RUOTE E PNEUMATICI

Le ruote sono un elemento determinante per i veicoli in quanto influenzano in modo significativo prestazioni, consumi, stabilità e sicurezza.

La ruota è un complesso sistema di tre elementi: cerchione, pneumatico e freni. Insieme questi elementi rappresentano la massa non sospesa del veicolo.

La massa non sospesa viene considerata negativamente, dato che crea una inerzia nella risposta dall'apparato delle sospensioni ed ammortizzatori del veicolo: in altre parole può rendere minore la tenuta di strada dato che tale inerzia può generare un distacco della ruota dal suolo. Per questo si cerca di ridurla il più possibile creando pneumatici, cerchi e sistemi frenanti sempre più leggeri.

 

Equilibratura della ruota

Il pneumatico ed il cerchione non sono perfetti: possono avere lievi difetti non visibili come la non perfetta distribuzione dei pesi. La stessa valvola con la sua presenza crea una zona di massa superiore in un punto. Per effetto della rotazione e della forza centrifuga queste differenze di peso si moltiplicano e creano vibrazioni che a lungo andare possono danneggiare gli organi meccanici.

Possono essere vibrazioni:

• verticali (chattering o saltellamento)
• orizzontali (flickering o sfarfallamento)

L'equilibratura è una operazione che si effettua dal gommista con apposite strumentazioni e si realizza applicando nel cerchione dei pesi con grammature diverse che vanno a contro bilanciare le eventuali differenza di massa sulla ruota.

 

 

 

Il canale del cerchione

La larghezza del cabale è la distanza dove appoggia il pneumatico e si misura in pollici. Avere un canale largo significa avere una gomma più allargata o stirata: questo può portare la gomma ad appoggiare su tutta la larghezza del battistrada. Esteticamente un canale largo favorisca la fuoriuscita della ruota sia verso l'esterno che verso l'interno.  

 

 

 

 

 

 

 

Offset del cerchio

 

L'offset o ET espresso in millimetri è la distanza fra la superficie d'appoggio dell'attacco del cerchio al mozzo e l’asse del cerchio stesso. L'offset può essere neutro, positivo o negativo a seconda dei casi. Variando l’ET, a parità della larghezza del canale, si può far sporgere più o meno la ruota rispetto al cerchio originale aumentandone così la carreggiata.  

 

 

 

ANGOLI CARATTERISTICI DELLE RUOTE

Lo si può notare anche ad occhio nudo specialmente nelle auto sportive: le ruote di un veicolo non sono perfettamente diritte. Le ruote sono inclinate con tutta una serie di angolazioni il cui scopo è quello di migliorare stabilità, direzionalità, usura gomme e quindi la sicurezza in genere. Detti angoli sono anche noti come angoli di assetto o angoli caratteristici delle ruote o angoli di assetto dell'avantreno

Caster - Angolo di incidenza del perno

Ogni volta che lasciamo il volante questo torna da solo dritto: questo effetto di auto raddrizzamento si ottiene con un opportuno posizionamento dell'asse di rotazione del fuso snodo (o del porta-mozzo) delle ruote anteriori. Non è molto visibile sulle automobili ma risulta più facile capirlo se pensiamo alle forcelle di una bicicletta o di una moto. La distanza al suolo tra l'asse della ruota e l'asse di rotazione viene definito avancorsa. L'angolo ottenuto è appunto il caster. Esso sarà positivo se incontrerà il suolo davanti all'asse della ruota oppure negativo se viceversa si posizionerà dietro all'asse.

Tanto maggiore è quest'angolo e tanto maggiore sarà la stabilità su fondi sconnessi e nelle curve ad alta velocità, ma conferisce un inserimento in curva più brusco, dato che anche con la sola rotazione si ha uno spostamento del veicolo nella direzione da seguire.

 

Camber - Campanatura

Nei veicoli la campanatura o camber è la misura dell'angolo compreso tra la verticale e il piano di mezzeria della ruota, osservando il veicolo davanti e con due ruote non sterzate. Se le ruote hanno la parte superiore inclinata verso l'esterno la campanatura si dice positiva, verso l'interno è detta invece negativa.

La modifica di tale angolo varia la posizione della ruota rispetto alla strada. Durante la percorrenza di una curva ad esempio  in condizioni di trasferimento di carico l'inclinazione del mezzo porterà il piano di contatto della ruota ad essere quanto più possibile parallelo alla strada, per cui lo pneumatico offra la massima superficie di appoggio in tale situazione, dunque il massimo dell'aderenza.

