Niedobór surowców i inne problemy gospodarcze wpłynęły na ceny opon do samochodów pasażerskich i ciężarowych, na których wielu kierowców stara się zaoszczędzić. W tym artykule chcielibyśmy zwrócić uwagę właśnie na opony – element bodaj najważniejszy w całym podwoziu.

Nie jest przesadą stwierdzenie, że prawie wszystkie udoskonalenia wprowadzone przez producentów i dostawców (elektronika, układ napędowy, układ hamulcowy itp.) mogą stracić na znaczeniu, jeśli opona zapewniająca styk z jezdnią nie będzie działać prawidłowo. Łatwo zauważyć, że niezależnie od mocy i skuteczności hamowania danego samochodu, wykorzystanie ich potencjału jest możliwe tylko w stopniu, w jakim pozwoli na to opona, szczególnie na zakrętach.

Historia opony

W epoce przedsamochodowej zazwyczaj stosowano koła wykonane z drewna i metalowych wzmocnień. Jednak wraz ze wzrostem prędkości konstrukcja ta okazała się zbyt sztywna i krucha.

Amerykański inżynier Charles Goodyear wynalazł w 1839 r. proces wulkanizacji, dzięki któremu – mówiąc w wielkim skrócie – możliwe jest tworzenie wiązań krzyżowych pomiędzy cząsteczkami gumy przy pomocy siarki i wysokiej temperatury. To właśnie te wiązania nadają gumie odpowiednią elastyczność i jednocześnie twardość, której przed wulkanizacją guma nie posiadała. Obecnie oprócz siarki stosuje się wiele innych środków, ale o tym później.

W 1888 r. Charles Dunlop owinął wokół metalowego koła rowerowego gumową dętkę, najpierw wypełnioną wodą, a później powietrzem. Przemysł motoryzacyjny szybko podchwycił tę technologię, stosując ją i rozwijając po dziś dzień.

Konstrukcja dzisiejszej opony

Opona na pierwszy rzut oka nie wygląda skomplikowanie, ale jest naprawdę złożona i posiada wiele różnych elementów.

Wymieniamy najważniejsze elementy i ich funkcje:

Bieżnik: wzorzysta powierzchnia, która zapewnia kontakt z asfaltem. Jest to część opony, z której na pierwszy rzut oka możemy odczytać większość informacji o oponie: sezon, stopień zużycia, a nawet stan podwozia.

Bieżnik musi zapewniać doskonałą przyczepność nawet, jeśli pomiędzy oponę a asfalt trafi ciało obce takie jak woda deszczowa. Tutaj bardzo ważny jest wzór bieżnika, który producenci projektują tak, aby wycisnąć jak najwięcej wody spod opony podczas obrotu koła, minimalizując zjawisko zwane akwaplanacją.

Podobną rolę pełnią opony zimowe, ale tutaj trzeba użyć innej metody. Śnieg nie może być wypchnięty spod koła, a styczność opony ze śniegiem nie zapewnia dobrej przyczepności.

Przyczepność daje połączenie śnieg-śnieg. Dlatego opony zimowe są projektowane tak, aby do bieżnika wcisnąć jak najwięcej śniegu dla lepszej przyczepności.

Na oponach zimowych znajdziemy skomplikowane wzory bieżnika, w tym poprzeczne, a także lamelki. Nie jest to oczywiście jedyna różnica między oponami zimowymi a letnimi (np. opony zimowe są zazwyczaj zrobionej z bardziej miękkiej gumy, która ma tendencję do szybszego starzenia się), ale jest to najważniejsza kwestia, jeśli chodzi o bieżnik.

Bieżnik opony całorocznej posiada wzór łączący cechy dwóch pozostałych rodzajów (zazwyczaj środkowa część przypomina bieżnik zimowy, a obrzeża – letni).

Opony ponownie bieżnikowane były kiedyś powszechne, obecnie widuje się je wyłącznie w ciężarówkach. Ponowne bieżnikowanie to proces, w ramach którego na „łysej” oponie po odpowiednim oczyszczeniu montuje się nowy bieżnik. Celem tej praktyki jest oczywiście oszczędność pieniędzy.

Rowki: wzór bieżnika składa się m.in. rowków, których głębokość zgodnie z przepisami powinna wynosić co najmniej 1,6 mm. Zaleca się jednak wymianę opon, gdy głębokość spadnie poniżej 3 mm.

