de traitement de fumées, utilisant ainsi les pneus comme combustible de substitution depuis les années 1970.

En 1991, seuls 25,9 millions (10,7 % du total) avaient été incinérés^[13]. Dans la plupart des cas, les pneus doivent être stockés, transportés, transformés (déférailés, défibrés et broyés), ce qui est également source d'autres pollutions. Selon l'EPA ; en brûlant, le pneu broyé dégage la même quantité d'énergie (chaleur) que le pétrole, et 25 % plus que le charbon, mais les cendres et résidus de filtration produits sont à traiter et éliminer comme déchet toxique, bien qu'ils contiennent parfois moins de certains métaux que les cendres de certains charbons. Les fumées contiennent moins de NOx et de soufre que celles produites par de nombreux charbons américains, en particulier à haute teneur en soufre. L'Agence appuie l'utilisation responsable des pneus dans les fours à ciment Portland et d'autres installations industrielles, à 3 conditions : avoir un plan de stockage et manutention de pneus ; obtenir un permis de l'État fédéral et être en conformité avec toutes les exigences de ce permis.

À titre d'exemple, aux États-Unis, en 2003, sur plus de 290 millions de pneus usagés produits dans l'année, près de 100 millions ont été recyclés en nouveaux produits et 130 millions ont été réutilisés comme combustible TDF dans diverses installations industrielles, soit environ 45 % de tous les pneus usagés de l'année.

Recyclage, réutilisation

Le rechapage est possible, très fréquent pour les pneus d'avions et courant dans certains pays pour les pneus de camions et gros engins de chantier (il produit des pneus 40 % moins cher). Mais le recyclage intégral de la ferraille et du caoutchouc nécessite des filières organisées et du matériel sophistiqué. Le brûlage des pneus à l'air libre ou ailleurs qu'en incinérateur spécialisé est interdit dans la plupart des pays. Il existe de par le monde de nombreuses décharges de pneus qui posent des problèmes de sécurité.

Berges constituées de pneus, facteur d'artificialisation et de pollution.

De grands récifs artificiels à base de pneus ont été expérimentés aux États-Unis. Ce fut un échec complet, en raison de la toxicité des matériaux, et du fait que ce type de récif est facilement déstabilisé voire balayé lors des tempêtes.

Il existe aujourd'hui de nouvelles techniques, telles la constitution de remblais routiers, gazons artificiels, revêtements pour terrains de jeux ou de sport, de réservoirs souterrains ou de digues, chaussées réservoirs (usage controversé^[14]), à partir de morceaux de pneus broyés, débarrassés de leur ferraillage, lavés de leurs principales substances toxiques et transformés en poudrette. Une étude a cherché à évaluer la possibilité d'utiliser les pneus usagés comme un système de coussin diminuant la gravité de certains accidents, à faible coût, atténuateurs de chocs réutilisables » ^[15]. Quelques applications de protection ont été testées, comme c'est le cas du procédé « Pneusol », mis en place pour protéger des chutes de pierres la station d'épuration Amphitria. Taillés en larges lamelles assemblées par de solides câbles traversant le milieu des lamelles, on obtient de très lourdes couvertures utilisées lors de dynamitages évitant les projections de débris lorsqu'elles sont posées sur le roc à fracturer.

L'utilisation de copeaux de pneus pour l'aménagement paysager, les aménagements sportifs ou aires de jeu pour les enfants, comme améliorant des pelouses artificielles ou comme amendement du sous-sol (dont en zone habitée^[16]) ou du sol^[17]a rapidement été controversée, en raison de la lixiviation (relargage dans l'eau) avérée^[18],[19]de métaux toxiques^{[20],[21],[22]}et d'autres polluants (organiques) à partir des fragments de pneus.

Les pneus usagés sont utilisés dans certaines constructions en tant qu'élément structurel des murs porteurs en les remplissant de terre compressée, par exemple, l'earthship est un type de maison bioclimatique recyclant les pneus.

