16.08.2010 08:36
0

Funkcje poszczególnych elementów opony

Autor: opony.com.pl
Czytaj o budowie opon. Sprawdź z jakich elementów składa się opona. Poznaj funkcję poszczególnych elementów.

W tym artykule przybliżymy Wam budowę opony. Nie będziemy jednak opisywać jak wygląda - bo to wszyscy widzą. Przedstawimy, z jakich elementów się składa, zanim stanie się całością w procesie wulkanizacji. Powiemy też, jakie są funkcje poszczególnych elementów.

elementy opony

Elementy podstawowe - obowiązkowe

Kapa butylowa

Jest to szczelna wobec powietrza i wody warstwa gumy, która zastępuje dętkę w oponach bezdętkowych. Wykonana jest z mieszanki gumowej, która nie przepuszcza powietrza - butylu. Butyl jest kauczukiem syntetycznym, będącym produktem polimeryzacji izobutylenu lub kopolimeryzacji izobutylenu z niewielką ilością izoprenu bądź butadienu. Po wulkanizacji charakteryzuje się dużą odpornością chemiczną na działanie środków utleniających, kwasów i zasad oraz bardzo dobrymi własnościami mechanicznymi; w tym szczelnością. W związku z tym, funkcją kapy butylowej jest minimalizacja strat powietrza oraz ochrona elementów wewnętrznych opony przed termooksydacją, czyli wnikaniu tlenu, ozonu i wody w mieszanki składające się na oponę. Na etapie produkcji butyl wymaga szczególnego traktowania, gdyż ze względu na swoje właściwości nie łączy się z mieszankami niebutylowymi, w związku z tym zanieczyszczenie innych mieszanek może doprowadzić do problemów w czasie produkcji, jak i eksploatacji.

Kapa butylowa
Wnikanie kapy butylowej pomiędzy nitki kordu
tekstylnego.

Warstwa tekstylna-osnowa

Tkanina tekstylna, która tworzy swoisty szkielet opony. Tkanina składa się z nitek kordu zwykle poliestrowego lub wiskozowego (rzadziej aramidowego i innych) pokalandrowanych z dwóch stron warstwami gumy. Standardowa grubość warstwy tekstylnej wynosi od 1 do 1,5 milimetra. Kierunek przebiegu nitek jest radialny - od drutówki po jednej stronie opony do drutówki po drugiej stronie opony. Opona osobowa może składać się z jednej, dwóch lub nawet kilku warstw osnowy w zależności od wymagań technicznych (indeksu nośności i prędkości) i założeń modelu. W przypadku opon ciężarowych warstwa osnowy może być wykonana z kordu stalowego. Funkcją warstwy tekstylnej jest przenoszenie obciążenia – utrzymywanie kształtu opony pod wpływem ciśnienia wewnętrznego przez cały czas użytkowania. Zapewnienia przenoszenie przeciążeń wzdłużnych w czasie przyśpieszania i hamowania oraz poprzecznych w czasie skręcania, jak również  pochłaniania wszelkie nierówności drogi.

Drutówki

Mówiąc o warstwie tekstylnej należy następnie wspomnieć o drutówkach. Są to wytrzymałe druty stalowe lub pogumowane druty tworzące kilka zwojów, które pozwalają na osadzenie opony na obręczy. Każda opona zawiera dwie drutówki, wokół których przewinięta jest warstwa osnowy tekstylnej. Średnica drutówek musi ściśle odpowiadać średnicy osadzenia, gdyż ich funkcją jest zapewnienie właściwej montowalności i szczelności opony założonej na feldze, zapewnienie trwałości połączenia oraz przenoszenie sił.

Wypełniacz

Bardzo istotnym elementem jest wypełniacz, czyli guma profilowana, charakteryzująca się po wulkanizacji odpowiednią sztywnością, która określa położenie, zapewnia utrzymanie drutówki oraz usztywnia stopkę. Ma duże znaczenie jeśli chodzi o właściwe parametry techniczne (wymogi indeksu prędkości i nośności), odpowiedzialny jest za kierowalność, komfort i trwałość opony.

Pasek stopowy

Pasek stopowy jest to element, która zapewnia szczelność opony i izoluje drutówkę od felgi. Wykonany jest z mieszanki o takich właściwościach, które zapewniają minimalne zużycie w czasie ciągłego kontaktu z felgą, zapewniają szczelność i trwałość.

Guma boku

Guma, która zapewnia ochronę opony, a więc jej elementu nośnego, czyli warstwy tekstylnej i elementu odpowiedzialnego za szczelność, czyli warstwy butylowej przed wszelkimi czynnikami zewnętrznymi . Zabezpiecza więc przed przecięciami, otarciami, czynnikami środowiskowymi takimi jak: promieniowanie ultrafioletowe, różnice temperatur, środki chemiczne itp. Profil boku opony może być ukształtowany w taki sposób, że zabezpieczać będzie felgę przed uszkodzeniem. Mówimy wtedy o obecności rantu ochronnego felgi.  W składzie mieszanki gumowej stosowanej do produkcji tego elementu bardzo istotna jest obecność składników antystarzeniowych, co pozwala uniknąć powstawania charakterystycznych spękań na bokach, wynikających z ciągłej ekspozycji na działanie słońca, deszczu i wielu innych czynników oraz upływu czasu.

Opasania stalowe

Są to tkaniny metalowe, które tworzą uzbrojenie czoła. Występowanie opasań jest podstawową cechą opon radialnych. Standardowo w oponie występują dwa opasania, których przebieg nitek wraz z nitkami osnowy tworzy siatkę trójkątów, co zapewnia oponie jej wytrzymałość i osiągi. Nitki jednego z opasań skierowane są w kierunku prawym a drugiego w kierunku lewym, kąt nitek kordu tekstylnego wynosi zaś 90 stopni. Stosowane kąty opasań stalowych są różne i zależą od klasy i przeznaczenia danego modelu. Opony o sportowym charakterze, mają zwykle większy kąt opasań np. 28 stopni, zaś opony do aut klasy średniej, albo modele mające zapewniać komfort podróżowania mają mniejszy kąt rzędu 22-23 stopni.

