Les pneus sans air, ou non pneumatiques (NPT), sont des pneus qui ne sont pas supportés par la pression atmosphérique. Ils sont utilisés sur certains petits véhicules tels que les tondeuses à gazon et les voiturettes de golf motorisées. Ils sont également utilisés sur des équipements lourds tels que les pelles rétrocaveuses, qui doivent fonctionner sur des sites tels que la démolition de bâtiments, où le risque de crevaison est élevé. Les pneus composés de mousse de polyuréthane à cellules fermées sont également conçus pour les vélos et les fauteuils roulants.
Les pneus sans air sont des pneus qui ne contiennent pas d’air comprimé pour fournir un soutien structurel. Ils sont actuellement utilisés dans les petits véhicules tels que les tondeuses à gazon et les voiturettes de golf motorisées. Ils sont également utilisés dans les équipements lourds tels que les pelles rétrocaveuses, qui opèrent dans des endroits tels que la démolition de bâtiments, où des piqûres sont susceptibles de se produire. Ces pneus sont fabriqués en mousse de polyuréthane à cellules fermées et sont également utilisés sur les vélos et les fauteuils roulants. L’avantage principal des pneus sans air est qu’ils ne peuvent pas être perforés ni dégonflés, mais ils sont beaucoup moins populaires que les pneus à air.
Les pneus sans air ont généralement une résistance au roulement plus élevée et offrent beaucoup moins de suspension que des pneus à air de tailles et de formes similaires. Un autre problème des pneus sans air est qu’ils chauffent lorsqu’ils sont utilisés, en raison du processus de friction interne du matériau dans lequel ils sont fabriqués. Les pneus sans air sont souvent remplis de polymères (plastique).
Michelin développe un pneu et une roue intégrés, un concept appelé « Tweel », qui fonctionne sans air. Michelin indique que, par rapport aux pneus traditionnels, « Tweel » a une capacité de charge, d’amortissement et de maniabilité comparable. Le groupe d’ingénierie du département d’ingénierie automobile de l’Université de Clemsony développe, avec Michelin, un pneu sans air à faible capacité de dissipation d’énergie dans le cadre du projet NIST ATP.
Resilient Technologies et le centre d’ingénierie des polymères de l’Université du Wisconsin-Madison travaillent à la création d’un « pneu sans air », composé essentiellement d’un nid d’abeilles polymère circulaire entouré d’une bande de roulement épaisse. La version initiale du pneu est pour un Humvee. Les pneumatiques Airless Resilient Technologies ont été testés et utilisés par l’armée américaine.
Histoire et véhicules
Thomas Hancock découvre les 1 843 cures de caoutchouc durs et se lance dans la fabrication de divers articles pour lesquels il crée des formes. En 1845, il fabriqua le premier pneu en caoutchouc plein pour chariots tirés par des chevaux. Le produit ne pouvait pas prévaloir dans le secteur automobile d’abord. De plus, des roues en bois avec une bande de fer rétractée ont été utilisées comme pneus pour les chariots, comme dans le cas de la draisine.
Vélo et moto
Les premiers vélos à pédales, les Michaulinen (1863-1869), étaient également fabriqués avec des roues à rayons en bois et une bande de fer rétractable. Les frères Hanlon ont obtenu un brevet sur un pneu en caoutchouc plein le 9 février 1869 et Eugène Meyer à Paris le 4 août 1869 a breveté une Michauline avec pneus en caoutchouc plein (rayons en fil de fer de 4 mm et jante en fer). Cependant, seuls les pneus en caoutchouc plein fabriqués en Ariel Hochrad de 1871 étaient plus nombreux pour les véhicules à grande roue. étaient des pneus en caoutchouc rouges ou gris habituels, entre 3/4 et 7/8 pouces d’épaisseur. Avec la redécouverte du pneu par John Boyd Dunlop (1888), le pneu en caoutchouc plein de la roue inférieure a été remplacé par des pneus jusqu’en 1894. La première moto de la série, la Hildebrand et Wolfmüller (1894), et toutes les motos suivantes pneumatiques.
Voiture
Dans le secteur automobile, le pneu en caoutchouc plein a été utilisé plus longtemps. Les premiers modèles de voitures particulières ont toujours été livrés avec des pneus en caoutchouc plein. Michelin fabrique le premier pneu pour la voiture L’Eclair en 1895 et, en 1898, les premiers pneus pour automobiles de production apparaissent, mais leur durabilité est limitée à 500 km. En 1902, la durée de vie moyenne des pneumatiques était de 2200 milles. Avec l’introduction du tissu de cordon (1920), la durée de vie du pneu a été dépassée de plus de 20 000 km. Avec les pneus de ballon (1924), cela a conduit à la fin du pneu solide pour voitures de tourisme. La dernière voiture avec des pneus en caoutchouc plein a livré Trojan Limited 1929 ..
