Rumorosità degli pneumatici

La rumorosità degli pneumatici e il loro comfort generale sono una delle performance chiave per tanti autisti. Perché questa performance è così importante? In questo articolo spieghiamo la fonte della troppa rumorosità degli pneumatici e quale gommatura acquistare per viaggiare comodamente.

Rumorosità degli pneumatici

Il rumore va inteso come un livello sonoro che crea un'esperienza uditiva sgradevole o addirittura fastidiosa per il conducente, i passeggeri e l'ambiente. Il suono è la vibrazione propagata nell’aria sotto forma di onde sonore. La fonte delle vibrazioni può essere un solido (in questo caso uno pneumatico) che stimola l’aria a vibrare, creando onde di pressione intorno ad esso. Fondamentalmente, più la fonte vibra, più rumore genera.

Nell’intervallo di velocità da 50 a 120 km/h gli pneumatici sono la fonte principale del rumore emesso dall’auto in moto. Il rumore può essere fastidioso non solo per il conducente dell’auto, ma anche per l’ambiente. Risulta sgradevole soprattutto per le persone che abitano in prossimità delle strade. Decine di auto che passano fanno si che il rumore esterno emesso dalla gommatura di ogni auto si accumuli e che dunque tali persone siano sottoposte al rumore continuo. Il rumore del traffico è diventato un grande problema relativo alla protezione dell’ambiente e proprio per questo motivo viene descritto sulle etichette degli pneumatici.

Il rumore può essere anche limitato grazie alle superfici moderne che consentono di abbassare il suo livello fino a 7-10 dB(A). Purtroppo tali superfici hanno in media un prezzo 2,5 volte superiore rispetto a quelle normali. Di solito si abbassa il rumore limitando la velocità sulle superstrade e sulle autostrade che passano vicino alle zone abitate.

Anche i conducenti delle auto possono contribuire alla riduzione del rumore del traffico. Questo può essere fatto in due modi:

• tenendo cura del sistema di scappamento,

• utilizzando pneumatici silenziosi (l’auto che viaggia con pneumatici più silenziosi emette un rumore minore fino a tre volte rispetto ai normali pneumatici).

In questo articolo ci focalizzeremo sul secondo modo.

Quali sono le fonti di rumore?

Ogni pneumatico ha una propria frequenza, cioè la frequenza con cui vibra più forte. Il problema appare quando tale frequenza è simile alla frequenza induttrice (derivante per esempio dalle asperità stradali). In tal caso lo pneumatico, invece di assorbire le vibrazioni e il rumore, li aumenta. Abbiamo a che fare con un problema ancora più serio quando tale frequenza è inoltre vicina ad una delle frequenze proprie dell'auto. Ciò può essere la causa per cui un modello di pneumatici viene considerato troppo silenzioso da alcuni conducenti e troppo rumoroso da altri. Per rendere l’idea, è importante in che cosa (auto), su che cosa (asperità stradali, fessure trasversali nella carreggiata, ecc.) e su che cosa (pneumatico) viaggiamo. In tanti casi la rumorosità dello pneumatico deriva da difetti, carenze o decisioni consapevoli dei produttori (per esempio per aumentare altre performance più importanti, per esempio l’aderenza). A tal proposito, vale la pena di sottolineare quanto sia importante per il comfort del conducente la collaborazione tra i produttori di pneumatici e di auto, nonché gli esperti responsabili per la costruzione delle strade.

Durante il movimento c’è una continua interazione tra la ruota e la superficie. Lo pneumatico ruota, si deforma continuamente e i tasselli del battistrada urtano contro la superficie. I fenomeni principali che generano rumore sono i seguenti:

• impatto dei tasselli del battistrada quando toccano e si allontanano dal manto stradale a causa delle vibrazioni delle cinture che provocano l'effetto del rumore del battistrada e del rombo

• compressione dell’aria negli incavi del battistrada, da cui derivano due effetti: risonanza dell’aria nella rete degli incavi del battistrada (compresa la turbolenza dove gli incavi si incontrano), vibrazioni dell'aria rilasciata nella parte posteriore dello pneumatico, turbolenza del flusso d'aria tra la ruota e il passaruota

• vibrazioni nel momento del contatto e l’espansione dei tasselli del battistrada nel momento in cui si allontanano dalla superficie di contatto

• pressione troppo bassa nello pneumatico

Cosa si dovrebbe intendere con il comfort dello pneumatico?

