Come funzionano i pneumatici

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Sai cosa significano tutti i segni sui tuoi pneumatici?

Se sei alla ricerca di pneumatici nuovi, tutte le variabili nelle specifiche dei pneumatici e il gergo confuso che potresti sentire da venditori di pneumatici o "esperti" potrebbero rendere il tuo acquisto piuttosto stressante. O forse vuoi solo comprendere appieno le gomme che hai già, i concetti al lavoro, il significato di tutti quei segni sul fianco. Cosa significa tutta questa roba in termini regolari?

In questo articolo, esploreremo come sono costruiti gli pneumatici e vedremo cosa c'è in uno pneumatico. Scopriremo cosa significano tutti i numeri e i segni sul fianco di uno pneumatico e decifrare parte di quel gergo di pneumatici. Alla fine di questo articolo, capirai come uno pneumatico sostiene la tua auto e saprai perché il calore può accumularsi nei tuoi pneumatici, soprattutto se la pressione è bassa. Potrai anche regolare correttamente la pressione degli pneumatici e diagnosticare alcuni problemi comuni degli pneumatici!

1. Come sono fatti gli pneumatici
2. Cosa significano tutti i numeri
3. Trazione degli pneumatici
4. Come gli pneumatici supportano un'auto
5. Problemi con gli pneumatici

>Come sono fatti gli pneumatici

Come illustrato di seguito, uno pneumatico è composto da diversi componenti.

• Il perla è un anello di cavo d'acciaio ad alta resistenza rivestito di gomma. Dà allo pneumatico la forza di cui ha bisogno per rimanere seduto sul cerchione e per gestire le forze applicate dalle macchine monta pneumatici quando gli pneumatici sono installati sui cerchioni.

• Il corpo è composto da diversi strati di tessuti diversi, chiamati veli . Il tessuto multistrato più comune è il cavo di poliestere . Le corde di uno pneumatico radiale corrono perpendicolarmente al battistrada. Alcuni pneumatici più vecchi utilizzavano pneumatici diagonali , pneumatici in cui il tessuto scorreva ad angolo rispetto al battistrada. Gli strati sono rivestiti di gomma per aiutarli a legarsi con gli altri componenti e per sigillare nell'aria.
  
  La forza di uno pneumatico è spesso descritta dal numero di tele che ha. La maggior parte dei pneumatici per auto ha due strati di carrozzeria. In confronto, i grandi aerei di linea commerciali hanno spesso pneumatici con 30 o più tele.

• In pneumatici radiali con cintura in acciaio, cinture in acciaio sono usati per rinforzare la zona sotto il battistrada. Queste cinghie forniscono resistenza alla perforazione e aiutano lo pneumatico a rimanere piatto in modo da ottenere il miglior contatto con la strada.

• Alcuni pneumatici hanno veli di protezione , uno o due strati extra di tessuto in poliestere per tenere tutto a posto. Queste tele del cappuccio non si trovano su tutti i pneumatici; sono utilizzati principalmente su pneumatici con classi di velocità più elevate per aiutare tutti i componenti a rimanere in posizione alle alte velocità.

• Il parete laterale fornisce stabilità laterale per il pneumatico, protegge le tele del corpo e aiuta a impedire la fuoriuscita dell'aria. Può contenere componenti aggiuntivi per aumentare la stabilità laterale.

• Il battistrada è costituito da una miscela di diversi tipi di gomme naturali e sintetiche. Il battistrada e le pareti laterali sono estrusi e tagliati a misura. Il battistrada è solo in gomma liscia a questo punto; non ha i disegni del battistrada che danno al pneumatico la trazione .

Tutti questi componenti sono assemblati nella macchina per la costruzione di pneumatici. Questa macchina assicura che tutti i componenti siano nella posizione corretta e quindi modella il pneumatico in una forma e dimensioni abbastanza vicine alle sue dimensioni finite.

A questo punto il pneumatico ha tutti i suoi pezzi, ma non è tenuto insieme molto strettamente e non ha segni o disegni del battistrada. Questo è chiamato pneumatico verde . Il passaggio successivo è inserire lo pneumatico in una macchina per la polimerizzazione , che funziona come una piastra per cialde, modellando tutti i segni e i modelli di trazione. Il calore lega insieme anche tutti i componenti del pneumatico. Questo si chiama vulcanizzazione . Dopo alcune procedure di finitura e ispezione, il pneumatico è finito.

