De quoi est fait un pneu de voiture et lequel convient à quoi ?

De quoi est fait un pneu de voiture et lequel convient à quoi ?

Ils façonnent notre paysage urbain depuis cent ans, constituent le seul contact d'une voiture avec la route et revêtent donc une immense importance pour le comportement de conduite et la sécurité des véhicules. Nous parlons de pneus de voiture, également appelés pneus. Ce dernier vient du mot grec pneuma, qui signifie air ou souffle. Mais que savez-vous réellement des pneus de voiture ? De quoi est composé un pneu de voiture moderne ? Qui a inventé ces ingénieux « patchchers » noirs pour voitures ? Quelle est exactement la différence entre les pneus été, hiver et toutes saisons, qui sont récemment devenus de plus en plus populaires ? Et enfin : que signifie l’électromobilité pour l’industrie du pneumatique ? Ces questions trouveront une réponse dans l’article suivant.

En principe, nous devons les pneus gonflés à l'air à deux messieurs qui ont vécu et travaillé au 19ème siècle. L'un d'eux était Robert William Thomson, un designer et inventeur écossais. Par exemple, le stylo plume et la scie à ruban, mais surtout le pneumatique, sont basés sur lui. Thomson travaillait sur un système de roues qui offrirait plus de confort et de traction que les roues de chariot avec leurs pneus en fer conventionnels à l'époque. Le 10 décembre 1845, il reçut finalement le brevet britannique n° 10990 pour six mois - pour la « roue aérienne ». La roue dite Thomson était constituée d'un tube en cuir dans lequel un autre tube était inséré - celui-ci était constitué d'une toile hermétique vulcanisée avec du caoutchouc et était ensuite remplie d'air.

Cela a été rendu possible grâce à une autre invention ingénieuse d'un Américain : Charles Goodyear avait déjà obtenu un brevet aux États-Unis un an plus tôt pour un procédé de vulcanisation du caoutchouc. La vulcanisation est le processus de durcissement par lequel un pneu de voiture prend sa forme. Le caoutchouc brut est transformé en caoutchouc élastique à une certaine température et pression.

Si l'on se penche sur l'histoire du pneumatique, on tombe inévitablement sur un autre homme dont le nom est encore connu aujourd'hui et qui - comme Goodyear - est inextricablement lié à l'industrie du pneumatique : John Dunlop. Fait remarquable, l’Écossais était en réalité un vétérinaire vivant à Dublin. Dans sa pratique, il a développé des appareils et a découvert le caoutchouc. En 1887 (il avait alors 47 ans), Dunlop conçoit enfin son premier pneu en caoutchouc gonflé à l'air.

Selon la légende, il avait une motivation très particulière pour cela : il voulait rendre le tricycle de son fils plus silencieux et plus compétitif pour pouvoir courir contre ses amis. La roue Thomson avait déjà été oubliée à cette époque (entre autres parce qu'elle était beaucoup trop chère à produire). Dunlop n’en avait donc pas connaissance lorsqu’il déposa en 1888 un brevet pour le premier pneu pneumatique de vélo, une invention très similaire. La valve de vélo typique est encore souvent appelée valve Dunlop aujourd'hui.

Voilà pour l’histoire d’origine. Bien entendu, les connaissances utiles sur les pneus vont bien au-delà. Alors, de quoi est composé un pneu de voiture moderne ? Contrairement à la plupart des pneus de vélo, les pneus de voiture actuels sont généralement tubeless. Vu de l’extérieur, un pneu de voiture peut être divisé en deux éléments principaux : la bande de roulement, également appelée bande de roulement, et la carcasse.

Cette dernière est la sous-structure porteuse, la charpente d'un pneumatique. Il se compose généralement de deux couches, une couche de tissu (insert de cordon textile) en rayonne caoutchoutée (soie artificielle) ou en polyester et une couche intérieure en caoutchouc, en particulier en caoutchouc butyle (qui est à son tour le nom abrégé du caoutchouc isobutène-isoprène, un polymère du groupe des caoutchoucs synthétiques).

