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Articoli - Archivio

07/05/2019
Il silenzio è d'oro

Rumorosità dei pneumatici

 

Probabilmente non è il principale problema dei fabbricanti di pneumatici, ma certamente è uno dei tanti sui quali lavorano i tecnici dei loro laboratori

Paolo Ferrini

“Quando tutte le automobili saranno elettriche, sentiremo solo il rumore dei pneumatici che rotolano sulla strada” azzardavano tempo fa nei centri ricerca di alcune grandi Case automobilistiche mondiali. Vero o falso che sia, qualche tecnico che lavorava invece sui pneumatici deve essersi sentito punto sul vivo e ha deciso, presto imitato dai colleghi di altre aziende, che fosse arrivato il momento di concentrarsi anche su questo aspetto della progettazione.

Diciamocelo francamente: per quanto presente tra i parametri dell’etichetta, il rumore dei pneumatici al rotolamento non è forse al vertice dei pensieri dei produttori di pneumatici, ma è incontrovertibile che questa caratteristica influisca in modo importante sul comfort di marcia e sull’immagine che il prodotto trasmette all’utente finale. E in quanto tale può fare la differenza tra un pneumatico considerato premium e uno no.

L’obiettivo finale dei progettisti è quindi quello di abbattere quanto più possibile il rumore provocato dal movimento del pneumatico e dal suo contatto con il fondo stradale, garantendo al tempo stesso un’adeguata trazione. Per spiegare meglio il contenuto di un lavoro di sviluppo che ha connotazioni abbastanza antitetiche, prendiamo, per esempio i pneumatici per veicoli fuoristrada: senza dubbio ottimi dal punto di vista della trazione nell’off-road, grazie ai loro battistrada aggressivi, si rivelano alla prova dei fatti molto rumorosi quando sono invece utilizzati su una strada asfaltata. Al contrario, gomme con disegni di battistrada meno accentuati sono più silenziose su strada asfaltata, ma diventano inevitabilmente meno sicure su strade bagnate o sterrate. Senza dimenticare che il tipo di terreno sul quale i pneumatici si trovano a operare influenza non solo l’intensità, ma anche lo spettro del suono. Variazioni in quest’ultimo si riscontrano passando semplicemente da una strada asfaltata all’altra, se queste presentano superfici diverse (una ruvida e l’altra liscia).

Il rapporto vuoti/pieni della superficie del battistrada non è però l’unico elemento che determina la rumorosità al rotolamento del pneumatico. Altrettanto importanti sono il numero, la forma e il posizionamento dei tasselli del battistrada: se tutti avessero le medesime caratteristiche finirebbero per generare un’unica tonalità di suono e un pari livello di intensità. Tutti e quattro i pneumatici dei veicoli si troverebbero così a presentare un solo tono, particolarmente sgradevole per chi si trova a bordo.

In linea generale possiamo dire che si utilizzano pochi e quindi grandi tasselli per i pneumatici estivi ad alte prestazioni che devono garantire una migliore risposta dello sterzo e su un maggiore controllo. Per contro, nei pneumatici invernali, si adottano numerosi tasselli, ma di dimensioni piccole per aumentare, attraverso la maggiore profondità dei tasselli stessi, la trazione su strade innevate e ghiacciate.

Alla rumorosità del pneumatico contribuiscono anche la costruzione generale e in particolare quella della carcassa in quanto influenzano la rigidezza specifica del battistrada, così come il comportamento dinamico-vibrazionale del complesso ruota-pneumatico-veicolo. Di qui l’esigenza da parte dei produttori di pneumatici di sviluppare tecnologie dedicate – come, citiamo a caso, ContiSilent, Goodyear SoundComfort, Michelin Acoustic, Bridgestone, Pirelli Noise Cancelling System e Silent Technology di Toyo Tires – che, semplificando al massimo, si potrebbero riassumere nell’inserimento di un particolare cuscinetto fonoassorbente all’interno del battistrada.

