Flashback vendredi : L'évolution des pneus

Jan 11, 2024

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Qu'est-ce qu'un pneu ? Il s'agit d'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 vers le sol et pour fournir une traction sur la surface sur laquelle se trouve le véhicule.

Pour comprendre l'histoire des pneus, il faut revoir l'évolution de la roue. L'une des plus grandes inventions de l'homme, la roue remonte à l'ère néolithique – 3500 av. J.-C. – ou antérieure à l'âge du bronze. Les premières roues étaient en bois. Alors que les roues ont probablement d'abord été utilisées pour aider l'homme dans les tâches agricoles, elles ont rapidement été utilisées à de nombreuses fins et ont été la clé du progrès humain.

Cependant, un inconvénient des roues était - et continue d'être - l'usure. La rotation d'une roue autour d'un axe central permettait de transporter des objets lourds et aidait l'homme à se déplacer plus rapidement que jamais. Cependant, les roues - qu'elles soient en bois ou plus tard en métal - s'usaient lentement avec le temps et ne s'usaient pas de manière uniforme. Un éclat ou une usure inégale ferait en sorte qu'une roue ne serait plus ronde, ce qui entraînerait la tâche longue et coûteuse de remplacer quelque chose qui n'était pas tout à fait cassé.

Une couche consommable qui pourrait absorber les dommages, s'user avec le temps et ensuite être facilement remplacée à un coût beaucoup plus abordable qu'une toute nouvelle roue est ce qu'il fallait. C'est précisément ce que fait un pneu.

Quelle est l'origine du mot "pneu" ? En remontant aux années 1300, le mot "pneu" était une forme abrégée de "vêtement", de l'idée qu'une roue avec un pneu est une roue habillée.

D'abord le cuir, puis le métal

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Les premiers pneus étaient des bandes de cuir, puis de fer (plus tard d'acier) qui étaient placées sur des roues en bois utilisées sur des charrettes et des wagons. Un charron qualifié dilatait le pneu en le chauffant dans une forge, le plaçait sur la roue, puis le mouillait, provoquant la contraction du métal à sa taille d'origine afin qu'il s'adapte parfaitement à la roue.

Après l'invention de la locomotive à vapeur en Grande-Bretagne dans les années 1820, l'émergence des trains et des réseaux ferroviaires a suivi, et des "pneus" en acier ont été fixés aux roues métalliques des trains. Aux États-Unis, les pneus métalliques équipent les trains, mais aussi les wagons de ferme, les diligences et les wagons Conestoga qui contribuent au désenclavement de l'Ouest. Les pneus en métal étaient durables et peu coûteux, mais très inconfortables et pas particulièrement fiables.

Vulcanisation

En 1839, l'inventeur et entrepreneur américain Charles Goodyear a été crédité de la découverte du processus de vulcanisation. À quelques semaines d'intervalle en 1845, l'inventeur britannique Thomas Hancock et Charles Goodyear ont obtenu des brevets pour la vulcanisation du caoutchouc. Nommée d'après le dieu romain du feu, la vulcanisation "est un processus chimique permettant de convertir le caoutchouc naturel ou des polymères apparentés en matériaux plus durables par l'ajout de soufre. Les matériaux vulcanisés sont moins collants et ont des propriétés mécaniques supérieures." La vulcanisation transforme le caoutchouc brut collant en un matériau ferme et souple qui fait du caoutchouc un matériau parfait pour les pneus.

La vulcanisation a également rendu le caoutchouc imperméable et résistant à l'hiver, tout en préservant son élasticité. Alors que la prétention de Goodyear d'inventer la vulcanisation a été contestée, il a prévalu devant les tribunaux et est aujourd'hui connu comme le seul inventeur du caoutchouc vulcanisé.

Cependant, l'histoire de Charles Goodyear est triste. Bien qu'il ait consacré sa vie entière à rendre le caoutchouc plus utile, il ne profiterait jamais de tout son travail. Bien que Charles Goodyear ait fait faillite à sa mort, une société portant son nom Goodyear Tire and Rubber Company - a été fondée à Akron, Ohio en 1898.

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Pneus en caoutchouc plein

Peu de temps après la découverte de la vulcanisation, le caoutchouc est devenu le matériau de choix pour les pneus. Ces pneus étaient solides, absorbaient les chocs et résistaient aux coupures et à l'abrasion. Bien qu'ils constituaient une grande amélioration par rapport aux pneus en bois ou en métal, les pneus en caoutchouc plein étaient très lourds et n'offraient pas une conduite en douceur.

Les premiers pneus en caoutchouc étaient solides (pas pneumatiques). Les pneumatiques sont utilisés sur de nombreux types de véhicules, notamment les voitures, les vélos, les motos, les bus, les camions, les équipements lourds et les avions. Ces pneus fournissent également un coussin flexible qui absorbe les chocs lorsque le pneu roule sur des caractéristiques rugueuses de la surface. Les pneus offrent une empreinte conçue 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 déformera pas la surface de manière excessive.

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.

