Définir les caractéristiques influençant la performance d’un pneu route

Dans notre dernier article de « Paroles d’Ingénieurs », nous avons évalué les performances d’un pneu route. Nous nous sommes particulièrement intéressés à la résistance au roulement et à l’adhérence, deux caractéristiques clés permettant d’évaluer la performance d’un pneu sur la route et la sécurité du cycliste. Nous allons maintenant nous pencher plus en détails sur les fonctions générales d’un pneu, les nombreux matériaux utilisés, les principes techniques qui guident sa conception et les effets que ces aspects peuvent avoir sur ses performances.

1. Les fonctions d’un pneu route

Bien qu’il reste relativement discret sur votre vélo, un pneu doit remplir pas moins de six fonctions principales pour offrir au cycliste des performances de haut niveau. Il doit :

–  Bien rouler. Cela peut sembler au premier abord évident mais il s’agit en fait d’offrir un roulement efficient et homogène, c’est-à-dire faiblement consommateur d’énergie.
–  Absorber les chocs, car le revêtement de la chaussée n’est pas toujours de bonne qualité.
–  Supporter la charge du cycliste et du vélo.
–  Offrir un guidage et des changements de direction précis, en fonction de la trajectoire donnée par le cycliste.
–  Transmettre la puissance de pédalage et de freinage, notamment sous la pluie.
–  Offrir une longévité suffisante.

Lors de la phase de développement d’un pneu, il faut vérifier continuellement que ces fonctions sont remplies. Celles-ci peuvent varier d’un modèle à l’autre, en fonction de leur importance relative vis-à-vis de l’utilisation finale prévue. Par exemple, un pneu conçu pour le contre-la-montre ou le triathlon peut offrir une résistance au roulement réduite (car la vitesse est la priorité absolue), mais son adhérence est en contrepartie plus faible. Il est donc moins polyvalent qu’un autre modèle conçu pour être performant dans toutes les conditions.

2. Matériaux entrant dans la composition d’un pneu

Un pneu est composé de différents matériaux, chacun d’entre eux étant soigneusement sélectionné pour ses propriétés spécifiques et ses performances. L’objectif est de conjuguer les caractéristiques de tous ces composants en mettant au point la composition optimale, des processus de fabrication et d’assemblage adaptés. Les différents matériaux qui doivent être pris en considération sont les suivants :

–  Le caoutchouc
–  Le noir de carbone
–  La silice
–  Des fibres
–  Des produits chimiques

Il est essentiel de porter beaucoup d’attention à la définition de la combinaison idéale entre les matériaux, car chacun d’entre eux joue un rôle fondamental, non seulement au niveau de la performance du pneu sur la route, mais également au niveau de la facilité de montage sur la jante.

3. Structure d’un pneu route

Un pneu route est composé de quatre éléments principaux. Chacun d’entre eux remplit une fonction spécifique, mais doit simultanément être complémentaire des trois autres, afin d’optimiser le niveau de performance global du pneu.

La carcasse :

Il s’agit de la partie du pneu qui constitue les flancs. Elle est constituée d’un assemblage de fibres de nylon et de caoutchouc, qui assure le maintien de l’ensemble. Chaque carcasse est classée en fonction de sa densité en fibres et en caoutchouc, exprimée en nombre de fils par pouce, ou TPI (Threads Per Inch). Généralement, celle-ci varie de 30 à plus de 200 TPI.

La tringle :

Les tringles sont constituées d’un assemblage de fibres de Kevlar® dotées d’une résistance à la traction extrêmement élevée. Elles permettent au pneu de conserver sa forme et représentent le point de contact entre la jante et le pneu. Une fois le pneu gonflé, elles maintiennent fermement celui-ci en place.

Bande de protection :

Plusieurs matériaux peuvent être utilisés pour fabriquer cette couche, dans l’objectif d’améliorer la résistance du pneu aux crevaisons. Leur épaisseur et leur densité peuvent varier, mais il est important de trouver le juste équilibre entre les différents matériaux. Le Kevlar® constitue un excellent choix pour la protection contre les crevaisons, mais il a le défaut d’accroître considérablement la résistance au roulement. C’est la raison pour laquelle un matériau polyamide est mieux adapté pour conserver une faible résistance au roulement.

Gomme de la bande de roulement :

Il s’agit du paramètre le plus important, car il conditionne l’adhérence (accroche), la résistance au roulement et la longévité du pneu. La bande de roulement est également la partie du pneu qui exige le plus grand nombre d’heures de développement, car il est essentiel de trouver la gomme idéale, qui offre la meilleure combinaison possible entre chacun de ces trois aspects.

