Silenzio! Passano i Toyo Tires!

Dai laboratori dell’industria giapponese una soluzione per ridurre le risonanze all’interno dei pneumatici e quindi il rumore dentro l’abitacolo delle automobili.

Ormai è assodato. Le automobili del futuro saranno più silenziose. Merito indubbiamente della crescente diffusione di sistemi di propulsione ibrida ed elettrica, ma anche di abitacoli più accoglienti e confortevoli. Un contributo a dir poco fondamentale verrà in tal senso dai pneumatici che non per niente sono l’unica parte del veicolo che tocca terra. A tale proposito, Takashi Shimizu, presidente di Toyo Tire & Rubber Co Ltd, una delle maggiori industrie mondiali della gomma, ha annunciato che la sua azienda ha sviluppato la Toyo Silent Technology ovvero un sistema che consente di ridurre drasticamente quelle risonanze all’interno delle cavità dei pneumatici che trasmettono dentro al veicolo i rumori provenienti dal rotolamento del battistrada sul fondo stradale.

Il rumore, si sa, è generato dalla vibrazione dell’aria. I pneumatici montati sul veicolo sono strutture riempite internamente di aria. Per questo motivo, durante la marcia del veicolo, il loro contatto con la superficie stradale fa vibrare l’aria all’interno del pneumatico. Queste vibrazioni sono a loro volta trasmesse all’interno del veicolo sotto forma di rumore attraverso le componenti meccaniche dello stesso. Il rumore generato dalla vibrazione dell’aria all’interno del pneumatico viene chiamato risonanza della cavità del pneumatico ed è una fonte di rumore chiaramente percepibile all’interno del veicolo.

Quando un veicolo passa ad alta velocità sulle giunture dell’asfalto, si può sentire un suono sordo che svanisce subito dopo che il veicolo ha superato l’ostacolo, mentre le irregolarità della superficie stradale sono costantemente trasmesse al pneumatico che sta rotolando. Questo è il rumore della cavità del pneumatico generato dal fenomeno dell’aria vibrante all’interno dello stesso.

Toyo Tyres ha condotto simulazioni specifiche per visualizzare quale sia la condizione dell’aria all’interno del pneumatico che rotola e che si presume stia generando il rumore. In questo modo hanno accertato che l’aria si muove all’interno del pneumatico con un moto circonferenziale e uno verticale. Finora i fabbricanti di pneumatici avevano ritenuto che la soluzione più efficace per ridurre il rumore della cavità del pneumatico fosse quella di inserire del materiale che avesse un effetto fonoassorbente. I ricercatori di Toyo Tyres si sono concentrati invece sul flusso d’aria generato all’interno del pneumatico che a sua volta è fonte del rumore ed è quindi il vero punto di partenza per ridurre il rumore.

Il rumore si riduce quando passa attraverso un poro. Ci sono due meccanismi che permettono questa attenuazione: l’attrito che viene generato dalle pareti del poro attraversato dall’aria e il vortice generato dal suono che passa attraverso il poro. Sfruttando il flusso d’aria quando il suono passa attraverso il foro, si riduce ulteriormente il rumore e si crea un film poroso che si oppone al flusso d’aria, disponendo così una struttura attraverso la quale il suono debba passare.

Al fine di intercettare i flussi in entrambe le direzioni, verticale e circonferenziale, i ricercatori di Toyo Tyres hanno montato una pellicola perforata disposta ad arco. Per farlo, hanno messo alcuni inserti cilindrici di schiuma attorno alla circonferenza del pneumatico per tenere la pellicola nella forma voluta. Inoltre la struttura cava della schiuma cilindrica ha un effetto di attenuazione del suono che lavorando in sinergia con il film perforato aumenta ulteriormente l’effetto di riduzione del rumore.

Si dice che l’ampiezza della frequenza del suono udibile per l’uomo possa variare approssimativamente da 20 Hz a 20.000 Hz. Il rumore della cavità del pneumatico si trova nella banda di frequenza da 200 Hz a 250 Hz ed è quindi udibile perfettamente. Per verificare l’efficacia della soluzione trovata, sono stati eseguite prove con autoveicoli equipaggiati con pneumatici Toyo Tyre di normale produzione. I risultati hanno dimostrato che il rumore della cavità di un pneumatico su un veicolo in movimento equipaggiato con pneumatici dotati di questa soluzione scende a un livello massimo di 12 dB nell’intervallo di frequenze da 200 Hz a 250 Hz rispetto quello di pneumatici analoghi ma privi del dispositivo.