A gumiabroncsok szerkezete

Forrás: 4x4 magazin

Gyorsítás, lassítás és kormányzás esetén is a gumiabroncs az az utolsó láncszem, amely tapadásával meghatározza, hogy mekkora az a legnagyobb hosszú, illetve oldalirányú erő, amivel az autó sebességének nagyságát vagy irányát megváltoztathatjuk. Hiába a bikaerős motor, a nagy teljesítményű fékek vagy a kitűnő futómű, ha a nem megfelelő gumi nem tudja az erőket a talajra átvinni.
Különösen fontos szerepe van a guminak terepezésnél: a változatos útfelületeken a gumival szemben támasztott követelmények is nagyon sokfélék. A különbözo talajfajtákra speciálisan kialakított mintázatú gumiabroncsokat kínálnak a gyártók, kezdve a főleg aszfaltútra szánt, de terepjárókhoz tervezett abroncsoktól a köves, füves vagy murvás terepre valókon keresztül a mély sárra, vagy egészen laza, sivatagi homokra "kihegyezett" gumikig. (1. ábra)
Általában minél lazább talajon kell helyt állnia egy guminak, annál nyitottabb és mélyebb a mintázata a kapaszkodóképesség és az öntisztulás érdekében.
A téli gumik sűrűn recézett, de viszonylag durva blokkokból álló mintája a havas, jeges úton igyekszik kielégítő tapadást biztosítani, speciális anyaguk gondoskodik arról, hogy a hideg útfelületeken is jó legyen a kapcsolat a talaj és a kerék között. Melegben, illetve nagy sebességnél azonban könnyen a hidegre beállított üzemi hőmérséklet fölé melegedhetnek, ami gyorsabb kopást, vagyis rövidebb élettartamot eredményez.
A gumiabroncsba fújt levegő nyomása nagy hatással van mind az élettartamra, mind a viselkedésre. (2. ábra) Akár kisebb, akár nagyobb a nyomás, mint az előírt optimális érték, a gumi élettartama le fog csökkenni. Ennek oka egyrészt az, hogy a torzult keresztmetszetű abroncs kisebb felületen érintkezik a talajjal, így ott nagyobb lesz a felületi nyomás, másrészt a talajjal kapcsolatban álló felület alakja is kedvezőtlenül hat az élettartamra. Ehhez járul még - jelentős mértékben - a megnövekedett gördülés közbeni deformációból következő hőmérsékletemelkedés is, lecsökkent guminyomás esetén.
Ha ehhez még hozzá vesszük azt is, hogy a túl kis nyomású guminak a gördülési ellenállása megnő, és ez észrevehető fogyasztásnövekedést eredményez, akkor világosan látszik, hogy többszörösen nem éri meg "lapos" gumival járni.
Terepezés közben azonban sokszor szükség van a guminyomás szándékos csökkentésére, hogy az így jobban szétterülő abroncs nagyobb felületen "kapaszkodhasson" a laza talajba, növelve ezáltal az átviheto erőt. Ez azonban csak laza talajra vonatkozik, kötött talajú, vagy szilárd burkolatú úton a nyomás csökkentése a gumiabroncs keresztmetszetének az ábra szerinti eltorzulását okozza, ami a fent említett módon az élettartam rövidülését okozza.

Ferdén vagy merőlegesen?

