Opór toczenia Co oznacza kryterium wydajności energetycznej obecne na etykiecie europejskiego systemu znakowania opon? - fot. ©: fr.fotolia.com/rezulteo.com

W obliczu stale rosnących cen paliw coraz częściej wspomina się o wydajności samochodów oraz oporze toczenia opon. Ten drugi punkt jest zresztą mierzony właśnie jako kryterium wydajności paliwowej w europejskim systemie etykietowania opon wdrożonym w 2012 r. Ale jak rozumieć efektywność w kontekście ogumienia?

Działające siły

Kiedy mówimy, że „coś idzie jak po maśle”, mamy na myśli, że wszystko dzieje się zgodnie z planem, bez oporu, tarć ani zgrzytów. Jednak zakres tego powiedzenia jest ograniczony, gdyż każdy toczący się obiekt napotyka na przeciwne mu siły.  Podczas jazdy, samochody ciężarowe muszą pokonywać wiele różnych sił lub przynajmniej je skompensować: ich własny ciężar (zapewniający siłę bezwładności), opór powietrza, siły tarcia w silniku oraz opór toczenia opon. Konstruktorzy nieustannie pracują zatem nad zmniejszeniem ciężaru pojazdów oraz ułatwieniem przemieszczania się elementów tocznych. Im bardziej zmniejszymy opór, tym mniej energii będzie konieczne, by wprowadzić w ruch samochód ciężarowy. A mniej energii w tym wypadku oznacza niższe zużycie paliwa lub większy zasięg w przypadku aut elektrycznych. W związku ze skokami cen benzyny, a nawet oleju napędowego, zużycie paliwa stało się kluczową kwestią dla branży transportowej. Dodatkowo,  spalanie paliw kopalnych jest bezpośrednio związane z emisją szkodliwych gazów i cząsteczek (CO, CO2, NOx, …), w związku z czym walka o obniżenie zużycia paliwa zyskała również wymiar ekologiczny.

 

Nierówny rozkład sił

Ocenia się, że opór toczenia przekłada się na blisko 30 % zużycia paliwa przez samochody ciężarowe. W związku z tym, producenci opon również biorą udział w wyścigu technologicznymCo ciekawe, wpływ każdej osi na opór toczenia jest inny. W przypadku zespołu jezdnego złożonego z ciągnika siodłowego oraz przyczepy z trzema osiami, to właśnie one odpowiadają za 50 do 60 % oporu toczenia - przy czym szacunki te wahają się w zależności od producentów. Tymczasem, współczynnik ten wynosi zaledwie 15 do 17 % w przypadku opon osi prowadzącej, podczas gdy opony na koła osi napędowej są proporcjonalnie bardziej „obciążone”, gdyż wpływają na jedną trzecią lub jedną czwartą oporu toczenia.

 

Fizyka

Podobnie jak w przypadku wewnętrznych sił tarcia występujących w silniku, opór toczenia wynika ze strat energii. W idealnym świecie, zużywana energia (bez względu na to czy jest ona elektryczna, słoneczna, pochodząca od wiatru czy też ze spalania), byłaby w pełni wykorzystywana do napędzania pojazdu lub zasilania jego systemów. W rzeczywistości, zawsze jakaś jej część jest marnotrawiona gdzieś po drodze, często w formie wytwarzanego ciepła. Opór toczenia opony pochodzi właśnie od rozpraszania energii przez ogumienie. Gdyby tak opony wykonać z drewna bez warstwy gumy na zewnątrz to straty zostałyby zmniejszone podczas ślizgania się po drodze w związku z brakiem przyczepności. Jednakże, przeznaczeniem opon jest przecież zapewnienie komfortu oraz bezpieczeństwa kierowcy i pasażerom auta. Miękkość gumy pozwala oponie pełnić funkcję amortyzatora, absorbując nierówności na drodze. W związku z tym, opona jest stale poddawana ruchom ściskania i rozciągania oraz naprężeniom. W przeciwieństwie do sprężyny lub resoru, guma nie odzyskuje natychmiast swojego początkowego kształtu, gdy tylko przestanie działać na nią siła. Wraca do stanu spoczynku już z inną ilością energii, ponieważ jej część została rozproszona w formie ciepła. Są to tzw. straty histerezowe.

 

Sztuka kompromisów

Redukowanie tych strat pozwala obniżyć opór toczenia. W latach 90 zaczęto dodawać krzemionkę do mieszanki gumowej, dzięki czemu znacząco obniżono nagrzewanie się opon. Producenci mogliby utwardzić gumę, by ograniczyć jej uginanie się, jednak miałoby to negatywny wpływ na komfort jazdy oraz przyczepność na drodze. W związku z tym, muszą oni stosować rozwiązania kompromisowe, by móc zachować wszystkie te właściwości na akceptowalnym poziomie.

Kierowca również może wpłynąć na obniżenie oporu toczenia swoich opon, utrzymując zawsze optymalny poziom ciśnienia zalecany przez producenta. Niedopompowane opony mają tendencję do łatwiejszego uginania się. Zwiększają one ruchy ściskania i rozciągania podczas jazdy oraz powodują przegrzewanie się ogumienia.

Dodatkowo składniki mieszanki gumowej, które wpływają na obniżenie oporu toczenia, mogą mieć  negatywny wpływ na przyczepność na mokrej nawierzchni. Oto dlaczego europejski system etykietowania opon koncentruje się na tych dwóch kryteriach. Nie pozwalają one może w pełni ocenić właściwości opony, jednak ukazują wstępnie wysiłki, jakie zostały włożone przez producenta w pogodzenie bezpieczeństwa i efektywności energetycznej.

 

Kwestia etykiety

Etykieta efektywności paliwowej fot. ©: rezulteo

Ocena oporu toczenia przedstawiona na etykiecie jest wynikiem testów prowadzonych przez każdego producenta według wymogów normy ISO. Opona jest zatem poddawana testom, podczas których mierzony jest współczynnik oporu toczenia RRC (czyli Rolling Resistance Coefficient) w kg/t. Przy 4,0 kg/t lub poniżej tej wartości, produkt uzyskuje najlepszą ocenę, A; od 4,1 do 5,0 kg/t, otrzymuje klasę B; wartości od 5,1 do 6,0 kg/t odpowiadają klasie C; i tak dalej, aż do klasy F zarezerwowanej dla współczynników powyżej 8,1 kg/t. W przeciwieństwie do etykiet samochodów osobowych i lekkich aut dostawczych, skala dla samochodów ciężarowych zawiera klasę D, ale nie G.

Autor: Renaud Lacroix

Czy ten poradnik był użyteczny?

Dowiedz się więcej na ten temat

Hamowanie na mokrej drodze, kryterium bezpieczeństwa stosowane w europejskim systemie etykietowania opon

Osiągi

Pomimo faktu, że opór toczenia jest coraz bardziej istotnym kryterium przy wyborze opony ze względu ...

Czytaj›