Un seul et même pneu ne peut à lui seul répondre aux exigences de tous les styles de pratique. C’est la raison pour laquelle nous développons plusieurs structures de pneu spécifiques, qui se distinguent par leur formule de caoutchouc, leur densité de carcasse, leur protection anti-crevaison, leur taille et leur poids, en fonction de l’utilisation ciblée, pouvant aller de la compétition à la simple utilisation quotidienne.

Les différences vont même encore plus loin, car un pneu avant requiert des caractéristiques de performance différentes (meilleure adhérence) de celles d’un pneu arrière (plus faible résistance au roulement). Mavic les développe donc séparément afin de garantir des performances encore supérieures une fois qu’ils sont associés sur un vélo.

4. Quelles sont les caractéristiques qui définissent la performance ?

Maintenant que nous avons identifié les éléments fondamentaux de la structure d’un pneu, nous allons étudier comment certains aspects peuvent être perfectionnés, afin d’offrir des caractéristiques de performance bien spécifiques.

Faible résistance au roulement :

Accroître la densité de la carcasse  (nombre de TPI) constitue une méthode efficace pour réduire la résistance au roulement, car plus il y a de fils par pouce, moins la carcasse est épaisse. Chaque dixième de millimètre en moins entre la carcasse et la route diminue la résistance au roulement. C’est la raison pour laquelle il est également important de diminuer l’épaisseur de la bande de roulement et de la couche de protection anti-crevaison. Une autre solution pour réduire la résistance au roulement consiste à développer une gomme qui procure un meilleur rebond au caoutchouc de la bande de roulement. Le profil de la bande de roulement contribue également à optimiser la zone de contact avec le sol.

Adhérence (en conditions humides) et traction :

Généralement, une carcasse plus souple (avec un TPI élevé) permet d’obtenir un pneu offrant de meilleures sensations au cycliste, mais n’améliore pas considérablement l’adhérence. C’est la composition de la gomme qui constitue le paramètre le plus important dans ce cas. Mais pour augmenter l’adhérence, il faut réduire le rebond du caoutchouc, au détriment de la résistance au roulement. Il faut donc étudier en détail les propriétés élastomériques du caoutchouc et utiliser une combinaison de noir de carbone et de silice pour le renforcer. Un volume d’air supérieur contribue également à améliorer l’adhérence, de même que l’accroissement de la zone de contact pneu/route (par exemple, entre un pneu de 25 mm et un pneu de 23 mm). S’il a été bien conçu, le profil de la bande de roulement peut également être assoupli, ce qui procure alors au cycliste de meilleures sensations à la limite de l’adhérence.

Confort :

Un volume d’air supérieur constitue toujours un moyen efficace d’améliorer le confort. Il est également possible de mettre plus de caoutchouc dans la gomme de la bande de roulement, mais seulement au détriment de la résistance au roulement. L’utilisation d’un caoutchouc plus souple sur la bande de roulement peut diminuer les vibrations, notamment lorsque le revêtement est de mauvaise qualité, mais cela nuit à la longévité. Enfin, réduire la pression de l’air dans le pneu peut améliorer le confort, mais augmente les risques de crevaisons par pincement. Comme vous pouvez le constater, il s’agit de trouver le meilleur compromis.

Longévité :

Le meilleur moyen pour accroître la durée de vie d’un pneu est d’y ajouter plus de caoutchouc. Cela peut paraître simple, mais il ne faut pas oublier qu’au bout d’un certain temps, la bande de roulement aura alors tendance à présenter un profil anguleux. Lorsque l’on ajoute du caoutchouc, il faut également renforcer la carcasse (parois) et les tringles (points de fixation du pneu sur la jante). Certes, on obtient ainsi une meilleure longévité, mais le pneu paraît plus lent en raison de son poids et de sa résistance au roulement accrus.

Protection anti-crevaison :

Il existe deux moyens d’éviter les crevaisons :

–  Augmenter l’épaisseur de caoutchouc sur la bande de roulement (ajouter de la matière pour que l’objet responsable de la crevaison ne puisse pas pénétrer jusqu’à la chambre à air).
–  Utiliser des matériaux de protection résistants au niveau de la bande de roulement mais également sur les parois de la carcasse, pour réduire les risques d’entailles.

Que l’on joue sur l’épaisseur du caoutchouc ou sur l’utilisation de matériaux résistants, cet ajustement se répercute négativement sur la résistance au roulement, car le pneu devient globalement plus rigide.