 

ContiSilent, il silenzio è un lusso

Progettata da Continental per ridurre la rumorosità all’interno del veicolo derivante dal rotolamento del pneumatico su qualsiasi superfice stradale, la tecnologia ContiSilent prevede l’inserimento di uno specifico elemento, un cuscinetto morbido in poliuretano, incollato alla superfice interna in corrispondenza del battistrada. La struttura e le caratteristiche dell’elemento in poliuretano restano inalterate al variare della temperatura.

ContiSilent aiuta a ridurre la rumorosità interna fino a 9 dB(A) rispetto a quella di un pneumatico standard. Questo elemento, disponibile su diversi pneumatici – estivi e invernali – della gamma Continental, è compatibile con tutti i possibili calettamenti e dimensioni. Il comportamento dinamico di guida resta inalterato e non ci sono effetti negative sulla resa chilometrica e sulla capacità di carico o sulla massima velocità sopportabile.

 

SoundComfort, prodotto dell’anno 2019

La tecnologia Goodyear SoundComfort rappresenta un ottimo esempio dell’impegno della casa del piede alato a continuare a sviluppare nuove soluzioni per soddisfare le esigenze dei consumatori e del mercato. Votata prodotto dell’anno 2019 dai consumatori sulla base di un’indagine sui consumatori condotta in Belgio e nei Paesi Bassi dalla società internazionale di ricerche di mercato Nielsen che ha chiesto a 5,000 persone di esprimere la loro opinione sull’innovazione di prodotto, anche la tecnologia SoundComfort prevede l’applicazione di un anello in schiuma di poliuretano a celle aperte sulla superficie interna del pneumatico in modo da ridurre la risonanza causata dalle vibrazioni dell’aria. Il risultato è un dimezzamento del rumore fino a 4 decibel. Ciò rende i viaggi molto più silenziosi per gli automobilisti e i loro passeggeri senza compromettere le prestazioni di guida, in quanto la schiuma impiegata è abbastanza leggera da non avere impatto sui consumi di carburante né rallentare in alcun modo i pneumatici.

 

Michelin Acoustic, un anello per tutti

Al Salone dell’Automobile di Francoforte del 2018 Michelin ha presentato la tecnologia Acoustic che prevede l’inserimento di un anello in schiuma di poliuretano, incollato all’interno di un normale pneumatico. Ciò permette di assorbire e quindi ridurre del 15-20% il rumore generato dal contatto del pneumatico con le irregolarità della superficie stradale, contatto che causa vibrazioni e quindi rumore all’interno dell’abitacolo, mantenendo invariate tutte le caratteristiche prestazionali del pneumatico.

 

Tutte le strade di Bridgestone

Sul tema della rumorosità Bridgestone utilizza software predittivi per sviluppare pneumatici silenziosi già in fase di progettazione seguendo diverse strade per contrastare i differenti tipi di rumore correlati al pneumatico. La tecnologia B-Silent, che prevede l’inserimento di una spugna fonoassorbente all’interno del pneumatico mira, per esempio, a smorzare la rumorosità di cavità ovvero quella che il pneumatico produce rotolando perché è internamente vuoto. La tecnologia VPS, applicata al disegno battistrada, prevede invece la presenza di tasselli di differenti misure per smorzare la rumorosità data dal pompaggio dell’aria intrappolata nell’impronta a terra. La Groove Fence utilizza infine piccoli inserti all’interno dell’incavo per limitare la rumorosità aereodinamica che si sviluppa durante il rotolamento del pneumatico quando si oppone alla resistenza all’aria e la devia lateralmente.

 

PCNS, il rumore viaggia su tre ruote

Le omologazioni di pneumatici Pirelli con tecnologia PNCS sono raddoppiate da un anno all’altro passando dalle 78 a fine 2017 a oltre 150 l’anno. Il sistema ideato e commercializzato dal 2013 è sempre più richiesto dai costruttori di automobili, specialmente nei segmenti premium e prestige, per offrire maggiore comfort agli occupanti delle vetture.