La rumorosità degli pneumatici è strettamente legata al comfort dello pneumatico. Una delle funzioni delle gommature è quella di assorbire gli urti e smorzare le vibrazioni. In poche parole, lo pneumatico deve essere quell’elemento del veicolo che permette di viaggiare in modo confortevole. In alcuni casi, gli pneumatici non svolgono questa funzione, ma perfino, a volte, sono essi stessi la fonte della mancanza di comfort. Gli pneumatici che provocano rimbombo possono addirittura togliere il piacere di guida.

Ciononostante non va dimenticato che il comfort è una nozione soggettiva. Ogni persona può recepire la mancanza di comfort in modo diverso, può avere un altro limite di perdita del comfort. La troppa rumorosità degli pneumatici estivi per alcuni non costituisce un problema. Tutto, in genere, dipende dal livello di percezione, ma anche da fattori culturali, situazioni specifiche e predisposizioni personali. Un altro aspetto del comfort dello pneumatico è costituito dal comfort psichico che dà al conducente. Si tratta della fiducia del conducente in pneumatici specifici e della prevedibilità del loro comportamento.

Perché alcuni pneumatici non sono confortevoli?

Perché alcuni pneumatici sono “rumorosi”? La causa della mancanza di comfort generata dalla gommatura può essere la seguente:

• rinuncia consapevole da parte del produttore dello pneumatico del suo comfort a favore di altri parametri

• caratteristica di un dato modello derivante dalla sua costruzione

• scarsa qualità e difetti di produzione

Ciò deriva soprattutto dalla scolpitura del battistrada, dalla costruzione dello pneumatico e dalla sua grossezza nelle spalle. La costruzione dello pneumatico deve preservare un equilibrio tra rigidità ed elasticità. Determinati modelli di pneumatici devono soddisfare i requisiti relativi al codice di velocità e alla capacità di carico e dunque possono perdere le caratteristiche responsabili dell’assorbimento delle vibrazioni.

Indice di rumore degli pneumatici

Più grande è lo pneumatico, con maggior diametro e larghezza, meno confortevole sarà. Il minor comfort è tipico anche degli pneumatici con la carcassa rinforzata (per questo motivo non vale la pena comprare pneumatici con un maggior indice di carico rispetto a quello dedicato a una data auto).

Gli pneumatici con profili maggiori, solitamente abbastanza stretti, vengono considerati quelli più confortevoli. In effetti, essi possono essere più silenziosi e ammortizzare meglio le irregolarità della superficie stradale. Dall’altra parte, sono più sottoposti all'inclinazione e al dondolio, per esempio quando si sorpassa un camion oppure in curva. Questi sono i motivi che vengono elencati dagli autisti insoddisfatti dello pneumatico.

Le altre caratteristiche che abbassano il rumore degli pneumatici sono anche:

• battistrada direzionale senza superficie chiuse

• tasselli del battistrada con forme diversificate disposti in modo asimmetrico ed irregolare

• scanalature trasversali sagomate in modo che le entrate e le uscite non coincidano con il bordo tangente del battistrada

• elevata morbidezza della mescola della gomma

Un’altra domanda posta di frequente è quella relativa al rumore degli pneumatici invernali in relazione agli pneumatici estivi. Statisticamente, da questo punto di vista, gli pneumatici estivi silenziosi sono solamente un po’ migliori rispetto ai moderni pneumatici invernali silenziosi.

I moderni silenziosissimi pneumatici invernali garantiscono un alto livello di comfort, nonostante il numero maggiore di incisioni sulla superficie del battistrada.

