Z čeho je pneumatika na auto vyrobena a která se na co hodí?

Z čeho je pneumatika na auto vyrobena a která se na co hodí?

Sto let utvářely naši ulici, jsou jediným kontaktem automobilu s vozovkou, a proto mají nesmírný význam pro jízdní chování a bezpečnost vozidel. Hovoříme o pneumatikách pro automobily, známé také jako pneumatiky. To druhé pochází z řeckého slova pneuma, což znamená vzduch nebo dech. Co ale vlastně víte o pneumatikách pro auta? Z čeho se skládá moderní pneumatika pro automobily? Kdo vynalezl tyto důmyslné černé „patchery“ pro auta? Jaký je vlastně rozdíl mezi letními, zimními a celoročními pneumatikami, které jsou v poslední době stále populárnější? A nakonec: Co znamená e-mobilita pro průmysl pneumatik? Na tyto otázky odpoví následující článek.

Za pneumatiky plněné vzduchem vděčíme v zásadě dvěma pánům, kteří žili a pracovali v 19. století. Jedním z nich byl Robert William Thomson, skotský designér a vynálezce. Vychází z něj například plnicí pero a pásová pila, ale především pneumatika. Thomson pracoval na systému kol, který by nabízel větší pohodlí a trakci než kola kočáru s jejich železnými pneumatikami, které byly v té době konvenční. 10. prosince 1845 mu byl konečně vydán britský patent č. 10990 na šest měsíců - na „Aerial Wheel“. Takzvané Thomsonovo kolo se skládalo z kožené trubky, do které byla vložena další trubka - ta se skládala z neprodyšné plátěné tkaniny navulkanizované gumou a poté byla naplněna vzduchem.

Podařilo se to díky dalšímu důmyslnému vynálezu jednoho Američana: Charles Goodyear již o rok dříve získal v USA patent na proces vulkanizace kaučuku. Vulkanizace je proces vytvrzování, kterým pneumatika automobilu získává svůj tvar. Surový kaučuk se při určité teplotě a tlaku přeměňuje na elastický kaučuk.

Pokud se podíváte do historie pneumatik, nevyhnutelně narazíte na dalšího muže, jehož jméno je i dnes pojmem a který je – podobně jako Goodyear – neodmyslitelně spjat s průmyslem pneumatik: John Dunlop. Je pozoruhodné, že Skot byl ve skutečnosti veterinář žijící v Dublinu. Ve své praxi vyvinul aparát a narazil na gumu. V roce 1887 (tehdy mu bylo 47 let) konečně Dunlop zkonstruoval svou první gumovou pneumatiku plněnou vzduchem.

Podle legendy k tomu měl velmi zvláštní motivaci: chtěl, aby tříkolka svého syna byla tišší a konkurenceschopnější pro závodění proti jeho přátelům. Thomsonovo kolo už bylo v té době zapomenuto (mimo jiné proto, že jeho výroba byla příliš drahá). A tak o tom Dunlop nevěděl, když v roce 1888 požádal o patent, první pneumatiku pro jízdní kola, velmi podobný vynález. Typický ventilek jízdního kola se i dnes často nazývá ventilek Dunlop.

Tolik k příběhu o původu. Užitečné znalosti o pneumatikách samozřejmě přesahují toto. Z čeho se tedy skládá moderní automobilová pneumatika? Na rozdíl od většiny plášťů pro jízdní kola jsou dnešní pláště automobilů obvykle bezdušové. Při pohledu zvenčí dovnitř lze pneumatiku automobilu rozdělit na dva hlavní prvky: běhoun, známý také jako běhoun, a kostru.

Ten je nosnou spodní konstrukcí, kostrou pneumatiky. Obvykle se skládá ze dvou vrstev, látkové vrstvy (textilní kordová vložka) z pogumovaného umělého hedvábí (umělé hedvábí) nebo polyesteru a vnitřní vrstvy z kaučuku, konkrétně butylkaučuku (což je zase krátký název pro isobuten-isoprenový kaučuk, polymer ze skupiny syntetických kaučuků).

