Uszkodzenia opon: niejednorodność opon

Zjawisko niejednorodności może również wystąpić w efekcie innych etapów procesu produkcyjnego, jak choćby niewłaściwego składowania opon przed wulkanizacją.

Niejednorodność opon może znajdować swoje przyczyny np. w błędach konstrukcyjnych.

• niejednorodności masy,
• niejednorodności kształtu (grubości),
• niejednorodności sztywności.

Objawiają się one następującymi głównymi rodzajami niejednorodności:

• niewyrównoważeniem (statycznym i dynamicznym),
• efektem stożka,
• biciem bocznym,
• biciem promieniowym,
• zmianą sztywności promieniowej,
• zmianą sztywności bocznej.

Każda opona musi przejść badania, które mają za zadanie wychwycenie wszystkich usterek.

Dowiedz się więcej o uszkodzeniach opon

• uszkodzenia opon - wady fabryczne,
• uszkodzenia opon - usterki eksploatacyjne.

Pamiętajmy, że opona eksploatowana jest razem z felgą. Felga, ze względu na swoją sztywność ma wpływ (pozytywny lub negatywny) na niejednorodności masy i kształtu, nie ma natomiast w zasadzie wpływu na niejednorodność sztywności. Na początku powiedzieliśmy, że niejednorodność może powstać w czasie produkcji opon. Należy jednak pamiętać, że kryteria jednorodności są badane przez producentów, w takim stopniu jak wymaga tego jakość i powtarzalność procesu wytwórczego, co ma umożliwić wychwycenie egzemplarzy przekraczających limity jakościowe.

Poza wadami powstałymi na etapie produkcji opon powodem niejednorodności koła może być też:

• wada powstała w trakcie produkcji felgi,
• uszkodzenie opony i/lub felgi w czasie użytkowania np. w momencie najechania na przeszkodę lub hamowania na zablokowanych kołach,
• błąd w montażu lub brak optymalizacji położenia opony na feldze (nałożenie się negatywnego efektu opony i felgi, mimo że pojedynczo mieszczą się one w normach jakościowych). 

Niejednorodność opony może doprowadzić do jej przedwczesnego zużycia.

Niejednorodności po przekroczeniu wartości granicznych mogą powodować:

• hałas,
• wibracje,
• drżenie kierownicy,
• ściąganie pojazdu,
• przyspieszone, nieregularne zużycie opon,
• zużycie innych elementów pojazdu.

Dowiedz się więcej

• wymiana opon na nowe,
• naprawa opon w warsztacie.
• zużycie opon - po czym je poznać?

Niewyrównoważenie statyczne jest zjawiskiem polegajacym na nieregularnym rozkładzie masy w oponie, przy czym teoretyczny przypadek niewyrównoważenia statycznego zakłada, że dodatkowa masa umiejscowiona jest dokładnie w na osi symetrii bieżnika opony, powodując tylko drgania promieniowe.

Drugim zjawiskiem niejednorodności masy jest moment dynamiczny, który zakłada, że masa dodatkowo umiejscowiona jest idealnie symetrycznie względem środka ciężkości opony, powodując drgania poprzeczne. W rzeczywistości niewyrównoważanie statyczne zwykle występuje łacznie z momentem dynamicznym. Tworzą efekt niewyrównoważenia dynamicznego, który może być skompensowany przez wyważenie kół.

Gdy nie jest skompensowany lub jego wartość ze względu na niejednorodność opon i felgi będzie zbyt duża, może się przejawiać przez:

• wibracje i hałas w samochodzie,
• nienaturalne zużycie bieżnika ze skróceniem okresu eksploatacji opony,
• szybsze zużycie układu zawieszenia,
• wzrost zużycia paliwa.

Do głównych przyczyn niejednorodności masy można zaliczyć:

• nieprawidłowe rozmieszczenie zakładek poszczególnych elementów w oponie. Zakładki muszą znajdować się w rożnych miejscach na obwodzie tak, aby nie było miejsc zdecydowanie cięższych,
• niewłaściwa zakładka bieżnika jak i innych elementów (zbyt duża lub zbyt mała),
• nieprawidłowe naprężenie bieżnika,
• wahania grubości elementów opony.

Jeśli chodzi o zalecane maksymalne wartości wyważenia dla opon osobowych jest to - 60 g na stronę albo 100g na koło. Producenci stosują czasami naprawę polegającą na malowaniu wnętrza opony specjalnym płynem w miejscu gdzie brakuje masy, uzupełniając ją w ten sposób nawet o 100g. Poniższy wykres przedstawia średnie wartości niewyrównoważenia statycznego, charakterystyczne dla grup gabarytowych opon. Wartości te wyrażone są masą ciężarków, jakie należałoby zastosować w celu skompensowania niewyrównoważenia - w gramach.

Dowiedz się więcej o wyważaniu kół.

Orientacyjne, średnie niewyrównoważenia statycznego w gramach.