L'angolo di campanatura è regolato in relazione alla velocità di percorrenza delle curve; nelle curve veloci è necessario un camber molto alto vicino ai 2-3 gradi mentre per quelle lente è meglio diminuirlo per aumentare l'aderenza dell'asse. Dall'angolo di campanatura dipende anche la corretta usura degli pneumatici.

 

Convergenza e divergenza

Guardando il veicolo dall'alto, si parla di convergenza positiva (toe-in in inglese) quando le ruote convergono e si incontrano davanti al veicolo, mentre se l'incontro avviene dietro il veicolo, si parla di convergenza negativa o, più comunemente, di divergenza (toe-out); l'angolo viene misurato in gradi.

I valori normalmente utilizzati vanno da -1.5 a +1.5 gradi all'anteriore, più di così darebbe luogo a comportamenti strani, mentre al posteriore è comune utilizzare da 0 a 3.5 gradi di convergenza. Il controllo di detti angoli può essere fatto da un gommista con delle apposite strumentazioni: particolarmente utile ne è la verifica dopo aver subito un urto violento alle ruote (buca profonda o incidente) o dopo la sostituzione delle sospensioni.

Quando l'auto è in movimento, la combinazione delle forze di trazione e di attrito fra superficie stradale e battistrada tende a far "aprire" o "chiudere" le ruote. Per ottenere una marcia rettilinea, quindi, le ruote non devono essere, a vettura ferma, perfettamente parallele tra loro ma, a seconda dei casi, leggermente convergenti o divergenti. In questo modo quando l'auto si metterà in moto si avrà un annullamento degli effetti con notevoli benefici sullo sterzo, maggiore direzionalità, prontezza nei cambi di direzione, sui consumi di pneumatici e sulla sicurezza.

La mancata convergenza dei pneumatici opera contro il regolare rotolamento delle gomme. Causa problemi in fase di sterzo, procurando stanchezza al guidatore ed anticipato il in modo irregolare il consumo del battistrada dei pneumatici.

 

Centro di rotazione

Le ruote anteriori quando sterzano si devono piegare con angoli diversi dato che la ruota interna si trova a percorrere una circonferenza più stretta rispetto alla ruota più esterna.

Il sistema di sterzo che garantisce questo è denominato quadrilatero di Ackerman o di Jeantoud dal nome degli ingenieri che lo hanno messo a punto ancora nel secolo 1800

Questa configurazione a trapezio e l'indipendenza di rotazione delle ruote permette a queste di compiere le loro naturali traiettorie senza strisciamenti sul terreno. Entrando ancor più nel dettaglio occorre che le perpendicolari alle ruote anteriori si intersechino nello stesso punto, definito centro istantaneo di rotazione.

Se questo non ci fosse le ruote anteriori devierebbero dello stesso angolo e il sistema porterebbe ad uno scorrimento laterale e pertanto il veicolo sbanderebbe.

 

 

 

 

LA RUOTA DI SCORTA

La ruota di scorta può essere:

• una ruota normale uguale alle altre montate.
• “ruotino” impiegato temporaneamente e con prescrizioni sulla velocità massima.

I ruotini possono essere:

• categoria 1: cerchione uguale alla ruota normale e da un pneumatico diverso
• categoria 2: cerchione e pneumatico diversi dalle ruote normali
• categoria 3: cerchione uguale alla ruota normale e da un pneumatico non gonfiato;
• categoria 4: cerchione e pneumatico diversi dalle ruote normali con pneumatico non gonfiato.

 

PNEUMATICI

Il pneumatico è un contenitore di aria montato sul cerchione capace di sostenere il peso del veicolo e di trasferire al suolo le forze esercitate sulla ruota: forza motrice, forza frenante, forze sterzanti.

Il pneumatico può essere

TUBE TYPE con camera d'aria: sistema ormai limitato a pochi veicoli per ragioni economiche e di sicurezza. In caso di foratura infatti l’aria non sarebbe trattenuta con cedimento improvviso della gomma.

TUBLESS senza camera: sistema ormai presente su tutti i veicoli in quanto in caso di foratura l’aria fuoriesce in modo molto più lento con enormi vantaggi sulla sicurezza.