U radiálních pneumatik (také nazývaných radiální pneumatiky) tkanina sestává také z ocelových kordů (toto se označuje jako radiální pneumatiky s ocelovým pásem). Když už jsme u toho: radiální pneumatiky již dávno nahradily diagonální pneumatiky. Posledně jmenované byly běžné u osobních automobilů až do 60. let. Mají několik diagonálně zkřížených kostrových vrstev. Dnes se diagonální pneumatiky používají téměř pouze v zemědělství nebo na veteránech. Aniž by to mnoho lidí tušilo, nakonec vítězná technologie radiálních pneumatik se vrací k Michelinu. Francouzská společnost si na něj nechala patentovat v roce 1946. Michelin Tento převrat v konstrukci pneumatik. I první radiální pneumatiky vydržely více než dvakrát déle než diagonální pneumatiky.

Zpět ke korpusu: Vnitřek je naplněn vzduchem a je utěsněn vnitřní vrstvou. To znamená, že vnitřní vrstva nahrazuje v moderních bezdušových pneumatikách duši. Vnitřní vrstva (také nazývaná vnitřní vložka) se skládá ze speciální pryžové vrstvy. Zajišťuje, že vzduch nebude difundovat ven.

A konečně je tu také patka pneumatiky jako součást kostry. Patka tvoří vnitřní prstenec pneumatiky a zajišťuje těsné spojení mezi pneumatikou a ráfkem. Skládá se ze tří částí: Výztuha z nylonu nebo aramidu, silné, tepelně odolné syntetické vlákno, zajišťuje jízdní stabilitu a umožňuje přesné chování při řízení. Profil jádra je stabilizační klín ze syntetického kaučuku, který plní stejné úkoly jako výztuž patky a má také rozhodující vliv na komfort průhybu. A nakonec jádro: Skládá se z ocelového drátu zapuštěného do pryže, který zajišťuje, že pneumatika pevně sedí na ráfku.

Běhoun, druhý hlavní prvek pneumatiky, zajišťuje spojení s vozovkou. Běhoun obsahuje dezén běhounu (bloky běhounu a drážky) a také lamely, které jsou různě konstruované v závislosti na letních nebo zimních pneumatikách. Vyrábí se z přírodního nebo syntetického kaučuku. Běžecký pás se skládá ze tří částí: krytka (to je část, ta část pneumatiky, která nejvíce přichází do styku s vozovkou), základna (je umístěna pod krytem, ​​snižuje valivý odpor a tlumí přenos rázů na kostru) a boční část (ta je umístěna na vnějším konci běhounu a tvoří přechod k bočnici).

Boční stěna zase představuje vnější ochranu kostry. S běhounem je spojen přes boční část a je vyroben z přírodního kaučuku. Pod běhounem jsou další dvě vrstvy: vinuté bandáže (skládají se z nylonového kordu zapuštěného do pryže) a vrstvy ocelového kordu (dodávají pneumatice pevnost, čímž zvyšují stabilitu a kilometrový výkon a snižují valivý odpor). 

Jak je patrné ze všech těchto tvrzení, moderní pneumatiky pro automobily mají složitou strukturu. To také vysvětluje rozdíl mezi produkty různých výrobců. Prémiová kvalita začíná u použitých surovin (od oceli přes gumu až po různé chemikálie), pokračuje výrobou a nakonec končí kontrolou kvality.

Ale z čeho přesně se pneumatika skládá, tedy z jakých materiálů a v jakém poměru? Continental to u své nejprodávanější letní pneumatiky rozebral takto:

Kaučuk (přírodní a syntetický kaučuk): 41%
Výplňové materiály (saze, oxid křemičitý, uhlík, křída atd.): 30%
Výztužné materiály (ocel, polyester, umělé hedvábí, nylon): 15%
Plastifikátory (oleje a pryskyřice): 6 % Chemikálie pro vulkanizaci (síra, oxid zinečnatý atd.): 6 %
Látky, které zabraňují stárnutí a další chemikálie: 2 %

Pneumatika se skládá ze 41 procent z pryže. Není divu, že kaučuk je nejdůležitější surovinou. Naopak to také znamená, že více než polovina pneumatiky je vyrobena z jiných materiálů.

