Pneus 2.0 : plus sûrs, plus connectés, plus écologiques et plus efficaces

Les pneus n’échappent pas à la révolution que connaît depuis quelques années le monde de l’automobile. Au programme, toujours plus de technologies et de connectivité… le tout en prenant en compte l’aspect environnemental forcément plus incontournable que jamais.

par Emmanuel Armanet 04 Fév 2019 10:00

Pour une automobile, mais c’est aussi valable pour les deux-roues, les pneus sont des éléments essentiels. Seuls contacts avec la route, ils assurent la transmission de la puissance, les changements de direction désirés par le conducteur, la tenue de cap… Ils participent également au confort, y compris acoustique, et ils influencent directement la consommation d’une voiture. Autant dire que ces petits cercles de caoutchouc noir revêtent une importance fondamentale. Pourtant, ils semblent ne pas avoir évolué depuis de nombreuses années. Ce n’est pas vraiment le cas comme nous vous le montrerons, mais le meilleur est encore à venir. En effet, les différents acteurs du marché travaillent pour nous proposer dans les années qui viennent, des pneumatiques encore plus performants et sophistiqués, sans oublier les incontournables questions environnementales.

Voici John Boyd Dunlop, l'inventeur du pneu à air en 1889.
Voici John Boyd Dunlop, l'inventeur du pneu à air en 1889.

Une brève histoire du pneu

Durant des siècles, les moyens de locomotion roulants utilisaient des roues qui entraient en contact avec la route ou le chemin, directement sur un cerceau de bois ou éventuellement un bardage métallique ou des bandages. C’était à la fois bruyant, inconfortable et sans motricité. En 1889, l’anglais John Boyd Dunlop invente puis fabrique des pneus à air destinés aux vélos qui commencent à envahir le pays. Il s’agit de boudins en caoutchouc naturel que l’on gonfle d’air par le biais d’une valve.

Deux ans plus tard, c’est depuis la région de Clermont-Ferrand que vient une autre innovation avec les frères Michelin, Édouard et André, qui brevettent le principe d’un pneu dans lequel s’insère une chambre à air. En réalité, c’est un ingénieur du nom de Laroche qui imagine cette solution pour le compte des Michelin.

L'Eclair est la première automobile à rouler sur des pneus.
L'Eclair est la première automobile à rouler sur des pneus.

Là aussi l’invention se destine tout d’abord aux vélos, mais rapidement le secteur automobile tout juste balbutiant, s’intéresse à cette technologie. En 1895, l’Éclair fait ses premiers tours de roue sur des pneus Michelin. C’est la première auto disposant de pneus. Il s’agissait d’une Peugeot largement modifiée pour prendre le départ de la course Paris – Bordeaux – Paris. Pour la petite histoire, elle terminera dernière…

La Jamais Contente franchit la barre des 100 Km/h dès 1899 sur des pneus Michelin.
La Jamais Contente franchit la barre des 100 Km/h dès 1899 sur des pneus Michelin.

En 1899, les pneus Michelin permettent à la Jamais Contente d’atteindre la barrière mythique des 100 km/h. Les années qui suivent sont celles de l’acquisition de la maîtrise des processus industriels. Pour l’innovation, il faudra attendre 1929 avec l’invention du tubeless par le Britannique Edward Brice Killen. Il s’agit de pneus qui se passent de chambre à air. C’est le pneu lui même, associé au profil de la jante qui l’accueille, qui est directement gonflé. Pour cela, l’étanchéité est assurée par la présence d’un élastomère comme le butyle qui est jusqu’à dix fois plus étanche que le caoutchouc naturel. L’intérêt des pneus tubeless que l’on retrouve depuis dans le monde du cycle, est d’être moins sensibles à la crevaison, plus légers, et plus confortables car ils se contentent d’une moindre pression…

Le 2CV Citroën inaugure la technologie radiale sur ses pneus.
Le 2CV Citroën inaugure la technologie radiale sur ses pneus.

Michelin brevette en 1946 la structure radiale pour une nouvelle génération de pneus qui équiperont par exemple la nouvelle Citroën 2 CV dès 1948. Jusqu’à présent, c’était la structure diagonale qui était de mise, avec un squelette constitué de fils en acier ou en nylon se croisant à un angle compris entre 30 et 40°. La structure radiale rajoute un fil supplémentaire placé à 90° de l’axe médian du pneu. Cela semble un détail, mais dans la pratique cela change beaucoup de choses. La bande de roulement plus rigide garantit une meilleure tenue de route et une meilleure résistance à l’usure comme aux crevaisons. La consommation énergétique des véhicules est aussi réduite grâce à une résistance au roulement moindre.