Pneus pneumatiques

Le pneu en caoutchouc pneumatique ou gonflable utilise du caoutchouc et de l'air enfermé pour réduire les vibrations et améliorer la traction. Les pneus pneumatiques équipent des millions de voitures à travers le monde et sont le résultat de plusieurs inventeurs travaillant sur plusieurs décennies. Et ces inventeurs ont des noms qui devraient être reconnaissables par tous ceux qui ont déjà acheté - des pneus pour leur voiture - Dunlop, Goodyear et Michelin.

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Robert W. Thompson, un ingénieur écossais, a créé et breveté le premier pneu rempli d'air en 1847. Le pneu utilisait du caoutchouc et de l'air enfermé pour réduire les vibrations. Le processus était cependant trop coûteux et sa conception n'a jamais été mise en production.

Cependant, en 1888, un autre Écossais, John Boyd Dunlop, a développé le premier pneumatique à succès à Belfast, en Irlande. Dunlop était déjà riche ; il possédait des cabinets vétérinaires prospères dans le pays. Cependant, après que son fils se soit plaint de la conduite difficile de son vélo à cause de ses pneus en caoutchouc plein, Dunlop a commencé à développer le pneu.

Son brevet, accordé en 1888, n'était cependant pas pour les pneus d'automobile. Au lieu de cela, il était destiné à créer des pneus pour vélos. Le pneu pneumatique a connu un tel succès qu'un an après son introduction, il a aidé à gagner des courses cyclistes en Irlande et en Angleterre. Au cours des années suivantes, Dunlop a développé des pneumatiques pour tous les véhicules, des vélos aux premières voitures et camions. Entre 1890 et 1920, les pneumatiques en caoutchouc ont été améliorés par Dunlop et par d'autres comme Thomas Hancock.

Il a fallu encore sept ans pour que quelqu'un fasse le saut du vélo à la voiture sans chevaux. En 1895, André Michelin et son frère Edouard, qui avaient auparavant breveté un pneu de vélo démontable, furent les premiers à utiliser des pneumatiques sur une automobile. Malheureusement, ceux-ci ne se sont pas avérés durables. Cependant, au fil du temps, leur entreprise est devenue l'un des principaux fabricants de pneus au monde.

Selon ThoughtCo., "En 1903, PW Litchfield, qui travaillait chez Goodyear, a breveté le premier pneu sans chambre à air." Cependant, il n'a jamais été exploité commercialement jusqu'à son utilisation sur la Packard de 1954. En 1904, des jantes montables ont été introduites; ils ont permis aux chauffeurs de réparer leurs propres appartements. En 1908, Frank Seiberling (qui a également fondé une entreprise de pneus) a inventé les pneus rainurés. Les rainures ont considérablement amélioré la traction sur la route. Thought Co. a également rapporté qu '"en 1910, la société BF Goodrich a inventé des pneus à durée de vie plus longue en ajoutant du carbone au caoutchouc". Philip Strauss a inventé la combinaison pneu et chambre à air remplie d'air en 1911; permettant aux pneumatiques d'être utilisés avec succès sur les automobiles. Sa société, la Hardman Tire & Rubber Company, commercialisait les pneus.

Bias-plis et pneus radiaux

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Dans les années 1920, le caoutchouc synthétique avait été développé dans les laboratoires de Bayer en Allemagne. Le caoutchouc synthétique a commencé à être largement utilisé pour fabriquer des pneus. Au cours des décennies suivantes, les pneus à carcasse diagonale ont été largement fabriqués. Ces pneus avaient deux parties distinctes : une chambre à air gonflée ; et le pneu extérieur, ou carcasse. Le tube intérieur était pressurisé et était protégé par l'enveloppe extérieure. Cette carcasse protège la chambre à air et assure la traction du pneu. L'enveloppe extérieure était constituée de couches qui renforçaient l'enveloppe. Chaque couche était appelée un pli. Les plis étaient constitués de cordes en tissu caoutchouté qui étaient noyées dans le caoutchouc. Ces pneus à pli diagonal avaient un seul pli qui s'étendait en diagonale des talons d'une jante intérieure aux talons de l'autre. L'orientation des câbles est inversée d'un pli à l'autre de manière à ce que les câbles s'entrecroisent. Les pneus à carcasse diagonale ont été le principal type de pneus pendant les 50 années suivantes.

Les pneus à carcasse diagonale sont toujours utilisés comme équipement authentique pour les voitures anciennes et de collection, ainsi que pour certains types de pneus de tracteur tout-terrain.

Pneus radiaux

Après la Seconde Guerre mondiale, le fabricant de pneus français Michelin a développé des pneus radiaux, qui surpassaient de loin le pneu à carcasse diagonale qui l'avait précédé. Bien que l'utilisation de pneus radiaux se soit rapidement répandue dans toute l'Europe et l'Asie (elle offrait une maniabilité et une économie de carburant supérieures), la construction obsolète des pneus à plis biaisés a persisté aux États-Unis. Ce n'est qu'en 1968, lorsque Consumer Reports a attribué ses deux premières places aux pneus radiaux. Le magazine a cité une durée de vie plus longue, une sécurité accrue, une maniabilité et a noté qu'à long terme, les coûts de fonctionnement sur des pneus radiaux étaient bien inférieurs à ceux des pneus à carcasse diagonale, qui devaient être remplacés assez souvent. Ford Motor Company a adopté les pneus radiaux au début des années 1970. Aujourd'hui, les pneus radiaux détiennent actuellement près de 100 % de part de marché.