Dans les années 2000 aux États-Unis, environ 80 % des pneus usagés (environ 233 millions de pneus) étaient « recyclés » par an (8 fois plus qu'en 1990^[23]). Selon la Rubber Manufacturers Association, près de 290 millions de pneus ont été générés aux États-Unis en 2003, et parmi ceux-ci, plus de 28 millions de pneus (près de 10 % des pneus usagés) ont servi à faire des substrats de terrains de jeux et d'autres surfaces de sport ou d' '« asphalte souple » (liant ou enrobé de bitume modifié par intégration de caoutchouc, qui reprend une formule inventée il y a plus d'un siècle (1840) avec un mélange latex-bitume^[24], dont la formulation a été améliorée en 1960 par Mc Donald, aux États-Unis, mais qui était alors encore trop coûteux pour être utilisé à moyenne ou grande échelle). Dans les années 2000, selon les cas, la poudrette de caoutchouc est aussi utilisée dans le sol ou sous-sol, ou - éventuellement coloré - intégré à la couche de surface (piste de jogging ou de course, ou aire de jeu par exemple).

• Le zinc constitue jusqu'à 2 % en poids du pneu, taux suffisant pour être hautement toxique pour les organismes aquatiques, marins ou d'eau douce et les plantes^{[25],[7],[26]}. Des preuves existent que certains des composés toxiques du pneu passent dans l'eau, dont certains sont des perturbateurs endocriniens ou causes de lésions hépatiques^[27].
• Quelques études^[28] de laboratoire ont montré in vitro ou en laboratoire des effets toxiques sur différentes espèces animales^[29], mais la toxicité globale, ont à long terme et à faible dose des particules issues de l'usure de pneus, ou de la poudrette de caoutchouc utilisée pour les aménagements de jeux, sports, circulation ne semble pas avoir été étudiée. Le fait que les algues, lichens, champignons et plantes ne poussent pas ou très mal au contact des pneus usagés^[30], même anciens, et même sous l'eau laisse penser qu'ils ont des propriétés biocides. Un autre fait va dans ce sens : les plantes ne poussent pas au-delà d'une certaine proportion de poudre de caoutchouc dans les sols ou dans des substrats de type gazon artificiel en contenant^[7].

• Quelques exemples de réutilisation de pneus
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  Barrière de pneus

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  Défense pneumatique de bateau

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  Défense pneumatique de type Yokohama

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  Sandales faites de pneu, Pérou

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  Balançoire

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  Silo semi enterré

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  Mangeoire pour animaux

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  Jardinage

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  Tour de pneus, Corée du Sud

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  Sculpture en forme de cygne

Références inscrites sur un pneu et l'étiquetage

Détail du marquage d'un pneumatique. Ici : 185/65R15 88T.

Le marquage se fait sur le flanc du pneu (pour les pneus de vélo voir pneumatique de bicyclette).

Pour 195/65 R 15 91 H M+S par exemple :

• 195 est la largeur du pneu gonflé, mesurée d'un flanc à l'autre (en millimètres). Ce n'est pas la largeur de la bande de roulement, qui peut varier.
• 65 est la « série » (hauteur du flanc par rapport à la largeur du pneu ou rapport h/l) exprimée en pourcentage (ici 65 % - soit 127 mm). Si cette indication n'apparaît pas (en général, pneus anciens), il s'agit par défaut d'une série 82 (aujourd'hui équivalente à un pneu marqué 80).
• R indique le type radial (B indiquerait une carcasse « bias », D une carcasse diagonale).
• 15 est le diamètre de la jante en pouces (15 × 2,54 = 38,1 cm).
• 91 Indice de capacité de charge, 91=615 kg^[31].
• H est le code de vitesse, H =210 km/h^[32].
• M+S (Mud+Snow, en français : « boue et neige »). Signe apposé sur les "toutes saisons".
• Voir pneu d'hiver pour la signalétique les concernant.