Mimochodem, vývoj nové pneumatiky trvá dva až tři roky, než bude připravena na trh. Kromě toho se průmysl potýká se skutečností, že rozmanitost modelů a rozměrů exploduje. Podle interních odhadů velkého výrobce pneumatik pokrývalo v roce 2005 zhruba 80 procent trhu 153 různých modelů pneumatik. Dnes existuje již 323 variant a do roku 2027 jich bude pravděpodobně 524. To dělá procesy složitější a včasné dodání zákazníkům výzvou. To je také důležité pro odborníky, aby to zvážili a je to součástí příslušných znalostí o pneumatikách v roce 2022.

Gumová směs je rozhodující pro jízdní chování a správnou přilnavost na různých površích. Ovlivňuje, jak intenzivní je tření mezi pneumatikami a zemí a jak dobrý je kontakt vozidla se zemí. Špatná přilnavost může prodloužit brzdnou dráhu a zvýšit tak riziko nehody. Přilnavost ovlivňuje povrch, směs gumy, správný tlak v pneumatikách, hloubka dezénu a tím i kilometrový výkon, ale také stáří pneumatiky. „Při vysokém opotřebení pneumatik lze očekávat i zvýšenou spotřebu paliva,“ uvádí web výrobce pneumatik Continental.

Teoreticky by existovala nejvhodnější pneumatika pro každou jízdní situaci. To je evidentní ve Formuli 1, kde se pneumatiky často mění několikrát během závodu a často v reakci na měnící se jízdní podmínky. V každodenním životě to samozřejmě není praktické. Ve střední Evropě je však podstatný rozdíl, který se každý rok opakuje: ten mezi létem a zimou. Pryžové směsi letních a zimních pneumatik jsou ideálně přizpůsobeny příslušným vnějším podmínkám.

Letní pneumatiky jsou určeny pro silniční podmínky bez sněhu a ledu. Jejich pryžová směs ani při vysokých teplotách příliš nezměkne a opotřebení je při vysokých rychlostech relativně nízké. S klesající hloubkou dezénu se chování v dešti zhoršuje. Zákon tedy požaduje hloubku dezénu minimálně 1,6 mm, ale autokluby doporučují u letních pneumatik hloubku dezénu alespoň 3 mm.

Zimní pneumatiky (pneumatiky M+S) jsou určeny pro zimní silniční podmínky. Mají pryžovou směs, která je dostatečně elastická i při nízkých teplotách pro dosažení dostatečného přenosu síly. Zimní pneumatiky jsou označeny symbolem M+S (anglicky Mud and Snow). Dezén, směs nebo struktura běhounu jsou primárně navrženy pro dosažení lepších jízdních a trakčních vlastností na sněhu. I zde se s klesající hloubkou dezénu zhoršují adhezní vlastnosti. V Rakousku proto musí mít zimní pneumatika hloubku dezénu minimálně 4 mm, pod kterou je pneumatika považována za letní. 

Celoroční pneumatiky (také známé jako pneumatiky do každého počasí) lze používat v létě i v zimě. Představují kompromis mezi letními a zimními pneumatikami. Používají se především v zemích, kde jsou malé teplotní rozdíly mezi ročními obdobími.  

Profil pneumatik do každého počasí kombinuje dvě různá uspořádání drážek letních a zimních pneumatik, takže lze nalézt podélné drážky potřebné pro vyšší teploty a za mokra a také zuby bloků běhounu, které zajišťují přilnavost na kluzkém sněhu a ledu. Zejména v oblasti celoročních pneumatik, které jsou díky vysoké poptávce již několik let skutečně rostoucím segmentem, se odděluje zrno od plev. Levné značky si v relevantních testech většinou vedou špatně, ale pár známých výrobců se dokázalo prosadit. Kromě značek jako Goodyear a Continental sem patří také nizozemský výrobce Apollo Vredestein, který již získal řadu ocenění za celoroční pneumatiku Quatrac. 