>Cosa significano tutti i numeri

Ogni sezione di una piccola stampa sul fianco di un pneumatico significa qualcosa:

Tipo di pneumatico
La P indica che il pneumatico è un pneumatico per autoveicoli. Alcune altre designazioni sono LT per autocarri leggeri e T per pneumatici temporanei o di scorta.

Larghezza del pneumatico
Il 235 è la larghezza del pneumatico in millimetri (mm), misurata da fianco a fianco. Poiché questa misura è influenzata dalla larghezza del cerchione, la misura è per il pneumatico quando si trova nella misura del cerchio prevista.

Proporzioni
Questo numero indica l'altezza del pneumatico, dal tallone alla parte superiore del battistrada. Questo è descritto come una percentuale della larghezza del pneumatico. Nel nostro esempio, le proporzioni sono 75, quindi l'altezza del pneumatico è il 75 percento della sua larghezza, o 176,25 mm (0,75 x 235 =176,25 mm o 6,94 pollici). Più piccole sono le proporzioni, più ampio è il pneumatico in relazione alla sua altezza.

I pneumatici ad alte prestazioni di solito hanno un rapporto di aspetto inferiore rispetto ad altri pneumatici. Questo perché i pneumatici con un rapporto di aspetto inferiore offrono una migliore stabilità laterale. Quando un'auto percorre una svolta, vengono generate forze laterali e il pneumatico deve resistere a queste forze. I pneumatici con un profilo più basso hanno fianchi più corti e più rigidi in modo da resistere meglio alle forze in curva.

Costruzione di pneumatici
La R indica che il pneumatico è stato realizzato utilizzando una costruzione radiale. Questo è il tipo più comune di costruzione di pneumatici. Gli pneumatici più vecchi sono stati realizzati utilizzando la diagonale (D ) o cintura in sbieco (B ) costruzione. Una nota a parte indica quanti strati compongono il fianco del pneumatico e il battistrada.

Diametro del cerchio
Questo numero specifica, in pollici, il diametro del cerchione per cui è progettato il pneumatico.

Classificazione uniforme della qualità degli pneumatici
Anche gli pneumatici per autovetture hanno una classificazione come parte della classificazione uniforme della qualità degli pneumatici (UTQG). Puoi controllare la classificazione UTQG per i tuoi pneumatici in questa pagina gestita dalla National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) degli Stati Uniti. UTQGrating del tuo pneumatico ti dice tre cose:

• Abbigliamento battistrada :Questo numero deriva dal test del pneumatico in condizioni controllate su una pista di prova governativa. Più alto è il numero, più a lungo puoi aspettarti che il battistrada duri. Dal momento che nessuno guiderà la propria auto esattamente sulle stesse superfici e alle stesse velocità della pista di prova del governo, il numero non è un indicatore preciso di quanto durerà effettivamente il tuo battistrada. È una buona misura relativa, tuttavia:puoi aspettarti che uno pneumatico con un numero maggiore duri più a lungo di uno con un numero inferiore.
• Trazione :La trazione degli pneumatici è valutata AA , A , B o C , con AA in cima alla scala. Questa valutazione si basa sulla capacità del pneumatico di fermare un'auto su cemento bagnato e asfalto. Non indica la capacità in curva del pneumatico. Secondo questa pagina NHTSA, i pneumatici Firestone Wilderness AT e Radial ATX II che sono stati nelle notizie hanno un indice di trazione di B.
• Temperatura :I valori di temperatura degli pneumatici sono A , B o C . La valutazione è una misura di quanto bene lo pneumatico dissipa il calore e quanto bene gestisce l'accumulo di calore. Il grado di temperatura si applica a uno pneumatico adeguatamente gonfiato che non è sovraccaricato. Un gonfiaggio insufficiente, un sovraccarico o una velocità eccessiva possono portare a un maggiore accumulo di calore. L'eccessivo accumulo di calore può causare un'usura più rapida degli pneumatici o addirittura il cedimento degli pneumatici. Secondo questa pagina NHTSA, gli pneumatici Firestone Wilderness AT e Radial ATX II hanno una temperatura nominale di C.