5. Mesures en laboratoire et tests sur le terrain

Le laboratoire offre un environnement contrôlé dans lequel les ingénieurs peuvent analyser spécifiquement les caractéristiques, les propriétés et les performances de chaque matériau, aussi bien seul qu’assemblés sur le pneu.

Dans ce domaine, le laboratoire de Mavic spécialisé dans le caoutchouc étudie :

–  Les propriétés mécaniques (notamment le module d’élasticité de Young, la résistance à l’allongement et à la fatigue)
–  La dureté, analysée grâce au test du duromètre de Shore
–  Le comportement viscoélastique du matériau sous l’effet d’une contrainte sinusoïdale, grâce à l’analyse mécanique dynamique (AMD)
–  La vitesse de rebond
–  La résistance à l’exposition aux ultraviolets et à l’ozone

Les tests sur le terrain sont plus axés sur l’utilisation en conditions extrêmes : on compare plusieurs modèles de pneus afin de compiler les retours directs des cyclistes dans un environnement certes contrôlé, mais qui reproduit les conditions réelles. À cet effet les ingénieurs Mavic ont établi un protocole permettant d’obtenir des données plus subjectives et qualitatives, parallèlement aux données quantitatives obtenues en laboratoire.

Dans les deux cas, vous trouverez des informations plus détaillées sur nos tests en laboratoire et sur le terrain dans notre précédent article, Évaluer les performances d’un pneu route.

6. Que penser du pneu Tubeless (sans chambre) ?

Les pneus tubeless bénéficient d’une résistance au roulement inférieure (d’environ 15 %) par rapport aux pneus classiques, grâce à l’élimination de la perte de puissance entre le pneu et la chambre à air. Ils peuvent également être gonflés à des pressions inférieures, améliorant ainsi le confort et la traction sans risque de crevaison par pincement (une efficacité de roulement accrue de 5 %, même avec 1 bar de pression en moins) et présentent une légèreté accrue due à l’absence de chambre à air. Pendant longtemps, le tubeless était globalement considéré comme plus difficile à monter et plus difficile à réparer sur le bord de la route en cas de crevaison. La raison principale ? L’absence de standard entre les jantes et les pneus, résultant en des pneus trop petits et des jantes trop grandes ; un gage de sécurité mais pas de facilité d’utilisation. Heureusement l’UST Route change la donne. Visitez notre page UST Route pour en apprendre plus sur cette technologie.

7. Conclusion

Un seul pneu ne peut pas conjuguer tous les avantages : une faible résistance au roulement associée aux meilleures caractéristiques d’adhérence, de confort, de longévité et de protection anti-crevaison. L’objectif consiste à trouver un équilibre entre ces propriétés, pour offrir une gamme de pneus adaptés à l’utilisation prévue, qui répondent parfaitement aux besoins des cyclistes, du compétiteur sur route à l’amateur passionné. Nous sommes tous uniques, nous avons des pratiques différentes, sur des revêtements variables, par des températures et conditions météorologiques qui fluctuent. Identifier vos besoins en tant que cycliste constitue la première étape dans le choix du type de pneu qui vous conviendra le mieux.

Jérémy Queffelec (Ingénieur pneus)

Michael Cotty (Auteur)

16 commentaires

  • JE SUIS L’HEUREUX POSSESSEUR DE MAVIC COSMIC ULTIMATE DONT JE SUIS RAVI.
    MA QUESTION EST LA SUIVANTE :
    RECOMMANDEZ-VOUS DES BOYAUX DE 25MM POUR CES ROUES TENANT COMPTE DE L’AERODYNAMISME ET DU RENDEMENT?
    EST-CE QUE DES COUREURS PRO ONT DEJA UTILISE CETTE CONFIGURATION POUR LES MAVIC COSMIC ULTIMATE?
    GO MAVIC!

    • @Steve
      Nos équipes professionnelles utilisent ponctuellement des boyaux de 25mm sur les Cosmic Carbone Ultimate depuis environ deux ans (à l’avant comme à l’arrière). Les bénéfices en rendement, en durabilité et surtout en confort sont significatifs. Le fait est que la performance en Aéro est sensiblement réduite sur la roue avant qui est la plus exposée. Le poids est lui aussi impacté d’environ 20g par boyau. Cela dépend donc de vos attentes, mais on peut considérer qu‘un bon compromis serait d’utiliser un boyau de 25mm à l’arrière et de 23mm à l’avant. Par ailleurs les boyaux MAVIC sont développé spécifiquement pour êtres utilisés soit à l’avant (GripLink), soit à l’arrière (Powerlink).

