Pneu de bicicleta - Bicycle tire

Um pneu decisivo de bicicleta montado em uma roda
Uma seção transversal de um pneu clincher com uma camada de prevenção de furos (em azul) entre a carcaça e a banda de rodagem
Um tubo interno enrolado para armazenamento ou para ser transportado como sobressalente

Um pneu de bicicleta é um pneu que cabe na roda de uma bicicleta ou veículo similar. Estes pneus também pode ser usado em triciclos, cadeiras de rodas , e handcycles , freqüentemente para corridas . Os pneus de bicicletas fornecem uma fonte importante de suspensão , geram as forças laterais necessárias para o equilíbrio e a curva e geram as forças longitudinais necessárias para a propulsão e a frenagem . Embora o uso de um pneu pneumático reduza grandemente a resistência ao rolamento em comparação com o uso de uma roda rígida ou pneu sólido, os pneus ainda são tipicamente a segunda maior fonte, depois da resistência ao vento (resistência ao vento) , de consumo de energia em uma estrada plana. O moderno pneu pneumático destacável para bicicleta contribuiu para a popularidade e eventual domínio da bicicleta de segurança .

Os pneus de bicicleta também são usados ​​em monociclos , triciclos , quadracíclicos , bicicletas tandem , bicicletas manuais, reboques de bicicletas e bicicletas com reboque .

História

Nova bicicleta Mail Ladies Safety , por volta de 1891, com pneus de borracha maciça
Um pneu clincher tubular mostrando a câmara interna projetando-se entre o pneu e o aro
Pneu tubular enrolado do aro para mostrar cola entre eles
Esquemático da seção transversal do Clincher com 1: aro, 2: faixa do aro, 3: superfície de frenagem do aro, 4: núcleo do talão, 5: tubo interno, 6: revestimento, 7: banda de rodagem

Os primeiros "pneus" de bicicleta eram faixas de ferro nas rodas de madeira dos velocípedes . Estes foram seguidos por pneus de borracha maciça em centavos . A primeira patente para "rodas emborrachadas" foi concedida a Clément Ader em 1868. Em uma tentativa de suavizar o passeio, pneus de borracha com núcleo oco também foram testados.

O primeiro pneu prático foi feito por John Boyd Dunlop em 1887 para a bicicleta de seu filho , em um esforço para evitar as dores de cabeça que seu filho tinha ao andar em estradas irregulares. (A patente da Dunlop foi posteriormente declarada inválida por causa do estado da técnica pelo colega escocês Robert William Thomson .) A Dunlop é creditada por "perceber que a borracha poderia suportar o desgaste de ser um pneu, mantendo sua resiliência". Isso levou à fundação da Dunlop Pneumatic Tire Co. Ltd em 1889. Em 1890, ela começou a adicionar uma camada de lona resistente à borracha para reduzir perfurações. Os pilotos rapidamente adotaram o pneu pneumático pelo aumento de velocidade que ele possibilitou.

Finalmente, o pneu destacável foi lançado em 1891 por Édouard Michelin . Ele era preso na borda com grampos, em vez de cola, e podia ser removido para substituir ou remendar o tubo interno separado.

Anexando ao aro

Foram desenvolvidas três técnicas principais para prender um pneu de bicicleta a um aro de bicicleta : clincher , com fio e tubular . Os clinchers originalmente não tinham arame nos talões e o formato do talão era interligado com um flange no aro, contando com a pressão do ar para manter o talão do pneu no lugar. No entanto, esse tipo de pneu não está mais em uso geral e o termo argumento decisivo foi transferido para o pneu moderno com arame. Para o restante deste artigo, o uso moderno da palavra argumento decisivo será assumido.

Em uma tentativa de fornecer os melhores atributos de ambos os métodos com fio e tubular, os clinchers tubulares também foram oferecidos.

Clincher

A maioria dos pneus de bicicleta são do tipo clincher para uso com aros "clincher". Esses pneus têm um fio de aço ou talão de fibra Kevlar que se encaixa com os flanges no aro. Um tubo interno hermético separado fechado pelo pneu suporta a carcaça do pneu e mantém o bloqueio do talão. Uma vantagem desse sistema é que o tubo interno pode ser facilmente acessado para reparo de remendo ou substituição do tubo.

