Se un veicolo mostra vibrazioni al volante che si riflettono sul sedile, nell’abitacolo e nella carrozzeria, aumentando e diminuendo a seconda della velocità, nella stragrande maggioranza dei casi si tratta di un problema che deriva dallo squilibrio statico e dinamico della ruota durante la sua marcia.
Per capire al meglio il concetto, bisogna iniziare da ciò che la natura ci offre e i propri inenarrabili principi collegati. Di seguito illustreremo, su quali leggi della fisica si basa il principio dei corpi in equilibrio, durante il proprio movimento.
“Se un corpo rimane in quiete, si dice che è in equilibrio statico. Se anziché essere in quiete, il corpo si muove con velocità costante, allora si parla di equilibrio dinamico. Un punto materiale è in equilibrio quando è nulla la risultante delle forze agenti su di esso”
Da questo principio, in parole povere, si può capire che: se un corpo è equilibrato correttamente e gli squilibri sono semplicemente annullati e portati a zero, un corpo solido non può vibrare.
Fino a qui abbiamo descritto le cause, ma quali sono gli effetti soprattutto alla guida?
Un equilibrio inadeguato del gruppo pneumatico-cerchio causa fastidiose vibrazioni allo sterzo e aumenta l’affaticamento del guidatore, specialmente durante i viaggi lunghi, oltre a ridurre il comfort di marcia.
Le cause dello squilibrio ruota nello specifico
La distribuzione non uniforme della massa sulla ruota è la causa principale di questi fenomeni vibrazionali
La distribuzione irregolare può essere causata da difetti di lavorazione meccanica, materiali non omogenei e valvole di gonfiaggio sul cerchio. Queste ultime, tuttavia, sono masse aggiuntive non equilibrate. Poiché la gomma si usura con l’uso quotidiano (con conseguente variazione del peso specifico totale), l’equilibratura peggiora gradualmente e proporzionalmente durante l’utilizzo. Le suddette masse producono forze radiali, che naturalmente ruotano insieme alla ruota, quando il veicolo accelera.
Anche su pneumatici nuovi possono verificarsi squilibri.
Dove si ripercuotono le forze centrifughe anomale se l’equilibratura non è fatta in modo corretto e secondo la regola dell’arte?
Queste forze centrifughe si scaricano sui supporti meccanici dell’autotelaio, causando vibrazioni, perdite di potenza e sollecitazioni anomale. La grandezza di queste masse rotanti è correlata alla velocità di guida, alle condizioni geometriche dei cerchi di montaggio (eccentricità radiali e laterali), all’efficienza di elasticità delle sospensioni e alle forze proporzionali al quadrato della velocità angolare, per cui tanto più alto è il numero di giri dell’organo rotante, tanto maggiore è la necessità di una adeguata equilibratura. Per quanto riguarda quest’ultimo, bisogna ricordare che il cosiddetto “effetto saltello”, rappresentato nella figura 1 dal movimento verticale dal punto A al punto B, è causato da un’insufficiente o incorretta equilibratura che causa anche un danno agli organi meccanici come gli ammortizzatori telescopici, i cuscinetti delle ruote, i tiranti a snodo dello sterzo e le articolazioni. Un forte squilibrio (di circa 60-70 grammi totali sulle quattro ruote) può anche causare l’allentamento dei bulloni e delle viti della ruote stesse, carrozzeria o dell’abitacolo del veicolo se ignorato per un lungo periodo di tempo. La regolazione dell’equilibrio delle ruote può essere dinamica o statica. Uno sfarfallamento della ruota causato dallo squilibrio dinamico è rappresentato nella Figura 2.
Quando parliamo di equilibrio statico?
Quando le masse rotoriche sono disposte in modo che il loro baricentro non si trova sull’asse di rotazione, ma è parallelo all’asse principale d’inerzia, si verifica uno squilibrio statico. L’eccentricità è la distanza che si trova tra questi assi. Di conseguenza, la distribuzione uniforme del peso attorno alla ruota è l’equilibrio statico (fig. 3). La “ruota oscillante” si verifica quando il gruppo pneumatico e la ruota non raggiungono un equilibrio statico ideale. La massa squilibrante e la velocità di guida influenzano questo movimento verticale.
Un eventuale ed eccessivo squilibrio statico, provoca:
- L’usura anomala e irregolare del pneumatico (a chiazze sul battistrada) è causata da un eventuale ed eccessivo squilibrio statico
- Un deterioramento precoce dei cuscinetti delle ruote
- Un deterioramento precoce degli ammortizzatori telescopici
- Vibrazioni sui pedali di comando, sulla carrozzeria e sugli organi meccanici molto meno sullo sterzo.
