Des chercheurs de l'Université Carlos III de Madrid (UC3M) ont conçu et testé un nouveau type de pneu modulaire dans le but de le rendre plus intelligent et plus durable. Dans le cadre du projet ECOTIRE, ils ont mis au point une bande de roulement amovible en silicone capable d'augmenter significativement la durabilité, de réduire l'usure abrasive et d'atténuer la pollution générée par les déchets de caoutchouc.

Bien qu'il s'agisse du seul point de contact entre le véhicule et la chaussée, la conception de base du pneu n'a pratiquement pas évolué depuis des décennies. Une fois usées, des millions de tonnes de carcasses de pneus dont la structure principale reste intacte finissent par devenir des déchets difficiles à gérer. Pour relever ce défi, les travaux menés par l'équipe de la UC3M proposent de remplacer la liaison chimique traditionnelle par une liaison strictement mécanique.

L'innovation majeure d'ECOTIRE, nom de ce projet de la UC3M, réside dans le fait de conserver le corps principal de la roue (la carcasse) et de ne remplacer que la bande de roulement lorsqu'elle se détériore, cette dernière représentant moins de 20 % du poids total du pneu. « En s'usant, un pneu conventionnel émet des particules très nocives dans l'atmosphère. L'utilisation d'une liaison mécanique permet d'associer des matériaux plus durables et biocompatibles », explique Daniel García-Pozuelo, chercheur au Département de génie mécanique de la UC3M et membre du projet ECOTIRE.

Dans une étude publiée dans la revue Applied Sciences, les chercheurs ont analysé le comportement du caoutchouc conventionnel en matière d'usure et de frottement par rapport au caoutchouc de silicone. Ils ont démontré que ce dernier présente une détérioration environ dix fois moindre tout en offrant une meilleure stabilité.

Vers une nouvelle génération de pneus intelligents et connectés

Outre les enjeux de durabilité des matériaux, le projet vise à transformer le pneu en un composant actif du véhicule grâce à l'intégration de divers capteurs. « Nous imaginons un pneu intelligent et instrumenté fournissant des données clés au véhicule et à l'infrastructure, s'adaptant parfaitement aux exigences des véhicules autonomes », souligne Daniel García-Pozuelo.

Cette instrumentation permet de mesurer en temps réel des variables critiques de la dynamique du véhicule, telles que les forces transmises à la chaussée, la pression de contact, l'angle de dérive et le coefficient d'adhérence disponible. Ainsi, le pneu cesse d'être un élément passif pour informer de manière proactive les systèmes avancés d'aide à la conduite (ADAS) ou l'ordinateur de bord du véhicule autonome face à des risques imminents tels que l'aquaplanage ou les plaques de verglas, permettant à des équipements comme l'ABS ou le contrôle électronique de trajectoire d'intervenir avant même que le conducteur ne perçoive le danger.

Les essais expérimentaux réalisés sur le prototype physique ont donné des résultats très prometteurs. Dans une étude complémentaire publiée dans la revue scientifique Measurement, les chercheurs ont évalué l'intégrité du système sur un banc d'essai de roulement en contrôlant de façon indépendante la charge normale, le rayon, l'angle de dérive, le glissement et la pression de gonflage. « Le comportement de notre pneu est désormais suffisamment proche de celui des pneus conventionnels pour envisager à court terme son transfert vers l'industrie aux côtés d'entreprises du secteur, bien qu'il reste encore un long chemin à parcourir avant sa commercialisation auprès du grand public », conclut Daniel García-Pozuelo. Les résultats obtenus consolident la feuille de route du projet ECOTIRE afin de progresser vers des essais à échelle réelle et d'accélérer le transfert de cette technologie vers l'industrie automobile.

Vidéo: https://youtu.be/T0NCUdNsAr4