O padrão ISO 5775-2 define designações para aros de bicicleta. Ele distingue entre

  1. Jantes de lado reto (SS)
  2. Jantes tipo crochê (C)
  3. Bordas em forma de gancho (HB)

Os aros tradicionais com fio eram de lados retos. Vários designs de "ganchos" (também chamados de "crochê") ressurgiram na década de 1970 para assentar o talão do pneu no aro da roda e mantê-lo no lugar, resultando em um design moderno e decisivo. Isso permite pressões de ar mais altas (80-150 psi ou 6-10 bar) do que era possível nos pneus mais velhos com arame. Nesses projetos, é o intertravamento do talão com os flanges do aro, não o ajuste apertado ou a resistência ao alongamento do talão, que mantém o pneu no aro e retém a pressão do ar.

Alguns pneus clincher podem ser usados ​​sem câmaras em um sistema conhecido como sem câmara . Os pneus sem câmara típicos têm paredes laterais herméticas e talões projetados para maximizar a vedação entre o pneu e o aro da roda.

Tubular ou costurado

Alguns pneus são em forma de toro e fixados a aros tubulares com adesivo. Os aros tubulares são projetados com leitos de seção transversal circular rasa, nos quais os pneus assentam em vez de serem presos aos flanges do aro por talões de pneu como nos tipos de argumento decisivo.

Fornecendo suspensão

A rigidez adequada da carcaça do pneu é necessária para apoiar o ciclista, enquanto a maciez e a flexibilidade da carcaça são desejáveis ​​para amortecimento. A maioria dos pneus de bicicleta é pneumática - e a rigidez é fornecida e regulada por pressões de ar selecionadas. Os pneus sem ar utilizam um material elastômero semissólido tipo esponja que elimina a perda de ar por meio de perfurações e infiltração de ar.

Pneus pneumáticos

Um tubo interno de bicicleta com haste de válvula

Em um pneu pneumático, o ar pressurizado é mantido no interior por uma câmara de ar separada e relativamente impermeável, ou pelo pneu e o aro, em um sistema sem câmara. Os pneus pneumáticos são superiores em fornecer amortecimento eficaz, mantendo a resistência ao rolamento muito baixa.

Tubo

Um pneu com câmara de ar tem uma câmara de ar separada , feita de borracha butílica ou látex , que fornece uma barreira relativamente hermética dentro do pneu. A grande maioria dos sistemas de pneus em uso são rebatíveis, devido à relativa simplicidade dos reparos e à ampla disponibilidade de câmaras de ar de reposição.

A maioria das câmaras de ar de bicicletas são balões em forma de toro, enquanto alguns não são. Por exemplo, as câmaras de ar das bicicletas do serviço de compartilhamento de bicicletas de Moscou são simplesmente câmaras de ar de borracha longas o suficiente para serem enroladas e inseridas em um pneu.

Tubeless

Os pneus sem câmara são usados ​​principalmente em bicicletas de montanha devido à sua capacidade de usar baixa pressão de ar para melhor tração sem ficar com pneus rasos . Os pneus sem câmara funcionam de forma semelhante aos rebites, pois o talão do pneu é especificamente projetado para se encaixar em um aro sem câmara correspondente, mas sem câmara de ar. O ar é inflado diretamente no pneu e, uma vez "travado" no aro, o sistema é hermético. Os vedantes líquidos são freqüentemente injetados em pneus sem câmara para melhorar a vedação e para impedir vazamentos causados ​​por perfurações. Uma vantagem é que os planos de aperto são menos comuns em uma configuração sem câmara porque exigem um furo na carcaça do pneu, não apenas no tubo interno. Uma desvantagem é que o ar pode escapar se o bloqueio do talão for comprometido por muita força lateral no pneu ou deformação do aro / pneu devido ao impacto forte com um objeto.

Os pneus sem câmara exigem aros compatíveis com câmara sem câmara, que não permitem que o ar escape onde os raios se conectam e têm uma ranhura de formato diferente para o talão do pneu assentar.