Pneumatici più silenziosi

Qual è il livello accettabile di rumore dello pneumatico?

Il rispetto degli attuali livelli di rumorosità richiesti per l'omologazione non è un problema per i produttori. Le differenze registrate in fase di test tra i vari pneumatici ammontano solitamente da 6 a 8 dB(A). Molti modelli (soprattutto i più silenziosi pneumatici estivi) stanno da 4 a 6 dB(A) al di sotto del limite, ma tuttavia una gran parte di essi si avvicina anche al limite pari a 2dB(A). Tali limiti sono determinati dal Regolamento n. 117 della Commissione economica per l'Europa delle Nazioni Unite (UN/ECE) — Disposizioni uniformi relative all’omologazione degli pneumatici per quanto concerne le emissioni sonore prodotte dal rotolamento e l'aderenza sul bagnato e/o la resistenza al rotolamento. La cosiddetta tabella dei decibel è la seguente:

 

Larghezza nominale della sezione di uno pneumatico	Limite delle emissioni acustiche dB(A)
<145	72
145 - 165	73
165 - 185	74
185 - 215	75
>215	76

Per gli pneumatici rinforzati (XL) i limiti sono superiori di 1dB(A)

Tuttavia, con l'entrata in vigore della legislazione sull'etichettatura degli pneumatici, i limiti di rumorosità sono stati irrigiditi e le classi di larghezza degli pneumatici sono state riorganizzate. La nuova classifica degli pneumatici è la seguente:

Larghezza nominale della sezione di uno pneumatico	Limite delle emissioni acustiche
<185	70	da -2 a -4
185 - 215	71	-4
215 - 245	71	-5
245 - 275	72	-4
>275	74	-2

Per gli pneumatici rinforzati (XL) e per i M+S i limiti sono superiori di 1dB(A).

Attualmente, l'etichetta dello pneumatico nella categoria rumore prevede il miglior risultato per i modelli che raggiungono i 67 dB (una lunghezza d'onda). Il risultato pari a 68 dB è anche molto buono (sempre una lunghezza d’onda).

In che modo il comfort influisce su altre prestazioni?

Il disagio meccanico dovuto alle vibrazioni è direttamente correlato al rumore. Gli pneumatici a basso profilo, di solito più larghi, generano più rumore, mentre il loro basso profilo e la maggiore rigidità dei fianchi e dell'intero pneumatico aumentano il disagio dovuto alla sensazione di eventuali urti. Se il livello di vibrazione è dovuto all'eterogeneità dello pneumatico derivante dal processo di produzione, di solito possiamo percepire sia le vibrazioni che il rumore.

Confrontare gli pneumatici prima dell'acquisto è molto importante, ma dobbiamo ricordare che ogni modello risulta un compromesso per quanto riguarda le prestazioni. In termini di comfort, se lo pneumatico fosse molto silenzioso, ciò andrebbe a scapito dell'aderenza sul bagnato e della ridotta resistenza all'aquaplaning. Gli studi hanno tuttavia dimostrato che non esiste un nesso chiaro tra la rumorosità degli pneumatici e la resistenza al rotolamento. Un altro modo per progettare uno pneumatico molto silenzioso è quello di utilizzare piccoli blocchi nella scolpitura del battistrada. Tuttavia, uno pneumatico con una tale scolpitura non è visivamente attraente e ricordiamo che molte persone attribuiscono grande importanza al design dei loro pneumatici.

L'impatto del comfort e del rumore sulla valutazione finale dello pneumatico è discutibile. E sebbene sia importante per gli utenti, non può competere con parametri come l’aderenza degli pneumatici o il comportamento in curva. Tuttavia, un livello estremamente basso di comfort comporta una completa esclusione dello pneumatico da parte degli utenti.

Come vengono testati il rumore e il comfort degli pneumatici?