Depuis les pneus conservent la même structure, mais les différentes marquent ne sont pas pour autant restées les bras croisés avec l’arrivée de pneus à lamelles pour la conduite sur neige, d’autres au contraire dits green qui se caractérisent par une bande de roulement propice aux économies d’énergie… ou encore avec des pneus capables de rouler à plat, voire même des modèles considérés par increvables ou plutôt auto-colmatants. Ces derniers qui existent chez Continental et Pirelli notamment, intègrent un liquide capable de colmater automatiquement un trou s’il fait moins de 5 mm.

Continental propose des pneus auto-colmatants qui équipent notamment certaines Volkswagen.
Continental propose des pneus auto-colmatants qui équipent notamment certaines Volkswagen.

Une histoire de gomme et de matériaux

Constamment, les ingénieurs des différentes marques de pneumatiques travaillent sur les mélanges constituant les pneus. La base est un composé de caoutchouc naturel et synthétique. Le premier, en provenance principalement d’Asie du Sud Est (la Thaïlande est ainsi le premier producteur mondial), et d’Amérique latine, se caractérise par sa grande résistance mécanique. Il provient de l’hévéaculture. C’est donc tout naturellement qu’il est encore prépondérant dans la constitution des bandes de roulement des pneus des poids lourds et des engins de Génie Civil.

Le second représente aujourd’hui environ 60 % du caoutchouc utilisé dans l’industrie pneumatique. Il est fabriqué à partir d’hydrocarbures. Ses principales qualités par rapport à son homologue naturel sont une meilleure longévité et une moindre résistance au roulement. On le retrouve essentiellement dans les pneus pour véhicules de tourisme.

Le noir de carbone...
Le noir de carbone...

À ces deux matériaux de base, les ingénieurs rajoutent d’autres composants. Le noir de carbone tout d’abord depuis 1915 qui ralentit l’impact des rayons ultraviolets qui dessèchent le caoutchouc, entraînant alors le craquelage du pneu. Au passage, c’est le noir de carbone qui donne sa couleur noire au pneu. La proportion de noir de carbone varie entre 20 à 30 % dans la gomme des pneumatiques modernes.

Et la silice, deux adjuvants traditionnels des pneumatiques.
Et la silice, deux adjuvants traditionnels des pneumatiques.

Second élément prépondérant, la silice qui est fabriquée à partir de sable. Sa fonction est d’améliorer l’amalgame des mélanges de gomme. On trouve par ailleurs divers composés chimiques comme de l’acide stéarique, le souffre, l’oxyde de soufre… sans oublier le textile et l’acier dans les tringles et les renforts.

Les pneus Green intègre des élastomères de synthèse depuis leur invention par Michelin en 1992.
Les pneus Green intègre des élastomères de synthèse depuis leur invention par Michelin en 1992.

Voici pour les « adjuvants » les plus anciens. Mais les marques ne s’arrêtent pas là, et elles introduisent régulièrement de nouveaux matériaux. Par exemple, en 1992, Michelin a combiné silice et élastomère de synthèse pour obtenir la faible résistance au roulement des pneus dits verts.

Une problématique environnementale
Une problématique environnementale

Des enjeux écologiques

Après s’être attachés à la réduction de la résistance au roulement de leurs pneus, et par conséquent à celle de la réduction de la consommation des véhicules ainsi équipés, les constructeurs ne peuvent échapper à la question de l’impact environnemental de la production desdits pneus.

Un pneu est le résultat d'un savant mélange d'ingrédients.
Un pneu est le résultat d'un savant mélange d'ingrédients.

En 2018, Michelin a ainsi dévoilé un programme ambitieux qui vise en 2048 à fabriquer des pneus avec 80 % de matériaux renouvelables et à recycler 100 % de la production ! Cela aboutirait alors à une économie de 33 millions de barils de pétrole, soit l’équivalent d’un mois de consommation énergétique de la France. La firme de Clermont-Ferrand annonce qu’elle serait capable de commercialiser dès 2020 son premier pneu utilisant des élastomères produits à partir de copeaux de bois. Du caoutchouc synthétique issu de sucre végétal pourrait aussi entrer en phase de production industrielle.

Par ailleurs, Michelin travaille aussi sur les pneumatiques des camions dont les frottements sur la route représentent 25 % de la consommation en carburant. La firme française a imaginé un pneu doté de plusieurs bandes de roulement superposées, la bande usée cédant d’elle-même sa place à une neuve, un peu comme une peau de serpent. Les chercheurs annoncent une durée de vie 20% plus importante, avec en prime une réduction de la consommation d’1 litre au 100. Un gain énorme sur un poids lourd effectuant plus de 100 000 km par an !