Les cordes de plis des pneus radiaux à ceinture d'acier rayonnent à un angle de 90 degrés à partir de la jante de la roue, et l'enveloppe est renforcée par une ceinture de tissu d'acier qui s'étend autour de la circonférence du pneu. Les cordons radiaux pour pneus sont faits de nylon, de rayonne ou de polyester. Les avantages des pneus radiaux incluent une durée de vie plus longue de la bande de roulement, une meilleure direction et moins de résistance au roulement, ce qui augmente la consommation d'essence. Cependant, les radiaux ont une qualité de conduite plus dure et sont environ deux fois plus chers à fabriquer.

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Autres améliorations et modifications

Les pneus à affaissement limité ont été développés à la fin des années 1970 et au début des années 1980 pour aider les conducteurs à maintenir une vitesse de conduite constante et à éviter les accidents causés par une perte dramatique de pression d'air. Le pneu à plat permet aux véhicules de continuer à rouler jusqu'à 50 miles à 50 mph avec un pneu crevé.

Plusieurs types de pneus ont été conçus par la suite, dont les pneus écologiques ainsi que le pneu ultra haute performance (UHP). Les pneus UHP ont des diamètres supérieurs à 16 pouces et permettent des virages, un freinage et une maniabilité supérieurs.

Depuis 2007, tous les véhicules américains doivent être équipés de systèmes de surveillance de la pression des pneus (TPMS). Après un énorme rappel de pneus Firestone dans les années 1990, le Congrès a rendu obligatoire l'utilisation du TPMS sur les véhicules de tourisme pour avertir les conducteurs des pneus sous-gonflés.

Actuellement, les fabricants de pneus travaillent sur un pneu non pneumatique créé à partir d'un matériau unique pouvant être réutilisé ou recyclé. Ces pneus sans air sont considérés par beaucoup comme les pneus du futur.

L'un des changements les plus importants au cours des 100 dernières années est peut-être le déclin de l'industrie américaine du pneu. Particulièrement au cours des trois dernières décennies, l'industrie américaine du pneu a perdu des parts de marché et bon nombre des plus grands fabricants de pneus américains ont été achetés par des fabricants japonais et européens.

Pneus de camion

Tout comme les automobiles se sont améliorées depuis leur introduction, les camions aussi. Les premiers camions étaient beaucoup plus petits et transportaient des charges beaucoup plus légères que les camions d'aujourd'hui. Mais avec l'augmentation de la taille et du poids des camions - ainsi que la spécialisation (fourgons secs, frigorifiques, etc.) - des pneus pour poids lourds ont dû être développés.

Les pneus pour les gros camions et les autobus sont fabriqués dans une variété de tailles et de profils. Les pneus de camion d'aujourd'hui supportent des charges entre 4 000 et 5 500 livres sur la roue motrice. Ces pneus sont généralement montés en tandem sur l'essieu moteur.

Les pneus de camion sont disponibles dans une variété de profils qui incluent "profil bas", "base large" pour les véhicules les plus lourds et un pneu "super-simple" qui a la même pression de contact totale qu'une combinaison de pneus à double montage.

Les pneus tout-terrain sont fabriqués pour être utilisés sur des véhicules de construction, des équipements agricoles et forestiers et d'autres applications qui se déroulent sur des terrains meubles. Les pneus conçus pour les terrains meubles ont des bandes de roulement profondes et larges pour fournir une traction dans la saleté, la boue, le sable ou le gravier. Les pneus tout-terrain sont également conçus pour les machines qui se déplacent sur des surfaces durcies sur les sites industriels, les ports et les aéroports.

Rechapés

Lorsque les véhicules ont été équipés pour la première fois de pneus pneumatiques au début des années 1900, l'un des problèmes les plus difficiles consistait à faire en sorte que les pneus résistent aux coupures, aux crevaisons, aux pénétrations et aux éruptions. Ces premiers pneus pneumatiques - même des pneus en excellent état - ne parcourraient en moyenne qu'environ 1 000 milles avant de s'user. Cependant, comme les routes n'étaient pas goudronnées et présentaient des dangers de toutes sortes, la plupart des pneus ne duraient même pas 1 000 milles. En conséquence, les gens ont commencé à rechercher des moyens de prolonger la durée de vie des pneus. Cela a conduit à la pratique du rechapage des pneus.

Remerciements

Les sources suivantes ont été très utiles et ont contribué à cet article :

21-22 JUIN 2023 • CLEVELAND, OH • ÉVÉNEMENT EN PERSONNE

Les plus grands esprits des secteurs du transport, de la logistique et de la chaîne d'approvisionnement partageront leurs idées, prédiront les tendances futures et présenteront les technologies émergentes à la manière de FreightWaves - avec des discussions engageantes, des démonstrations rapides, des kiosques de sponsors interactifs et plus encore.