Descrizione del servizio
La descrizione del servizio è composta da due elementi:

• Carica valutazioni :Il coefficiente di carico è un numero correlato al carico nominale massimo per quel pneumatico. Un numero più alto indica che il pneumatico ha una capacità di carico maggiore. La valutazione "105", ad esempio, corrisponde a una capacità di carico di 2039 libbre (924,87 kg). Una nota separata sullo pneumatico indica la capacità di carico a una determinata pressione di gonfiaggio.
• Valutazione della velocità :La lettera che segue il coefficiente di carico indica la velocità massima consentita per questo pneumatico (purché il peso sia pari o inferiore al carico nominale). Ad esempio, S indica che lo pneumatico può gestire velocità fino a 180,246 km/h (112 mph). Vedi il grafico in questa pagina per tutte le valutazioni.

Calcolo del diametro del pneumatico
Ora che sappiamo cosa significano questi numeri, possiamo calcolare il diametro complessivo di uno pneumatico. Moltiplichiamo la larghezza del pneumatico per le proporzioni per ottenere l'altezza del pneumatico.

Altezza del pneumatico =235 x 75 percento =176,25 mm (6,94 pollici)

Quindi aggiungiamo il doppio dell'altezza del pneumatico al diametro del cerchio.

2 x 6,94 pollici + 15 pollici =28,9 pollici (733,8 mm)

Questo è il diametro scaricato; non appena viene caricato un peso sul pneumatico, il diametro diminuisce.

>Trazione degli pneumatici

Ci sono molti termini diversi usati oggi nell'industria dei pneumatici. Alcuni di loro in realtà significano qualcosa e altri no. In questa sezione cercheremo di spiegare cosa significano alcuni termini.

Pneumatici per tutte le stagioni con designazione fango e neve
Se uno pneumatico ha SM , M+S , M/S o M&S su di esso, quindi soddisfa le linee guida della Rubber Manufacturers Association (RMA) per uno pneumatico da fango e neve. Affinché uno pneumatico possa ricevere la designazione fango e neve, deve soddisfare questi requisiti geometrici (tratti dal bollettino "Definizioni di pneumatici da neve RMA per pneumatici passeggeri e autocarri leggeri (LT)"):

1. I battistrada di pneumatici nuovi devono avere più tasche o fessure in almeno un bordo del battistrada che soddisfino i seguenti requisiti dimensionali basati sulle dimensioni dello stampo:

• Estendi verso il centro del battistrada di almeno 1/2 pollice dal bordo dell'impronta, misurato perpendicolarmente alla linea centrale del battistrada.
• Una larghezza della sezione trasversale minima di 1/16 di pollice.
• Bordi di tasche o fessure ad angoli compresi tra 35 e 90 gradi rispetto alla direzione di marcia.

2. L'area vuota della superficie di contatto del battistrada del nuovo pneumatico sarà almeno del 25% in base alle dimensioni dello stampo.

La traduzione approssimativa di questa specifica è che il pneumatico deve avere una fila di scanalature abbastanza grandi che iniziano sul bordo del battistrada e si estendono verso il centro del pneumatico. Inoltre, almeno il 25 percento della superficie deve essere costituito da scanalature.

Icona di forte trazione invernale

L'idea è di dare al battistrada uno spazio vuoto sufficiente in modo che possa mordere la neve e ottenere trazione. Tuttavia, come puoi vedere dalle specifiche, non sono previsti test.

Per ovviare a questa lacuna, l'Associazione dei produttori di gomma e l'industria dei pneumatici hanno concordato uno standard che prevede test. La designazione si chiama Uso di neve grave e ha un'icona specifica (vedi immagine a destra), che va accanto alla designazione M/S.

Per soddisfare questo standard, gli pneumatici devono essere testati utilizzando una procedura di prova dell'American Society for Testing and Materials (ASTM) descritta in "Definizione RMA per pneumatici per autocarri leggeri e passeggeri per l'uso in condizioni di neve grave":

Gli pneumatici progettati per l'uso in condizioni di neve difficili sono riconosciuti dai produttori per raggiungere un indice di trazione uguale o superiore a 110 rispetto al pneumatico di prova di riferimento standard ASTM E-1136 quando si utilizza il test di trazione sulla neve ASTM F-1805 con carichi percentuali equivalenti.