Camion et bus
Pour les camions, le problème de la durabilité des pneumatiques était encore plus important. En 1922 encore, 80% des camions allemands utilisaient des pneus en caoutchouc plein. L’ordonnance du 5 décembre 1925 sur la circulation automobile a limité l’utilisation de pneus en caoutchouc plein dans les camions. Les véhicules à trois essieux de plus de 9 tonnes au total ont dû être équipés de pneumatiques et le poids total de plus de 5,5 tonnes pour les voitures équipées de pneus en caoutchouc solide atteignait une vitesse maximale de 25 km / h en ville. À des vitesses supérieures à 25 km / h, les pneus pleins en caoutchouc surchauffent et détruisent le fait même. En raison de la norme de sécurité routière du 13 novembre 1937, le pneu en caoutchouc plein a été interdit pour tous les véhicules de plus de 25 km / h à la vitesse de pointe. Cette interdiction est toujours valable aujourd’hui.
Description de la construction
Gusmatik est une coque en caoutchouc dont le volume interne est rempli d’une masse élastique spéciale à base de glycérine et de gélatine, appelée composition gusmatique. Par la suite, du caoutchouc spongieux a été utilisé comme produit de remplissage, inséré sous la forme d’un produit séparé inséré dans le pneu de série à la place de l’appareil photo, tout en conservant le nom «gusmatic».
Le principal avantage des pneus sans air est leur invulnérabilité aux crevaisons, ainsi que les blessures par balle, shrapnel et autres blessures similaires.
Dans les documents finaux du commandement soviétique, il a été noté que …
3. Les coups de feu et les tirs de mitrailleuse pour le pneu sans air ne nuit pas. Frapper tout un projectile de 37 mm ne met pas le pneu sans air hors service, mais fait un trou net et la machine continue à fonctionner …
– Des voitures blindées en bataille, Chapitre III. Service et utilisation au combat de véhicules blindés de construction d’avant-guerre, MV Kolomiets, blindés à roues. L’histoire de la voiture blindée soviétique de 1925 à 1945.
Le principal inconvénient des pneumatiques de ce type est leur élasticité inférieure à celle des pneumatiques traditionnels, ce qui limite considérablement les vitesses admissibles du véhicule et, par conséquent, la portée des pneumatiques – les pneumatiques GK (avec chambre à éponge) pour grandes vitesses chauffent rapidement haut, et à l’intérieur du pneu commence l’émission de gaz, ce qui peut provoquer une combustion spontanée des pneus ou même leur rupture.
Analogues modernes
Actuellement, de nouveaux analogues plus efficaces de pneus sans air sont en cours de développement, dans la construction desquels un principe similaire a été appliqué. Ils sont utilisés pour l’amortissement au lieu de la masse élastique en utilisant des structures cellulaires très élastiques situées entre un pneu plein plus rigide et durable et un disque de roue.
Situation au 21ème siècle
Actuellement, presque tous les chariots de manutention, chariots élévateurs à fourche et transpalettes sont équipés de pneus en caoutchouc plein pouvant durer trois fois plus longtemps que les pneumatiques. Les pneumatiques en caoutchouc plein, tels que les pneumatiques, sont constitués de près de la moitié de caoutchouc naturel et synthétique, d’un quart de noir de carbone, d’un cinquième d’acier, ainsi que de tissus, d’oxyde de zinc, de soufre et d’autres substances.
Conformément au code de la route, les véhicules à traction intégrale sont autorisés à rouler à une vitesse maximale de 25 km / h (pour les véhicules sans essieu suspendu, mais uniquement à une vitesse maximale de 16 km / h). Ce règlement devrait protéger les routes.
En 2017, le fabricant de vélos asiatique Obike a établi plusieurs vélos de location dans le centre de Berlin sans stations fixes. Ces roues sont équipées de pneus en caoutchouc pleins et d’une selle facilement réglable. Un système de location finlandais a également recours à des pneus en caoutchouc plein en raison de la résistance à la perforation.
Les avantages
L’avantage principal des pneus sans air est qu’ils ne peuvent pas être à plat. D’autres avantages sont que les pneus sans air devront être remplacés moins souvent, ce qui entraînerait des économies. Les équipements lourds équipés de pneus sans air pourront supporter plus de poids et se livrer à des activités plus difficiles. Les pneus de vélo sans air peuvent être faciles à installer. Les pneus de tondeuse à gazon Airless existent en plusieurs variétés.