Continental travaille sur des pneus pour camion fabriqué à partir de pissenlits.
Continental travaille sur des pneus pour camion fabriqué à partir de pissenlits.

Les autres constructeurs ne sont pas en reste. Bridgestone et Pirelli s’appuient sur un latex végétal issu du guayule, une plante robuste qui nécessite peu d’eau et pas de pesticides du tout. Continental mise quant à lui depuis plusieurs années maintenant (le premier pneu a été testé en 2014), sur un caoutchouc naturel baptisé Taraxagum fabriqué à partir du pissenlit. Goodyear de son côté expérimente l’usage de cendre d’écorce de riz pour remplacer la silice minérale, ainsi que des huiles végétales issues du soja pour remplacer certaines huiles d’origine pétrolière.

Autre voie, qui s’éloigne de la question environnementale, il y a l’intégration de graphène dans le pneu. Cela se fait déjà dans le vélo. Pour en savoir plus, n’hésitez pas à vous lire notre dossier consacré à ce matériau révolutionnaire.

Selon le World Business Council for Sustainable Development, il y aurait 1 milliard de pneus usés et remplacés dans le monde pour la seule année 2018, avec un taux de récupération de 70 % dont 50 % seraient recyclés. Les 30 % restant vont donc dans la nature ou dans des filières non spécialisées. Autant dire que la tâche est immense et que la responsabilité des fabricants de pneus doit être engagée.

L’ère du pneu connecté ?

Les objets connectés ont le vent en poupe et le monde de l’automobile n’échappe pas à cette lame de fond. Les pneus se connecteront donc… ou plutôt se connectent déjà à une application installée sur un smartphone. Michelin propose ainsi une solution baptisée Track Connect. Comme son nom l’indique, celle-ci est dévolue en premier lieu aux pilotes amateurs qui pourront ainsi se rapprocher des professionnels ayant déployés des solutions de télémétries hors de prix. Michelin Track Connect est d’ores et déjà disponible avec le pneu Pilot Sport Cup2 Connect qui est proposé dans 11 dimensions.

Le système Michelin Track Connect est d'ores et déjà disponible en seconde monte pour des voitures ultra sportives.
Le système Michelin Track Connect est d'ores et déjà disponible en seconde monte pour des voitures ultra sportives.

La solution comprend outre les pneus, des valves intégrant des capteurs de pression et de température, ainsi qu’un récepteur qui se place dans l’habitacle. Son rôle est de réceptionner et de traiter les données issues des différents capteurs qui seront ensuite envoyées via le Bluetooth au smartphone et à l’application. Celle-ci indique tout d’abord la pression recommandée par Michelin pour la voiture équipée en fonction des conditions de roulage. Ensuite, lors de la course ou de l’entraînement, le pilote recevra sur son smartphone la pression et la température de ces pneumatiques en temps réel. En analysant les changements de pression, l’application peut déterminer l’évolution du comportement de la voiture.

ContiSense, le pneu communicant selon Continental.
ContiSense, le pneu communicant selon Continental.

Continental de son côté a présenté en 2017 sa technologie ContiSense qui n’est pas encore passée au stade de la production commerciale. Le pneu embarque une série de capteurs qui permettent de mesurer en temps réel sa température, mais aussi l’état de ses sculptures. Pour cela, Continental a développé une gomme conductrice qui communique en permanence avec un boîtier placé dans l’habitacle.

Les capteurs sont parfaitement intégrés au pneu ContiSense.
Les capteurs sont parfaitement intégrés au pneu ContiSense.

La technologie ContiSense avertit non seulement le conducteur qu’il est temps de changer ses pneus, mais aussi qu’une crevaison va se produire. En effet, alors que les systèmes classiques alertent d’une perte de pression conséquente, ContiSense va plus loin en détectant la présence d’un corps étranger. Une seconde génération devrait encore pousser le concept : l’état de la route pourrait être aussi remonté au conducteur afin par exemple de l’avertir de la présence de verglas.

Pirelli s'adresse avant tout aux véhicules les plus sportifs.
Pirelli s'adresse avant tout aux véhicules les plus sportifs.

De son côté, avec Cyber Car, Pirelli semble avant tout jouer la carte de la première monte. Une nouvelle fois des capteurs sont intégrés dans les pneus de la voiture. Ils remontent leurs informations à l’électronique embarquée avec pour objectif principal d’optimiser le fonctionnement des différentes aides à la conduite comme l’ABS, le contrôle de stabilité, etc… Le capteur qui communique avec le cloud de la marque ne pèse que quelques grammes. Les mesures prises sont la pression, la température et la profondeur de la bande de roulement.

