MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA DIPLOMOVÁ PRÁCE

MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA DIPLOMOVÁ PRÁCE BRNO 2013 Bc. PETR FILIP

Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav techniky a automobilové dopravy Vliv opotřebení pneumatiky na brzdnou dráhu osobního vozidla Diplomová práce Vedoucí práce: Vypracoval: Ing. Jiří Čupera, Ph.D. Bc. Petr Filip Brno 2013

PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma: Vliv opotřebení pneumatiky na brzdnou dráhu osobního vozidla vypracoval samostatně a použil jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Diplomová práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího diplomové práce a děkana Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně. dne.. podpis diplomanta.

PODĚKOVÁNÍ Děkuji tímto vedoucímu diplomové práce panu Ing. Jiřímu Čuperovi, Ph.D. za vedení diplomové práce, pomoc s měřením, za cenné připomínky, rady a odbornou pomoc při vypracování diplomové práce. Také tímto děkuji panu Bc. Stanislavovi Čajkovi, kolegovi, který mi poskytl osobní automobil k měření diplomové práce.

ABSTRAKT Tato diplomová práce na téma: Vliv opotřebení pneumatiky na brzdnou dráhu osobního vozidla, je v první části práce zaměřena na vývoj pneumatik, rozdělení a značení pneumatik, konstrukci a legislativu. V praktické části práce je popsána metodika měření, předpoklady a vyhodnocení naměřených dat. Provedli jsme měření jedné značky pneumatiky stejného dezénu. Měli jsme k dispozici letní a zimní sadu, kdy se vyhodnocovaly opotřebované a nové, zimní a letní pneumatiky. Na závěr jsem porovnal brzdnou dráhu mezi jednotlivými pneumatikami a popsal doporučení pro provoz automobilu. brzdná dráha. Klíčová slova: pneumatika, kostra, běhoun, dezén, pasivní odpor, valivý odpor, ABSTRACT This diploma thesis is called: The impact of wear of tires on the stopping distance of the vehicle. The first part focuses on the development of tires, distribution and marking of tires, construction and legislation. In the practical part of the thesis the methodology of measurement, assumption and evaluation of the measured data are described. We performed measurement of one brand of tires of the same tread pattern. We had a summer and winter set. We evaluated the worn and new, winter and summer tires. Finally, I compared the stopping distance between the tires and made a recommendation for using tires. Key words: tire, skeleton, tread, pattern, passive resistance, rolling resistance, stopping distance.

Obsah Obsah 1 ÚVOD... 8 2 CÍL PRÁCE... 9 3 HISTORIE A VÝVOJ PNEUMATIK... 10 3.1 Požadavky na pneumatiky... 10 3.2 Rozdělení pneumatik... 12 3.2.1 Pneumatiky pro jízdní kola... 12 3.2.2 Pneumatiky pro motocykly... 12 4 KONSTRUKCE PNEUMATIK... 14 4.1 Kostra... 14 4.2 Nárazník... 15 4.3 Běhoun... 15 4.4 Bočnice... 16 4.5 Patka... 16 4.6 Vnitřní guma pneumatiky... 17 4.6.1 Duše... 17 4.7 Struktura pneumatik... 17 4.7.1 Diagonální konstrukce... 18 4.7.2 Radiální konstrukce... 18 4.8 Dojezdová pneumatika... 19 4.9 Konstrukce Tweel... 20 4.10 Druhy dezénů... 20 4.10.1 Letní dezén... 21 4.10.2 Zimní dezén... 21 4.10.3 Směrový dezén... 22 4.10.4 Symetrický dezén... 22 4.10.5 Asymetrický dezén... 22 4.11 Značení a výrobci pneumatik... 23 4.11.1 Značení pneumatik... 23 4.11.2 Výrobci pneumatik... 27 4.11.2.1 Skladování a údržba pneumatik... 28-6 -

Obsah 5 LEGISLATIVA PNEUMATIK... 30 5.1 Hloubka dezénu... 30 5.1.1 Aquaplaning... 30 5.2 Štítkování pneumatik... 31 5.2.1 Valivý odpor... 33 5.3 Likvidace pneumatik... 33 5.4 Zkoušení pneumatik... 34 5.4.1 Statické zkoušky... 34 5.4.2 Dynamické zkoušky... 34 5.4.3 Zkoušení na vozidlech... 35 6 MATERIÁL A METODIKA... 36 6.1 Metodika měření... 37 6.2 Měření pasivních odporů pneumatik... 39 6.3 Monitorování funkce ABS, brzdná dráha vozu.... 42 7 DISKUZE A ZÁVĚR... 53 8 LITERATURA... 55 9 SEZNAMY... 56 9.1 Seznam zkratek... 56 9.2 Seznam obrázků... 57 9.3 Seznam tabulek... 58 9.4 Seznam grafů... 58-7 -

