Os pneus estão obsoletos?

Suspensões adaptativas com taxas de ajuste da ordem de milissegundos estão se tornando populares nos veículos de consumo. As suspensões a ar são comuns em caminhões comerciais e em alguns utilitários esportivos há algum tempo.

Por que os pneus são necessários ou úteis em veículos equipados com essas suspensões?

Entendo por que é necessário um pneu usável: o revestimento de fricção nas rodas precisa ser substituído. Nos últimos anos, houve uma proliferação de pneus de baixo perfil para veículos rodoviários, mas, pelo que sei, eles ainda são sempre pneumáticos. Por quê? A desvantagem dos pneus infláveis ​​é que eles apresentam um desempenho ruim quando insuflados incorretamente e estão sujeitos a falhas, incluindo descompressão catastrófica. Quais são as suas vantagens? Por exemplo, eles fornecem respostas de amortecimento que não podem ser replicadas com uma suspensão pneumática ou adaptativa?

Um pneu pneumático fornece o "desacoplamento" mecânico das menores variações em uma superfície de estrada (as freqeunies mais altas), envolvendo uma pequena "massa não suspensa" (a borracha do piso) e uma mola (a pressão do ar) trabalhando contra o "suspenso" massa "da roda e do eixo.

A suspensão do veículo (molas, amortecedores, etc.), trabalhando entre o eixo e a estrutura do veículo, desacopla as variações maiores e mais lentas (frequência mais baixa) na superfície da estrada. Nesse caso, todo o conjunto pneu + roda + eixo é considerado a "massa não suspensa".

Embora existam outros modelos de pneus com qualidades semelhantes, eles geralmente são mais pesados ​​e muito mais complexos de fabricar. Pelo menos por enquanto, o pneu continua sendo a maneira mais econômica de obter o desempenho geral desejado. (Sem mencionar o fato de que toda a infraestrutura de serviço do veículo está atualmente configurada para lidar com pneus pneumáticos.)

Embora eu não os veja obsoletos tão cedo, você faz alguns pontos importantes que realmente me fizeram pensar. Pensei em algumas vantagens de pneus pneumáticos que superam alguns casos extremos, mas na verdade todos eles se resumem à mesma coisa:

Qualquer saliência causará um ponto de foco para o peso, que geralmente é espalhado por toda a superfície de contato do pneu.

Um pneu pneumático distorce em torno de tais saliências até certo ponto. Se todo o peso geralmente suportado pelo pneu for focado em uma área pequena, isso poderá causar danos à superfície da estrada ou ao pneu. aqui estão alguns exemplos:

• Pequena pedra na estrada: a rocha pode esmagar com segurança; ou pode sair em alta velocidade; ou poderia se incorporar no pneu, causando danos ao pneu e à superfície da estrada em vários pontos mais adiante; ou poderia quebrar a superfície da estrada e se incorporar onde a água poderia entrar e congelar causando mais danos.
• Trabalho em metal exposto: a suspensão pode garantir que o impacto dinâmico não seja muito severo, mas o peso focado em um único canto agudo pode cortar ou danificar significativamente o pneu duro.
• Subindo um meio-fio: subir repetidamente um meio-fio usaria o canto do meio-fio muito mais rapidamente do que um pneu, o que distorcia e começava a ganhar peso na parte alta do meio-fio antes que o peso fosse totalmente removido da parte inferior lado.
• Acidentes: Uma perna humana (por exemplo) sendo literalmente atropelada por um pneu, embora não seja agradável, sofreria muito menos danos do que um pneu duro. O pneu duro provavelmente esmagaria / quebraria os ossos em pedaços muito pequenos e destruiria completamente os músculos e vasos sanguíneos, achatando-os nos fragmentos ósseos.

Posso pensar em outra vantagem que não se enquadra na categoria acima:

• Os pneus pneumáticos são ajustáveis: você pode diminuir a pressão do ar para obter mais superfície de contato (e, portanto, aderência) em condições escorregadias e aumentar a pressão para reduzir o atrito se a aderência não for um problema.

Parte da resposta é que a dinâmica dos pneus é bem compreendida. No projeto básico da geometria da suspensão, os ângulos do rodízio e do pino mestre contribuem para a criação de trilha pneumática, que fornece um retorno à força central nas curvas.

A mesma deformação do contato do pneu, quando apresentada com uma entrada agressiva na direção, ou aceleração ou frenagem, permite que o pneu agarre mais do que se fosse sólido e aumenta o tempo de resposta de todo o veículo a uma entrada específica. Existe um ponto ideal, pois um pneu furado não dá resposta, mas um pneu rígido quebra a tração com muita facilidade.

Isso não quer dizer que essas coisas não pudessem ser superadas por uma suspensão ativa, mas a suspensão precisaria se deformar ativamente em direções que atualmente não são consideradas. As suspensões controladas por computador de última geração alteram muito rapidamente o perfil de resposta do amortecedor, mas não ajustam ativamente os ângulos de direção ou inclinação da roda.

O jhabbott lista algumas razões fantásticas para continuar usando pneus, aqui estão algumas razões adicionais:

1. Pneus pneumáticos são baratos para fabricar
2. Os pneus pneumáticos fazem o trabalho com pouca manutenção.
3. As falhas dos pneus pneumáticos são facilmente reparadas em campo.
4. Pneus semelhantes podem ser usados ​​em uma ampla variedade de veículos e até em tipos de veículos.

Por outro lado, quando as suspensões ativas falham, são caras, não podem ser reparadas em campo e exigem peças especializadas.

Para adicionar outras respostas, o pneu absorve a maioria dos pequenos impactos, suavizando as variações de carga nos pinos, braço de controle e rolamentos. Uma vez equipado com pneu duro, você terá que reprojetar a suspensão para lidar com muito mais estresse instantâneo causado por pequenos inchaços.

Além disso, quando se desloca sobre cascalho, os pneus têm o maior contato devido à absorção de pontos altos (cascalho).