Estrada tubeless

Em 2006, Shimano e Hutchinson introduziram um sistema tubeless para bicicletas de estrada. Os pneus sem câmara ainda não ganharam aceitação popular nas corridas de estrada devido à falta de patrocínio, à tradição de usar pneus tubulares e ao fato de que, mesmo sem a câmara de ar, o peso combinado dos aros sem câmara e dos pneus é mais do que topo de gama - rodados de pneus tubulares de linha. Road tubeless está ganhando popularidade entre os passageiros para os quais os benefícios compensam os custos. Os pneus sem câmara de estrada tendem a ser um ajuste muito mais apertado do que os pneus clincher tradicionais, o que torna a montagem e remoção do pneu mais difícil.

Pneus sem ar

Airless era usada antes do desenvolvimento dos pneus pneumáticos, surgindo nos velocípedes por volta de 1869. Eles continuam a ser desenvolvidos em um esforço para resolver o problema da perda de pressão do ar, seja por um furo ou por permeabilidade. Exemplos modernos de pneus sem ar para bicicletas incluem a roda de retorno de energia da BriTek, um pneu de bicicleta sem ar da Bridgestone , o pneu retratado à direita em uma Mobike e pneus sólidos discutidos abaixo. Embora os pneus modernos sem ar sejam melhores do que os primeiros, a maioria oferece uma direção difícil e pode danificar a roda ou a bicicleta.

Sólido

A forma mais comum de pneu sem ar é simplesmente o pneu maciço . Além da borracha maciça, pneus maciços de poliuretano ou espuma microcelular também são oferecidos para prevenção 100% plana. Muito da desejável qualidade da suspensão do pneu pneumático é perdida, no entanto, e a qualidade do passeio é prejudicada.

Muitos sistemas de compartilhamento de bicicletas usam esses pneus para reduzir a manutenção, e exemplos de pneus sólidos incluem aqueles disponíveis na Greentyre, Puncture Proof Tires Ltd, KIK-Reifen, Tannus, Hutchinson e Specialized .

Construção

Os pneus de bicicleta consistem em uma carcaça de tecido impregnado de borracha , também chamada de carcaça, com borracha adicional, chamada de banda de rodagem, na superfície que entra em contato com a estrada. No caso de ganchos, o invólucro envolve duas contas, uma em cada borda.

Invólucro

A carcaça do pneu da bicicleta é feita de tecido, geralmente náilon , embora algodão e seda também tenham sido usados. O invólucro fornece a resistência contra o estiramento necessária para conter a pressão do ar interna, enquanto permanece flexível o suficiente para se conformar à superfície do solo. O número de fios do tecido afeta o peso e o desempenho do pneu, e altos números de fios melhoram a qualidade do percurso e reduzem a resistência ao rolamento, em detrimento da durabilidade e da resistência a perfurações.

Bias ply

As fibras do tecido na maioria dos pneus de bicicleta não são tecidas juntas, mas mantidas em camadas separadas para que possam se mover mais livremente para reduzir o desgaste e a resistência ao rolamento. Eles também são geralmente orientados diagonalmente, formando camadas de viés.

Cama radial

A dobra radial foi tentada, e os exemplos incluem Panasonic na década de 1980 e Maxxis na década de 2010, mas muitas vezes encontrada para fornecer características de manuseio indesejáveis.

Piso

Rodas diferentes em pneus protuberantes de mountain bike
Um pneu liso com perfil de banda de rodagem quadrado

A banda de rodagem é a parte do pneu que entra em contato com o solo para fornecer aderência e proteger a carcaça do desgaste.

Composto

A banda de rodagem é feita de borracha natural e sintética que muitas vezes inclui cargas como o negro de fumo , que lhe dá sua cor característica, e sílica . O tipo e a quantidade de enchimento são selecionados com base em características como desgaste, tração (úmida e seca), resistência ao rolamento e custo. Óleos e lubrificantes podem ser adicionados como amaciantes. Enxofre e óxido de zinco facilitam a vulcanização . Alguns pneus têm uma banda de rodagem de composto duplo que é mais resistente no meio e mais aderente nas bordas. Muitos pneus modernos estão disponíveis com banda de rodagem em uma variedade ou combinação de cores. Foram desenvolvidos pneus de corrida de estrada com diferentes compostos de piso para a frente e para trás, tentando assim fornecer mais tração na frente e menos resistência ao rolamento na traseira.