Prove di rumorosità esterna degli pneumatici

Esistono vari metodi volti a determinare il livello di rumore e di comfort degli pneumatici. Per la determinazione del rumore vengono normalmente utilizzati metodi simili a quelli utilizzati per le prove di omologazione degli pneumatici. Questo metodo viene chiamato coast-by. Tale misurazione deve essere effettuata in un’area prova di 20 m x 20 m, al centro della quale vi sono microfoni che si trovano a una distanza di 7,5 m dall'asse di movimento del veicolo. Lo spessore massimo dell'aggregato con cui deve essere realizzata la pista è pari a 8 mm.

Prova del rumore dello pneumatico con il metodo coast-by.

Purtroppo questa tipologia di superficie non è uguale a tutte le tipologie di strade presenti in Europa. Per questo motivo, le prove effettuate secondo questa procedura non forniscono un quadro completo della situazione. Succede anche che i produttori ottimizzino i loro pneumatici prendendo in considerazione queste condizioni e dunque, su altre superfici, possono essere un po' più rumorosi. In pratica, ci sono strade più lisce (soprattutto negli agglomerati urbani), ma anche con più asperità, che hanno aggregati molto più spessi di 14-15 mm, che sono tipici per le autostrade.

In base alla metodologia, il conducente entra nell’area prova ad una certa velocità, quindi mette il freno in posizione neutra e spegne il motore. Devono essere effettuate almeno 4 misurazioni nell’intervallo di velocità da 70 a 80 km/h e 4 nell’intervallo di velocità da 80 a 90 km/h.
Ci sono anche i metodi “driver-by” e “cruise-by”. La prova “driver-by” è caratterizzata dal fatto che il conducente entra nella zona di misurazione ad una velocità di 50 km/h a 2 o 3 marce e poi accelera attraverso l'area di prova. Il metodo “cruise-by” prevede il passaggio attraverso l'area di prova a velocità costante.

Prova del volume degli pneumatici nella cabina del veicolo

Prova di rumorosità con manichino

La prova viene effettuata utilizzando un manichino seduto sul sedile del passeggero, dotato di microfoni posizionati nelle orecchie collegate al registratore e al computer. La prova viene eseguita secondo la seguente procedura: l'auto accelera fino ad una certa velocità costante (per esempio 80 km/h), l'apparecchiatura di misurazione viene attivata e il livello di pressione sonora viene registrato per un certo periodo di tempo. La procedura viene ripetuta più volte.

Prove di rumorosità soggettive

Le prove di comfort e di rumorosità che vengono eseguite da collaudatori esperti sono di valore inestimabile. Tali prove devono essere effettuate mediante il confronto con un insieme di riferimento. Di solito prove del genere vengono eseguite secondo la seguente procedura:

• insieme di riferimento

• insieme di test 1 relativo all’insieme di riferimento (sono possibili diversi giri)

• insieme di riferimento

• insieme di test 2 relativo all’insieme di riferimento (sono possibili diversi giri)

• insieme di riferimento

• insieme di riferimento

Ciò significa che le prove svolte con gli pneumatici di riferimento sono molto più frequenti rispetto, ad esempio, alle prove di frenata. Lo scopo di ciò e quello di eliminare l'influenza dell'ordine degli pneumatici sui risultati finali.

A seconda degli aspetti del comfort che il conducente deve valutare, vengono utilizzate diverse prove:

• per valutare l'assorbimento degli urti su una strada dissestata, viene effettuata una prova su tale strada ad una velocità relativamente elevata (ad esempio, 80 km/h). Il conducente e/o gli appositi sensori valutano l'entità dell'accelerazione verticale al momento del passaggio attraverso la gobba, il tempo e l'efficacia dello smorzamento e la tendenza a cadere in risonanza

• al fine di valutare l'effetto del passaggio attraverso un singolo ostacolo, una singola gobba, una soglia o attraverso un foro o un coperchio del pozzetto, opportunamente preparati sulla pista, devono essere sottoposti alla prova ad una velocità dell'ordine di 40-50 km/h. Il conducente valuta l'entità dell'accelerazione verticale e del rumore da impatto