  • svp les pneus tubeless route puis les roues ce serais vraiment bien de votre pars.r6 tubeless svp

    • @meyrieu
      A ce jour, nous n’avons pas mesuré de bénéfices significatifs à l’utilisation de pneus tubeless pour la route :
      – Le rendement des pneus actuels est significativement dégradé,
      – Les pneus sont plus lourds, de même que les jantes qui nécessitent une forme spécifique.
      – Dans certains cas également, la commodité d’usage est largement dégradée à cause des tringles du pneu plus rigide qui rendent le montage difficile si la jante est au maximum de ses tolérances de fabrication et/ou le pneu au minimum de ses tolérances.
      Les seuls bénéfices mesurables sont le confort, que l’on peut obtenir en passant sur une section de pneu plus large et l’absence de crevaison par pincement, ce qui est assez rare en utilisation normale.
      Pour toutes ces raisons, Mavic ne propose à ce jour pas de roues directement compatible tubeless route. Mais nos équipes de développement travaillent activement à améliorer significativement les performances du couple Pneu / Jante.

  • Bonjour,
    Mon vélo Lapierre Xelius SL 2016 en roues Ksyrium Pro Exalith avec pneus Yksion Pro GripLink et Yksion Pro PowerLink en 25, après 467 kms une usure anormal des bandes de roulement et crevaison ont été signalés à mon vélociste Vélodrome de Haguenau. Celui ci vous a signalé la problématique, je viens de réceptionner deux pneus Mavic Yksion Pro, je tiens à vous remerciez et vous témoigne ma confiance en Mavic et vos produits, pour mes vélos et mes tenues cycliste.

    Cordialement Gilles H.

    • Bonjour Gilles,
      Merci pour votre message et la confiance dont vous témoignez envers Mavic !
      Nous veillons ardemment à la qualité et la technicité de nos produits, qui sont toujours développés puis testés dans les conditions les plus drastiques.
      Nous n’en demeurons pas moins à l’écoute de nos utilisateurs, et sommes particulièrement sensibles aux problèmes qu’ils peuvent rencontrés.
      Espérant que vos nouveaux Yksion Pro vous offrent entière satisfaction lors de vos prochaines sorties.
      Bien cordialement,
      Mavic

  • Bonjour Mavic voici ma problematique.

    Test ascension col aspin 11.5 km a 6 % de moyenne

    Condition seche . Jantes mavic ksyrium sle temps 41 mn54

    Condition pluie. Jantes mavic cosmis t40 arriere et ultimate avt temps 42 mn 50

    Je suis possesseur de ces jantes et roule sur pneus et boyaux mavic

    Ainsi en passant de l alu au carbone j aurais esperé descendre sous les 40 mn et par consequent pourriez vous me renseigner sur les differences de resistance au roulement qu il y a lors d une ascension de col sur route seche ou humide et comment cela se traduit il en terme de perte de puissance au niveau des watts et egalement en terme de temps ?
    Corfialement un fan de mavic

    • Cher fan,

      Nous vous remercions pour votre problématique. Néanmoins, celle-ci est insoluble en l’état pour la raison suivante : trop de variables demeurent inconnues.
      Malgré les données renseignées dans votre message, la différence de performance peut être due à l’influence du vent, de la pression de l’air, ou plus vraisemblablement de votre état de forme du moment. De plus, vous ne faites pas mention des pneus et boyaux utilisés pour effectuer ce comparatif.
      Cependant, il n’y a pas de différence de résistance au roulement entre un sol sec et un sol humide, car en vélo il n’existe pas de phénomène d’aquaplanning comme en voiture. En effet, le film d’eau est en permanence percé par le pneu car l’empreinte au sol est faible. Ainsi, pour une configuration donnée, le coefficient de résistance au roulement reste le même quelles que soient les conditions de sol: sèches ou humides.

      Tous nos encouragements pour l’atteinte de votre objectif !

  • Amateur de Mavic depuis de nombreuses années, je souhaite acquérir une nouvelle paire pour les beaux jour.
    Aussi j’ai une question quant aux roues COSMIC PRO CARBON SL T version pneu.
    Vous préconisez un montage en 25mm de section avec une pression de 7,7 b max, peut-on envisager un montage en section de 23mm et dans ce cas la pression max conseillée serait de combien?
    Merci de votre retour
    Sportivement
    Sébastien