- Saltellamenti delle ruote che vengono trasportati nell’abitacolo del veicolo.
Lo squilibrio statico infine può essere causato anche dall’eccentricità della ruota (Fig. 4) causata da un raggio di rotolamento instabile da difetti di montaggio o di copertura.
Quando parliamo di equilibrio dinamico?
Quando le masse sono distribuite in modo che il baricentro del rotore giace sull’asse di rotazione che forma un angolo più o meno grande con l’asse principale di inerzia, si verifica lo squilibrio dinamico. Questo tipo di equilibrio può essere prodotto da due masse squilibrate giacenti in un piano passante per l’asse di rotazione e disposte simmetricamente rispetto al baricentro. Di conseguenza, la distribuzione uniforme del peso sui due lati della ruota costituisce l’equilibrio dinamico (fig. 5). Un movimento laterale noto come “sfarfallamento della ruota” si verifica quando la ruota e il gruppo pneumatico non funzionano insieme in modo adeguato. Lo squilibrio dinamico dei pneumatici di serie larga (205/60-15) è inferiore a quello degli pneumatici di serie stretti (185/65-15). In effetti, quanto più lontano è il punto pesante dal piano centrale, tanto più grande è il braccio di leva per la forza che interviene. L’esempio più comune di squilibrio è lo squilibrio dinamico, che è formato dalla somma degli squilibri statici e degli squilibri di coppia.
Un eventuale ed eccessivo squilibrio dinamico, provoca:
- usura prematura di tutti gli organi di direzione e delle loro articolazioni (Es. snodi sferici, testine dello sterzo)
- l’affaticamento meccanico di tutti i punti di attacco alle ruote Vibrazioni consistenti allo sterzo e nei casi più gravi allo chassis-telaio
- Scarsa tenuta di strada, soprattutto a velocità elevate (Es. 130-140 km/h)
- Instabilità della traiettoria ed accentuazione della deriva. Frenata scomposta ed irregolare.
- Le forze che partono che si distribuiscono Deformazione del battistrada e della carcassa
Domande frequenti da parte del cliente:
Le cause possono essere diverse e sono principalmente legate a i seguenti fattori:
A – La conoscenza materiale dell’operatore che effettua il servizio non è approfondita e non supporta i principi di conoscenza, che di base servono per fare correttamente il lavoro correttamente.
B – L’operatore utilizza attrezzature obsolete, datate, inadeguate, malfunzionanti, starate o danneggiate. Il risultato finale in questi termini non può che essere non apprezzabile dal punto di vista qualitativo e della sicurezza.
C – L’equilibratura è un lavoro di estrema precisione, il modo di operare non va daccordo con la scarsa precisione e la scarsa attenzione all’ordine e alla pulizia. Le zone in cui vanno applicati i contrappesi devono essere sempre pulite alla perfezione soprattutto dove si usa il tipo adesivo, onde evitare il distacco, la perdita e l’automatico disequilibrio.
D – La qualità dei prodotti per equilibratura è scarsa e non certificata, in questo caso nel tempo si possono verificare sia la perdita che il danneggiamento alla superficie del cerchio.
E – La equilibratrice utilizzata ha una taratura statica e dinamica con campi di tolleranza molto ampi, questa scelta da parte degli operatori serve per velocizzare il lavoro e ridurre le tempistiche, questo non significa fare un lavoro di precisione. Una ruota è equilibrata quando è a zero di squilibrio statico e dinamico, si evince che se ho un’attrezzatura con una tolleranza di 40 grammi a ruota (perchè è a questo che alcuni costruttori di equilibratrici possono arrivare) in realtà sia tutt’altro. Questo sistema è stato introdotto dai costruttori per quelle condizioni dove i veicoli vanno a velocità basse e non subentrino forze di squilibrio particolari, vedi il caso delle città. Purtroppo essendo presenti alcuni operatori utilizzano questa funzione per altri scopi dando l’illusione che la ruota a video sia equilibrata ma in verità non lo sia.