• al fine di determinare gli effetti legati alla forma del battistrada vengono svolte due prove. La prima ha come scopo determinare l’effetto della scolpitura durante la guida. Consiste in una guida uniforme ad una velocità di 80-100km/h. La seconda prova ha lo scopo determinare il livello di compressione e rombo del battistrada durante le variazioni di velocità. A tal fine, il veicolo di prova deve accelerare ad una velocità superiore a 100 km/h e poi rallentare fino all'arresto. Tali prove vengono effettuate sulla strada liscia

• al fine di valutare il rumore di traffico (quindi di valutare il rumore generale), il conducente attraversa un tratto di strada con asperità con una velocità di 80-100 km/h e descrive le proprie sensazioni

• per valutare il comfort in curva

Pneumatici rumorosi - Fischio

Il ronzio caratteristico degli pneumatici estivi (o invernali) è solo un tipo di rumore degli pneumatici. Un altro tipo di rumore è il fenomeno del fischio. Da dove esso deriva? La classe di aderenza sulla superficie bagnata deriva dallo slittamento e dall’attrito che generano il rumore. In relazione agli pneumatici per automobili, possiamo distinguere due livelli di rumore causati dall'attrito tra la gomma e la superficie stradale:

• Rumore dello stridio

• Rumore del fischio

Il rumore dello stridio viene prodotto durante la guida normale, quando abbiamo bisogno di un livello medio di aderenza. Apparirà sulla strada retta, durante una leggera frenata, accelerazione o curva con un raggio elevato a velocità moderata.

Il rumore del fischio viene prodotto quando il limite richiesto di aderenza si avvicina al limite che ci può offrire in un dato momento lo pneumatico/la superficie della strada. Il fischio può essere prodotto durante un’improvvisa frenata di emergenza, una forte accelerazione oppure in una curva stretta ad elevata velocità.

Da dove viene il fischio durante una brusca frenata? Ne è responsabile il fenomeno dello “stick-slip” - i tasselli del battistrada che frizionano fortemente la superficie causano vibrazioni, che possono essere udite come un forte fischio a causa della frequenza più alta. L’attrito più forte compare quando lo pneumatico si trova al limite dell’aderenza, per esempio durante una violenta partenza, una brusca frenata oppure quando si affronta una curva in modo veloce.

Meccanismo della formazione del rumore del fischio degli pneumatici:

• 1 - il tassello del battistrada tocca la superficie stradale.

• 2 - il tassello si inclina sempre di più per mantenere il contatto con il punto sulla strada che ha toccato: durante questa tappa si accumula l’energia.

• 3 - il tassello raggiunge il limite di aderenza e inizia a scivolare, comincia la dispersione graduale dell’energia e vengono generate le vibrazioni, finché la superficie di contatto non viene lasciata.

• 4 e 5 - il tassello si inclina, successivamente si sposta.

• 6 - il tassello perde completamente il contatto con la superficie stradale e si raddrizza in modo violento, liberando tutta l’energia precedentemente accumulata. Il tassello, generando l'attrito sulla superficie, genera il suono. L’illustrazione sottostante fa vedere come lavora un tassello del battistrada.

Da cosa dipende se uno pneumatico fischia?

• Dal coefficiente di aderenza di una data superficie

• Dalla velocità e dal modo in cui vengono eseguite le manovre

• Dalle caratteristiche dello pneumatico - dalla miscela utilizzata, dalla scolpitura del battistrada, dal sistema di tasselli e di incavi, dalla quantità di lamelle

• Dalla profondità del battistrada e dall’età dello pneumatico, nonché dai cambiamenti legati ad essi della rigidità dei tasselli del battistrada

Gli pneumatici con una peggiore aderenza fischieranno di più. Il suono può essere intensificato dal tipo di superficie. Sul volume del fischio possono avere influenza anche i seguenti fattori: mancanza della convergenza delle ruote oppure componenti della sospensione danneggiati.

Il fischio degli pneumatici non è pericoloso. Spesso può avere perfino un effetto contrario - il fischio può avere un effetto preventivo, informandoci che ci avviciniamo al limite di aderenza degli pneumatici.