¿Son obsoletos los neumáticos?

Las suspensiones adaptativas con tasas de ajuste del orden de milisegundos se están generalizando en los vehículos de consumo. Las suspensiones aéreas han sido comunes en camiones comerciales y algunos SUV por algún tiempo.

¿Por qué son necesarios o útiles los neumáticos en vehículos equipados con tales suspensiones?

Entiendo por qué es necesario un neumático portátil: el revestimiento de fricción en las ruedas necesita ser reemplazado. En los últimos años se ha visto una proliferación de neumáticos de muy bajo perfil para vehículos de carretera, pero que yo sepa, siguen siendo siempre neumáticos. ¿Por qué? Las desventajas de los neumáticos inflables son que funcionan mal cuando están inflados incorrectamente y están sujetos a fallas, incluida la descompresión catastrófica. ¿Cuáles son sus ventajas? Por ejemplo, ¿proporcionan respuestas de amortiguación que no se pueden replicar con una suspensión neumática o adaptativa?

Una llanta neumática proporciona el "desacoplamiento" mecánico de las variaciones más pequeñas en una superficie de la carretera (las frecuencias más altas), que implica una pequeña "masa no suspendida" (el caucho de la banda de rodadura) y un resorte (la presión del aire) que trabaja contra el "resorte". masa "de la rueda y el eje.

La suspensión del vehículo (resortes, amortiguadores, etc.), trabajando entre el eje y el marco del vehículo, desacopla las variaciones más grandes y lentas (frecuencia más baja) en la superficie de la carretera. En este caso, todo el conjunto neumático + rueda + eje se considera la "masa no suspendida".

Si bien hay otros diseños de neumáticos que tienen cualidades similares, generalmente son más pesados ​​y mucho más complejos de fabricar. Al menos por ahora, el neumático sigue siendo la forma más rentable de obtener el rendimiento general deseado. (Sin mencionar el hecho de que toda la infraestructura de servicio del vehículo está configurada actualmente para hacer frente a los neumáticos).

Si bien no veo que se vuelvan obsoletos en el corto plazo, ustedes hacen algunos grandes puntos que realmente me hicieron pensar. Pensé en algunas ventajas de las llantas neumáticas que superan algunos casos extremos, pero en realidad todas se reducen a lo mismo:

Cualquier protuberancia causará un punto de enfoque para el peso que generalmente se extiende sobre toda la superficie de contacto del neumático.

Un neumático se deformará alrededor de tales protuberancias hasta cierto punto. Si todo el peso generalmente soportado por el neumático se enfocara en un área pequeña, esto podría causar daños a la superficie del camino o al neumático. Aquí hay unos ejemplos:

• Pequeña roca en el camino: la roca puede aplastarse con seguridad; o puede hacer ping a alta velocidad; o podría incrustarse en el neumático y dañar el neumático y la superficie de la carretera en varios puntos más abajo de la carretera; o podría romper la superficie de la carretera e incrustarse donde el agua podría entrar y congelarse, causando más daños.
• Carpintería metálica expuesta: la suspensión puede garantizar que el impacto dinámico no sea demasiado severo, pero el peso centrado en una sola esquina afilada podría cortar o abollar significativamente el neumático duro.
• Subir por una acera: conducir repetidamente por una acera desgastaría la esquina de la acera mucho más rápido que una llanta neumática, lo que distorsionaría y comenzaría a cargar peso en la parte alta de la acera antes de que el peso se retirara por completo de la parte inferior lado.
• Accidentes: una pierna humana (por ejemplo) literalmente atropellada por una llanta neumática, aunque no es agradable en absoluto, sufriría mucho menos daño que una llanta dura. El neumático duro probablemente aplastaría / rompería los huesos en pedazos muy pequeños y destruiría completamente los músculos y los vasos sanguíneos al aplanarlos en los fragmentos óseos.

Hay otra ventaja que puedo pensar que no encaja en la categoría anterior:

• Las llantas neumáticas son ajustables: puede reducir la presión de aire para obtener más superficie de contacto (y, por lo tanto, agarre) en condiciones resbaladizas y aumentar la presión para reducir la fricción si el agarre no es un problema.

Parte de la respuesta es que la dinámica de los neumáticos se entiende bien. En el diseño de geometría de suspensión básica, sus ángulos de pivote y pivote central contribuyen a la creación de un rastro neumático, que proporciona un retorno a la fuerza central en las curvas.

La misma deformación del parche de contacto del neumático cuando se presenta con una entrada de dirección agresiva, o aceleración o frenado, permite que el neumático se agarre más que si fuera sólido, y aumenta el tiempo de respuesta de todo el vehículo a una entrada particular. Hay un punto dulce allí, ya que un neumático desinflado no responde, pero un neumático rígido romperá la tracción con demasiada facilidad.

Esto no quiere decir que estas cosas no puedan superarse con una suspensión activa, pero la suspensión necesitaría deformarse activamente en direcciones que actualmente no se consideran. Las suspensiones controladas por computadora de última generación cambian muy rápidamente el perfil de respuesta del amortiguador, pero no ajustan activamente los ángulos de dirección o inclinación de la rueda.

jhabbott enumera algunas razones fabulosas para continuar usando neumáticos, estas son algunas razones adicionales:

1. Los neumáticos son baratos de fabricar
2. Las llantas neumáticas hacen el trabajo con poco mantenimiento.
3. Las fallas de los neumáticos se reparan fácilmente en el campo.
4. Se pueden usar llantas similares en una amplia variedad de vehículos e incluso en tipos de vehículos.

En contraste, cuando las suspensiones activas fallan, son caras, no se pueden reparar en el campo y requieren piezas especializadas.

Para agregar a otras respuestas, las llantas neumáticas absorben la mayoría de los impactos menores alisando las variaciones de carga en los pernos, el brazo de control y los cojinetes. Una vez equipado con neumáticos duros, tendrá que rediseñar la suspensión para hacer frente a mucho más estrés instantáneo de pequeños golpes.

Además, cuando se viaja sobre grava, las llantas neumáticas tienen la mayor cantidad de parches de contacto debido a la absorción de puntos altos (grava).