Dans les pneus radiaux (également appelés pneus radiaux), le tissu est également constitué de câbles en acier (on parle alors de pneus radiaux à ceinture d'acier). En parlant de ça : les pneus radiaux ont depuis longtemps remplacé les pneus diagonaux. Ces derniers étaient courants dans les voitures particulières jusque dans les années 1960. Ils ont plusieurs couches de carcasse croisées en diagonale. Aujourd’hui, les pneus diagonaux ne sont presque plus utilisés que dans l’agriculture ou sur les voitures anciennes. À l’insu de beaucoup de gens, la technologie finalement gagnante du pneu radial remonte à Michelin. L'entreprise française en a déposé un brevet en 1946. Michelin Cela a révolutionné la construction du pneu. Même les premiers pneus radiaux duraient deux fois plus longtemps que les pneus diagonaux.

Retour à la carcasse : L'intérieur est rempli d'air et est scellé par la couche intérieure. Cela signifie que la couche intérieure remplace la chambre à air dans les pneus tubeless modernes. La couche intérieure (également appelée doublure intérieure) est constituée d'une couche de caoutchouc spéciale. Il garantit que l'air ne se diffuse pas vers l'extérieur.

Et enfin, il y a aussi le talon du pneu qui fait partie de la carcasse. Le talon forme l'anneau intérieur du pneu et assure la liaison étanche entre le pneu et la jante. Il se compose de trois parties : Le renfort en nylon ou en aramide, une fibre synthétique solide et résistante à la chaleur, assure la stabilité de conduite et permet un comportement de direction précis. Le profil central est une cale stabilisatrice en caoutchouc synthétique qui remplit les mêmes fonctions que le renfort de talon et a également une influence décisive sur le confort de déflexion. Et enfin le noyau : il est constitué d'un fil d'acier noyé dans du caoutchouc, qui garantit que le pneu repose fermement sur la jante.

La bande de roulement, deuxième élément principal d'un pneumatique, assure la liaison avec la route. La bande de roulement contient le dessin de la bande de roulement (blocs de bande de roulement et rainures) ainsi que des lamelles, qui sont conçues différemment selon les pneus été ou hiver. Il est fabriqué en caoutchouc naturel ou synthétique. Le tapis roulant est composé de trois parties : le capuchon (c'est la partie du pneu qui entre le plus en contact avec la route), la base (elle est située sous le capuchon, réduit la résistance au roulement et absorbe la transmission des chocs à la carcasse) et la partie latérale (elle est située à l'extrémité extérieure de la bande de roulement et forme la transition vers le flanc).

La paroi latérale, quant à elle, représente la protection externe de la carcasse. Il est relié à la bande de roulement via la partie latérale et est en caoutchouc naturel. Sous la bande de roulement se trouvent deux autres couches : les bandages hélicoïdaux (constitués d'un câble en nylon noyé dans du caoutchouc) et les couches de ceinture en câble d'acier (ils confèrent au pneu sa résistance, augmentant ainsi la stabilité et le kilométrage et réduisant la résistance au roulement). 

Comme le montrent toutes ces déclarations, les pneus des voitures modernes ont une structure complexe. Cela explique également la différence entre les produits des différents fabricants. La qualité premium commence par les matières premières utilisées (de l'acier au caoutchouc en passant par divers produits chimiques), se poursuit avec la production et se termine enfin par le contrôle qualité.

Mais de quoi est exactement constitué un pneu, c'est-à-dire de quels matériaux et dans quelle proportion ? Continental a décomposé ce chiffre pour son pneu été le plus vendu comme suit :

Caoutchouc (caoutchouc naturel et synthétique) : 41%
Matériaux de remplissage (suie, silice, carbone, craie, etc.) : 30 %
Matériaux de renfort (acier, polyester, rayonne, nylon) : 15 %
Plastifiants (huiles et résines) : 6%Produits chimiques pour la vulcanisation (soufre, oxyde de zinc, etc.) : 6%
Substances qui préviennent le vieillissement et autres produits chimiques : 2 %

Un pneu est composé à 41 % de caoutchouc. Il n’est pas surprenant que le caoutchouc soit la matière première la plus importante. À l’inverse, cela signifie également que plus de la moitié d’un pneu est constituée d’autres matériaux.

Soit dit en passant, il faut deux à trois ans pour développer un nouveau pneu jusqu'à ce qu'il soit prêt à être commercialisé. En outre, l’industrie est confrontée au fait que la variété des modèles et des dimensions explose. Selon les estimations internes d'un grand fabricant de pneus, environ 80 % du marché était couvert par 153 modèles de pneus différents en 2005. Aujourd'hui, il existe déjà 323 variantes et d'ici 2027, il y en aura probablement 524. Cela complique les processus et rend la livraison rapide aux clients un défi. Ceci est également important à considérer pour les professionnels et fait partie des connaissances pertinentes sur les pneus en 2022.