Dans l'exemple donné ci-dessus :

• la circonférence T du pneu étant Pi × (2 × rayon) = Pi × diamètre soit T = Pi × ([195 mm × 65 % × 2] + [25,4 mm/pouce × 15 pouces]) = 1 993,3 mm

Note : parfois, une lettre « C » est inscrite sur le flanc du pneu, juste après le diamètre de la jante, comme dans « 185R14-C » par exemple. Cette lettre indique que l'indice de charge du pneu est plus élevé que la normale. Ces pneus sont généralement destinés à être montés sur une camionnette ou un camping-car.

• L'indication « Tubeless » indique un pneu sans chambre à air. « Tube type » indique un pneu avec chambre à air.
• La date de fabrication du pneu est mentionnée en quatre chiffres ; les deux premiers indiquent la semaine de fabrication et les deux derniers l'année de fabrication. 1702 signifie que le pneu a été fabriqué lors de la 17^e semaine de l'année 2002^[33]
• On peut trouver un marquage « DOT » (Department of Transportation) pour les pneumatiques destinés à l'Amérique du Nord. La quasi-totalité des pneus vendus en Europe ont également cette inscription et les quatre chiffres suivant ces trois lettres correspondent à la date de fabrication comme indiqué ci-dessus.
• Le code E1 : signe de contrôle pour la norme européenne, 1=Allemagne
• Le matricule du pneumatique est composé d'une suite de chiffres et de lettres. C'est un numéro unique attribué à chaque pneu. Il est notamment relevé lors de chaque expertise de pneu. Selon les marques, il revêt différentes formes.
• Les pneus dits « run flat » (« roule à plat ») portent une des marques suivantes : « Pneus run flat RFT » / « RUN ON FLAT » / « ROF » / « DSST ».

La législation européenne impose, à partir du 1^er novembre 2012, un étiquetage des pneus des véhicules de tourisme et utilitaires, à la suite d'une loi votée en novembre 2009^[34]. Cet étiquetage comporte trois paramètres : la résistance au roulement (notée selon une lettre allant de A à G^[35]), le coefficient d’adhérence sur sol mouillé (lettre allant de A à G^[36]) et le niveau sonore du pneu à l’extérieur du véhicule (classement selon 3 bandes noires représentant des ondes)^[37].

Cet étiquetage met en avant l'efficacité énergétique (sachant que les pneumatiques sont responsables de 20 à 30 % de la consommation en carburant d'un véhicule^[38]) alors qu'un sondage effectué par Allopneus précise que les consommateurs auraient aimé une information supplémentaire sur d'autres critères tels que la longévité du pneumatique (deuxième critère après celui de la sécurité évaluée par l'adhérence du pneu sur sol mouillé et qui arrive en tête avec 74 % des sondés), l'adhérence/freinage en virage sur sol mouillé, l'adhérence/freinage sur sol sec, les performances en conditions hivernales^[39].

Aspects tribologiques

p la force qui colle le pneu à la route, f la force maximale latérale qui peut être exercée.

Les pneumatiques automobiles sont le lieu de dissipations énergétiques importantes lors du roulement. Elles sont liées essentiellement à la déformation du pneu relativement au poids qu'il doit supporter et aux efforts qu'il subit lors des virages et des accélération/freinage^[40].

Le contact du pneu à la route crée une légère déformation de celui-ci. Quand le pneumatique tourne, il y a une dilatation de la partie du pneumatique qui était en contact avec la route et qui ne l'est plus, et une compression de la partie qui n'était pas encore en contact avec celle-ci et qui le devient. Ces déformations créent un transfert d'énergie mécanique en énergie thermique (augmentation de la température du pneu) qui peut conduire à la destruction de la bande de roulement si le pneu est sous-gonflé (dû à une crevaison lente par exemple).