Questi pneumatici, oltre a soddisfare i requisiti geometrici per una designazione M/S, sono testati sulla neve utilizzando una procedura di prova standardizzata. Devono fare meglio del pneumatico di riferimento standard per soddisfare i requisiti per l'uso su neve severo.

Foto per gentile concessione di Goodyear
Uno pneumatico progettato per prevenire l'aquaplaning.

Hydroplaning
L'idroplano può verificarsi quando l'auto attraversa pozzanghere di acqua stagnante. Se l'acqua non riesce a fuoriuscire da sotto il pneumatico abbastanza velocemente, il pneumatico si solleverà da terra e sarà supportato solo dall'acqua. Poiché lo pneumatico interessato non avrà quasi trazione, le auto possono facilmente perdere il controllo durante l'aquaplaning.

Alcuni pneumatici sono progettati per ridurre la possibilità di aquaplaning. Questi pneumatici hanno profonde scanalature che scorrono nella stessa direzione del battistrada, dando all'acqua un canale in più per fuoriuscire da sotto il pneumatico.

>Come gli pneumatici supportano un'auto

Potresti esserti chiesto come uno pneumatico per auto con 30 libbre per pollice quadrato (psi) di pressione possa supportare un'auto. Questa è una domanda interessante ed è correlata a molti altri problemi, come quanta forza è necessaria per spingere uno pneumatico lungo la strada e perché gli pneumatici si surriscaldano durante la guida (e come ciò può causare problemi).

La prossima volta che sali in macchina, dai un'occhiata da vicino alle gomme. Noterai che non sono davvero rotondi. C'è un punto piatto sul fondo dove il pneumatico incontra la strada. Questo punto piatto è chiamato cerotto di contatto , come illustrato qui.

Se stavi guardando un'auto attraverso una strada di vetro, puoi misurare le dimensioni della zona di contatto. Potresti anche fare una stima abbastanza buona del peso della tua auto, se misurassi l'area delle zone di contatto di ogni pneumatico, le sommassi e poi moltiplicassi la somma per la pressione del pneumatico.

Dal momento che c'è una certa quantità di pressione per pollice quadrato nel pneumatico, diciamo 30 psi, allora hai bisogno di un bel po' di pollici quadrati di zona di contatto per sostenere il peso dell'auto. Se aggiungi più peso o diminuisci la pressione, hai bisogno di ancora più pollici quadrati di toppa di contatto, quindi il punto piatto diventa più grande.

Uno pneumatico adeguatamente gonfiato e uno sgonfio o sovraccarico

Puoi vedere che il pneumatico sgonfio/sovraccarico è meno rotondo del pneumatico gonfiato correttamente e caricato correttamente. Quando il pneumatico gira, la zona di contatto deve muoversi attorno al pneumatico per rimanere a contatto con la strada. Nel punto in cui il pneumatico incontra la strada, la gomma è piegata. Ci vuole forza per piegare quella gomma, e più deve piegarsi, più forza richiede. Il pneumatico non è perfettamente elastico, quindi quando torna alla sua forma originale, non restituisce tutta la forza necessaria per piegarlo. Parte di quella forza viene convertita in calore nel pneumatico dall'attrito e dal lavoro di piegatura di tutta la gomma e dell'acciaio nel pneumatico. Poiché uno pneumatico sgonfio o sovraccarico deve piegarsi di più, ci vuole più forza per spingerlo lungo la strada, quindi genera più calore.

I produttori di pneumatici a volte pubblicano un coefficiente di attrito volvente (CRF) per i loro pneumatici. Puoi utilizzare questo numero per calcolare quanta forza è necessaria per spingere uno pneumatico lungo la strada. Il CRF non ha nulla a che fare con la trazione del pneumatico; viene utilizzato per calcolare la quantità di resistenza al rotolamento o resistenza al rotolamento causata dagli pneumatici. Il CRF è come qualsiasi altro coefficiente di attrito:la forza richiesta per vincere l'attrito è uguale al CRF moltiplicato per il peso sul pneumatico. Questa tabella elenca i CRF tipici per diversi tipi di ruote.

