L'aspect général d'une roue de voiture avec un disque central et un pneu rempli d'air s'est formé il y a longtemps et a confirmé son efficacité. Cependant, des tentatives sont régulièrement faites pour reconstruire en profondeur une telle structure afin d'en améliorer les caractéristiques techniques ou économiques. Une certaine popularité dans ce contexte est appréciée par les soi-disant. pneu airless avec éléments élastiques et sans gaz comprimé..
Longue histoire
Les premières variantes de pneus airless sont apparues presque au début du siècle dernier. Souvent, la raison de l'émergence de tels projets était une pénurie de matériaux. Les concepteurs ont essayé de remplacer le caoutchouc difficile à atteindre et coûteux par du bois ou du métal plus rentable. À ce jour, le problème de pénurie a été résolu et les nouveaux projets ne sont associés qu'à la volonté d'améliorer les caractéristiques du châssis.
Les premières conceptions de pneus sans air offraient le plus souvent une jante en métal et une jante extérieure avec bande de roulement, reliées par un ensemble de ressorts de différentes formes et configurations. À divers moments, des ressorts hélicoïdaux ou à lames ont été utilisés. De telles conceptions résolvaient généralement les tâches assignées, mais se sont avérées trop complexes et peu pratiques à utiliser. En conséquence, ils ne sont pas entrés dans une grande série et n'ont pas été largement diffusés.
Le succès relatif n'est venu aux pneus sans air qu'avec le développement de programmes spatiaux. Il s'est avéré que les rovers du type du "Lunokhod" soviétique ou du LRV américain devaient être équipés de roues sans caméras ni air. Ainsi, le produit LRV du système Apollo a reçu un pneu élastique en treillis métallique avec une bande de roulement rivetée. Cette conception était légère, amortissait les chocs, ne nécessitait pas d'entretien et se distinguait par une grande capacité de survie.
Certaines des conceptions de pneus sans air à divers stades ont attiré l'attention des militaires et ont même atteint des tests sur le terrain. Ces dernières années, il y a eu un regain d'intérêt pour de tels développements, et il ne s'agit pas seulement de projets pour les armées. Les principaux fabricants de pneus envisagent la construction sans air comme une alternative viable aux roues traditionnelles.
Cependant, jusqu'à présent, aucun des modèles connus n'a atteint la production de masse et l'exploitation dans la sphère militaire ou civile. La révolution du train de roulement est entravée par des facteurs objectifs.
Conceptions contemporaines
Considérez certaines des conceptions modernes de pneus sans air développées au cours des dernières décennies. Ainsi, dans le passé, le projet Airless: Resilient NPT de Resilient Technologies était largement connu. Il est en développement depuis 2002 et a atteint les tests à la fin de la décennie. En utilisant des matériaux polymères modernes qui n'étaient pas disponibles dans un passé lointain, les ingénieurs américains ont pu créer un design très intéressant.
Pneu sans air: le NPT résilient est une conception monobloc qui comprend un disque central pour le montage, une jante extérieure avec bande de roulement et une cage spéciale entre les deux. Ce dernier est réalisé sous la forme d'une structure en treillis d'hexagones irréguliers et de trapèzes. Le poids de la voiture est réparti entre la jante et la calandre relativement rigides. En même temps, l'élasticité de la structure permet d'amortir les chocs.
Des tests ont montré que le pneu Airless: Resilient NPT est comparable en termes d'amortissement à un pneu pneumatique traditionnel. Il ne craint pas les crevaisons et peut être utilisé lorsque 30% des éléments du cadre sont endommagés. Il y avait aussi un petit gain de masse. Néanmoins, le produit était assez difficile à fabriquer, nécessitait des matériaux spéciaux et présentait un certain nombre d'autres inconvénients. En conséquence, les pneus de Resilient Technologies ne sont pas encore entrés dans l'armée.
En 2005, Michelin a introduit le pneu concept Tweel (Pneu + Roue). Dans cette conception, le disque central et la jante extérieure sont reliés par des « rayons » en forme de V qui s'étendent sur toute la largeur du pneu. Le développeur a parlé de réduire le poids par rapport aux produits traditionnels, d'augmenter les ressources, etc.
Après des tests et des développements, le pneu Tweel a été développé. Il existe des modifications de ce produit pour les véhicules de différentes classes. En 2012, la fourniture de ces pneus pour les machines de construction et agricoles a commencé. Plus tard, de nouveaux modèles de tels produits avec une configuration différente d'éléments élastiques sont apparus.