La force maximale latérale est quasi proportionnelle à la force qui colle le pneu à la route (p sur le schéma). Cependant, passé un certain seuil, la force maximale latérale n'augmente pas autant par rapport à la force p que précédemment. Ainsi, une voiture avec un centre de gravité élevé, qui subit de forts transferts de charge en virage, tiendra moins bien la route en virage qu'une voiture identique avec un centre de gravité plus bas.

Rôle du pneumatique dans la sécurité

Pression des pneus

Pneu sous-gonflé.

Un pneu sur-gonflé ou sous-gonflé provoque une diminution de l'adhérence qui peut être dangereuse en virage ou au freinage en augmentant la distance de freinage. Il est donc conseillé de vérifier régulièrement la pression des pneus, par exemple mensuellement car même sans rouler un pneu peut perdre jusqu'à 0,1 bar par mois. Il faut également vérifier la pression avant un long trajet, notamment sur autoroute. La pression des pneus doit se mesurer à froid, sinon il faut majorer la valeur de 0,3 bar. Il est conseillé de légèrement surgonfler les pneus au cas où l'on transporterait de lourdes charges pour éviter que le pneu ne se plie sur les bords et également sur autoroute selon les recommandations du constructeur ; les pressions à respecter sont généralement indiquées sur le véhicule par exemple au niveau de la portière ou dans le manuel d'entretien. De la même façon si la voiture tracte une caravane, il est indiqué de majorer la pression des pneus arrière de la voiture de 0,4 bar^[41].

Les chiffres de la sécurité routière en France indiquent qu'« en 2003, les pneus étaient associés à 9 % des accidents mortels survenus sur autoroutes^[41]. »

Un pneu sous-gonflé subit une déformation plus importante des flancs et de la bande de roulement, dont les principales conséquences sont une usure plus rapide du pneumatique, une mauvaise tenue de route, notamment sous la pluie, un risque augmenté d'éclatement et une augmentation de la consommation de carburant du véhicule.

Un pneu sur-gonflé s'use également plus rapidement mais au centre de la bande de roulement et est plus sensible aux arrachements de gomme (patinage notamment). Les flancs du pneu sont plus rigide ce qui diminue la surface de contact entre le pneu et le sol et donc l'adhérence^[41].

Certains véhicules récents peuvent être équipés d'un système TPMS permettant de contrôler la pression des pneus.

Air et azote

Un pneu est gonflé à l'air plus rarement à l'azote presque pur. Bien que l'air contienne déjà 78 % d'azote^[42], certains professionnels de l'aviation ou de la formule 1 par exemple, augmentent cette proportion et gonflent les pneumatiques avec de l'azote. Ce gaz ayant la propriété d'être inerte et stable conserve une pression plus constante même en cas d'échauffement intense du pneumatique. De plus, ce gaz fuit plus difficilement. Une polémique existe d'ailleurs quant à l'introduction de cette méthode pour les véhicules particuliers. En effet, ceux-ci sont soumis à des contraintes bien moindres ce qui rend la différence avec l'air moins notable. Par contre, le gonflage devient payant et on lui reproche souvent d'avoir un prix non justifié alors que le gonflage à l'air est souvent gratuit et jugé satisfaisant. Ceux qui l'utilisent devraient avoir, en principe, à rectifier le gonflage plus rarement, mais ils doivent néanmoins contrôler les pressions régulièrement. Les pneus gonflés à l'azote arborent généralement une valve de couleur différente, souvent du vert.

Remplacement de seulement deux pneus

Le code de la route en France oblige à avoir les mêmes pneus (type, marque et dimension) sur un même essieu^[41],[43].