Le mélange de caoutchouc est crucial pour le comportement de conduite et la bonne adhérence sur différentes surfaces. Cela influence l'intensité de la friction entre les pneus et le sol et la qualité du contact du véhicule avec le sol. Une mauvaise adhérence peut augmenter la distance de freinage, augmentant ainsi le risque d'accident. L'adhérence est influencée par la surface, le mélange de caoutchouc, la pression correcte des pneus, la profondeur de la bande de roulement et donc le kilométrage, mais aussi l'âge du pneu. "En cas d'usure élevée des pneus, on peut également s'attendre à une augmentation de la consommation de carburant", indique le site Internet du fabricant de pneus Continental.

Théoriquement, il existe un pneu parfaitement adapté à chaque situation de conduite. Cela est évident en Formule 1, où les pneus sont souvent changés plusieurs fois au cours d'une course et souvent en réponse à des conditions de conduite changeantes. Bien sûr, ce n’est pas pratique dans la vie de tous les jours. En Europe centrale cependant, il existe une différence essentielle qui se répète chaque année : celle entre l'été et l'hiver. Les mélanges de caoutchouc des pneus été et hiver sont parfaitement adaptés aux conditions extérieures respectives.

Les pneus été sont conçus pour des conditions routières sans neige ni glace. Leur mélange de caoutchouc ne devient pas trop mou même à des températures élevées et l'usure est relativement faible à des vitesses élevées. À mesure que la profondeur de sculpture diminue, le comportement sous la pluie se détériore. La loi exige donc une profondeur de sculpture d'au moins 1,6 mm, mais les clubs automobiles recommandent une profondeur de sculpture d'au moins 3 mm pour les pneus été.

Les pneus hiver (pneus M+S) sont conçus pour les conditions routières hivernales. Ils contiennent un mélange de caoutchouc suffisamment élastique, même à basse température, pour obtenir une transmission de puissance suffisante. Les pneus hiver portent le symbole M+S (anglais pour Mud and Snow). La sculpture, le composé ou la structure de la bande de roulement sont principalement conçus pour obtenir de meilleures propriétés de conduite et de traction sur la neige. Ici aussi, les propriétés adhésives se détériorent à mesure que la profondeur de sculpture diminue. En Autriche, un pneu hiver doit donc avoir une profondeur de sculpture d'au moins 4 mm, en dessous de laquelle le pneu est considéré comme un pneu été. 

Les pneus toutes saisons (également appelés pneus toutes saisons) peuvent être utilisés aussi bien en été qu’en hiver. Ils représentent un compromis entre les pneus été et hiver. Ils sont principalement utilisés dans les pays où les différences de température entre les saisons sont faibles.  

Le profil des pneus toutes saisons combine les deux dispositions de rainures différentes des pneus été et hiver, de sorte que les rainures longitudinales nécessaires aux températures plus élevées et dans des conditions humides puissent être trouvées ainsi que les dents des blocs de bande de roulement qui assurent l'adhérence sur la neige glissante et la glace. Surtout dans le domaine des pneus toutes saisons, qui constitue depuis quelques années un véritable segment en croissance grâce à une forte demande, le bon grain est séparé de l'ivraie. Les marques bon marché obtiennent généralement de mauvais résultats aux tests pertinents, mais quelques fabricants renommés ont réussi à se faire un nom. Outre des marques telles que Goodyear et Continental, cela inclut également le fabricant néerlandais Apollo Vredestein, qui a déjà reçu de nombreuses récompenses pour son pneu toutes saisons Quatrac. 

Les propriétés des pneus toutes saisons sont bien entendu un compromis : sur la neige, ils ne se rapprochent pas des propriétés de bons pneus hiver et en été, ils présentent - en raison de leur mélange de caoutchouc intrinsèquement plus souple - une abrasion et donc une usure plus élevées et une consommation de carburant légèrement accrue. Selon Harald Kilzer, directeur général d'Apollo Vredestein Autriche, les pneus toutes saisons sont justifiés même dans la république alpine, mais seulement dans des niches : « C'est dans les zones urbaines, pour les conducteurs peu fréquents ou même pour les deuxième et troisième véhicules », dit-il. De plus, le pays est trop petit et les différences régionales sont trop grandes. "Tous les Viennois vont au ski à un moment donné. Et pour cela, il faut évidemment un pneu été et un pneu hiver", explique Kilzer.

