1.20.1. Ruedas

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Las ruedas del automóvil transmiten al suelo todas sus capacidades dinámicas, basadas en la adherencia entre los neumáticos y el piso.

De la calidad de este contacto dependen las cualidades del comportamiento relacionadas con la estabilidad y prestaciones entre otras; las ruedas, y en particular los neumáticos, son los protagonistas en la seguridad activa o primaria.

Para que los neumáticos realicen con más eficacia su labor de adherencia con el piso, son determinantes aspectos que se tratan en otros capítulos, los más afectados son los relacionados con:

  • 2. Implantaciones técnicas
  • 3. Estabilidad
  • 21. Suspensión
  • 22. Transmisión integral
  • 23. Dirección
  • 24. Frenos
  • 25. ABS y sus derivados, que se van explicando progresivamente en los tres niveles del curso

Ruedas; neumático y llanta

  • La rueda se compone del neumático y la llanta
  • El neumático es de goma y tiene aire a presión en su interior, lo que le permite presentar deformaciones para ir adaptándose al piso manteniendo el contacto en todas las condiciones de marcha. El neumático está acoplado a la llanta
  • La llanta es metálica y en esta encaja el neumático. Las llantas se sujetan mediante tornillos o tuercas en los semiejes del automóvil

El diseño del neumático y la llanta, en prácticamente todos sus aspectos, influye en los resultados dinámicos del automóvil; se irán estudiando en los siguientes capítulos de las ruedas según se vaya avanzando en los temas relacionados.

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La huella

Se ve en planta un automóvil con motor delantero longitudinal y propulsión (tracción trasera):

  • Los neumáticos están en contacto con el suelo al girar en una pequeña zona o superficie, es la huella
  • Al acelerar aumenta el peso detrás y disminuye delante, haciendo que la huella de las ruedas traseras sea mayor, y menor en las delanteras
  • Cuando se frena sucede lo contrario, más peso delante con huellas más grandes y menos peso detrás con huellas menores
  • Al tomar las curvas el peso aumenta en el lado exterior y se reduce en el interior, las huellas exteriores se hacen más grandes y las interiores más pequeñas
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La presión de inflado de los neumáticos se selecciona en función de diferentes aspectos, uno de estos es que se mantenga lo más posible el equilibrio entre las huellas de los cuatro neumáticos durante las diferentes condiciones de marcha.

Partes del neumático

Se van a exponer viendo el neumático en perspectiva y de frente en dos grupos de imágenes:

  • Banda de rodamiento; es la superficie exterior, parte de la cual está en contacto con el piso en la huella al girar la rueda
  • Dibujo; son unas muescas de diferentes formas y tamaños esculpidas en la banda de rodamiento para evacuar el agua y suciedad que pueda haber en el piso
  • Hombros; están en los extremos de la banda de rodamiento, donde termina banda de rodamiento (horizontal) y comienzan los flancos (verticales)
  • Flancos; son las superficies circulares laterales del neumático, a continuación de los hombros
  • Talones; son las circunferencias interiores de los flancos, donde el neumático asienta en la llanta
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  • Lonas; son las estructuras internas del neumático debajo de la banda de rodamiento y de los flancos:
    • Lonas de la banda de rodamiento son superficies circulares justo debajo de la banda de rodamiento, suele haber varias en función del tipo de neumático
    • Lonas de la carcasa; cubren la banda de rodamiento y los flancos, suele haber varias según el uso previsto
    • Lonas de los flancos; refuerzan las partes laterales del neumático, detrás de los flancos, puede haber varias según las condiciones de uso y el peso que ha de soportar la rueda
  • Aros de los talones; para asegurar el ajuste entre el neumático y la llanta en los talones, los aros, generalmente metálicos en el interior de los talones ejercen mucha presión circular sobre la llanta
  • Cordones de centrado; se pueden incorporar para sujetar las lonas de los flancos, y sirven también como refuerzo exterior para posibles roces del neumático con bordillos. Se utilizan principalmente en neumáticos que han de soportar mucho peso y esfuerzos de deformación y laterales
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El dibujo del neumático es sumamente importante por su capacidad de evacuar el agua y suciedad del piso, es la parte fusible del neumático que determina su sustitución en condiciones normales de uso.

En el capítulo 1.20.2 se desarrollan las particularidades del dibujo y sus desgastes, en el 2.20.2 se explica el “aquaplaning” como la pérdida total de adherencia en agua.

La estructura y tipos de lonas se comentan el capítulo 2.20.1 al explicar las características de los neumáticos.

Los neumáticos no tienen fecha de caducidad, pero con el paso del tiempo van perdiendo humedad pudiendo llegar a cristalizarse y endurecerse perdiendo elasticidad.

