Il rumore – Etichetta europea pneumatici

Etichetta europea pneumatici - rumore

Acquistando dei nuovi pneumatici per la vostra auto vi sarà capitato di vedere un’etichetta simile a questa.

Non è altro che una sintesi informativa sulle caratteristiche dello pneumatico che stiamo acquistando in termini di consumi di carburante, emissione sonora  e tenuta di strada su asfalto bagnato. E’ soggetta ad una regolamentazione europea ed il costruttore dichiara le tre “classi” di appartenenza dello pneumatico definite mediante prove standardizzate.

Possiamo riassumere la differenza tra la prima e l’ultima classe di ogni categoria nel seguente modo:

  • Consumo di carburante: Le prove definiscono il coefficiente di rotolamento dello pneumatico. Dalla classe G alla A si risparmia in media il 7,5%;
  • Aderenza sul bagnato: Dalla classe G alla A la distanza di arresto su asfalto bagnato si riduce del 30% circa;
  • Emissione sonora: In questo caso un’onda nera indica uno pneumatico silenzioso, 3 nere ne indicano uno rumoroso, ed è sempre associato il valore in dB.

Approfondiamo le tre categorie dell’etichetta, iniziando a parlare del rumore.

Rumore

Chi ha avuto la possibilità di essere affiancato da un’auto elettrica al semaforo si sarà reso conto che non fa praticamente nessun rumore. Non si capisce se è accesa o spenta.

La “musica” cambia quando l’auto elettrica è in marcia, si riescono a percepire distintamente dei rumori che non provengono dal motore che… non c’è (il classico motore a combustione), ma si propagano fruscii di altra natura, le cui sorgenti principali possono essere individuate dal rumore aerodinamico e da quello prodotto dagli pneumatici.

Perché gli pneumatici fanno rumore? Quali sono le fonti principali?

Il “pompaggio” dei fianchi

Durante il rotolamento, la porzione di pneumatico che impatta il suolo entrando nell’impronta a terra deforma lo pneumatico.

Rumore da pompaggio fianchi

Una delle parti che risentono maggiormente di questa deformazione è quella dei fianchi, a causa della loro minore rigidezza rispetto alle altre parti dello pneumatico. Nel momento in cui la zona interessata esce dall’impronta a terra, la corrispondente porzione di fianco tende a tornare nella sua configurazione indeformata.

Questa deformazione ciclica genera delle onde di pressione nell’aria circostante ad una frequenza che rientra tra i 500 e 800 Hz.

Horn effect

Letteralmente “effetto tromba“.

Rumore da horn effect

Guardiamo lo pneumatico lateralmente, come se fosse bidimensionale. Nel momento in cui entra in contatto con il suolo vengono prodotte delle onde di pressione che si propagano verso la direzione di marcia, ed a causa della cavità creata tra lo pneumatico ed il suolo, a forma di tromba appunto, la pressione sonora viene amplificata.

Lo stesso fenomeno si genera quando la porzione di pneumatico interessata si stacca dal suolo.

Pompaggio dei tasselli battistrada

Ogni battistrada stradale ha una sua scultura, realizzata principalmente per migliorare la guidabilità su asfalto, terreni più o meno scivolosi e per drenare l’acqua nel miglior modo possibile mediante canali che si sviluppano sia circonferenzialmente, sia lateralmente.

Nel momento in cui una porzione di pneumatico entra in contatto con il suolo si deforma, deformando i blocchetti del battistrada e quindi i canali e tutte le scanalature presenti. L’aria contenuta al loro interno viene quindi spinta fuori generando rumore. In prossimità dell’uscita del battistrada dall’impronta a terra questo torna nella sua configurazione indeformata richiamando nuovamente aria.

L’intensità di questo fenomeno dipende principalmente da:

  • Dimensione dei canali, generando maggiore rumore all’aumentare delle loro dimensioni;
  • Dall’angolo formato tra i canali laterali e la direzione di marcia, direttamente proporzionale al rumore generato;
  • Dalla velocità del veicolo, che aumentando incrementa il rumore.

Rumore interno

Rumore da risonanza canale

Considerando che la porzione di pneumatico in contatto con il suolo si deforma radialmente, le onde di pressione si propagano anche nello spazio compreso tra l’interno dello pneumatico ed il canale del cerchio, generando rumore.

Stick-slip

blocchetti di battistrada a contatto con l’asfalto sono soggetti a scorrimento. In alcune condizioni questi  blocchetti passano ciclicamente da una condizione di aderenza ad una di scorrimento vibrando ad una frequenza che rientra nel campo dell’udibile, per cui sentiamo il classico stridio degli pneumatici. La frequenza di queste vibrazioni dipende dalle dimensioni e dalla rigidezza dei blocchetti stessi.

Anche la coppia applicata alla ruota ha un’influenza sul rumore, non intesa come fonte in sé, ma come parametro in funzione del quale esso aumenta, a causa dell’amplificarsi  dei fenomeni descritti sopra.

Infatti all’aumentare della coppia motrice il rumore aumenta, ed è proporzionale alla pressione di gonfiaggio. Per coppie motrici modeste il trend si può invertire, per cui uno pneumatico gonfiato ad una pressione maggiore di un altro  può essere meno rumoroso.

Riduzione del rumore

Per ridurre il rumore prodotto dal pompaggio del battistrada può essere utile  ottimizzare le dimensioni e gli angoli dei canali di drenaggio, trovando il compromesso con la necessità di avere un buon grip anche in caso di pioggia.

Si può scolpire il disegno battistrada con un offset tra i blocchetti del lato interno rispetto a quello esterno.

Per ridurre il rumore interno si utilizzano delle schiume  (immagine seguente Contisilent) o degli smorzatori viscoelastici integrati nella parte interna dello pneumatico che smorzano le vibrazioni; possono anche essere applicati sul canale del cerchio. La prima opzione ha lo svantaggio di aumentare il momento d’inerzia della ruota, cioè serve più energia per rallentarla o accelerarla angolarmente, ma i materiali utilizzati sono molto leggeri.

Contisilent - riduzione rumore

Si potrebbe ridurre il rumore generato dai fianchi cambiandone la rigidezza, utilizzando una mescola differente, ma tutti questi accorgimenti sono in realtà un compromesso per garantire contemporaneamente una bassa emissione sonora, una buona tenuta di strada sia sull’asciutto che sul bagnato e una bassa resistenza al rotolamento.

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