A gumiabroncsok belső szerkezetüket tekintve két nagy csoportra oszthatók: diagonál és radiál felépítésű abroncsok. (3. ábra)
A diagonál abroncsok alapja egymást 30-38 fokos szögben metsző, kordszálakból összetevődő rétegekből áll, ezeket hívják karkasznak. Minél nagyobb sebességre tervezik a diagonál gumit, annál hegyesebb szögben metszik egymást ezek a szálak, sportcélú gumiabroncsoknál 25 fokig is lecsökkenhet ez a szög. A mintázott gumiból álló futófelület és a teherhordó vázat alkotó karkasz között található még egy párnaréteg, az oldalfalakon azonban ez hiányzik. Oldalt a teherhordó vázat alkotó kordrétegeket csak a gumi borítás fedi, amelyen esetenként körkörös bordákat alakítanak ki, hogy ezzel is védjék az oldalfalat a mechanikai sérülésektől.
A keréktárcsához (felni) kapcsolódó perem magját gumiba ágyazott huzalgyűrűk képezik. A radiál abroncsok alaprétege a kerék forgási irányára merőleges szálirányú (85-90 fokos csúcsszögű) szálakból álló kordszövetből készül. Erre a minimum két, de általában inkább négy vagy több rétegből álló teherhordó vázra kerül fel a gumi alakját biztosító öv. Ennek anyaga változó: legtöbbször két, acél szálakból felépülő réteg, vagy négy, esetleg több réteg műselyem szövetbol vagy ezek keverékéből készül, de vannak például üvegszálas erősítéssel készült abroncsok is. Ezen övrétegek nélkül a levegővel felfújt gumi keresztmetszete teljesen kör alakú lenne, alkalmazásukkal viszont egészen lapos profilú abroncsok is előállíthatók. (4. ábra) A radiál abroncsok legfőbb előnye a diagonál szerkezetűekkel szemben a kisebb mértékű kopás és belső súrlódás, ami hosszabb élettartamot és kisebb gördülési ellenállást eredményez. A diagonál gumik egymást ferdén keresztezve fedő rétegei a talajjal való érintkezéskor fellépő torzulás miatt elmozdulnak egymáshoz képest, ez a súrlódás miatt hőfejlődéssel jár és veszteségeket okoz. Radiál felépítésű gumikban a körbefutó övrétegek az ilyen belső mozgásokat szinte teljesen megakadályozzák, ami egyúttal jobb tapadást is biztosít a talaj és a kerék között.
Szerkezetükből következik még a radiál abroncsok néhány olyan előnye, mint például a hosszú és oldalirányú erők kedvezőbb felvétele, jobb egyenesfutás, gyorsabb kormányreakció és nagy sebességeknél (80 km/h fölött) jobb rugózási tulajdonságok. A futófelület alatt körbefutó öv azonban nem erősíti a gumi oldalfalát, így egy diagonál gumi az oldalirányból érkező erőket sokkal jobban elviseli, az egyenletesebb felépítésű szövetszerkezetéből adódóan. Ez az egyik fő oka annak, hogy míg a közutakon a radiál abroncsok szinte teljesen kiszorították a diagonálokat, a durva terepgumik jelentős hányada ma is diagonál szövetszerkezettel készül.
A másik, terepezésnél sokkal inkább előtérbe kerülő probléma a radiál abroncsok "keményebb futása", ami a futómű felfüggesztési pontjainak nagyobb igénybevételét okozza. Különösen az acélszálakkal erősített gumik esetében nagyok a felfüggesztésre jutó "ütések", például egy-egy kövön vagy élesebb talajegyenetlenségen való áthaladáskor. Szintén főleg az acélradiál abroncsoknál jelentkezik hátrányként a nagyobb tömeg és tehetetlenségi nyomaték (gyorsításkor és lassításkor nehezebb a kereket felpörgetni, illetve lelassítani). A nehezebb kerekek a jármű teljes tömegének sajnos a rugózatlan (illetve kevésbé rugózott) részét növelik, ami az úttartás szempontjából még kedvezőtlenebb. Az árak tekintetében megint csak rosszabbul állnak a radiál gumiabroncsok, viszont lényegesen hosszabb élettartamuk alatt bőven "ledolgozzák" ezt a hátrányt, ráadásul a kisebb gördülési ellenállás miatt még egy kis fogyasztásbeli különbség is javítja a helyzetüket.

Fújhatjuk

A levegővel töltött gumiabroncsok között a levegő "tárolása" szempontjából is megkülönböztethetünk két csoportot: a "belsővel", belső gumitömlővel szerelteket és belső nélkülieket. A gumi oldalfaláról is megállapíthatjuk, hogy milyen típussal állunk szemben: a tömlő nélküli változatokat minden esetben a TUBELESS felirattal jelölik, míg a belsőt is igénylő abroncsokra vagy semmi erre utalót nem írnak, vagy a TUBE TYPE felirattal látják el. (5. ábra) A tömlő nélküli változatok belső felületét speciális gumikeverékkel vonják be, ami azt a levegő számára áthatolhatatlanná teszi. A gyakorlatban elterjedt az a megoldás, hogy az ilyen, eredetileg belső nélküli gumikat defekt után nem javítják meg, hanem inkább egy belsőt raknak bele. Ekkor azonban könnyen előfordulhat, hogy a két nem légáteresztő gumiréteg között buborék képződik.
A manapság használatos gumik döntő része tömlő nélküli kivitelű, aminek oka természetesen az ilyen gumik előnyös tulajdonságaiban keresendő. A belső hiánya miatt egyszerűbben szerelhetők és ugyanezért a melegedésük is kisebb mértékű (nincs súrlódás a belső és külső gumi között).
Szintén jelentős előny mutatkozik a tömlő nélküli abroncsok javára kis defektek esetén. Ha elég kicsi a gumiba hatoló szög, tüske, üveg vagy kőszilánk, akkor a gumiabroncs azt magába szorítja, ezáltal az általa okozott lyukat be is tömi, így a levegő egyáltalán nem, vagy csak nagyon lassan tud távozni. A belsővel szerelt gumik esetében jóval gyorsabban leereszt a kerék, mivel a tömlőn keletkezett lyuk a belülről feszítő légnyomás hatására könnyen tovább nőhet, ráadásul a belső és külső közötti kis elmozdulások során a külsőbe ágyazódott hegyes tárgy is további sérüléseket okozhat. Ha defektet okozó idegen test valamiképp a gumiból azonnal vagy késobb távozik, a továbbra is feszülő belsőből a levegő gyorsan kiáramlik. Ugyanakkor a tömlő nélküli kivitel esetében az apró nyílást a gumi szinte teljesen bezárja, így a levegő csak lassan tud elszivárogni.
Tömlő nélküli gumiabroncs használatakor viszont - különösen terepen - előfordulhat, hogy az oldalirányban erősen terhelt keréken a felni pereme és a gumiabroncs széle közé szennyezodés - por, fű vagy akár apróbb gallyacskák, kis kavicsok is - bekerülhet, ami a gumi lassú leeresztéséhez vezet.

www.4x4.hu