Le système serait également capable de mesurer précisément et en temps réel le poids exact de la voiture. Outre la possibilité d’ajuster parfaitement le comportement des suspensions, cette donnée est primordiale pour les véhicules électriques dont l’ordinateur central sera alors à même d’afficher de manière plus précise l’estimation de l’autonomie restante.

Pirelli est bien conscient que de nombreuses voitures parcourent nos routes avec des pneus bons pour le rebut. Avec cette nouvelle génération connectée, le conducteur saura précisément quand il doit les changer. Les gestionnaires de flotte pourront centraliser l’ensemble des informations au sein d’une même interface et sans intervention humaine. La marque italienne développe une sorte de carte d’identité numérique propre à chaque pneu qu’il produit. L’électronique de la voiture serait capable d’adapter ses réglages et divers paramètres en fonction de sa monte pneumatique. La version pour le marché de la seconde monte prend le nom de Pirelli Connesso. Les données ne remontent plus avec l’électronique de la voiture, mais avec une application pour smartphone.

Par ailleurs, Bridgestone s’intéresse également aux gestionnaires de flottes et aux loueurs. Cette fois, une puce RFID prend place dans le pneu pour envoyer des informations aux techniciens qui passent à côté avec une tablette.

Une structure alvéolaire sans air : voici le secret du Michelin Vision Concept.
Une structure alvéolaire sans air : voici le secret du Michelin Vision Concept.

Pour voir encore plus loin !

Michelin avait présenté en 2017 le Vision Concept. Il s’agit d’un pneu dont la structure est imprimée en 3D dans un matériau composé d’un mélange de papier, de bois, de bambou, de carton et de plastique recyclés, ainsi que d’aluminium. Autant de matières facilement recyclables. Le pneu adopte une structure alvéolaire dont la rigidité est variable en fonction de la distance avec le centre de la roue : souple à l’extérieur pour absorber les chocs, et rigide au centre pour obtenir une précision de guidage suffisante. Le Vision Concept se passe d’air et sera donc increvable. Logique.

La bande de roulement pourra être remplacée lorsqu’elle est usée ou lorsqu’elle ne correspond plus aux conditions de roulage. Par exemple, lorsque la neige arrive ! Cette bande de roulement fait appel à la vulcanisation à froid et est entièrement biodégradable. En 2018, l’idée va encore plus loin avec une seconde version où jante et pneu ne font plus qu’un.

La largeur de la roue et du pneu du système ContiAdapt varie en fonction des conditions météorologiques.
La largeur de la roue et du pneu du système ContiAdapt varie en fonction des conditions météorologiques.

Continental a fait couler beaucoup d’encre en 2017 avec son concept ContiAdapt. L’idée est ici de coupler un pneu et une jante spécifique, une multitude de capteurs et des micro-compresseurs. Le conducteur pourra d’un clic modifier la largeur de la jante et donc celle de la surface de contact entre le pneu et la route, ainsi que la pression de celui-ci. En fonction des conditions météorologiques et de l’état de la route, il sera possible d’optimiser l’efficacité énergétique en diminuant la largeur du pneu et en augmentant sa pression, ou bien son adhérence en faisant l’inverse.

Ceci est un pneu ! L'Eagle 360 de Goodyear.
Ceci est un pneu ! L'Eagle 360 de Goodyear.

Goodyear se lance aussi dans l’impression 3D d’un polymère dont les capacités d’élasticité et de cicatrisation se rapprocheraient de celles de la peau. Mais c’est surtout la forme sphérique de l’Eagle 360 qui a fait le buzz. Ce choix radical n’est pas le fruit du hasard. En effet, cette forme améliore considérablement la manœuvrabilité de la voiture, car le pneu peut tourner dans tous les sens. L’auto pourra ainsi braquer à 360° pour se glisser dans des places de stationnement difficiles d’accès, une manœuvre facilitée sur les modèles autonomes. Il sera ainsi possible de garer plus de véhicules sur la même surface. Cela permet aussi d’adapter la rotation des roues en temps réel aux conditions de roulage pour optimiser la tenue de route. Le confort progresse également, car le gros volume de l’Eagle 360 Urban absorbe mieux les imperfections de la chaussée.

Preuve que nous nous situons dans un futur plutôt lointain, il n’y a aucune connexion physique entre cette sphère et la voiture. C’est la lévitation magnétique qui sera mise à contribution, grâce à de puissants champs magnétiques à l’instar de ce que l’on trouve sur les certains trains à très grande vitesse. Bien entendu, ce pneu d’un tout nouveau genre ne pouvait pas ne pas être connecté. Des capteurs vont analyser en permanence l’état de la route et remonter toutes ces informations à l’ordinateur central de la voiture autonome.

