Az abroncsok funkciói

– A jármű súlyából származó, valamint a jármű dinamikus mozgásával kapcsolatos egyéb terhelések elviselése
– A jármű irányítása a vezető által kiválasztott nyomvonalon
– A fékező- és gyorsítóerők átadása az útfelületre, a vezető szándékának megfelelően.
Ezt a három funkciót a gumiabroncs következő képességei révén tudja betölteni:
– Ki tudja szűrni az út kisebb egyenetlenségeit
– Nagy sebességnél is kis energia befektetéssel, azaz kis hőfejlődéssel tud futni
– Mindezeket a tulajdonságait sokáig megtartja
És mindezt egy tenyérnyi felfekvési
felületen!

Hajlékonyságának köszönhetően a gumiabroncs jól tapad az útfelülethez.
Amikor a gumi érintkezik az útfelülettel, akkora felületi erők ébrednek; amelyek elegendőek a jármű irányításához, előreviteléhez és fékezéséhez.

A radiál szerkezet titka: a nyújthatatlan öv

Az öv az abroncs kerülete mentén fut körbe. A felfújt abroncsban az öv úgy működik, mint egy kerékagyra fonalakkal felfüggesztett gyűrű. A fonalak a valóságban a radiál szövetváz kordjai. Amikor az abroncs az útfelülettel érintkezik, a súly (függőleges terhelés) hatására az öv ráfekszik az útra és felfekvési felület keletkezik. Ha ezt a felületet megszorozzuk a belső nyomással, megkapjuk a súlyt kiegyenlítő erőt. A felfekvési felülethez tartozó fonalak ilyenkor meglazulnak, és a terhelést a többi (feszes) fonál veszi fel.

A radiálabroncs oldalfalában (ahol hatodannyi kordszál van, mint a diagonáléban) a kordszálak elvileg húzó igénybevételnek vannak kitéve. Ez ideális állapot az általában műselyemből vagy poliészterből készült szövetváz számára, így hosszú lesz annak élettartama.

Megoldás az oldalirányú deformációra

Amikor a járműre oldalirányú erő hat a felfekvési zónában, az övet az útfelület visszatartja, szinte satuba szorítja. Így egy nyíróerő deformálja az övet, és arra kényszeríti az abroncsot, hogy kicsit “átlósan” haladjon előre. Ennek az lesz a következménye, hogy az abroncs pályája (útvonala) eltér az egyenestől, vagyis az abroncs “kúszik”. A pontos kormányzás érdekében amennyire csak lehet, csökkenteni kell a kúszást. Ez akkor a legkönnyebb, ha az öv jól ellenáll az oldalirányú deformációknak. Erre a széles acél-kordbetétes övek megfelelő megoldást jelentenek.

A leghagyományosabb abroncs karkaszból (erősítővázból, szövet-vázből), futóból, peremzónából, oldalgumiból felépülő köpeny részből és a belső légzáró rétegből áll.

A peremzóna, akrobata mutatványok színhelye

A perem képezi a fizikai kapcsolatot a teljesen merev alátámasztás: a pánt – és a rendkívül hajlékony szerkezet: az abroncs között. Az abroncs pereme állandóan súrlódik a pántszarvon. Az abroncs e részének, a peremvédőnek nagyon kopásállónak kell lenni. Az abroncs peremein múlik a gyorsító és fékező erők átadása.

A peremben található a huzalkarika, amely gumiba ágyazott huzalokból áll. Ez szorítja rá az abroncsot a pántra, és 1800 kg-os erőt is kibír az elszakadás veszélye nélkül.
A tömlő nélküli abroncsban nincsen belső tömlő. A tömlőt helyettesítő vékony gumilemez az abroncs legbelső rétege. Ezt nevezzük légzárólemezek-nek, és ez tartja meg a nyomást az abroncs belsejében.

Az oldalgumi véd a külső behatásokkal szemben

Az oldalfalnak ez a része, amely 2-4 mm vastag hajlékony gumiból készül, védi az abroncsot a külső (koptató, dörzsölő, karcoló, vágó) hatásokkal szemben.
Amikor az abroncs nekiütközik, hozzádörzsölődik a járdaszegély oldalának (ami nem használ sem az abroncsnak, sem a kormányműnek, sem a pántnak), az oldalgumi védi a karkaszt.
Az oldalgumi jól ellenáll a sokszori hajtogatásnak, az oxigén és az ózon hatásának.
Az előírt feliratok is az oldalgumin találhatók.

Az öv és a karkasz: a sportoló izomzata

Az övet, amely a futó alatt található, gumizott acélkord szálak alkotják. Ez biztosítja, hogy az abroncs ellenálljon a sebesség és a centrifugális erő hatásainak. Az övet úgy tervezik minden abroncsra, hogy megfeleljen az adott mérettel, mintázattal szemben támasztott terhelési és sebesség-követelményeknek.
Ugyanakkor az öv és a perem között a karkasz létesít kapcsolatot.