Les pneus tout-terrain ne doivent pas être confondus ni assimilés aux pneus toutes saisons. Ils appartiennent au segment des pneus tout-terrain et – comme leur nom l’indique – peuvent être utilisés aussi bien en tout-terrain que sur asphalte.

"Le bon choix dépend de critères individuels", a récemment expliqué Holger Rehberg, chef de produit Goodyear Dunlop Tyres Allemagne à KFZwirtschaft : "Ceux-ci incluent les kilomètres parcourus chaque année, la catégorie et la puissance du véhicule ainsi que les habitudes de conduite individuelles." Pour les propriétaires de véhicules qui parcourent moins de 10 000 km par année et qui circulent principalement en milieu urbain, un pneu toutes saisons constitue parfois une bonne alternative, estime Rehberg. Mais si vous voyagez à travers l'Autriche ou l'Allemagne pour le travail ou si vous conduisez pendant les vacances d'hiver, l'expert recommande vivement les pneus hiver.
D’ailleurs, Goodyear en propose un gratuitement en ligne  Quiz sur les pneus. Sous la devise : « Quel type de pneus êtes-vous ? Avec six questions de recommandation », les conducteurs peuvent savoir rapidement et facilement en répondant à six questions s'ils doivent choisir des pneus toutes saisons ou des pneus hiver.

Et que faut-il prendre en compte pour les véhicules électriques ? Un pneu est un pneu, la conduite n'a pas d'importance ? On pourrait penser. Mais ce n’est pas le cas. En raison des batteries, les voitures électriques sont nettement plus lourdes que celles équipées d'un moteur à combustion et elles ont un couple relativement élevé, ce qui se traduit par une forte accélération immédiate. Bien entendu, ces deux propriétés entraînent une charge plus élevée sur les pneus. Et puis il y a la question de la portée, qui est centrale. Une résistance au roulement plus faible est bénéfique pour cela.

« Nous n'avons pas eu besoin de réinventer la roue, mais nous avons repensé de nombreux aspects du pneu tel que nous le connaissons pour obtenir des performances optimales », explique le fabricant allemand Continental. Outre une bonne adhérence et une faible résistance au roulement, le mélange de caoutchouc utilisé pour les véhicules électriques doit également offrir une robustesse maximale. Chez Conti, le résultat de recherches pertinentes s'appelle EcoContact6, un pneu spécialement conçu pour les véhicules électriques.

«Les propriétaires de voitures purement électriques ont intérêt à utiliser les types d'équipement d'origine correspondants lors de l'achat de pneus neufs», explique Lars Netsch, expert en pneus chez TÜV SÜD. Les types E présentent des avantages, notamment en ville et dans le trafic interurbain moyennement rapide. Selon les fabricants de pneus, la faible résistance au roulement peut entraîner une autonomie jusqu'à 8 % plus longue. 

De nombreuses recherches sont menées dans le domaine des pneus automobiles, et pas seulement en raison de l’émergence de l’électromobilité. Les pneus du futur seront de plus en plus intelligents (ils sont connectés à la voiture), plus durables et plus durables (le recyclage est un enjeu majeur). Des travaux sont également en cours sur les pneus airless. Vous pouvez voir les tendances futures les plus excitantes  ici. 

En parlant de durabilité : tous les pneus défectueux ne doivent pas être immédiatement remplacés par un neuf ; parfois, il peut être facilement réparé. Vous pouvez faire ce qui doit être pris en compte  ici  lisez-le et acquérez ensuite vos connaissances tout en un  Apprentissage en ligne  vérifiez facilement et simplement. 

Derrière tous ces développements se cache une industrie avec des milliards de ventes. Le  le plus grand fabricant de pneus au monde  sont Michelin et Bridgestone, qui génèrent chacun un chiffre d'affaires annuel d'environ 20 milliards d'euros grâce aux pneus automobiles. Continental suit à la troisième place. Le géant allemand des fournisseurs a réalisé en 2020 un chiffre d'affaires de plus de dix milliards d'euros avec sa seule division pneumatiques.