Padrão

Os passos caem em algum lugar ao longo do espectro, de lisos ou escorregadios a protuberantes. Os passos lisos destinam-se ao uso na estrada, onde um padrão de piso oferece pouca ou nenhuma melhoria na tração. No entanto, muitos pneus slick de outra forma têm um padrão de banda de rodagem leve, devido à crença comum de que um pneu slick será escorregadio em condições de chuva. Os degraus protuberantes são projetados para uso off-road, onde a textura do piso pode ajudar a melhorar a tração em superfícies macias. Muitos degraus são omnidirecionais - o pneu pode ser instalado em qualquer orientação - mas alguns são unidirecionais e projetados para serem orientados em uma direção específica. Alguns pneus, especialmente para bicicletas de montanha , têm um piso que se destina tanto à roda dianteira como à roda traseira. Um padrão de piso especial, com pequenas covinhas , foi desenvolvido para reduzir a resistência do ar.

Perfil

O perfil da banda de rodagem é geralmente circular, combinando com a forma da carcaça dentro dela e permitindo que o pneu role para o lado conforme a bicicleta se inclina para virar ou se equilibrar. Perfis mais quadrados às vezes são usados ​​em pneus de mountain bike e pneus inovadores projetados para se parecer com slicks de corrida automotiva, como nas bicicletas com rodas .

Conta

O talão dos pneus clincher deve ser feito de um material que se estique muito pouco para evitar que o pneu se expanda para fora do aro sob pressão de ar interna.

Fio

Talões de arame de aço são usados ​​em pneus baratos. Embora não possam ser dobrados, muitas vezes podem ser torcidos em três aros menores.

Kevlar
Um pneu dobrável para bicicleta de montanha e estrada

As contas de Kevlar são usadas em pneus caros e também são chamados de "dobráveis". Eles não devem ser usados ​​em aros de parede lateral retos, pois podem estourar para fora do aro.

Parede lateral

A parede lateral do invólucro, parte não destinada a entrar em contato com o solo, pode receber um dos diversos tratamentos.

Parede de goma

Pneus com paredes laterais de borracha natural são chamados de "goma wall". A borracha natural de cor bronzeada não tem negro de fumo para diminuir a resistência ao rolamento, pois sua resistência ao desgaste adicionada não é necessária na parede lateral.

Parede de pele

Os pneus com muito pouca borracha, se houver, cobrindo a parede lateral, são chamados de "pele de pele". Isso reduz a resistência ao rolamento, reduzindo a rigidez da parede lateral ao custo de reduzir a proteção contra danos.

Variações

Um pneu furado.

Resistência à punção

Alguns pneus incluem uma camada extra entre a banda de rodagem e a carcaça (conforme mostrado na seção transversal da foto acima) para ajudar a evitar perfurações por serem resistentes ou simplesmente por serem grossos. Essas camadas extras geralmente estão associadas a uma maior resistência ao rolamento.

Pregos

Um pneu protuberante cravejado

Pregos de metal podem ser embutidos na banda de rodagem dos pneus protuberantes para melhorar a tração no gelo. Pneus com pregos baratos usam pregos de aço, enquanto os pneus mais caros usam pregos de metal duro mais duráveis . Uma banda de rodagem com pregos e nodosos que se conecta a um pneu mais liso e sem pregos foi desenvolvida para facilitar a transição entre os dois tipos de pneus.

Reflexivo

Alguns pneus têm uma faixa reflexiva nas paredes laterais para melhorar a visibilidade à noite. Outros têm material reflexivo embutido na banda de rodagem.

Aerodinâmica

Além do padrão de piso ondulado mencionado acima, pelo menos um pneu tem uma "asa" extra para cobrir a lacuna entre a parede lateral do pneu e o aro da roda e reduzir o arrasto.

Uso interno

Pelo menos um pneu de bicicleta moderno foi projetado especificamente para uso interno em rolos ou tênis . Ele minimiza o desgaste excessivo que os pneus tradicionais sofrem neste ambiente e não é adequado para uso no pavimento.

