Co nevíte o svém automobilu: pneumatiky jsou základem (1. díl)

Díky objevům v gumárenském průmyslu železné obruče nejdříve nahradily plné gumové. Nicméně to byl jen první krok k pneumatice, jak ji známe dnes. Přitom již v roce 1845 jistý skotský vynálezce Robert William Thomson vytvořil pneumatiku naplněnou vzduchem. Pod kožený plášť připevněný ke kolu umístil několik tenkých dutých hadiček se vzduchem uvnitř. O rok později si tento princip nechal patentovat ve Francii a v USA. Nicméně se nijak nerozšířil, zapadl do zapomnění a výrobci dál setrvávali u plných pryžových obručí.

Tak se mohlo stát, že o více než 40 let později a 15 let po Thomsonově smrti si na patentový úřad přišel přihlásit pneumatiku plněnou vzduchem jiný jeho krajan, John Boyd Dunlop. A uspěl, protože na Thomsona se dávno zapomnělo, tudíž o něm ani o jeho vynálezu nic nevěděli. Dunlop si pneumatiku nechal patentovat v roce 1888, když na ní po celý předchozí rok pracoval. Inspirovalo jej utrpení jeho syna, kterému doktor jako léčbu těžkého nachlazení doporučil jezdit na šlapací tříkolce. Ta měla běžné gumové obruče a Dunlopův syn si při ježdění užil nepohodlí dosytosti. Aby mu otec jízdu ulehčil, připevnil na kola dutou gumovou hadici naplněnou vzduchem.

Potřeboval však svému nápadu dopřát patřičné publicity, domluvil se proto s tehdy známým cyklistickým závodníkem Williem Humem, aby jeho pneumatiky vyzkoušel v praxi. A tak se také stalo. Chvíli po zapsání patentu Hume vyhrál závody v Belfastu a pak další. Pneumatika měla cestu do světa otevřenou. Ale nebylo to tak jednoduché. V roce 1890 se ukázalo, že údajně Dunlopův princip si už před ním patentoval Thomson, takže Dunlop přišel jak o patent, tak i o monopol. Thomson však už nebyl na světě, svá patentová práva nemohl uplatňovat, a tak se na výrobu pneumatik vrhl kdekdo.

Revoluční Michelin
V roce 1891 o sobě dali poprvé vědět bratři Michelinové, kteří vyrobili první pneumatiku, jež se dala sejmout z ráfku a nahradit novou. A právě oni to byli, kdo jako první použili pneumatiky naplněné vzduchem na automobilu. Stalo se tak o čtyři roky později, do té doby se montovaly jen na jízdní kola. Vozidla měla dokonce nařízeno používat plné gumové obruče, takže Michelinové vlastně provedli „protizákonný automobilový puč“. Nicméně jejich nápad se velmi rychle rozšířil k dalším výrobcům aut, kteří se na přelomu 19. a 20. století vyrojili jako huby po dešti.
Hned v roce 1896 dokonce vznikl první specializovaný výrobce pneumatik, firma BF Goodrich, který je nejprve dodával výhradně automobilce Winton. Ve stejném roce prodal John Dunlop svou firmu na výrobu cyklistických pneumatik a nový vlastník, papírnický magnát William Du Cros, se vrhl na produkci automobilových pneumatik také, nadále pod značkou Dunlop. Dnes je na světě asi 450 výrobců pneumatik, kteří jich za rok vyprodukují více než miliardu. Není tedy divu, že jsou největšími odběrateli přírodního kaučuku na světě.

Další krok k moderní pneumatice přišel v roce 1904, když začala společnost Firestone produkovat pneumatiky pomocí kordového tkaniva. Poté se v konstrukci pneumatik dlouho nic neudálo, až se o slovo opět přihlásil Michelin. V roce 1948 tento francouzský gumárenský kolos představil radiální pneumatiku. Ta, na rozdíl od do té doby používané diagonální, přinášela větší odolnost, tím i životnost a menší valivý odpor, tedy i úsporu paliva. Ovšem nové pneumatiky si vynutily u aut změny v konstrukci zavěšení a odpružení kol.