Le ruote di un veicolo vanno sempre equilibrate dinamicamente quindi con 2 contrappesi, uno esterno e uno interno, poiché questa tecnica è fisicamente quella più corretta e precisa. Nel caso in cui l’equilibratura sia effettuata staticamente con un solo contrappeso centrale non rientra tra gli standard di precisione prevista dai costruttori di pneumatici e di veicoli e risulta ad oggi un metodo obsoleto ed alquanto impreciso, lo standard di questo sistema infatti ha un ventaglio di tolleranza molto ampio e risulta quindi facilmente impreciso a causa delle forze che in questo caso si possono generare non solo sull’asse della rotazione ma anche quello opposto delle forze laterali.
No, le tolleranze tra pneumatici come peso rientrano in pochi grammi di tolleranza e sono ininfluenti, questo è un fenomeno di deriva ed è solo attribuibile o al sistema di allineamento del veicolo o ad un difetto del pneumatico.
Qualsiasi volta che bisogna applicare nuovi contrappesi durante le operazioni di equilibratura è assolutamente consigliato rimuovere il biadesivo presente e applicato in precedenza, poiché se non tolto, può essere la causa di scarsa aderenza e applicazione del nuovo materiale in questione.
Non esclusivamente, di seguito descriveremo i principali casi in cui la vibrazione si manifesta in modo assiduo, ma non è strettamente collegata all’equilibratura delle ruote.
A – Eccentricità del pneumatico
B – Difetto della carcassa del pneumatico
C – Serraggio fuori tolleranza della forza indicata dal costruttore, con conseguente deformazione organi di meccanica
D – Cuscinetto ruota difettoso o organi di trasmissione collegati alla ruota
E – Cerchi installati con applicazione non adatta o incorretta per il veicolo
F – Cerchio eccentrico o storto
Cosa fa la Nevi Gomme per capire come risolvere i problemi di vibrazione derivanti dalle ruote?
Ad oggi la Nevi Gomme Driver Center mette a disposizione di tutta la clientela l’equilibratrice diagnostica 4.0 più rapida ed eccellente al mondo. Questo macchinario oltre ad essere omologato dai migliori costruttori di veicoli per la gestione del service è addirittura consigliata dai bollettini di casa madre, per gestire/risolvere i problemi di vibrazione alle ruote. Grazie ad un test di simulazione stradale legato a delle specifiche prove e un sistema di visione che esegue una scansione 3D completa della ruota, lo strumento segnala il problema di vibrazione legato alla forza radiale dell’assemblaggio tra cerchio e pneumatico. Tale strumento individua, attraverso sensori molto sensibili e un rullo che simula virtualmente la strada e il problema derivante dalla tipologia di forza o vibrazione. Solo i brevetti di tale strumentazione, misurando le forze nella condizione di carico, sono in grado di evidenziare il reale comportamento del veicolo virtualmente su strada prima che l’auto venga testata. Solo in questa situazione un operatore, a seconda del problema evidenziato dallo strumento, intraprende la soluzione migliore per risolverlo. Sottolineiamo come, attraverso questi strumenti, ad oggi ogni pneumatico che viene venduto e installato nel mercato dalla Nevi Gomme venga testato con tale attrezzatura per portare la qualità del proprio lavoro e gli standard di sicurezza ai massimi livelli di categoria.
Il nostro obiettivo è da sempre aumentare comfort ed efficienza, eliminando i problemi di vibrazione delle ruote. Testare ulteriormente ogni singola gomma installata, serve a dare una garanzia ulteriore e un sigillo di qualità a quello che il costruttore del pneumatico nella normalità può fornire
Se desideri contattaci per maggiori informazioni, contattaci tramite il modulo di contatto o il numero di telefono 0375 59218.
Il volante del veicolo vibra, da cosa è generata questo fastidioso fenomeno e da dove deriva?