Frente e traseira diferentes

Além dos diferentes padrões de piso disponíveis em alguns pneus de mountain bike mencionados acima, os conjuntos de pneus dianteiros e traseiros estão disponíveis para bicicletas de estrada com diferentes padrões de piso, compostos de piso e tamanhos para as rodas dianteiras e traseiras. Outros cenários envolvem a substituição de um pneu danificado e deixar o outro inalterado.

Auto-inflável

Foram desenvolvidos pneus de bicicleta que aumentam de volume à medida que avançam.

Modular

Os pneus de bicicleta foram desenvolvidos para que diferentes bandas de rodagem possam ser fechadas e fechadas. Isso permite ter a tração adicional dos pneus cravejados apenas quando necessário e evitando a resistência adicional ao rolamento.

Parâmetros

Tamanhos

Designações de tamanho de pneu na lateral de um pneu

As designações modernas de tamanho de pneu (por exemplo, "37-622", também conhecido como ETRTO) são definidas pelo padrão internacional ISO 5775 , juntamente com as designações de tamanho de aro correspondentes (por exemplo, "622 × 19C"). As designações em inglês mais antigo (polegadas, por exemplo, "28 x 1 ⅝ x 1 ⅜") e francês (métrico, por exemplo, "700x35C") também são usadas, mas podem ser ambíguas. O diâmetro do pneu deve coincidir com o diâmetro do aro, mas a largura do pneu só deve estar na faixa de larguras adequadas para a largura do aro, embora também não exceda as folgas permitidas pelo quadro, freios e quaisquer acessórios, como pára-lamas. Os diâmetros variam de grandes 910 mm, para monociclos de turismo , a pequenos 125 mm, para esqui em patins . As larguras variam de estreitos de 18 mm a 119 mm de largura para o Surly Big Fat Larry.

Pneus leves

Pneus leves variam em tamanho de 34 a 1+18 polegadas (19 a 29 mm) de largura.

Pneus médios ou semi-balão

Pneus médios ou semi-balão variam em tamanho de 1+18 para 1+34 polegadas (29 a 44 mm) de largura.

Pneus balão

Um pneu balão é um tipo de pneu largo, de grande volume e baixa pressão que apareceu pela primeira vez em bicicletas cruiser nos Estados Unidos na década de 1930. Eles têm normalmente 51 a 64 mm (2 a 2,5 polegadas) de largura.

Na década de 1960, Raleigh fez seu RSW 16 de rodas pequenas com pneus de balão para que ele tivesse um passeio suave como a bicicleta Moulton totalmente suspensa . Outros fabricantes usaram a mesma ideia para seus próprios veículos com rodas pequenas. Os exemplos incluem a Bootie Folding Bicycle , fabricada por Stanningley (Reino Unido) , a Co-operative Wholesale Society (CWS) Commuter e o Trusty Spacemaster.

Pneu balão 62x 203 Michelin na roda dianteira da Bootie Folding Cycle dos anos 1960

Pneus plus size

Um pneu plus size tem uma largura de normalmente 2,5–3,25 polegadas (64–83 mm). Estão disponíveis três diâmetros de assento de talão: 559 mm para 26+ , 584 mm para 27,5+ ( 650B + ) e 622 mm para 29+ . Eles preenchem a lacuna entre o balão e os pneus gordos.

Pneus gordos

Um pneu largo é um tipo de pneu de bicicleta grande e superdimensionado, normalmente 3,8 pol (97 mm) ou maior e aros de 2,6 pol (66 mm) ou mais largo, projetado para baixa pressão sobre o solo para permitir andar em terreno instável e macio, como neve, areia , pântanos e lama. Desde a década de 1980, pneus gordos com largura de 3,8 a 5 pol. (97 a 127 mm) e diâmetros semelhantes às rodas de bicicletas convencionais têm sido usados ​​em " bicicletas gordas " e bicicletas todo-o-terreno projetadas para andar na neve e na areia.