Partes de la llanta

La llanta es el soporte del neumático y se compone de estas partes que se representan en tres imágenes:

  • Garganta; es la superficie circular central entre los flancos del neumático, que asientan en los extremos interiores de la garganta
  • Disco; está rodeado por la garganta y es la base de apoyo de la llanta en el semieje del automóvil
  • Borde o pestaña; son las circunferencias exteriores a ambos lados de la llanta, en estos bordes curvados apoyan los flancos del neumático cuando se circula con baja presión, en las curvas por la deformación del neumático apoya el flanco interior en el borde de su lado, se ven estas situaciones al final de la animación
  • Bases del talón; son las zonas de la garganta donde asientan los talones de los neumáticos. Los aros de los talones afianzan el neumático en estas circunferencias de apoyo para sujetarlos a las llantas
  • Paso de la válvula; es el conducto para inflar los neumáticos con aire a presión, están cerrados por las correspondientes válvulas que impiden la salida del aire
  • Tornillos de anclaje; en el disco hay unos agujeros para colocar los tornillos o tuercas que sujetan las llantas a cada semieje del automóvil
  • Resaltes para neumático sin cámara H; se explica a continuación este tipo de neumático sin cámara. Estos resaltes H son para asegurar que se mantienen los talones en su posición en los lados de la garganta incluso con baja presión y en curva, evitando que se pueda salir el neumático de la llanta, lo que se suele llamar «desllantar»
  • Apoyo de los flancos en los bordes o pestañas; la forma de los bordes o pestañas es curva para no agredir a los flancos de los neumáticos cuando apoyen con fuerza sobre estos:
    • Con baja presión; apoyan los dos flancos en los dos bordes o pestañas de las llantas
    • En curva; en los neumáticos de fuera de la curva los flancos interiores de los neumáticos apoyan en los bordes interiores de las llantas, y en los neumáticos de dentro de curva a la inversa, pero con menos presión
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En el capítulo 1.20.3 se explica la deriva de los neumáticos a causa de su deformación y la relación con la presión de inflado.

Neumático con y sin cámara

El aire a presión que sustenta el neumático puede estar contenido en un elemento independiente del neumático, la cámara, o prescindir de esta y lograr la estanquidad en el acoplamiento del neumático sobre la llanta.

Hace bastantes años que los automóviles utilizan neumáticos sin cámara, pero por sus ventajas merece la pena comparar los dos sistemas.

  • Neumático con cámara
    • Se ve la llanta con los tornillos de anclaje y el orificio para el paso de la válvula
    • Cámara con válvula de presión; la cámara es un elemento de goma de forma toroidal con la válvula de presión incorporada, la cámara es independiente del neumático. La cámara está directamente sobre la llanta
    • En el exterior de la cámara y sobre esta se acopla el neumático
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  • Neumático sin cámara
    • Se ve la llanta con los tornillos de anclaje y la válvula de presión
    • Sobre la llanta acopla directamente el neumático, que tiene un revestimiento de goma muy adherente en su interior
    • Los talones del neumático quedan entre los laterales de la garganta en los extremos y los resaltes de sujeción “H” (“hump”), de esta forma quedan los talones de los flancos prisioneros entre los extremos de la garganta y los resaltes, evitando que se puede salir el neumático de la llanta
    • La estanquidad del aire se hace en el acoplamiento entre el revestimiento adherente interior del neumático en los talones y los laterales de la garganta
  • En el neumático con cámara la presión del aire está en el interior de esta, que es independiente del neumático
  • En el neumático sin cámara la presión de aire se mantiene en el acoplamiento entre el neumático y la llanta, por eso es trascendental que se mantengan ambos en perfecto contacto y la función del revestimiento adherente interior del neumático en la zona de los talones

Las ventajas del neumático sin cámara son varias, la más importante es su comportamiento en caso de pinchazo como se ve a continuación.

Pinchazo

Se ven dos neumáticos uno con cámara y otro sin ella, esto es lo que sucede al pinchar:

  • Recordamos que la cámara de forma toroidal y con aire a presión es independiente del neumático, y en el neumático sin cámara hay un revestimiento interior sumamente adherente que forma parte del mismo neumático
  • Al pinchar el neumático con cámara, esta comienza a estirarse por el empuje del objeto punzante, al llegar a su máxima elasticidad la cámara se rasga provocándose una fisura por la que se pierde rápidamente el aire, es decir por un pinchazo se pierde aire como si fuese un reventón, con la consiguiente pérdida de estabilidad
  • En el neumático con cámara el objeto punzante atraviesa el revestimiento de goma adherente interno, se forma un abultamiento de goma adherente alrededor del causante del pinchazo que evita o reduce la pérdida de aire, que se produce lentamente y puede ser detectada por el conductor antes de que afecte gravemente al comportamiento del automóvil
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Con neumático sin cámara es frecuente que la pérdida de aire se produzca al enfriarse el neumático con el coche ya parado.

Resumen de este módulo

Las dos animaciones que siguen permiten repasar el contenido de este módulo.

  • La rueda; neumático y llanta:
    • La huella; superficie de contacto de la banda de rodamiento con el suelo
    • Partes del neumático; banda de rodamiento, dibujo, talones, aros de los talones, hombros, flancos y lonas (banda de rodamiento, carcasa y flancos)
    • Partes de la llanta; garganta, bases del talón, disco, borde o pestaña, paso de la válvula, tornillos (o tuercas) de anclaje y resaltes para neumático si cámara
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Neumático con y sin cámara

Se ven dos automóviles, el de la imagen superior tiene neumáticos con cámara y el de la inferior sin cámara:

  • En ambos automóviles se pincha la rueda delantera izquierda
  • Con neumáticos con cámara la pérdida de aire es rápida pudiendo provocar el desvío del automóvil con las consecuencias inherentes
  • En el automóvil con neumáticos sin cámara la pérdida de aire lenta, se altera progresivamente el comportamiento del automóvil, de forma que puede ser detectado por el conductor antes de que pierda toda la presión de aire
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Este comportamiento de los neumáticos sin cámara ha hecho que sea el sistema utilizado hace muchos años en los automóviles.

Un complemento actualmente muy utilizado es el sistema de información de rueda pinchada o de presión de los neumáticos en el cuadro.

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