Warstwa uszczelniająca: utrzymuje szczelność opony i zapobiega przedostawaniu się do niej wilgoci i powietrza.

Drutówka: zapewnia stabilność opony – drutówka musi być sztywna poprzecznie, aby nie dopuścić do poślizgu i elastyczna promieniowo, aby amortyzować przeszkody.

Karkas: struktura nośna opony – obejmuje szkielet opony i przenosi siły ze stopki.

Fartuch nylonowy: w przypadku opon radialnych, fartuch to warstwa zatopiona w gumie pomiędzy bieżnikiem a karkasem, którego celem jest zapobieganie uszkodzeniom.

Stopka: obręcz ze zwiniętego drutu stalowego osadzona w gumie, sprawia, że opona przylega do felgi, wytrzymyjąc obciążenia do 1800 kg bez ryzyka rozerwania.

Rant ochronny felgi: rant ochronny felgi to specjalne wgłębienie zlokalizowane w okolicach stopki opony, mające na celu chronić felgę przed otarciami oraz uszkodzeniami wynikającymi przykładowo ze zbyt bliskiego podjeżdżania do krawężnika czy innej przeszkody.

Zawór: zamocowany na feldze (w przypadku opon bezdętkowych) lub wtopiony w dętkę, umożliwia napompowanie opony powietrzem i sprawdzenie ciśnienia.

Nakrętka zaworu: chroni zawór przed zabrudzeniem i wilgocią – konieczne jest uszczelnienie zaworu.

Materiał wykonania opony

To, co w tym artykule nazywamy gumą zawiera wiele innych składników. Kauczuk naturalny jest stosowany do dziś, ale oprócz niego istnieje mnóstwo polimerów syntetycznych, o których można by napisać osobny artykuł (np. chloropren, neopren, poliizopren lub NBR, czyli kauczuk butadienowo-akrylonitrylowy, itp.)

Oprócz głównego surowca występują również wypełniacze, takie jak sadza, która nadaje oponie kolor, krzemionka, która odpowiada za wiązanie siarki podczas wulkanizacji, kamień wapienny, itp.

Wypełniacze nie tylko jednak nadają kolor, ale zapewniają również przedłużenie żywotności opony, dzięki czemu jest ona bardziej odporna na wpływ czynników zewnętrznych.

Trzecią grupą są plastyfikatory, czyli oleje i żywice, dzięki którym opona jest bardziej elastyczna i ma większą przyczepność. Oleje zwiększają odporność na poślizg, dlatego opony zimowe mają go więcej niż letnie. Zmiękczacze zapobiegają twardnieniu i sztywnieniu gumy w niskich temperaturach.

W ciągu ostatnich 20-30 lat nastąpiły zmiany nie tylko w jakości materiałów, ale także w konstrukcji. Czujniki TPMS monitorujące ciśnienie stały się powszechne w UE i wielu innych krajach, a w wyższych kategoriach samochodów osobowych, opony odporne na przebicie są już niemal powszechne.

W obliczu zbliżającej się pełnej elektryfikacji, zwiększone obciążenia masowe zmuszają producentów do znalezienia alternatywnych rozwiązań zarówno w zakresie oporów toczenia, jak i nośności. Obecnie wszystkie duże firmy oponiarskie produkują co najmniej jedną rodzinę opon dedykowanych dla samochodów elektrycznych – to asortyment, który z czasem zyska na znaczeniu.

Certyfikacja UE

Rozporządzenie unijne (1222/2009), które weszło w życie w 2012 r., ma na celu poprawę bezpieczeństwa i wydajności pojazdów drogowych oraz zmniejszenie negatywnego wpływu opon na środowisko.

W ostatnich latach użytkownicy coraz częściej domagają się informacji na temat rzeczywistych właściwości użytkowych opon. Rozporządzenie UE ma pomóc w tym zakresie w trzech ważnych parametrów.

Od 1 listopada 2012 r. wszystkie opony samochodów osobowych, SUV-ów, lekkich ciężarówek i samochodów ciężarowych muszą być oznakowane powyższymi danymi. Ponadto dane z etykiety opony muszą znaleźć się również na fakturze zakupowej. Etykieta zawiera informacje o 3 cechach: efektywność paliwowa (opór toczenia), hamowanie na mokrej nawierzchni, hałas toczenia.