Pressão da inflação

A pressão de enchimento dos pneus de bicicleta varia de 4,5  psi (0,31  bar ; 31  kPa ) para pneus de bicicleta gordos na neve a 220 psi (15 bar; 1,5 MPa) para pneus tubulares de corrida. A classificação de pressão máxima dos pneus é geralmente estampada na parede lateral, indicada como "Pressão máxima" ou "Inflar para ..." ou, às vezes, expressa como uma faixa como "5–7 bar (73–102 psi; 500–700 kPa ) ". Diminuir a pressão tende a aumentar a tração e tornar o passeio mais confortável, enquanto o aumento da pressão tende a tornar o passeio mais eficiente e diminui as chances de obter pneus furados.

Uma diretriz publicada para pressão de inflação de argumento decisivo é escolher o valor para cada roda que produz uma redução de 15% na distância entre o aro da roda e o solo quando carregada (ou seja, com o piloto e a carga) em comparação com quando descarregada. Pressões abaixo disso aumentam a resistência ao rolamento e a probabilidade de estratificação. Pressões acima disso levam a menos resistência ao rolamento no próprio pneu, mas a maior dissipação total de energia causada pela passagem de vibrações para a bicicleta e especialmente para o piloto, que sofre histerese elástica . Câmaras de ar não são completamente impermeáveis ​​ao ar e perdem lentamente a pressão com o tempo. Os tubos internos de butil mantêm a pressão melhor do que o látex. Pneus inflados de botijões de dióxido de carbono (frequentemente usados ​​para reparos em estradas) ou hélio (ocasionalmente usados ​​para corridas de elite) perdem pressão mais rapidamente, porque o dióxido de carbono, apesar de ser uma molécula grande, é ligeiramente solúvel em borracha, e o hélio é muito pequeno átomo que passa rapidamente por qualquer material poroso. Pelo menos um sistema público de compartilhamento de bicicletas , o Santander Cycles de Londres , está enchendo pneus com nitrogênio , em vez de ar simples , que já é 78% nitrogênio, em uma tentativa de manter os pneus na pressão de inflação adequada por mais tempo, embora a eficácia disso seja discutível.

Efeito da temperatura

Uma vez que o volume de gás e o próprio gás dentro de um pneu não são alterados significativamente por uma mudança de temperatura, a lei do gás ideal afirma que a pressão do gás deve ser diretamente proporcional à temperatura absoluta . Assim, se um pneu for inflado a 4 bar (400 kPa; 58 psi) à temperatura ambiente , 20 ° C (68 ° F), a pressão aumentará para 4,4 bar (440 kPa; 64 psi) (+ 10%) em 40 ° C (104 ° F) e diminuir para 3,6 bar (360 kPa; 52 psi) (-10%) a −20 ° C (−4 ° F).

No exemplo acima, uma diferença de 7% na temperatura absoluta resultou em uma diferença de 10% na pressão do pneu. Este é o resultado da diferença entre a pressão manométrica e a pressão absoluta . Para baixas pressões de inflação, essa distinção é mais importante, pois a lei do gás ideal se aplica à pressão absoluta, incluindo a pressão atmosférica. Por exemplo, se um pneu fat-bike é inflado a 0,5 bar (50 kPa; 7,3 psi) de pressão manométrica em temperatura ambiente de 20 ° C (68 ° F) e então a temperatura é diminuída para −10 ° C (14 ° F) (uma diminuição de 9% na temperatura absoluta), a pressão absoluta de 1,5 bar (150 kPa; 22 psi) será diminuída em 9% para 1,35 bar (135 kPa; 19,6 psi), o que se traduz em uma diminuição de 30% na pressão manométrica , a 0,35 bar (35 kPa; 5,1 psi).

Efeito da pressão atmosférica

A pressão líquida do ar no pneu é a diferença entre a pressão de enchimento interna e a pressão atmosférica externa , 1 bar (100 kPa; 15 psi), e a maioria dos medidores de pressão do pneu relata essa diferença. Se um pneu for inflado a 4 bar (400 kPa; 58 psi) ao nível do mar , a pressão interna absoluta seria de 5 bar (500 kPa; 73 psi) (+ 25%), e esta é a pressão que o pneu precisaria para conter se ele foi movido para um local sem pressão atmosférica, como o vácuo do espaço livre . Na maior elevação das viagens aéreas comerciais, 12.000 metros (39.000 pés), a pressão atmosférica é reduzida para 0,2 bar (20 kPa; 2,9 psi), e esse mesmo pneu teria que conter 4,8 bar (480 kPa; 70 psi) ( + 20%).