Tipo di pneumatico Coefficiente di attrito volvente Pneumatico per auto a bassa resistenza al rotolamento 0,006 - 0,01 Pneumatico per auto normale 0,015 Pneumatico per camion 0,006 - 0,01 Ruota del treno 0,001

Vediamo quanta forza potrebbe usare un'auto tipica per spingere i suoi pneumatici lungo la strada. Diciamo che la nostra macchina pesa 4.000 libbre (1814,369 kg) e le gomme hanno un CRF di 0,015. La forza è pari a 4.000 x 0,015, che equivale a 60 libbre (27,215 kg). Ora scopriamo quanta potenza è. Se hai letto l'articolo HowStuffWorks Come funzionano la forza, la coppia, la potenza e l'energia, sai che la potenza è uguale alla forza moltiplicata per la velocità. Quindi la quantità di potenza utilizzata dalle gomme dipende dalla velocità dell'auto. A 75 mph (120,7 km/h), gli pneumatici utilizzano 12 cavalli e a 55 mph (88,513 km/h) utilizzano 8,8 cavalli. Tutto questo potere si sta trasformando in calore. La maggior parte finisce nelle gomme, ma una parte finisce nella strada (la strada in realtà si piega leggermente quando l'auto ci passa sopra).

Da questi calcoli puoi vedere che le tre cose che influiscono sulla forza necessaria per spingere il pneumatico lungo la strada (e quindi quanto calore si accumula nelle gomme) sono il peso sulle gomme, la velocità di guida e il CRF (che aumenta se la pressione diminuisce).

Se guidi su superfici più morbide, come la sabbia, più calore finisce nel terreno e meno nelle gomme, ma il CRF sale molto.

>Problemi con gli pneumatici

I modelli di usura di uno pneumatico sgonfio, adeguatamente gonfiato e sovragonfiato

Sottoinflazione può causare un'usura degli pneumatici maggiore all'esterno che all'interno. Provoca anche una riduzione dell'efficienza del carburante e un maggiore accumulo di calore negli pneumatici. È importante controllare la pressione dei pneumatici con un manometro almeno una volta al mese.

Eccesso di inflazione fa consumare maggiormente le gomme al centro del battistrada. La pressione del pneumatico non deve mai superare il massimo indicato sul lato del pneumatico. Le case automobilistiche spesso suggeriscono una pressione inferiore alla massima perché le gomme daranno una guida più morbida. Ma far funzionare gli pneumatici a una pressione più alta migliorerà il chilometraggio.

Disallineamento delle ruote provoca un'usura non uniforme dell'interno o dell'esterno o un aspetto ruvido e leggermente strappato.

Per ulteriori informazioni sugli pneumatici e argomenti correlati, controlla i link nella pagina successiva.

Pubblicato originariamente:19 settembre 2000

Domande frequenti sugli pneumatici

Di cosa sono fatti gli pneumatici?

Uno pneumatico è composto da diversi materiali, tra cui acciaio, poliestere e gomma.

Cosa significa la piccola stampa su uno pneumatico?

Le sezioni con caratteri piccoli sul fianco di un pneumatico indicano il tipo, la larghezza del pneumatico, le proporzioni, la costruzione del pneumatico, il diametro del cerchione, la classificazione uniforme della qualità del pneumatico e la descrizione del servizio.

Quali sono i problemi comuni con gli pneumatici?

I problemi comuni che le persone hanno con i pneumatici includono gonfiaggio insufficiente, gonfiaggio eccessivo e disallineamento.

Per quanto tempo puoi tenere una gomma?

Car and Driver consiglia di sostituire gli pneumatici tra sei e 10 anni dopo l'acquisto.

Cos'è l'aquaplaning?

L'aquaplaning può verificarsi quando l'auto attraversa pozzanghere di acqua stagnante. Se l'acqua non riesce a fuoriuscire da sotto il pneumatico abbastanza velocemente, il pneumatico si solleverà da terra e sarà supportato solo dall'acqua. Poiché lo pneumatico interessato non avrà quasi trazione, le auto possono facilmente perdere il controllo durante l'aquaplaning.

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