In base al regolamento UE i pneumatici sono classificati in:

• classe C1: per i veicoli delle categorie M1, N1, O1 e O2;
• classe C2: per i veicoli delle categorie M2, M3, N, O3 e O4
• classe C3: per i veicoli delle categorie M2, M3, N, O3 e O4

I principali elementi costitutivi del pneumatico sono:

fianco: zona laterale del pneumatico

tallone:  parte che aderisce al cerchio e che nel caso di tubeless, assicura la tenuta dell'aria

carcassa: parte del pneumatico che sopporta il carico e può essere di tipo

• radiale, costituita da tele con fili disposti radialmente che formano angoli di 90° rispetto alla linea mediana del battistrada;
• diagonale, costituita da tele con fili inclinati in diagonale rispetto alla linea mediana del battistrada;
• incrociato, avvolta da una cintura di due o più tele; rinforzato cioè appositamente realizzato per pneumatico di scorta provvisorio;

battistrada: è la parte a contatto con il terreno e assicura l'aderenza tra ruota e superficie stradale costituito da

• rilievi: parti lisce
• incavi: parti scavate per lo smaltimento dell'acqua

L’insieme di rilievi ed incavi danno origine al “disegno del battistrada”. A seconda del rapporto tra parti in rilievo ed incavi avremmo pneumatici con caratteristiche diverse.

valvola di gonfiaggio: elemento per l'inserimento dell'aria che sarà istallata

• sulla camera d’aria nel caso di pneumatici tube type
• sul cerchione nel caso di tubless

 

Sostituzione dei pneumatici

Le caratteristiche degli pneumatici sono scritte nella carta di circolazione. Gli pneumatici di un veicolo non devono necessariamente essere tutti uguali. Devono però essere uguali i pneumatici dello stesso asse. Nel caso sia necessario sostituire un pneumatico con uno aventi le stesse caratteristiche del precedente non vi è alcun problema. Nel caso si voglia sostituire dei pneumatici con un altri con caratteristiche diverse è possibile senza un collaudo se:

• le nuove misure sono riportate sulla carta di circolazione come pneumatici alternativi
• nel caso in cui la casa costruttrice abbia omologato negli anni successivi delle nuove misure (basterà fare un duplicato della carta di circolazione per veder riportate le nuove misure)

Negli altri casi sarà necessario un collaudo presso la motorizzazione di riferimento e la successiva approvazione con aggiornamento della carta di circolazione.

 

Marcatura dei pneumatici

Sul fianco del pneumatico devono essere incisi:

-nome del fabbricante o marchio commerciale

-omologazione

-data fabbricazione (esempio 0518 = quinta settimana del 2018)

-Dimensioni (esempio: 215/45 R17 154/145 M )

• larghezza nominale della sezione espressa in millimetri (215)
• rapporto nominale d'aspetto: cioè l'altezza del fianco come rapporto tra l'altezza e la larghezza della sezione moltiplicata per 100 (45 è l'45% della larghezza e cioè 215 x 45 : 100)
• tipo di struttura: diagonale (D), cinturata (B nonché la scritta “BIAS BELTED”), radiale (R)  
• diametro di calettamento del cerchio in pollici (R17)
• indice di carico (154/145 corrispondono al carico verticale che il pneumatico può sopportare in singolo ed in gemello; su apposite tabelle si potranno rilevare i chilogrammi)
• indice di velocità (M corrisponde ad una velocità massima rilevabile su apposite tabelle)

Altre scritte:

• pneumatici di tipo neve: "M+S" o "MS" o "M-S" o "M&S" o dal rispettivo simbolo
• pneumatici rinforzati "REINFORCED"
• pneumatici rigenerabili "REGROVABLE": si tratta di asportare parte di gomma dagli intagli in modo da ricreare una certa profondità. E’ una operazione che può essere fatta solo dalle case madri e non da chiunque.
• pneumatici ricostruiti “ RETRAED”: si tratta di pneumatici su cui viene applicata una nuova fascia battistrada tramite vulcanizzazione.
• pneumatici che possono viaggiare senza aria “RUN FLAT”
• pneumatici "POR" per uso professionale fuori strada. Si possono usare anche su strada ma va posto sul cruscotto una targhetta con il limite di velocità rispettivo

 

Certificazione

Dal 1 novembre 2012 i pneumatici sano accompagnati da una tabella della qualità del pneumatico con riferimento particolare a consumi (resistenza al rotolamento), rumorosità (decibel) ed efficacia contro l'acquaplaning.

Gli pneumatici sono suddivisi in classi come per gli elettrodomestici da A a G.

Tra A e G vi sono importanti differenze: a titolo di esempio ad 80 km/h  si hanno migliori prestazioni in frenata (-18 metri) e minor consumi (-7,5%)!