Zajímavé je, že se radiální pneumatika rychle rozšířila po celém světě, ale ve Spojených státech ji ignorovali. Tamním konzervativním výrobcům se nelíbilo, že by museli zasahovat do zažitých konvencí konstrukce automobilů. Ovšem v 70. letech ropná krize zasáhla i USA a zákazníci najednou požadovali ekonomické vozy. Tak se stalo, že v roce 1983 už žádné nové americké auto nevyjelo z továrny bez radiálních pneumatik. Od konce 40. let už vlastně k žádnému průlomovému počinu v konstrukci pneumatik nedošlo až do roku 2005. A zase u toho byl Michelin. Tehdy představil první bezplášťové kolo Michelin Tweel, které je ráfkem i pneumatikou dohromady a nemá vzduchovou náplň. To už je ale jiná kapitola.

Pneumatika a její součásti
Většina dnešních pneumatik je huštěna stlačeným vzduchem a v její konstrukci jsou použita kordová tkaniva s vyztuženou kostrou. Vyrábějí se z přírodního i syntetického kaučuku za pomoci speciální textilie, ocelových drátů, sazí a různých chemických přísad zlepšujících vlastnosti gumy. Pneumatika se skládá z několika částí, konkrétně z běhounu, patky, bočnice, ramena, kostry, nárazníku a vnitřní složky.

Běhoun:
Je v přímém kontaktu s vozovkou, je to vlastně část se vzorkem, která musí snášet největší zatížení a také se nejrychleji opotřebovává.
Rameno:
Ramenem se označuje přechod mezi běhounem a bočnicí.
Bočnice:
Nachází se mezi ramenem a patkou pneumatiky. Díky svému pružnému provedení chrání kostru pneumatiky a zvyšuje komfort jízdy. Na bočnici jsou uvedené údaje o typu, velikosti, provedení, vzorku, výrobci pneumatiky společně s názvem produktu a označením různých vlastností.
Patka:
Patka pneumatiky přiléhá k ráfku a drží ji na něm. V patce jsou ukončení vláken kordové tkaniny a tvoří ji rovněž ocelový drát a jádro.
Kostra:
Je samým základem konstrukce pneumatiky a je tvořena několika vrstvami kordových vláken. Její funkcí je především absorpce zatížení a rázů do pneumatiky, stejně tak jako udržení jejího tvaru za pomoci stlačeného vzduchu uvnitř.
Nárazník:
Vrstva kordu umístěná mezi kostru pneumatiky a běhoun se nazývá nárazník. Chrání kostru pneumatiky před trhlinami a poškozeními, pokud je běhoun narušen.
Vnitřní vložka:
Představuje gumovou vrstvu, která udržuje vzduch uvnitř pneumatiky. U bezdušových pneumatik nahrazuje vzdušnici.

Typy pneumatik
Diagonální – její název je odvozen od způsobu kladení kordových vláken při výrobě. Ty se v případě diagonální pneumatiky kladou na sebe podélně po obvodu pneumatiky do kříže pod úhlem třicet až čtyřicet stupňů. Diagonální pneumatiky mají vyšší celkovou pevnost a boční stabilitu než moderní radiální pneumatiky. Jsou také díky tomu méně náchylné k poškození bočnic. Vykazují také lepší průchodnost bahnitým terénem a poskytují komfortnější jízdu na hrbolatém povrchu. Ovšem na tvrdých hladkých vozovkách se rychle opotřebovávají. Navíc mají menší nosnost a jsou nevhodné pro vyšší rychlosti kvůli malé styčné ploše s vozovkou.
Radiální – u tohoto typu se při výrobě kladou kordová vlákna napříč běhounem, kolmo na patky pneumatiky, tedy radiálně. Kord je navíc zpevněn několika vrstvami nárazníku v obvodovém směru těla pneumatiky. Díky tomu jsou bočnice pružnější než u diagonálních pneumatik, což zajišťuje vyšší komfort při jízdě. Na druhou stranu jsou méně odolné vůči poškozením a průrazům. Radiální pneumatiky ale mají vyšší nosnost a jsou vhodné i pro vysoké rychlosti díky menšímu valivému odporu. Díky lepší přilnavosti je vůz lépe ovladatelný a kola i efektivněji přenášejí na vozovku výkon motoru, ovšem obecně jsou radiální pneumatiky dražší na výrobu.