Az övbetétek merevek, de rugalmasak

A kalanderezéssel előállított övbetétek szendvics szerkezetűek: vékony, nagy szilárdságú acélkord található két vékony gumiréteg közé ágyazva. A szomszédos övbetétek és szálaik egymáshoz tapadnak és hegyesszögben keresztezik egymást. Az egymást keresztező övkordok és karkaszkordok nem deformálható háromszöget alkotnak; ez az elrendezés merevvé teszi a futózónát. Ezáltal az öv nem nyúlik kerületi irányban pl. centrifugális erők vagy felfújás hatására.Oldalirányban azért kell az övnek merevnek lennie, hogy ellenálljon a csúszásnak, míg radiális irányban elég rugalmasnak kell lennie, hogy el tudja “nyelni” az akadályokat.

A többfunkciós futó

Ez az – öv felett található – alkatrész érintkezik a talajjal. A futó mintázattal rendelkezik, amelynek csatornái elősegítik a víz elvezetését.
Az abroncs minden funkciója jól láthatóvá válik, amikor érintkezik az útfelülettel. Mivel az abroncs a futón keresztül érintkezik a talajjal, a futónak egy sor – gyakran egymással ellentétes – műszaki elvárásnak kell megfelelnie a biztonság megőrzése mellett:

– Legyen kopásálló, tartalmazzon nagy gumimennyiséget (abroncsonként kb. 2000 cm3-t), amely csak sokára kopik el, hogy hosszú élettartamot tudjon biztosítani;
– Jól viselje a nagy sebességet; tömege legyen minél kisebb, hogy minél kisebb centrifugális erők ébredjenek az abroncsban;
– Jól tapadjon nedves felületekre; a csatornaszázalék (a vízelvezető csatornák térfogatának aránya a futó teljes felső – kopó – rétegének a térfogatához) érje el a 35 %-ot.

A természetes kaucsuk – minden kiváló tulajdonsága ellenére – nem biztosít jó tapadást minden időjárás esetén.

Az 1910-es években rájöttek, hogy a mintázattal rendelkező abroncs kevésbé csúszik nedves felületen, mint a sima (mintázat nélküli).

A csatornák elvezetik a vizet oldalra és hátrafelé

A futó szárazzá teszi az utat önmaga alatt, így képes tapadni hozzá. Néhány ezredmásodperc alatt összegyűjti a vizet a csatornákba és elvezeti a felfekvési felületről. Általában két elvezető rendszer van:
– keresztcsatornák: nagyon gyorsan elvezetik a vizet a váll felé
– kerület irányú csatornák a koronazónában: hátrafelé vezetik ki vagy elraktározzák a vizet. A csatornák száma általában annál nagyobb, minél szélesebb a futó.
Számtalan mintázat létezik. Számításokat és kísérleteket végeznek, amelyek segítségével optimalizálják a mintázatokat az adott abroncs tervezett felhasználási körülményeire.

Országúti abroncs
A csatornaszázalék kb. 30 %, a csatornamélység 6-9 mm. A csatornák hosszanti irányúak, amelyek keresztcsatornákkal állnak összeköttetésben. A csatornák közti blokkokat számos lamella szabdalja szét.Használható száraz vagy nedves úton, megfelel letaposott havon.

Sportabroncs
A csatornaszázalék kb. 35 %, a csatornamélység 5-8 mm. A csatornák néha hosszanti irányúak, de gyakrabban V alakúak.Az abroncs általában kevéssé vagy egyáltalán nem lamellázott.Az abroncs kitűnően használható száraz úton nagy sebességnél, és jól használható nedves úton átlagos sebességnél.

Hóabroncs
A csatornaszázalék kb. 35 %, a csatornamélység 8-10 mm. A mintázatot a számos hosszanti és keresztirányú csatornából álló hálózat és a közöttük levő blokkok alkotják. A mintázati blokkok gazdagon lamellázottak, így a futó több ponton kapaszkodhat bele a hóba, így javítva a fékező- és vonóerőátadást. A hóabroncs külön erre a célra kifejlesztett keverékből készül, amely jó tapadást biztosít alacsony hőmérsékleten a letaposott vagy megfagyott havon.
Ennek az abroncsnak nagyon jó az úttartása havon és jégen, és száraz úton is teljes biztonságot nyújt.

A négykerék-meghajtású járművek abroncsai két csoportra oszthatók
– Többcélú abroncsok
A csatornaszázalék kb. 35 %, a csatornamélység 8-12 mm. A csatornák vonala határozott, de nincsenek kapaszkodó blokkok. Kevés lamella.
Az ilyen mintázat jól használható kiépítetlen utakon, havon, sárban, és tökéletesen fut országúton, figyelembe véve a jármű gyorsaságát.

– Különleges félterepjáró abroncsok
A csatornaszázalék kb. 40 %, a csatornamélység kb. 15 mm. A csatornák olyan megjelenést adnak az abroncsnak, mintha a mintázat kivágással készült volna. A mintázatot a letöredezésnek jól ellenálló magas, masszív blokkok alkotják.
Az abroncs kiválóan használható egyenetlen (pl. sziklás) utakon, használható durva felületeken, mély sárban, meredek lejtőkön.

Háromdimenziós lamellák
Ez a koncepció biztosítja az “önkorlátozott” kis deformációt a gumi belsejében és a lamella mozgékonyságát a gumi felületén.

Így a mintázati blokkok merevsége biztosítja az igen jó úttartást száraz úton, ugyanakkor a jól kapaszkodó blokkok mozgékonyságát is nedves és havas úton. Ez a mechanizmus érvényesül a futó kopása közben is.