Efeito no estresse de carcaça

Os pneus de bicicleta são essencialmente vasos de pressão de parede fina toroidal e se a carcaça for tratada como um material homogêneo e isotrópico , então a tensão na direção toroidal ( tensão longitudinal ou axial se o pneu for considerado um cilindro longo) pode ser calculada como:

,

Onde:

  • p é a pressão manométrica interna
  • r é o raio interno menor da carcaça
  • t é a espessura da carcaça

O stress no poloidal direcção ( aro ou circunferencial estresse se o pneu é considerado um longo cilindro) é mais complicada, que varia em torno da circunferência menor e, dependendo da razão entre a maior e menor raio, mas se o grande raio é muito maior do que o raio menor, como na maioria dos pneus de bicicleta onde o raio maior é medido em centenas de mm e o raio menor é medido em dezenas de mm, então a tensão na direção poloidal é próxima à tensão do arco de vasos de pressão cilíndricos de paredes finas:

.

Na realidade, é claro, a carcaça do pneu não é homogênea nem isotrópica, mas sim um material composto com fibras embutidas em uma matriz de borracha, o que complica ainda mais as coisas.

Largura da borda

Embora não seja estritamente um parâmetro do pneu, a largura do aro em que qualquer pneu é montado tem influência no tamanho e na forma do remendo de contato e, possivelmente, na resistência ao rolamento e nas características de manuseio. A European Tire and Rim Technical Organisation (ETRTO) publica uma diretriz de larguras de aro recomendadas para diferentes larguras de pneus:

Largura do aro aprovada pela ETRTO (mm)
largura do pneu largura de borda reta largura da borda da virilha
18 - 13C
20 - 13C
23 16 13C-15C
25 16-18 13C-17C
28 16-20 15C-19C
32 16-20 15C-19C
35 18-22 17C-21C
37 18-22 17C-21C
40 20-24 19C-23C
44 20-27 19C-25C
47 20-27 19C-25C
50 22-30,5 21C-25C
54 27-30,5 25C-29C
57 27-30,5 25C-29C
62 30,5 29C

Em 2006, foi expandido para permitir pneus largos de até 50 mm em jantes 17C e 62 mm em jantes 19C. Idealmente, a largura do pneu deve ser de 1,8 a 2 vezes a largura do aro, mas uma proporção de 1,4 a 2,2 deve caber, e até 3 para aros em forma de gancho.

Pressão do pneu versus largura

Mavic recomenda pressões máximas além da largura do aro, e Schwalbe recomenda pressões específicas:

Recomendações de pressão de Schwalbe e Mavic
largura do pneu Schwalbe rec. Mavic max. aro
18 mm (0,71 pol.) 10,0 bares (145 psi) 13C
20 mm (0,79 pol.) 9,0 bares (131 psi) 9,5 bares (138 psi) 13C
23 mm (0,91 pol.) 8,0 bares (116 psi) 9,5 bares (138 psi) 13C-15C
25 mm (0,98 pol.) 7,0 bares (102 psi) 9,0 bares (131 psi) 13C-17C
28 mm (1,1 pol.) 6,0 bares (87 psi) 8,0 bares (116 psi) 15C-19C
32 mm (1,3 pol.) 5,0 bares (73 psi) 6,7 bares (97 psi) 15C-19C
35 mm (1,4 pol.) 4,5 bar (65 psi) 6,3 bares (91 psi) 17C-21C
37 mm (1,5 pol.) 4,5 bar (65 psi) 6,0 bares (87 psi) 17C-23C
40 mm (1,6 pol.) 4,0 bares (58 psi) 5,7 bar (83 psi) 17C-23C
44 mm (1,7 pol.) 3,5 bares (51 psi) 5,2 bar (75 psi) 17C-25C
47 mm (1,9 pol.) 3,5 bares (51 psi) 4,8 bar (70 psi) 17C-27C
50 mm (2,0 pol.) 3,0 bares (44 psi) 4,5 bar (65 psi) 17C-27C
54 mm (2,1 pol.) 2,5 bar (36 psi) 4,0 bares (58 psi) 19C-29C
56 mm (2,2 pol.) 2,2 bar (32 psi) 3,7 bares (54 psi) 19C-29C
60 mm (2,4 pol.) 2,0 bares (29 psi) 3,4 bar (49 psi) 19C-29C
63 mm (2,5 pol.) 3,0 bares (44 psi) 21C-29C
66 mm (2,6 pol.) 2,8 bares (41 psi) 21C-29C
71 mm (2,8 pol.) 2,5 bar (36 psi) 23C-29C
76 mm (3,0 pol.) 2,1 bar (30 psi) 23C-29C