Exitují i další typy pneumatik, jako polopneumatické či pevné bez huštění stlačeným vzduchem atd. Ty se však používají především v průmyslu nebo pro speciální účely, u běžných osobních a nákladních vozidel je nenajdeme.
Typy vzorků (dezénů)
Rozlišujeme tři základní typy dezénů, a to symetrický, asymetrický a směrový. Symetrické pneumatiky můžeme nasadit na vozidle na jakékoliv místo v jakékoliv poloze. Jejich výhody spočívají v dobrých jízdních vlastnostech na suchu, ovšem přesný opak přichází na mokré vozovce. Obecně symetrický vzorek vykazuje i horší stabilitu v zatáčkách.

Asymetrický vzorek je charakteristický tím, že má odlišnou strukturu u vnější a vnitřní strany pneumatiky. Většinou je to tak, že na vnitřní straně vzorek zajišťuje odvod vody a přenos záběrových a brzdných sil na vozovku. Na straně vnější pak má na starosti vedení v přímém směru a stabilitu v zatáčkách, tomu odpovídá odlišné tvarování vzorku. U asymetrického vzorku se nerozlišují pravé a levé pneumatiky, ale jejich umístění na voze se řídí označením strany na bočnici (outside, inside). Většina letních pneumatik má právě asymetrický vzorek, protože poskytuje kratší brzdnou dráhu, vyšší životnost, stabilitu v zatáčkách a nízkou hlučnost.

Směrový neboli šípový dezén je speciální variantou symetrického dezénu. Má velmi dobrý záběr po celé své ploše a mnohem lépe odvádí z běhounu sníh i vodu ve srovnání s asymetrickým vzorkem. Proto je tento typ dezénu nejpoužívanější u zimních pneumatik.

Věčné téma – letní a zimní pneumatiky, i ty univerzální
Pokud se venkovní teplota pohybuje nad 7 °C, jsou nejvhodnější tzv. letní pneumatiky. Ty jsou vyrobeny z tvrdší gumové směsi, takže se pomaleji opotřebovávají a lépe odolají vysokým teplotám. Navíc díky menšímu valivému odporu přinášejí významnou úsporu paliva. Pokud ovšem teplota klesne pod onu hranici 7 °C, letní pneumatiky ztuhnou natolik, že se sníží přilnavost a tím také ovladatelnost vozu. Čím je okolní teplota nižší, tím hůře.

Zimní pneumatiky jsou vyrobeny z měkčího materiálu, při nízkých teplotách tuhnou méně, neztrácejí tedy přilnavost a pružnost. Na svědomí to má speciální příměs zvaná silika, která napomáhá lepší přilnavosti na mokrém povrchu za chladu. Navíc musejí mít vyšší vzorek, tudíž i lepší záběr na sněhu.

Vyrábějí se i tzv. celoroční pneumatiky. I přes své označení se svým charakterem podobají letnímu typu, jen mají o něco vylepšené charakteristiky na mokru. Představují kompromis mezi letním a zimním typem a jsou určeny především pro americký trh. Ve Spojených státech totiž není běžná praxe střídání pneumatik podle ročního období, jako je tomu v Evropě. Za zimní pneumatiky se mylně považují i ty s označením M + S (mud and snow). Jde v podstatě o letní směs, která se na sněhu a v blátě chová o něco lépe. Pokud jde opravdu o model určený na zimu, je zpravidla označen navíc ještě symbolem vločky. Tyto pneumatiky jsou však opět určeny především pro severoamerické teritorium.
Dobrou pneumatiku dělá i správné huštění.
Už v autoškole se učí, že před jízdou se má kontrolovat tlak vzduchu v pneumatikách. Není to jen školometné pravidlo, nahuštění pneumatik má zásadní vliv na jízdní vlastnosti vozu i na bezpečnost. Není proto divu, že dokonce existuje European Tyre and Rim Technical Organization, což je organizace, která má na starosti směrnice například pro poměr zatížení a nahuštění pneumatik či pro značení a technické parametry kol atd.