Bridgestone a également sa propre version du pneu sans air. Elle suggère de relier le disque et la jante avec des "rayons" incurvés situés dans un motif entrecroisé. Ce rembourrage a permis d'augmenter l'élasticité tout en conservant d'autres caractéristiques. Cependant, les échantillons finis avaient une capacité de charge limitée, ce qui réduisait le champ d'application.
Il existe d'autres variantes de pneus airless de toutes sortes qui sont passées à l'essai ou même à la production. La recherche de nouvelles solutions se poursuit. Les concepteurs essaient différents matériaux, configurations élastiques, etc. Cependant, il n'y a eu que des succès limités.
Avantages et inconvénients
Le pneumatique sans air avec éléments résilients intégrés présente plusieurs avantages importants par rapport au pneumatique traditionnel. Ce sont eux qui déterminent l'intérêt accru pour de telles conceptions, qui a été observé jusqu'à présent.
Le principal avantage est une capacité de survie accrue. Un pneu sans air n'a pas de chambre à air et est increvable. Elle n'a pas non plus peur des impacts latéraux. Selon l'architecture, les performances sont maintenues même en cas d'endommagement important de la structure porteuse. Il n'y a pas besoin de pompage et de surveillance de la pression, ce qui simplifie le fonctionnement. Il est possible d'abandonner une jante de roue large et relativement lourde. De ce fait, l'ensemble roue est plus léger, ce qui réduit la masse non suspendue.
Cependant, il existe un certain nombre de problèmes en raison desquels ces pneus ne gagnent pas en popularité. Tout d'abord, il s'agit d'une demande accrue de matériaux. Nécessite un caoutchouc ou un polymère avec une élasticité suffisante, une rigidité et une résistance élevées à diverses charges. Il existe également des exigences élevées pour l'absorption d'énergie mécanique et sa transformation en énergie thermique avec dissipation ultérieure.
Tout cela complique et augmente le coût de production. De plus, la plupart des pneus ont une limite de vitesse - généralement pas plus de 70-80 km / h. Une accélération supplémentaire augmente les contraintes mécaniques et conduit également à une surchauffe inacceptable.
Contrairement aux pneus pneumatiques, les pneus airless ont une rigidité constante, et vous devez changer les roues pour la changer. Dans le même temps, la pénétration de saleté dans la structure à travers les parois latérales ouvertes peut affecter négativement la rigidité et d'autres caractéristiques. De ces points de vue, les structures pneumatiques sont beaucoup plus rentables.
De ce fait, les pneus airless sont encore utilisés principalement dans le domaine des véhicules légers à vitesses et charges limitées. Ils sont placés sur des voiturettes de golf, des poussettes, des engins de chantier compacts, etc. En outre, la production de pneus pour vélos, scooters et autres produits légers a été établie. La fourniture d'échantillons plus importants est toujours en question.
Une curiosité prometteuse
La combinaison spécifique de caractéristiques techniques, opérationnelles et économiques, ainsi qu'un certain nombre de limitations importantes, ne permettent pas encore aux pneus airless d'entrer sur un large marché et de concurrencer sérieusement les conceptions traditionnelles. De ce fait, le marché du pneumatique ne change pas, même si différentes entreprises présentent régulièrement divers produits « prometteurs ».
Cependant, il convient de noter que des produits individuels de la conception originale sont néanmoins entrés sur le marché et ont même trouvé leurs clients. Le succès s'observe dans plusieurs niches assez étroites, alors que la conquête des principaux secteurs du marché s'avère impossible. Il n'y a pas de conditions objectives pour changer cette situation.
Ainsi, diverses options de pneumatiques airless à éléments élastiques intégrés conservent en général le statut d'une curieuse solution à un problème technique important - sans perspectives particulières dans le cadre d'une application réelle.
D'un autre côté, de tels projets peuvent avoir des résultats positifs qui ne sont pas directement liés à l'utilisation de produits finis. Des leaders reconnus de l'industrie avec une bonne base scientifique et technique sont maintenant engagés dans le développement de tels pneus. Au cours du développement de pneus sans air, de nouveaux matériaux, technologies et conceptions peuvent être créés. Et ils peuvent trouver une application dans le développement et l'amélioration des pneumatiques traditionnels avec de réelles perspectives pratiques et commerciales.
