Los neumáticos. E.I.I. Valladolid / José A. López p 1

Los neumáticos E.I.I. Valladolid / José A. López p 1

Los neumáticos 1. Introducción Funciones de los neumáticos Estructura y tipos Dimensiones y designación 2. Comportamiento mecánico del neumático Adherencia Fuerza lateral - deriva, caída y autoalineación Frenado y tracción Fuerzas longitudinales y laterales combinadas E.I.I. Valladolid / José A. López p 2

Funciones de los neumáticos» Soportar el peso del vehículo» Amortiguar las irregularidades de la carretera» Desarrollar las fuerzas de tracción y de frenado» Desarrollar las fuerzas laterales y asegurar la estabilidad direccional» Permitir la rodadura Compromiso entre las distintas características que se le exigen al neumático E.I.I. Valladolid / José A. López p 3

Sección de un neumático E.I.I. Valladolid / José A. López p 4

Estructura y tipos de neumáticos Diagonales Radiales E.I.I. Valladolid / José A. López p 5

Características radiales frente a diagonales Disocian las funciones de flancos y banda de rodadura. La flexión de los flancos no se transmite a la pisada. - El área de contacto es más grande y sobretodo más estable - La distribución de presiones es mejor - Se disminuye el rozamiento con la carretera Ventajas Mayor confort Mayor estabilidad direccional (mayor C α ) Inconvenientes Flancos más débiles Menor capacidad de carga Mayor capacidad de tracción Menor resistencia a la rodadura Mayor resistencia al calor Mayor resistencia al desgaste E.I.I. Valladolid / José A. López p 6

Dimensiones principales y designación 195 65 V R 15 195 65 R 15 91 V 195 Ancho de la sección (mm) 65 Perfil, relación de aspecto (%) V Código de velocidad R Estructura Radial 15 Diámetro de la llanta (pulgadas) 91 Índice de carga E.I.I. Valladolid / José A. López p 7

Límite de adherencia W F µ = W. µ F µ E.I.I. Valladolid / José A. López p 8

Fuerza de adherencia F µ = W. µ F µ W Fuerza máxima de adherencia Fuerza máxima cortante (longitudinal o lateral al neumático) que puede soportar el área de contacto neumático carretera Caracteriza la resistencia al deslizamiento Carga vertical aplicada por el neumático sobre el suelo en la rueda que soporta el esfuerzo cortante µ Coeficiente de adherencia Caracteriza la capacidad de soportar esfuerzos cortantes que tiene el área de contacto Es función de las características y estado de la superficie de rodadura y en menor medida del neumático E.I.I. Valladolid / José A. López p 9

Valores medios del coeficiente de adherencia (µ) Superficie adherencia máxima (µ) valor de deslizamiento(µ d ) Asfalto y hormigón secos 0,8-0,9 0,75 Asfalto mojado 0,5-0,7 0,45-0,6 Hormigón mojado 0,8 0,7 Grava 0,6 0,55 Tierra seca 0,68 0,65 Tierra húmeda 0,55 0,4-0,5 Nieve dura 0,2 0,15 Hielo 0,1 0,07 Fuente: J.Y. Wong Theory of ground vehicles E.I.I. Valladolid / José A. López p 10

Angulo de deriva E.I.I. Valladolid / José A. López p 11

Carácter del vehículo en función de los ángulos de deriva α 1 > α 2 Subvirador α 1 < α 2 Sobrevirador α 1 = α 2 Neutro 2 1 d E.I.I. Valladolid / José A. López p 12

Deformación del neumático bajo una fuerza lateral Fuente: T.D. Gillespie Fundamentals of vehicle dynamics E.I.I. Valladolid / José A. López p 13

Zonas de adherencia y deslizamiento, distribución de la fuerza lateral Límite de adherencia Distribución de presiones parabólica M z M z = F y.t F y Pisada del neumático (t) Distribución de la fuerza lateral Línea ecuatorial del neumático zona de deslizamiento zona de adherencia 0 α Longitud del área de contacto E.I.I. Valladolid / José A. López p 14

Curva fuerza lateral ángulo de deriva maximum tire grip Linear Saturation Loss of control E.I.I. Valladolid / José A. López p 15

Coeficiente de rigidez a la deriva (C α ) C α F y α α 0 Variables que afectan a C α Estructura neumático. Los neumáticos radiales tienen un C α mayor que los diagonales Caucho, nº de capas, material fibras de refuerzo, ángulo de corona. Cuánto más rígidos sean los materiales, más capas haya, mayor es C α Perfil. Los neumáticos de perfil bajo tienen mayor C α Carga sobre el neumático. C α aumenta con la carga Presión de hinchado. C α aumenta con la presión Fuerzas longitudinales. C α disminuye a medida que las fuerzas longitudinales aumentan E.I.I. Valladolid / José A. López p 16

Influencia de la carga sobre C α C α /W (dan) (dan) C α aumenta con la carga, pero su variación no es lineal (a tener muy presente al estudiar las transferencias de carga) E.I.I. Valladolid / José A. López p 17

Comportamiento durante el frenado El neumático sufre un alargamiento en el inicio de la huella y antes de entrar en el área de contacto Tiene un desarrollo mayor que en rodadura libre La velocidad del eje de la rueda es superior a la que le correspondería en rodadura libre W E.I.I. Valladolid / José A. López p 18

Deslizamiento longitudinal en frenado (s f ) s f V r w V s f V w deslizamiento longitudinal velocidad del vehículo (m/s) velocidad angular de la rueda (r/s) r radio de rodadura del neumático (m) s f = 0 V = r.w Rodadura pura s f = 1 w = 0 La rueda está bloqueada y se desplaza sin girar E.I.I. Valladolid / José A. López p 19

Fuerza longitudinal - deslizamiento en frenado F x C s C s - Coeficiente de rigidez al deslizamiento longitudinal C s F s x f s 0 s f E.I.I. Valladolid / José A. López p 20

Comportamiento en tracción El neumático sufre una compresión en el inicio de la huella y antes de entrar en el área de contacto Tiene un desarrollo menor que en rodadura libre La velocidad del eje de la rueda es inferior a la que le correspondería en rodadura libre W E.I.I. Valladolid / José A. López p 21

Fuerza longitudinal - deslizamiento en tracción C s - Coeficiente de rigidez al s deslizamiento longitudinal s t s 0 E.I.I. Valladolid / José A. López p 22 C F x

Deslizamiento en tracción (s t ) s t r w - V r w s t V w r deslizamiento longitudinal velocidad del vehículo (m/s) velocidad angular de la rueda (r/s) radio de rodadura del neumático (m) s t = 0 V = r.w Rodadura pura s t = 1 V = 0 La rueda gira sin desplazarse E.I.I. Valladolid / José A. López p 23

Adherencia con fuerzas longitudinal y lateral combinadas F µ = W.µ fuerza lateral F μ F 2 x F 2 y F y frenado tracción F x fuerza lateral E.I.I. Valladolid / José A. López p 24