Tajemnice opon – czarna robota

Opona to chyba najbardziej niedoceniony element samochodu. Najbardziej spektakularne parametry - moc i osiągi, ostatnio też ekonomiczność i poziom emisji - przesłaniają wszystkie inne; a przecież, aby moc zamienić na osiągi i ograniczyć zużycie paliwa, na czterech obszarach styku gumy z nawierzchnią - zwykle nie większych od pocztówek - kilka rzeczy musi się wydarzyć.

Przede wszystkim, opona jest dziś traktowana jako element układu zawieszenia. Zawieszenie i opony to drgania, drgania i jeszcze raz drgania - rozpatruje się je tylko razem. Rosnące osiągi stawiają niesamowite wymagania właśnie przed oponami. Żeby półtora- lub dwutonowe (a w wypadku SUV-ów znacznie cięższe) auta przyspieszały do setki w niecałe 5 sekund albo szybciej, pokonywały tory wyścigowe poprawiając czasy poprzedników po kilka sekund, charakteryzowały się dobrym prowadzeniem i dysponowały poziomem przyczepności na niebotycznym poziomie, muszą się czymś konkretnym o asfalt oprzeć.

Na dodatek, w najbliższej przyszłości auta nie staną się lżejsze - w najlepszym wypadku ich masa pozostanie taka sama - a będą szybsze i bardziej przyczepne. Ogumienie już ma sporo, a będzie miało jeszcze więcej roboty.

Konstrukcja opony to znacznie więcej niż suma pojedynczych części. Jest to przede wszystkim jedno wielkie siedlisko wymagań ze sobą sprzecznych. Konflikty typu przyczepność na suchym kontra trzymanie na mokrym, przyczepność na mokrym kontra hałas, właściwości jezdne kontra komfort, przyczepność na mokrym kontra przebieg, przebieg kontra opory toczenia, zdolność odprowadzania dużych ilości wody kontra przyczepność na wilgotnej nawierzchni - to tylko czubek piramidy. W wypadku każdej z tych par bardzo łatwo jest wyraźnie poprawić jeden z elementów nawet przy dość niskich nakładach. Tylko że jakość drugiego poleci na dno.

Najnowszy trik to stosowanie mieszanek, których seryjna produkcja jeszcze niedawno była nie do pomyślenia. Świetnym przykładem jest nowiutki Michelin Pilot Sport 3, w wypadku którego mieszanka bieżnika to kogel-mogel trzech składników. Pierwszym jest elastomer mający zdolność przywierania nawet do mokrego asfaltu. Jest tak giętki i potrafi tak szybko przybierać kształt tego, do czego jest przyciśnięty, że bloki bieżnika w tym niezwykle krótkim czasie, w jakim stykają się z nawierzchnią, zdążają "chwycić ją" maksymalnie dużą powierzchnią. To pozwala wykorzystać mikroskrawki suchego asfaltu. Ten właśnie składnik odgrywa kluczową rolę podczas hamowania na mokrej nawierzchni. Kolejnym składnikiem jest polimer charakteryzujący się wyjątkową wytrzymałością. Można go rozciągać, ale bardzo trudno go zerwać - nawet poddany działaniu ogromnych sił (np. ostra jazda po zakrętach na suchym), nie pozwala rozerwać łańcuchów cząsteczkowych. W efekcie, bloki bieżnika ścierają się w wyraźnie mniejszym stopniu i okres użytkowania opony jest dłuższy. Wreszcie, trzecim elementem jest krzemionka, zwykle trudna do wkomponowania w gumę bieżnika, bo źle "miesza się" z pozostałymi składnikami. Rola krzemionki jest jednak kluczowa, gdyż pozwala ona zachować giętkość opony przy mniejszym nagrzewaniu się. A mniejsze nagrzewanie opony oznacza niższe opory toczenia, czyli mniejsze straty energii, które przeliczają się na zużycie paliwa i poziom emisji. Jednocześnie z ilością krzemionki nie można przesadzić, bo musi zostać trochę miejsca dla sadzy, kluczowej dla długowieczności opony. Kółko się zamyka.

Michelin uważa, że te trzy elementy - elastomer giętki, silny oraz krzemionkę - po raz pierwszy zmieszano w ten sposób. Z tej mikstury jest wykonany cały bieżnik opony Pilot Sport 3. W imię zachowania przyczepności na mokrym, Michelin poświęca nawet powierzchnię kontaktu z nawierzchnią, zwykle traktowaną jako świętość. Okazuje się, że bardziej zaokrąglony bark opony pozwala sprawniej odprowadzić na boki wodę. Jak zapewnia producent, a potwierdzają testy niemieckiego TÜV, na mokrej nawierzchni droga hamowania jest krótsza aż o trzy metry (80-0 km/h), opony mają o 10% lepszą żywotność i na każdych 100 km pozwalają oszczędzić 0,1 l paliwa, co odpowiada niższej o 2 g/km emisji CO2. Jednocześnie, pomimo nieco mniejszego kontaktu z nawierzchnią niż w wypadku Pilot Sport 2 (ze względu na wspomniane zaokrąglenie barków opony), Pilot Sport 3 zapewnia identyczny poziom przyczepności na suchym.

Coraz większą rolę będzie grało zużycie paliwa oraz wszystkie kwestie o zielonkawym zabarwieniu. Opony mają tu sporo do powiedzenia, a będą miały jeszcze więcej, kiedy zaczną pojawiać się auta z napędem elektrycznym. Na razie najwięksi producenci (Michelin, Continental, Goodyear, Bridgestone, Pirelli) eliminują z konstrukcji opon chemikalia i surowce kopalne, gdzie się da zastępując je surowcami odnawialnymi.

Continental, zamiast przy kole, próbuje umieścić czujniki ABS-u właśnie przy oponie (w bocznej części). Byłoby to doskonałe źródło informacji o siłach, jakie przenosi opona, o zmianach obciążenia, chwilowym poziomie przyczepności - znacznie lepsze niż obecnie wykorzystywane czujniki. To dostarczyłoby systemom bezpieczeństwa (ABS, ESP) znacznie dokładniejszych informacji, pozwalając reagować wcześniej, szybciej i bardziej precyzyjnie.

Zmienia się dużo, będzie zmieniać jeszcze więcej. Tylko kolor opon pozostanie taki sam.

Tekst: Roman Popkiewicz

zobacz galerię