Výrobci aut předepisují doporučené hodnoty tlaku v pneumatikách pro konkrétní modely a typy vozidel. Na bočnicích pneumatik také většinou najdeme hodnotu maximálního tlaku vzduchu, doporučené hodnoty bývají udávány v tabulce upevněné na karosérii ve dveřích řidiče. Proč je potřeba kontrolovat tlak v pneumatikách? K úbytku vzduchu uvnitř dochází samovolně, nemusíme ji mít nutně poškozenou. Jednoduše molekuly vzduchu postupně gumovým materiálem projdou, tlak se tedy přirozeně snižuje, i když se to děje pomalu a postupně. Je také dobré mít vlastní manometr, jelikož nikdy nemáme jistotu, jak dalece jsou ty na kompresorech u čerpacích stanic správně nekalibrované a v pořádku.

Proč je tak důležité mít správně nahuštěné pneumatiky? Vyšší tlak pomáhá pneumatice držet svůj tvar i při vyšším zatížení. Je pak méně náchylná k poškození a tlumení nerovností se rovnoměrně přenáší na pneumatiku i zavěšení a odpružení kola. Samozřejmě to s sebou nese komfortnější jízdu a lepší odezvu řízení, správně nahuštěné pneumatiky mají i nižší valivý odpor a tím se snižuje spotřeba paliva. A co více, při brzdění potřebuje vůz kratší brzdnou dráhu než na podhuštěných pneumatikách. Ty se při pohybu neúměrně zahřívají, což přispívá k většímu opotřebení a riziku jejich poškození. V extrémních případech se může běhoun dokonce od zbytku pneumatiky odtrhnout.

Zkratky a značení na pneumatikách
Bočnice pneumatik nesou množství značek a kódů tvořených číslicemi a písmeny. Nejdůležitější jsou údaje o šířce, výšce profilu, průměru, maximálním přípustném zatížení a indexu rychlosti. Můžeme to demonstrovat na příkladu:
225/55 R16 91Z XL
šířka pneumatiky v mm: 225
procentuální poměr šířky pneumatiky a výšky profilu: 55
průměr pneumatiky v palcích: R16 (přičemž R je označení pro radiální pneumatiku, u diagonálních se písmeno v označení nepoužívá)
index nosnosti: 91 (odpovídá 615 kg)
index rychlosti: Z (maximální rychlost vyšší než 270 km/h)
Pokud má pneumatika zesílené bočnice, je v indexovém označení obsažena i zkratka XL.

Vedle toho najdeme na bočnicích pneumatik i datum výroby a další informace. Datum se ukrývá pod tzv. DOT (Department of Transportation) a čtyřmístným číslem za touto zkratkou. První dvě číslice udávají týden a druhé dvě kalendářní rok výroby. DOT 2014 tedy říká, že pneumatika byla vyrobena 20. týden roku 2014.

Další příklady označení na bočnici pneumatiky:

Inside – označení vnitřní strany asymetrické pneumatiky
Outside – označení vnější strany asymetrické pneumatiky
MFS/FR – pneumatika disponující ochranou ráfku před poškozením disku
A/T - all terrain (pneu určená jak na silnice, tak do terénu)
AW (nebo All Season) – označení pro celoroční pneumatiky
MS (nebo M+S) – označení pneumatik s vylepšenými vlastnostmi na sněhu a blátě
TL – bezdušová pneumatika
TT – pneumatika s duší
E4 – E označuje homologaci pro Evropu
Před dvěma roky navíc Evropská unie zavedla povinné značení pneumatik štítkem udávajícím informace o vlivu pneumatiky na spotřebu paliva, hodnotu její přilnavosti na mokré vozovce a úroveň hlučnosti.