D’autres éléments se chargent du pneu en tant que tel avec un contrôle en temps réel de sa pression et de son degré d’usure. L’intelligence artificielle (IA) détecte les crevaisons avant même qu’elles impactent la sécurité des occupants de la voiture. Elle est capable de modifier la forme de la gomme pour réparer la zone concernée par la crevaison. L’IA pourrait même adapter le dessin de la gomme aux conditions de circulation, en créant par exemple des cavités dont la texture peut emmagasiner un maximum d’eau avant de l’évacuer au moment propice pour éviter tout risque d’aquaplaning.

La mousse au coeur du Goodyear Oxygene filtre l'air ambiant.
La mousse au coeur du Goodyear Oxygene filtre l'air ambiant.

Autre projet futuriste de Goodyear, l’Oxygen. Il s’agit d’un ensemble roue/pneu essentiellement composé d’une mousse végétale naturelle qui aurait la capacité d’absorber l’humidité et le C02, pour ensuite rejeter de l’oxygène grâce la photosynthèse. Le tout en piégeant les particules polluantes ! Cette mousse serait aussi capable de produire de l’énergie pour alimenter les composants électroniques embarqués dans cette drôle de roue. Goodyear imagine un éclairage des flancs qui pourraient endosser le rôle d’indicateur lumineux de changement de voie ou de freinage d’urgence. L’Oxygen dispose aussi de la technologie Li-Fi, une déclinaison du Wi-Fi qui utilise la lumière pour transporter des données numériques. La bande de roulement est imprimée en 3D à partir de poudre de pneus recyclés. Elle n’embarque pas d’air et sa structure est conçue pour amener l’eau et l’humidité de la route à la mousse.

Les flancs peuvent s'illuminer pour prévenir les autres usages d'un changement de direction par exemple.
Les flancs peuvent s'illuminer pour prévenir les autres usages d'un changement de direction par exemple.

Du côté du Pays du matin calme, Hankook partage aussi sa vision du pneumatique du futur avec deux « concepts tyres » ! L’Hexonic est conçu pour les véhicules autonomes avec pas moins de 7 capteurs capables de faire remonter à l’ordinateur central de la voiture toutes les informations relatives, non seulement à l’état du pneu, mais aussi à l’état de la route (dégradation de la chaussée, température, humidité…). La bande de roulement se compose de blocs indépendants de forme hexagonale, qui sont capables de se déplacer pour créer des canaux afin d’évacuer le maximum d’eau en cas de pluie.

L'Hexonic de Hankook fait le plein de capteur.
L'Hexonic de Hankook fait le plein de capteur.

Le second pneu du futur imaginé par Hankook est l’Aeroflox. Il s’adresse lui à la compétition avec sa bande de roulement lisse. Celle-ci peut se scinder en deux pour faire apparaître au centre un système de turbine qui en aspirant une grande quantité d’air créé un appui aérodynamique supplémentaire. Une sorte d’effet de sol digne des F1 de la fin des années soixante-dix.

Vous l’aurez compris, le monde du pneu change et continuera à changer pendant encore de nombreuses années, car le principe imaginé par des inventeurs comme Dunlop ou Michelin n’a pas encore dit son dernier mot. Les nombreuses innovations que nous avons évoquées s’inscrivent dans des échelles de temporalité bien différentes. Les pneumatiques utilisant des matériaux plus écologiques en termes de procédés de fabrication et de recyclage notamment devraient se retrouver sur le marché relativement rapidement, dans 1 à 5 ans selon les fabricants. Les modèles connectés existent déjà, mais ils s’adressent à une niche réservée aux véhicules les plus sportifs et aux pilotes sur circuit. Nul doute que, comme toutes nouvelles technologies, les pneus connectés vont se démocratiser sans doute par l’entremise de la 1re monte. L’arrivée des véhicules autonomes devrait aussi apporter un coup de boost à cette nouvelle génération de pneumatique, car leur ordinateur central a besoin du maximum d’informations possibles pour assurer une sécurité optimale. Ce dossier évoque également des visions plus futuristes du pneu et des roues. Est-ce que certaines d’entre elles finiront par se retrouver dans la voiture de monsieur tout le monde ? Certainement oui. Lesquelles ? Difficile à dire pour l’heure, mais une chose est certaine, Michelin, Pirelli, Goodyear et consorts n’ont pas fini de nous étonner !


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