Désavantages
Les pneus sans air ont généralement une résistance au roulement plus élevée et offrent un peu moins de suspension que les pneus de forme et de taille similaires. Parmi les autres problèmes rencontrés par les pneumatiques pour équipement lourd sans air, figure la dissipation de l’accumulation de chaleur qui se produit lors de la conduite. Les pneus sans air sont souvent remplis de polymères comprimés (plastique) plutôt que d’air ou peuvent être un produit moulé solide.
Les pneus sans air attirent les cyclistes, car ils sont beaucoup plus vulnérables aux crevaisons que les pneus de véhicules automobiles. Les inconvénients des pneus sans air dépendent de l’utilisation. Les opérateurs d’équipement lourd qui utilisent des machines avec des pneus pleins se plaignent de fatigue alors que les tondeuses à gazon utilisant des pneus pleins ou sans air ne présentent aucun inconvénient. Les cyclistes qui utilisent des pneus sans air peuvent se plaindre que le pneu est plus dur qu’un pneu comparable. Il existe seulement des preuves anecdotiques selon lesquelles les pneus sans air peuvent provoquer des rayons cassés sur une roue de vélo. Tout pneu sans air sera plus lourd que le pneu en caoutchouc qu’il est censé remplacer; Cependant, de nombreux pneumatiques en caoutchouc sont également lourds. La résistance au roulement des pneus en caoutchouc varie et un pneu sans air ou un insert plein ne peut augmenter que très légèrement la résistance au roulement, voire pas du tout.
L’installation des pneus sans air dépend de l’utilisation. Le matériel lourd nécessite un équipement spécial, mais un pneu de vélo sans air peut être monté avec peu ou pas d’effort. Les pneus pleins pour tondeuse à airless sont préinstallés sur la roue, ce qui permet une installation rapide.
Exemples
De nombreux systèmes de partage de vélos utilisent ces pneus pour réduire l’entretien.
En 2005, Michelin a commencé à développer une combinaison intégrée de pneus et de roues, le « Tweel » (dérivé de « pneu » et « roue », qui, comme son nom l’indique, sont combinées dans une nouvelle pièce fusionnée), qui fonctionne entièrement sans air. Michelin affirme que son « Tweel » présente des caractéristiques de portage, d’absorption des chocs et de maniabilité qui se comparent avantageusement aux pneumatiques classiques. Cependant, le pneu vibre beaucoup lorsqu’il roule à plus de 80 km / h (50 mi / h). Un déploiement sur le marché n’est donc pas prévu dans un avenir proche. Le groupe d’ingénierie automobile du département d’ingénierie mécanique de l’Université de Clemson développe un pneu sans air à faible perte d’énergie avec Michelin dans le cadre du projet NIST ATP.
Crocodile Tyres a mis au point et commercialise une version robuste qui se fixe aux équipements d’exploitation minière standard.
Resilient Technologies et le centre d’ingénierie des polymères de l’Université du Wisconsin – Madison créent un «pneu non pneumatique», qui est essentiellement un nid d’abeilles polymère rond entouré d’une épaisse bande de roulement noire. La version initiale du pneu est destinée au Humvee et devrait être disponible en 2012. Les pneus airless de Resilient Technologies ont été testés et sont utilisés par l’armée américaine. et est également le premier groupe à fabriquer un pneu sans air fabriqué en série dans le commerce après son acquisition par Polaris, bien que couplé à son véhicule. La marque de pneu est « Terrainarmor »
Bridgestone développe le pneu Bridgestone Concept sans air, similaire au pneu Tweel, qui peut supporter 150 kg (330 lb) par pneu.
La roue de retour d’énergie a le bord extérieur du pneu relié à la jante intérieure par un système de ressorts. La tension des ressorts peut être modifiée pour faire varier les caractéristiques de manipulation.
En Australie, Big Tire Pty Ltd développe une « roue non solide, non solide », conçue pour supporter des charges de travail élevées, telles que celles trouvées dans les mines souterraines. La roue utilise plusieurs réseaux de ressorts à lames concentriques pour répartir la force uniformément sur la roue. Un prototype de la roue a été construit en 2011 et a été testé sur un chargeur souterrain Eimco 936.
En 1938, aux États-Unis, JV Martin a inventé un pneu de sécurité avec des cerceaux en noyer enduits de caoutchouc et munis de rayons entrecroisés en caoutchouc nervuré. Il pouvait conduire sur des cales de 100 mm (4 pouces) lorsqu’il était testé dans une voiture d’essai sans ressort.
Hankook Tire développe le pneu sans air iFlex.