Pour une automobile à traction avant, il est généralement conseillé de placer les pneus les moins usés à l'arrière^[44]. L'essieu avant est directeur, ainsi, lorsque l'on tourne le volant, ce sont eux qui donnent la direction au reste du véhicule. Les pneus arrière suivent. Le conducteur n'a conscience que de l'adhérence de ses pneus avant. Il va corriger son mouvement ou ralentir l'allure s'il sent ses pneus glisser dans un virage par exemple. Si les pneus arrière sont plus usés, sur sol mouillé, il se peut que les pneus avant soient suffisamment adhérents pour virer mais pas les pneus arrière, et le survirage a de grandes chances de survenir. Si ceux-ci glissent, le véhicule peut partir en tête à queue ou sortir de la route.

Néanmoins, un véhicule dont les pneus avant offrent une adhérence inférieure à celle des pneus arrière aura une tendance au sous-virage, c'est-à-dire à partir tout droit^[45]. Selon l'état des pneus et la dynamique du véhicule (les véhicules récents ayant une tendance nette au sous-virage), cela peut se révéler contre-productif, notamment sur route sinueuse. En outre, des dispositifs de correction de trajectoire tels que l'ESP tendent à faciliter la maîtrise de la trajectoire du véhicule pour des conducteurs n'ayant pas l'expérience des situations de perte de contrôle et d'adhérence.

Le contrôle de l'usure

Il est nécessaire de contrôler régulièrement l'usure des pneus. En effet des pneus trop usés présentent un danger : ils provoquent une diminution d'adhérence, particulièrement sur chaussée humide, ce qui affecte négativement les distances de freinage et la tenue de route. Des témoins d'usure sont présents sur tous les modèles commercialisés en France^[46].

Une autre conséquence de l'usure des pneus est la surévaluation de la vitesse. Ainsi par exemple, un pneu "195/65 R 15 91 H 6 M+S" dont l'usure est de 3 mm induira une surévaluation de la vitesse de 0,95 % : un compteur affichant une vitesse correcte pour un pneu neuf indiquera 100 km/h lorsqu'on roulera à une vitesse réelle de 99,05 km/h. Ceci reste néanmoins négligeable car les constructeurs ont prévu ces effets, ainsi que le fait que les règlements autorisent une certaine marge de manœuvre autour des diamètres nominaux et qu'il vaut mieux, pour la sécurité de tous, surestimer la vitesse que le contraire.

Pneu hiver et pneu été

Pour les températures basses on peut utiliser des pneus d'hiver qui ont une gomme prévue pour travailler de manière optimale à des température égales ou inférieures à 7 °C^[47] alors que beaucoup de pneus été sont annoncés comme n'étant pas destinés à la conduite par des températures inférieures à 3 °C, la gomme durcissant avec le froid et perdant sa viscoélasticité. Par ailleurs la température de la route est d'environ 3 °C plus froide que l'air dû à la présence ponctuelle de givre, de neige ou de verglas.

L'échange pneus d'hiver/été donne généralement lieu à un contrôle de l'équilibrage de ceux-ci et l'adjonction d'un plomb éventuel sur la jante pour en corriger l'équilibre. Durant l'échange il est important de conserver le même emplacement de pneus gauche/droite, qui est généralement indiqué sur le pneu, car ils s'usent de manière différente et antagoniste. Les pneus avant s'usent plus vite sur une traction et il est conseillé que les pneus arrières soient ceux en meilleurs état sinon l'essieu arrière risque de perdre son adhérence plus tôt que l'essieu avant. Si les pneus arrières sont plus usés que les pneus avant le véhicule risque de partir en tête à queue dans un virage serré ou en cas de freinage sur route humide (ou verglacée). Sur une propulsion l'usure est soit uniforme soit aléatoire. Des chaînes à neige viennent compléter l'éventail des actions pour améliorer la traction dans la neige en complément des pneus d'hiver (les retirer dès qu'elles ne sont plus indispensables).

Dans certains pays l'usage des pneus hiver est obligatoire^[47].

Notes et références

Annexes

Articles connexes

Dans l'ordre alphabetique

Liens externes

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• Brevet du Tubeless déposé en France
• Voir un schéma détaillé d'un pneu

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