Vlastnosti celoročních pneumatik jsou přirozeně kompromisem: na sněhu se neblíží vlastnostem dobrých zimních pneumatik a v létě mají – kvůli své přirozeně měkčí pryžové směsi – vyšší otěr a tedy opotřebení a mírně zvýšenou spotřebu paliva. Podle Haralda Kilzera, generálního ředitele Apollo Vredestein Austria, mají celoroční pneumatiky své opodstatnění dokonce i v alpské republice, ale pouze ve výklencích: „To je v městských oblastech, pro občasné řidiče nebo dokonce pro druhé a třetí vozidlo,“ říká. Země je navíc příliš malá a regionální rozdíly jsou příliš velké. "Každý Vídeňan jde někdy lyžovat. A k tomu jednoznačně potřebujete letní a zimní pneumatiku," vysvětluje Kilzer.

Terénní pneumatiky by neměly být zaměňovány s celoročními pneumatikami nebo s nimi srovnávány. Patří do segmentu terénních pneumatik a – jak název napovídá – lze je použít jak v terénu, tak na asfaltu.

„Správný výběr závisí na individuálních kritériích,“ vysvětlil nedávno Holger Rehberg, produktový manažer Goodyear Dunlop Tires Germany KFZwirtschaft: „Patří sem ujeté kilometry, kategorie a síla vozidla a také individuální jízdní návyky. Pro majitele vozidel, kteří najedou méně než 10 000 km ročně a kteří jezdí především v městských oblastech, je někdy dobrou alternativou celoroční pneumatika, říká Rehberg. Pokud ale cestujete přes Rakousko či Německo pracovně nebo jedete na zimní dovolenou, odborník zimní pneumatiky rozhodně doporučuje.
Mimochodem, Goodyear nabízí jeden zdarma online  Kvíz o pneumatikách. Pod heslem: "Jaký jste typ pneumatiky? Díky šesti otázkám na doporučení" mohou řidiči rychle a snadno zjistit, zda si mají vybrat celoroční pneumatiky nebo zimní pneumatiky.

A co byste měli vzít v úvahu u elektromobilů? Pneumatika je pneumatika, na pohonu nezáleží? Někdo by si mohl myslet. Ale není tomu tak. Elektromobily jsou kvůli bateriím výrazně těžší než ty se spalovacími motory a mají srovnatelně vysoký točivý moment, což má za následek okamžitou silnou akceleraci. Obě vlastnosti mají samozřejmě za následek vyšší zatížení pneumatik. A pak je tu otázka dosahu, která má zásadní význam. K tomu je výhodný nižší valivý odpor.

„Nemuseli jsme znovu vynalézat kolo, ale přehodnotili jsme mnoho aspektů pneumatiky, jak ji známe, abychom dosáhli optimálního výkonu,“ říká německý výrobce Continental. Kromě dobré přilnavosti a nízkého valivého odporu musí pryžová směs používaná u elektromobilů nabízet také maximální robustnost. Ve společnosti Conti se výsledek relevantního výzkumu nazývá EcoContact6, pneumatika speciálně navržená pro elektrická vozidla.

„Majitelům čistě elektrických vozů se doporučuje, aby při nákupu nových pneumatik používali odpovídající typy originálního vybavení,“ říká Lars Netsch, odborník na pneumatiky z TÜV SÜD. E-types mají výhody zejména ve městě a v mírně rychlém meziměstském provozu. Podle výrobců pneumatik může nižší valivý odpor mít za následek až o 8 procent delší dojezd. 

V oblasti pneumatik pro automobily se provádí mnoho výzkumů, a to nejen kvůli nastupující elektromobilitě. Pneumatiky budoucnosti budou stále inteligentnější (jsou spojené s autem), odolnější a udržitelnější (recyklace je velký problém). Pracuje se také na bezvzduchových pneumatikách. Můžete vidět nejzajímavější budoucí trendy  zde. 

Když už jsme u udržitelnosti: Ne každá defektní pneumatika se musí hned vyměnit za novou; někdy to jde snadno opravit. Můžete udělat to, co je třeba vzít v úvahu  zde  přečtěte si to a pak získejte své znalosti v jednom  eLearning  zkontrolovat snadno a jednoduše. 

Za vším tímto vývojem stojí průmysl s miliardovými tržbami. The  největší výrobce pneumatik na světě  jsou Michelin a Bridgestone, z nichž každý generuje roční tržby kolem 20 miliard eur z automobilových pneumatik. Na třetím místě následuje Continental. Německý dodavatelský gigant vygeneroval v roce 2020 jen se svou divizí pneumatik tržby více než deset miliard eur.