Pirelli Noise Cancelling System, questo è il significato della sigla, è una tecnologia che permette di ridurre il rumore fino al 25%: in pratica, come se l’auto che ne è equipaggiata viaggiasse con sole tre ruote. Anche in questo caso, ciò è possibile grazie all’utilizzo di un particolare materiale fonoassorbente posto nella cavità del pneumatico che ha il compito di smorzare le vibrazioni dell’aria che altrimenti sarebbero trasmesse all’interno del veicolo, generando un rumore di fondo a discapito del comfort. Questa “spugna” è composta da una schiuma a celle aperte che massimizza la superficie interattiva, intensificando l’effetto di assorbimento delle vibrazioni e dunque la riduzione del rumore. I pneumatici dotati di questa tecnologia si riconoscono perché sul fianco riportano impressa l’icona di un diffusore acustico e delle onde sonore barrate, accanto alla sigla PNCS.

 

Silent Technology, una strada differente

Toyo Tires ha seguito invece una strada completamente diversa e agito sui flussi d’aria circonferenziali e verticali che si generano all'interno del pneumatico. In origine, dicono i tecnici giapponesi, il rumore si riduce quando passa attraverso un poro. Ci sono due meccanismi che permettono questa attenuazione: l'attrito che viene generato dalle pareti del poro attraversato dall'aria e il vortice che viene generato dal suono che passa attraverso il poro. Per questo hanno creato una pellicola porosa che si oppone al flusso d'aria e disponendo così una struttura attraverso la quale il suono deve passare. Al fine di intercettare i flussi in entrambe le direzioni, verticale e circonferenziale, il punto focale ideato è stato montare su una pellicola perforata disposta ad arco. Per farlo sono stati inseriti alcuni inserti cilindrici di schiuma attorno alla circonferenza del pneumatico per tenere la pellicola nella forma voluta. Inoltre, la struttura cava della schiuma cilindrica ha un effetto di attenuazione del suono che, lavorando in sinergia con la pellicola perforata, aumenta ulteriormente l’effetto di riduzione del rumore.

 

 

ULTIM’ORA: FARE RUMORE DIVENTERÀ OBBLIGATORIO?

Tutti i nuovi veicoli elettrici e ibridi venduti da luglio 2019 potrebbero dover fare rumore quando viaggiano a meno di 20 km/h. Una normativa, attualmente al vaglio della United Nations Economic Commission for Europe, prevede, a partire dal 2021, l’obbligo di installare il cosiddetto Acoustic Vehicle Alerting System su tutti i veicoli elettrificati, anche se già immatricolati. Così facendo si vuole salvaguardare l’incolumità di ciclisti e di pedoni che, specialmente nelle aree urbane, potrebbero non accorgersi della presenza un veicolo di questo tipo nelle loro immediate vicinanze.

Per questi veicoli si parla inoltre di “rumore bianco” ovvero di un’emissione che copre tutte le frequenze e che per la sua costanza potrebbe essere paragonata al suono della pioggia o del vento tra le foglie o anche delle onde. Ogni Casa automobilistica potrà personalizzarla, senza poter superare però i 75 dB rilevati alla distanza di 2 metri.

La nuova normativa non è ancora definita nei dettagli: mancano ancora alcuni perfezionamenti e accorgimenti. Per esempio c’è un emendamento che potrà consentire di utilizzare in maniera opzionale questi sistemi non soltanto al di sotto della percorrenza a 20 km/h, ma anche a velocità più sostenute, e un altro invece per aumentare la sicurezza.

 

 

L’IMPORTANZA DELLA MANUTENZIONE PREVENTIVA

Una periodica rotazione dei pneumatici è fondamentale come operazione di manutenzione preventiva. In particolare, è la prima rotazione ad assumere una grande importanza per ridurre successivamente la rapidità d’usura dei pneumatici, portando a diminuire anche il rumore prodotto.

Considerando infatti i diversi diametri esistenti, il pneumatico effettua mediamente circa 600 rotazioni per ogni chilometro percorso. Ogni volta il bordo anteriore dei blocchi che si trovano sul battistrada finisce a diretto contatto con la strada, seguito dalla parte restante del blocco. Questo movimento si ripete milioni di volte nel ciclo di vita degli pneumatici, portando a un’usura irregolare della superficie delle gomme che, a sua volta, conduce a un cambiamento della forma.

 

 

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