Os pneus Fatbike de 100 a 130 mm (4 a 5 polegadas) de largura são normalmente montados em aros de 65 a 100 mm.

Forças e momentos gerados

Os pneus da bicicleta geram forças e momentos entre o aro da roda e o pavimento que podem afetar o desempenho, a estabilidade e o manuseio da bicicleta.

Força vertical

A força vertical gerada por um pneu de bicicleta é aproximadamente igual ao produto da pressão de enchimento e da área do remendo de contato. Na realidade, geralmente é um pouco mais do que isso por causa da rigidez pequena, mas finita, das paredes laterais.

A rigidez vertical, ou taxa de mola , de um pneu de bicicleta, assim como os pneus de motocicleta e automóvel, aumenta com a pressão de inflação.

Resistência ao rolamento

A resistência ao rolamento é uma função complexa da carga vertical, pressão de enchimento, largura do pneu, diâmetro da roda, os materiais e métodos usados ​​para construir o pneu, aspereza da superfície sobre a qual ele rola e a velocidade com que rola. Os coeficientes de resistência ao rolamento podem variar de 0,002 a 0,010 e aumentam com a carga vertical, rugosidade da superfície e velocidade. Por outro lado, o aumento da pressão de inflação (até um limite), pneus mais largos (em comparação com pneus mais estreitos na mesma pressão e do mesmo material e construção), rodas de diâmetro maior, camadas de revestimento mais finas e material de piso mais elástico tendem a diminuir a resistência ao rolamento.

Por exemplo, um estudo da Universidade de Oldenburg descobriu que os pneus Schwalbe Standard GW HS 159, todos com uma largura de 47 mm e uma pressão de enchimento de 300 kPa (3,0 bar; 44 psi), mas feitos para aros de vários diâmetros, tinham o seguintes resistências de rolamento:

Tamanho ISO Diâmetro do pneu (mm) Crr
47-305 351 0,00614
47-406 452 0,00455
47-507 553 0,00408
47-559 605 0,00332
47-622 668 0,00336

O autor do citado artigo conclui, com base nos dados aqui apresentados, que Crr é inversamente proporcional à pressão de inflação e ao diâmetro da roda.

Embora o aumento da pressão de inflação tenda a diminuir a resistência ao rolamento porque reduz a deformação do pneu, em superfícies ásperas, o aumento da pressão de inflação tende a aumentar a vibração experimentada pela bicicleta e pelo ciclista, onde essa energia é dissipada em sua deformação menos que perfeitamente inelástica. Assim, dependendo da miríade de fatores envolvidos, o aumento da pressão de inflação pode levar ao aumento da dissipação total de energia e a uma velocidade mais lenta ou a um maior consumo de energia.

Força em curva e impulso de curvatura

Tal como acontece com outros pneus pneumáticos, os pneus de bicicleta geram uma força de curva que varia com o ângulo de deslizamento e o impulso de curvatura que varia com o ângulo de curvatura . Essas forças foram medidas por vários pesquisadores desde a década de 1970 e mostraram influenciar a estabilidade da bicicleta.

Momentos

Os momentos gerados no remendo de contato por um pneu pneumático incluem o torque de autoalinhamento associado à força de curva, torque de torção associado ao empuxo de curvatura, ambos em torno de um eixo vertical e um momento de reversão em torno do eixo de rolagem da bicicleta.

Marcas e empresas de manufatura

Veja também

Referências

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