 

 

 

 

 

 

 

Pressione di gonfiaggio 

La pressione di gonfiaggio è un parametro importantissimo che influisce su:

• sicurezza, stabilità
• confort
• consumi
• durata del pneumatico stesso

La corretta pressione è indicata dal costruttore ed è riportata in genere sul libretto di uso e manutenzione del veicolo. La pressione di gonfiaggio deve essere controllata periodicamente a pneumatico freddo. Nelle vetture più recenti è presente anche un dispositivo che avverte della diminuzione della pressione di gonfiaggio per mezzo di sensori posti su ciascuna ruota.

Le ruote non necessariamente devono essere gonfiate tutte alla stessa pressione: in genere sono gonfiate uguali le ruote dello stesso asse ma assi diversi possono avere pressioni differenti.

Se una ruota di un asse possiede una pressione diversa rispetto l'altra accadrà che il veicolo tenderà a “tirare” verso il pneumatico più sgonfio! mentre in fase di frenata può accadere che si blocchi la solo ruota sgonfia con conseguente sbandamento del veicolo.

La pressione di gonfiaggio troppo bassa provoca:

• anomala usura del battistrada ai lati
• diminuzione dell'aderenza
• elevato consumo di carburante 
• pericolo di scoppio dovuto al surriscaldamento del pneumatico
• rischio di lesioni al pneumatico nelle buche
• aumento dell'angolo di deriva con conseguente diminuzione della precisione dello sterzo
• aumento dell'aquaplaning

La pressione di gonfiaggio troppo alta provoca:

• anomala usura del battistrada in centro
• diminuzione dell'aderenza
• diminuzione del comfort
• eccessiva sollecitazione delle sospensioni
• aumento dell'angolo di deriva con conseguente diminuzione della precisione dello sterzo

 

usura del battistrada

Il battistrada è ovviamente soggetto a consumo. Il codice della strada fissa una soglia minima di battistrada:

• ciclomotori 0,5 mm
• motoveicoli 1 mm
• autoveicoli 1,6 mm

Per agevolare il controllo nel battistrada sono presenti degli indicatori di usura. Sono rilievi esistenti all'interno degli intagli del battistrada con altezze pari a quelle precedentemente indicate che segnalano in modo visibile il grado di usura del battistrada e consentono di verificare a vista, seppur con lievi tolleranze, quando la profondità degli intagli del battistrada si è ridotta

L'usura non uniforme del battistrada può essere sintomo di:

• alta o bassa pressione di gonfiaggio
• cattiva registrazione degli angoli di assetto
• bloccaggio della ruota (spiattellamento)
• cattivo stato di manutenzione di sospensioni e ammortizzatori

Per consumare uniformemente il battistrada dei pneumatici è conveniente effettuare la rotazione delle ruote secondo lo schema consigliato dal costruttore del veicolo ed indicato sul libretto di uso e manutenzione.

 

ADERENZA

L'aderenza è quel fenomeno che, attraverso il contatto gomma asfalto, permette il trasferimento al di tutte le forza applicate alla ruota stessa (forza frenante, forza motrice e forze sterzanti). In parole più semplici è la capacità del pneumatico di incastrarsi sulla superficie terrestre e di trasferire le forze sopracitate dal pneumatico alla strada.

Spesso l’aderenza è erroneamente paragonata all’attrito ma non è così. Se l'auto avanza, frena e sterza è grazie alla aderenza: senza la ruota slitterebbe (attrito).

L'aderenza dipende da molti fattori che si combinano tra loro dando risultati diversi:

• morbidezza della gomma del pneumatico: più la gomma è morbida maggiore sarà la proprietà adesiva ma di conseguenza minore sarà la durata
• disegno del battistrada: cioè rapporto tra superficie liscia e incavata
• larghezza del battistrada: un pneumatico largo in genere da maggiore superficie di appoggio e quindi maggiore aderenza ma questo non è sempre vero. In caso di pioggia o neve sarà più conveniente un pneumatico stretto data la maggior pressione esercitata su una minor superficie di contatto.
• usura del pneumatico: più è consumato minore sarà la parte incavata
• tipo di asfalto: cioè liscio o rugoso
• temperatura della gomma e dell'asfalto: più caldo è l’asfalto maggiore sarà la capacità adesiva della gomma
• condizioni atmosferiche: esse condizionano la temperatura e determinano la presenza sull'asfalto di elementi quali acqua, neve, ghiaccio, sabbia, terra, sassi, fogliame, ecc.
• età del pneumatico: più la gomma è datata più diventa secca perdendo progressivamente le sue capacità adesive