Tkaniny stosowane w przypadku opon osobowych składają się z drutów średnicy 0,2- 0,5 mm pokalandrowanych z dwóch stron cienką warstwą odpowiedniej mieszanki gumowej.

Zastosowanie opasań w oponach radialnych pozwoliło głównie na poprawę kierowalności względem opon diagonalnych. Wprowadzenie tego elementu pozwala na lepsze przeniesienie poleceń z kierownicy na drogę, zwiększyło też trwałość opony.

Bieżnik

Jeden z najważniejszych komponentów opony zapewniający kontakt z drogą.  Jest to element profilowany wykonany z mieszanek gumowych, które ze względu na dużą ilość ról do spełnienie mają zwykle bardzo złożony skład. W gumach bieżnikowych stosowane są kauczuki naturalne oraz kauczuki syntetyczne, czyli polibutadienowe (BR),  styrenowo-butadienowe (SBR), czy kauczuki nowej generacji S-SBR. W skład mieszanki może wchodzić nawet kilka elastomerów, wymieszanych z sadzę, krzemionką, olejami, przyśpieszaczami i aktywatorami wulkanizacji oraz wieloma innymi składnikami.

Funkcje bieżnika

Do funkcji bieżnika zaliczamy:

- zapewnienie przyczepności (istotne są właściwości mieszanki jak i rzeźby bieżnik),
- kierowalność, zachowanie w zakręcie,
- odporność na zużycie ( czas trwania i forma zużycia, jej regularność),
- wpływ na poziom hałasu i komfortu,
- generowane opory toczenia i związany z nim wpływ na zużycie paliwa.

Jak przekonamy się za chwilę, bieżnik jest komponentem, który ma istotny wpływ na prawie wszystkie ważne osiągi opony.

Elementy dodatkowe - uzupełniające

Pasek izolacyjny.

Guma na krawędzi opasań chroniąca karkas przed ewentualnymi uszkodzeniami przez nitki opasania stalowego.

Pasek o kącie zero stopni

Tkanina tekstylna tworząca opasanie tekstylne, które stabilizuje czoło opony. Jest to zwykle wąski pasek składający z kilku- kilkunastu nitek pogumowanego kordu nylonowego lub aramidowego, który jest nawinięty na opasania stalowe, czyli znajduje się pod bieżnikiem. Ten element ma ogromne znaczenie jeśli chodzi o odporność na duże prędkości, wpływa też na kształt odcisku opony, co może poprawiać odporność opony na aquaplaning.

Czefer gumowy

Guma profilowana, która umieszczona jest wzdłuż i powyżej wypełniacza, usztywnia stopkę opony, pozwala na osiągnięcie właściwych parametrów trakcyjnych, właściwej sztywności i wytrzymałości.

Wzmocnienia przewinięcia

Paski kordów tekstylnych i stalowych, która usztywnia stopkę opony. Stosowane są liczne rozwiązania- mogą być to paski pojedyncze lub podwójne- krzyżujące się. Umiejscowiony jest pomiędzy wypełniaczem, a paskiem stopowym i gumą boku. Stosowana w oponach o tak zwanym niskim przewinięciem warstwy.

Guma miejscowo wzmacniająca

Dodatek gumy służący jako podkład pomiędzy warstwą NC i paskiem stopowym.

Wewnętrzny pasek wzmacniający

Guma, która zapobiega wnikaniu kapy butylowej miedzy nitki warstwy tekstylnej, wzmacniając jednocześnie oponę w strefie barku od wewnątrz.

Podkład bieżnika

Guma, która zmniejsza nagrzewanie się czoła opony oraz spełnia funkcję ochronną względem opasań stalowych.

Relacje między komponentami opony, a głównymi osiągami.

Zbierzmy teraz przedstawione powyżej informacje w formie tabeli i zobaczmy, jakie elementy w jakim stopniu odpowiadają za poszczególne główne osiągi. Zobaczymy też jaki jest wpływ wzoru bieżnika i kształtu formy wulkanizacyjnej.

osiągi elementów opon
1- mały wpływ, 2- średni wpływ, 3- duży wpływ, nd- nie dotyczy

Na podstawie powyższych danych można potwierdzić to co powiedzieliśmy wcześniej, a mianowicie, że najważniejszym elementem opony, który ma wpływ na prawie wszystkie osiągi jest jej bieżnik. W zasadzie równie istotną rolę  odgrywają obydwa jego aspekty, czyli charakterystyka zastosowanej mieszanki i kształt nadany przez formę wulkanizacyjną. Ich znaczenie jest zwłaszcza zauważalne w przypadku osiągów bezpośrednio związanych z bezpieczeństwem, czyli przyczepności na suchej i mokrej drodze oraz prowadzeniu. Duży wpływ obydwu czynników jest też na trwałość. Wzór bieżnika i zastosowana mieszanka muszą się wzajemnie uzupełniać. Nowoczesne mieszanki bieżnika, zawierające w swoim składzie krzemionkę pozwalana na obniżenie poziomu oporów toczenia, wpływ rzeźby w odniesieniu do tego parametru nie jest, aż tak istotny. Ma jednak ogromne znaczenie jeśli chodzi o poziom hałasu i komfortu. Godne zauważenie jest to, że w zasadzie wszystkie elementy mają duży wpływ na prowadzenie.



Komentarze