Una equilibratura non perfetta di un gruppo pneumatico-cerchio genera una vibrazione allo sterzo molto fastidiosa, ed incide notevolmente su l’affaticamento del guidatore, specialmente nei lunghi viaggi, riducendo quindi di conseguenza il comfort di marcia. Questi fenomeni vibrazionali sono dovuti alla distribuzione non uniforme della massa sulla ruota. Tale distribuzione irregolare dipende dalla mancanza di omogeneità dei materiali di costruzione, dai difetti di lavorazione meccanica, e dall’esistenza delle valvole di gonfiaggio sul cerchio. Queste ultime sono comunque delle masse addizionali non equilibrate. Inoltre gli squilibri si possono generare anche sugli pneumatici nuovi, man mano poi che la gomma si usura con l’utilizzo quotidiano (con conseguente variazione del peso specifico totale), l’equilibratura peggiora gradualmente e proporzionalmente. Quando il veicolo inizia a muoversi e ad acquistare velocità, le suddette masse generano delle forze radiali, che ovviamente girano insieme alla ruota. Queste forze centrifughe si scaricano sui supporti meccanici dell’autotelaio, producendo vibrazioni, perdite di potenza e sollecitazioni anomale. La grandezza di queste masse rotanti è legata anche alla velocità di guida (le forze, infatti, sono proporzionali al quadrato della velocità angolare, per cui tanto più alto è il numero di giri dell’organo rotante, tanto maggiore è la necessità di una adeguata equilibratura), alle condizioni geometriche dei cerchi di montaggio (eccentricità radiali e laterali) ed all’efficienza di elasticità delle sospensioni. Per quanto riguarda quest’ultima, bisogna ricordare che un’insufficiente o incorretta equilibratura pregiudica anche organi meccanici come ammortizzatori telescopici, cuscinetti-ruote, tiranti a snodo dello sterzo, articolazioni, nonché contribuisce al consumo anomalo degli pneumatici, generando il cosiddetto “effetto saltello”, rappresentato nella figura 1 dal movimento verticale che va dal punto A al punto B. Un forte squilibrio (Es. di 60-70 grammi totali sulle quattro ruote), se trascurato a lungo, inoltre può provocare anche l’allentamento di viti e bulloni della carrozzeria o dell’abitacolo del veicolo. L’equilibratura delle ruote può essere statica o dinamica. La figura 2 mostra uno sfarfallamento della ruota, causato dallo squilibrio dinamico.
Squilibrio statico
Lo squilibrio statico si ha quando le masse rotoriche sono disposte in modo che il loro baricentro non si trova sull’asse di rotazione, che risulta però parallelo all’asse principale d’inerzia. La distanza tra questi assi viene denominata eccentricità. L’equilibrio statico è pertanto la distribuzione uniforme del peso attorno alla ruota (fig.3). Se il gruppo pneumatico e ruota non ha un equilibrio statico corretto, causerà un’azione di rimbalzo chiamato “ruota oscillante”. Questo movimento verticale varia in funzione della massa squilibrante e della velocità di guida. Un eventuale ed eccessivo squilibrio statico, provoca: un’usura anomala ed irregolare del pneumatico (a chiazze localizzate sul battistrada). Un’usura precoce dei cuscinetti delle ruote. Un’usura precoce degli ammortizzatori telescopici. Vibrazioni sugli organi meccanici, sulla carrozzeria ed ai pedali di comando. In maniera decisamente minore sullo sterzo. Saltellamenti delle ruote, trasmessi nell’abitacolo del veicolo. L’eccentricità della ruota (fig.4) causato da un raggio di rotolamento incostante per difetti di montaggio o per difettosità della copertura contribuisce a innescare lo squilibrio statico.
Squilibrio dinamico
Lo squilibrio dinamico si ha quando le masse risultano distribuite in modo che il baricentro del rotore giace sull’asse di rotazione formante un angolo più o meno grande con l’asse principale di inerzia. Questo tipo di equilibrio si può ritenere prodotto da due masse squilibrate disposte simmetricamente rispetto al baricentro e giacenti in un piano passante per l’asse di rotazione. L’equilibrio dinamico è pertanto la distribuzione uniforme del peso sui due lati della ruota (fig.5). Se il gruppo pneumatico e ruota non ha un equilibrio dinamico corretto, ciò causerà un movimento laterale chiamato “sfarfallamento della ruota”. Per i pneumatici di serie larga (Es. 205/60-15) lo squilibrio dinamico è maggiore rispetto a pneumatici stretti (Es. 185/65-15). Infatti quanto più lontano è il punto pesante dal piano centrale tanto più grande è il braccio di leva per la forza che interviene. Lo squilibrio dinamico è quello che si verifica maggiormente nella pratica ed è costituito dalla sommatoria degli squilibri statici e degli squilibri di coppia (squilibrio totale). Un eventuale ed eccessivo squilibrio dinamico, provoca: ’usura prematura di tutti gli organi di direzione e delle loro articolazioni (Es. snodi sferici, testine dello sterzo). L’affaticamento meccanico di tutti i punti di attacco alle ruote. Vibrazioni consistenti allo sterzo e nei casi più gravi allo chassis-telaio. Scarsa tenuta di strada, soprattutto a velocità elevate (Es. 130-140 km/h). Instabilità della traiettoria ed accentuazione della deriva. Frenata scomposta ed irregolare.