 

Acquaplaning

L'aquaplaning o "slittamento sull'acqua" è un fenomeno di galleggiamento di un veicolo su uno strato d'acqua su una strada. Il fenomeno aquaplaning è provocato da diversi fattori:

• dalla eccessiva velocità del veicolo
• dallo spessore dello strato d'acqua presente
• dal tipo di disegno del pneumatico cioè con più o meno incavi
• dalle condizioni d'usura 
• dal peso
• dall'efficienza delle sospensioni

Nel momento in cui questo effetto si manifesta la ruota si stacca letteralmente dall'asfalto iniziando a planare sull'acqua: l'aderenza è zero. Il veicolo inizierà ad ondeggiare con il forte rischio di sbandata se non si riottiene immediatamente il contatto con l'asfalto.

Considerando tutti i fattori precedentemente esposti è evidente come l'unico rimedio sul quale possiamo intervenire sia la velocità.

 

Sistemi antisdrucciolevoli

Per aumentare l'aderenza durante la marcia su neve e/o ghiaccio possono essere utilizzati:

• pneumatici termici o da neve,
• catene da neve
• pneumatici chiodati.

L'utilizzo può essere prescritto dentro e/o fuori i centri abitati:

• dal 15 novembre al 15 aprile estendibile ad un mese prima e dopo (15 ottobre - 15 maggio)

Le ordinanze sono emanate dall'ente proprietario della strada che dovrà poi avvisare gli utenti con segnali o messaggi indicanti l’obbligo delle catene a bordo o degli pneumatici termici

I ciclomotori a due ruote e i motocicli possono circolare solo  se non c'è neve o ghiaccio sulla strada e condizioni meteo sufficientemente idonee.

 

PNEUMATICI TERMICI

I pneumatici invernali, o da neve o invernali sono contraddistinti dalle marcature M+S, MS, M-S M&S.

Possono essere montati anche con indice di velocità inferiore a quello indicato dalla carta di circolazione con minimo di: "Q" per le autovetture, "M" per motoveicoli, "J" per autocarri ed autobus

I pneumatici termici rispetto ai tradizionali hanno:

• scolpiture più larghe per un maggior deflusso di acqua
• gomma più morbida per contrastare le basse temperature invernali
• rilievi intagliati da lamelle per dare maggior morbidezza alla gomma e favorire l’aumento della temperatura

Nel caso si decidesse di istallare pneumatici con indice di velocità uguale a quello indicato in carta di circolazione questi pneumatici potranno essere utilizzati tutto l’anno.

L’istallazione dei pneumatici termici va fatta sulle ruote motrici (come per le catene) anche se, per ragioni di sicurezza, è sempre consigliabile istallarli su tutte le ruote 

 

CATENE

Le catene da neve sono dispositivi economici che ovviamente devono essere compatibili con il veicolo su cui si trovano. La confezione deve riportare:

• il nome o il marchio commerciale del fabbricante,
• la denominazione del tipo di catena,
• l'elenco delle misure dei pneumatici cui la catena può essere montata
• omologazione.
• istruzioni di uso e manutenzione.

Le catene da neve devono essere montate sulle ruote motrici. In caso di veicolo con trazione permanente integrale va prediletto l'asse anteriore. 

Il montaggio delle catene da neve può anche essere espressamente vietato dal costruttore (in questo caso potrebbe essere indicato sulla carta di circolazione o sul libretto di uso e manutenzione) del veicolo in quanto tali dispositivi possono interferire con le parti meccaniche interne al vano ruota o alcune parti della carrozzeria.

 

PNEUMATICI CHIODATI

I pneumatici chiodati sono pneumatici in cui sono inseriti dei chiodi in alveoli ricavati sul battistrada. Il loro utilizzo è abbastanza caduto in disuso per gli alti costi e per le numerose prescrizioni: 

• installabili solo su veicoli di massa complessiva fino a 3,5 t
• montaggio su tutte le ruote
• uso limitato dal 15 novembre al 15 marzo
• uso solo in caso di strada effettivamente innevata o ghiacciata per evitare di rovinare l’asfalto
• sporgenza dei chiodi non superiore a 1,5 mm,
• numero di chiodi per ruota compreso tra un minimo di 80 e un massimo di 160
• limite massimo di velocità, di 90 km/h (120 km/h in autostrada),
• presenza di paraspruzzi almeno sulle ruote posteriori,