Ogumienie terenowe – trochę teorii

Cóż z tego, że dysponujemy świetnym podwoziem i mocnym silnikiem jeśli zawiedzie ostatnie ogniwo - opony? Przyjrzyjmy się podstawowym typom opon stosowanym w samochodach terenowych.

 

Zwiększenie tylko szerokości profilu opony przy stałym H i D powoduje zwiększenie szerokości kontakty opony z glebą bez zmiany jego długości. Przy czym powierzchnia kontaktu wzrasta prawie proporcjonalnie do szerokości profilu. Pokonywanie pionowych przeszkód praktycznie nie polepsza się. Opór toczenia koła po miękkim gruncie zmienia się wraz ze zmianą głębokości jak i szerokości koleiny. W większości przypadków przy zwiększeniu szerokości profilu opony obserwuje się znaczne zmniejszenie głębokości kolein, dzięki czemu zmniejsza się opór toczenia. Zwiększanie szerokości profilu jest korzystne tylko do pewnej granicy.

W odróżnieniu od rozpatrywanych wcześniej parametrów, zarówno zwiększenie szerokości jak i wysokości profilu opony proporcjonalnie zwiększa dopuszczalne normalne ugięcie, co dodatkowo zwiększa długość i szerokość powierzchni kontaktu opony z gruntem, a także zwiększa możliwość regulacji ciśnienia napompowania opony. Opór toczenia po twardej nawierzchni zwiększa się wraz ze wzrostem wielkości strefy kontaktu opony z powierzchnią i wzrostu masy materiału gumokordnego narażonego na deformacje. Przyczepność na suchych drogach, jak już wspominano, wzrasta a na mokrych może maleć. Na odkształcalnych gruntach wpływ zwiększenia promienia profilu opony na opór toczenia i przyczepności koła z gruntem jest kompilacją wpływów dwóch wcześniej opisanych parametrów.

We współczesnych oponach z regulowanym ciśnieniem rozmiary profilu są o 25 do 40% większe od opon niskociśnieniowych przy tym samym obciążeniu. Podstawowa różnica polega na możliwości krótkotrwałego ruchu przy normalnym ugięciu do 0,35H. Możliwość ich wykorzystania przy jeszcze większym ugięciu opony ograniczona jest utratą bocznej stateczności.

Minimalny nacisk jednostkowy na grunt w oponach z regulowanym ciśnieniem zastosowanych we współczesnych pojazdach  wynosi około 0,09 MPa. W celu uzyskania jeszcze mniejszych nacisków jednostkowych konieczne jest zwiększenie rozmiarów profilu. Przy tym zwiększa się również zewnętrzna średnica opony a zakres zmian ciśnienia napompowania opony maleje.

Wpływ konstrukcji bieżnika

Na eksploatacyjną jakość koła istotnie wpływają następujące parametry bieżnika: szerokość odniesienia, promień krzywizny, współczynnik wypełnienia, rzeźba (rozmiary, kształt występów i wgłębień). Przy wyborze parametrów bieżnika dla dróg z twardą nawierzchnią konieczne jest zapewnienie: przyczepności w kierunku podłużnym i poprzecznym, małych strat spowodowanych  tarciem wewnętrznym, cichobieżności, minimalnych nacisków na drogę dla obniżenia zużycia opony i powierzchni drogi.

Przy zwiększeniu szerokości bieżnika zmniejszają się naciski na drogę, jednak zwiększa się grubość występów na skraju bieżni, w rezultacie podwyższają się straty spowodowane tarciem wewnętrznym, temperaturą i wzrasta niebezpieczeństwo zniszczenia opony w tej strefie, zwiększając sztywność ścianek bocznych i naprężenia w szkielecie ścianek opony.

Przy zmniejszeniu do określonej granicy krzywizny powierzchni bieżnej opony maleją straty na toczenie i zużycie bieżnika na skutek zmniejszenia deformacji elementów opony i ich prześlizgiwania się względem drogi. Przy zwiększaniu wysokości występów bieżnika podwyższa się trwałość bieżnika, polepsza się przyczepność na zabłoconych drogach, jednak w związku z tym zwiększają się również straty przy toczeniu, wzrasta masa i moment bezwładności opony. Zwiększone straty przy toczeniu opony z podwyższonymi występami bieżnika związane są ze wzrostem strat histerezy w gumie bieżnika, jak i ze wzrostem prześlizgiwania się elementów bieżnika względem drogi.