Bicie boczne

Bicie boczne jest to tendencja opony do ciągnięcia podczas jednego obrotu raz w lewą, raz w prawą stronę. Dzieje się to cyklicznie podczas każdego kolejnego obrotu koła. Występowanie tej siły wynika z nieregularności odległości między zewnętrzną częścią boku opony, a osią symetrii opony. Wartość siły bocznej jest zawsze dodatnia i odczuwalna w kabinie pasażerskiej jako drgania poprzeczne.

Bicie promieniowe

Bicie promieniowe są to zmiany promienia czoła napompowanej opony podczas jej obrotu. Idealna opona powinna mieć kształt dokładnie okrągły. Jednak w wyniku chociażby małych nieregularności grubości elementów konstrukcji opony, w praktyce może ona posiadać miejscowe garby na obwodzie, lub mieć kształt nieco owalny. Na drodze powoduje to sytuację, w której oś obrotu koła nie porusza się po linii prostej, lecz przemieszcza się w kierunku pionowym, co pod obciążeniem powoduje wahania siły promieniowej.

Te wahania sił promieniowych mogą być odczuwalne przez pasażerów jako drgania pionowe, którym mogą towarzyszyć hałas i ogólne pogorszenie komfortu jazdy oraz szybsze zużycie opon i elementów zawieszenia.

Ruch osi obrotu koła w wyniku występowania bicia promieniowego.

Zwykle wahania jednorodności kształtu wynikające z procesu produkcyjnego są stosunkowo małe i nie jesteśmy w stanie ich dostrzec gołym okiem. Jednak w czasie eksploatacji, w wyniku nagłego najazdu na przeszkodę lub miejscowego zużycia w wyniku hamowania awaryjnego, mogą powstać nieregularności silnie odczuwalne i często nawet widoczne.

Wahania sztywności promieniowej

Wahania sztywności promieniowej mają miejsce wtedy, gdy na obwodzie opony znajdują się miejsca, które mają różną sztywność. Dla uproszczenia moglibyśmy przyjąć, że boki opony zbudowane są ze sprężyn mających różną sztywność. Podczas toczenia dochodzą one kolejno do powierzchni drogi. Jeśli dana sprężyna byłaby bardzo sztywna ugięcie byłoby mniejsze, a jeśli mniej sztywna, byłoby większe. W efekcie oś obrotu koła ulegałaby ruchowi w osi pionowej.

Pod obciążeniem pojazdu wywołuje to wahanie sił pionowych, odczuwalne jako wibracje i hałas w samochodzie. Zwłaszcza podczas jazdy z dużą prędkością. Do przyczyn problemów ze sztywnością promieniową możemy zaliczyć zmianę promieniowości warstwy osnowy, zmiany grubości elementów opony oraz problemy z ich złączami oraz naprężeniem.

Wahania sztywności bocznej

Wahanie sztywności bocznej ma miejsce wtedy, gdy opona nie ma takiej samej sztywności poprzecznej na całym obwodzie. Podobnie jak w przypadku wahania sztywności promieniowej możemy przyjąć, że opona taka zbudowana jest ze sprężyn o różnej sztywności, jednak tym razem umieszczonych poprzecznie (między bokami opony). Występowanie wahania sztywności bocznej prowadzi do powstawania drgań poprzecznych o podobnym charakterze jak bicie boczne.

Niejednorodność opon może w sposób odczuwalny zmniejszyć komfort jazdy.

Efekt stożka to tendencja opony do toczenia się w podobny sposób jak stożek, czyli zbaczanie stale w jednym kierunku. Wartość stożka może być ujemna lub dodatnia (opona ciągnie w prawo lub w lewo).

Efekt stożkowy powodowany jest przez następujące elementy mogące mieć miejsce w czasie procesu produkcyjnego opon:

• niesymetryczne nakładanie bieżnika,
• niesymetryczne nakładanie opasań stalowych,
• niesymetrycznie wykonany bieżnik. 

Odczuwalnymi efektami efektu stożkowego o znacznej wartości może być:

• ściąganie kół, a w konsekwencji całego samochodu w jedną ze stron,
• zła kierowalność,
• większe zużycie bieżnika a więc redukcja przebiegu opony. 

Jednak gdy nasz samochód ściąga w lewo lub w prawo nie oznacza to koniecznie, że któraś z opon poddała się efektowi stożka, co kwalifikowałoby ją do reklamacji. Ściąganie może wynikać również z działania lub współdziałania innych elementów takich jak: niewłaściwa geometria ustawienia kół, asymetria pojazdu, czy wreszcie negatywne nakładanie się wartości stożka poszczególnych opon.

Wtedy na przykład opony przedniej osi mogą mieć stożek ujemny i ciągnąc w jedną stronę, a tylnej dodatni i ciągnąc w drugą. W takim przypadku rozwiązaniem jest takie zamienienie pozycji opon aby wektory sił jak najbardziej się równoważyły. Występujące na rynku wyważarki wysokiej klasy posiadają funkcje ułatwiające rozwiązywanie tego typu problemów.