    • Bonjour Sébastien,
      Les organismes de normes en vigueur (ETRTO, ISO) ont mis en évidence que monter un pneu trop étroit sur une jante trop large peut entraîner des risques de déjantage du pneu dans certaines conditions.
      Ces normes ont donc déterminées, par des mesures et des tests, les combinaisons « pneu-jante » possible dans de bonnes conditions de sécurité. Et en l’occurrence, le pneu le plus étroit utilisable sur une jante de 17mm de largeur interne est de 25mm.
      Nous avons fait le choix de la combinaison 17/25 de manière consciente et scientifique. Vous retrouverez les conclusions de nos études dans cette article :
      http://engineerstalk.mavic.com/a-chaque-jante-sa-largeur-de-pneu/
      Vous en déduirez que le pneu de 25mm, sur notre jante de 17mm, est la combinaison qui vous permettra d’atteindre vos meilleures performances.
      Sportivement,
      Mavic

  • Bonjour,

    Sous la pluie, dans les descentes rapides, j’ai une facheuse tendance à perdre de l’adhérence uniquement sur mon pneu arrière (Yksion Comp). Du fait de mon poids (80-85kg) j’évite de descendre trop bas ma pression de gonflage (je la mets sous la pluie entre 7,2 et 7,5 bar). J’ai bien essayé de changer ma position pour mettre plus de poids sur la roue arrière, rien n’y fait, je chasse toujours plus facilement de l’arrière que de l’avant. Quelle serait alors la solution à adopter pour retrouver une meilleure adhérence? Baisser encore la pression au minimum? Ou changer de pneu, auquel cas lequel correspondrait dans votre gamme? Car là clairement, cette roue ne sera pas remontée en Yksion Comp!

    Je précise, j’ai une paire de Cosmic Carbone SL, et en montagne j’utilise une Shimano C24 à l’avant (Arrière Cosmic). Pneu avant sur la Shimano Continental GP4000

    • Bonjour,
      Nous sommes désolé d’apprendre que vous n’êtes pas satisfait de la performance de votre pneu.
      Nous pouvons vous conseiller de monter d’une section : si vous utilisez du 23, passez en 25. Si vous êtes déjà en 25, vous pouvez essayer le 28.
      Le volume d’air supplémentaire vous permettra de rouler à plus basse pression sans perte de rendement, mais en améliorant l’adhérence. Le plus grand contact au sol permettra aussi d’augmenter l’adhérence.
      Vous pourriez également essayer notre pneu haut de gamme Yksion Pro GripLink dont la gomme et les sculptures ont été optimisées pour améliorer l’adhérence.
      Nous espérons que ces propositions répondront à vos attentes.
      Sportivement,
      Mavic

  • Bonjour Monsieur.
    J’ai un Cannondale monté avec des pneus Mavic Yksion Comp de 28, j’ai effectué plus 8000 km sans crevaison. je suis très content de son comportement de conduite et de sa souplesse. Je les gonfle à 6,5. Ce pneu n’existe plus dans votre gamme, est-il remplacé par l’Elite Guard? Avez-vous amélioré sa performance en lui changeant de nom.

    • Merci pour vos retours sur nos pneus, nous sommes heureux qu’ils vous apportent satisfaction.

      En effet, le Yksion Comp a été remplacé par le Yksion Elite. La carcasse est identique, mais nous avons travaillé sur une nouvelle gomme qui améliore le grip tout en gardant la même faible résistance au roulement. La version Guard, disponible en 28mm, apporte en plus un renfort anti-crevaison en nylon de « tringle à tringle » : c’est-à-dire que ce renfort protège non seulement la bande de roulement, mais également les flancs du pneus pour apporter la meilleure solution anti-crevaison, que ce soit par perforation ou par coupure.

      Si vous avez aimé le Yksion Comp, vous pourrez également apprécier de monter en gamme sur nos Yksion Pro dont les versions différenciées avant (Griplink) / arrière (Powerlink) optimisent les performances sur chacune des 2 roues (plus de grip à l’avant, plus de rendement à l’arrière). Ces Yksion Pro existent en 23, 25, et également en 28mm.

      Sportivement,

      Mavic

  • Bonjour
    Un amis ma donné plusieurs pneus de la marque Mavic ( Yksion élite et élite guard 700/23 et 25 ) tout neufs ( pas déballés ) qu’il avait en stock dans son garage et dans un carton à l’abris de la lumière depuis 2 ou 3 ans.
    Pouvez vous me dire combien de temps on peut garder des pneus comme ça avant qu’ils ne soit plus utilisables? Ils sont d’apparence en parfait état , monté et gonflé une paire depuis 2 jours il ne semble pas y avoir de problème. Et surtout puis-je encore garder en stock ceux que je n’utilise pas tout de suite.
    D’avance je vous remercie.