Úvod 1 ÚVOD Během magisterského studia jsem měl možnost pracovat ve firmě ONIO s.r.o., která mimo jiné weby spravuje i web (e-shop) www.pneumatiky.cz a také proto jsem se rozhodl zpracovat diplomovou práci na téma pneumatik. Vzhledem k tomu, že jsou na pneumatiky kladeny velké nároky a to i vzhledem k bezpečnosti provozu, vybral jsem si téma: Vliv opotřebení pneumatiky na brzdnou dráhu osobního vozidla. Práce je nejprve pojata obecným přehledem pneumatik. Nejprve uvádím historii a vývoj pneumatik, následně rozdělení, značení, konstrukci pneumatik, druhy dezénu a samozřejmě legislativní nároky na pneumatiky a metodiky zkoušení pneumatik. V oblasti legislativy se také zaměřuji na nové štítkování pneumatik podle nařízení evropského parlamentu a rady (ES) č. 1222/2009 ze dne 25. listopadu 2009 o označování pneumatik. Dále několik termínů jako třeba valivý odpor apod. V praktické části popisuji navrženou metodiku měření, zpracování naměřených dat, také v podobě grafické a na základě výsledků popisuji doporučení pro provoz automobilu. Měření probíhalo ve zkušebně Mendelovy univerzity v Brně. Vozidlo bylo zvoleno Škoda OCTAVIA Combi I, pneumatiky pak značky DUNLOP. Měli jsme k dispozici letní pneumatiku SP SPORT 01 opotřebovanou na minimum (1,6 mm) a novou (8 mm; najeto cca 1000 km). Dále pak zimní WINTER SPORT 4D / 3D (8 mm a 5 mm). - 8 -

Cíl práce 2 CÍL PRÁCE Cílem práce je zjistit brzdnou dráhu vozidla u pneumatik v závislosti na opotřebení dezénu, tlaku vzduchu v pneumatikách, stáří pneumatik, použití dle ročního období a rozměru pneumatik. Dále jsem sledoval změny pasivních odporů při použití různých pneumatik. Na základě toho bych chtěl potvrdit, nebo vyvrátit důležitost stáří pneumatik a opotřebení pneumatik na brzdnou dráhu osobního vozidla. V samotném závěru popíši doporučení pro provoz automobilu. - 9 -

Historie a vývoj pneumatik 3 HISTORIE A VÝVOJ PNEUMATIK Historie a vývoj pneumatik je dlouhý a vývoj stále trvá i v dnešní době. Samotné počátky vývoje pneumatik, byly zaznamenány před více než 200 lety. Dříve na koňských povozech a kočárech mělo kolu jednoduchou konstrukci. Dřevěný rám a na něm po obvodu železný pás. První gumová směs, která sice vykazovala dobré hydroizolační vlastnosti, ale v chladném počasí materiál křehnul a v horkém počasí se lepil, vynalezl skotský chemik Charles McIntosh. Experimenty s gumou pokračovaly a rozšiřovaly se. Vulkanizovaný kaučuk, který vznikl přidáním síry do roztaveného latexu, objevil Charles Goodyear, bylo to v roce 1839. Tato guma byla určena pro pneumatiky kočárků a jízdních kol. Patent pneumatiky je datován roku 1845 a připadá Skotovi Robertu Williamovi Thomsonovi. Tento vynálezce použil řešení několika tenkých nafouknutých trubek. Výroba byla složitá a nákladná, ale odolávala i několika defektům. Thomson přeběhl dobu, protože ještě nebyly jízdní prostředky tolik rozšířené. Proto to vedlo k zapomnění. Další patent na vzduchem plněné pneumatiky získal také Skot, John Boyd Dunlop. To se psal rok 1888. Zasloužil se o uplatnění pneumatik u jízdních kol, v té době se sériově vyráběla. Sestrojováním prvních automobilů přišla doba (r. 1895), kdy byla vyrobena první odnímatelná, automobilová pneumatika Michelin. Vyrobena bratry z Francie. Další patent Johna Dunlopa se zapsal roku 1903 a to když byla vyrobena bezdušová pneumatika. Následně firma Goodyear vyztužila pneumatiku kordem a pneumatiky plněné vzduchem se rozšiřovaly do oboru letectví (r. 1906). Vývoj pneumatik ve 20. století byl rychlý. V roce 1948 firma Michelin vyvíjí pneumatiku radiální konstrukce s dokonalou přilnavostí. Italský výrobce Pirelli představuje nízkoprofilové pneumatiky. A ve vývoji se pokračuje i dnes. Jedná se zejména o snižování valivého odporu a hlučnosti a zlepšování brzdných vlastností. (Zítek, 1985) 3.1 Požadavky na pneumatiky Protože moderní pneumatika musí splňovat mnoho podmínek, vývoj pneumatik pokračuje i v dnešní době a to zejména na zlepšování těchto podmínek. - 10 -

Aktivní bezpečnost: Historie a vývoj pneumatik POŽADAVKY NA PNEUMATIKY: rychlostní odolnost (max. konstrukční rychlost rychlostní index), trvanlivost, odolnost proti průrazu, jízdní bezpečnost na různém povrchu (sucho, mokro, sníh, led), co nejkratší brzdná dráha (sucho, mokro, sníh, led), co nejlepší stabilita vozu, přesnost řízení. Funkční požadavky: přenos akceleračních, deceleračních sil na styčné ploše, vedení směru vozidla, nesení tíhy vozidla, radiální tuhost, resp. pružnost. Hospodárnost: odolnost proti opotřebení, životnost běhounu, valivý odpor, nízká hmotnost, schopnost obnovení (protektorování), pořizovací náklady cena. Komfort: tlumení rázů a nerovnosti vozovky, stabilita vozidla, přesnost řízení, klidná jízda (nízká obvodová nerovnost), nízký přenos vibrací, nízké nároky na údržbu, snadná obsluha. Vztah k životnímu prostředí: nízká hlučnost, schopnost recyklace, nízký valivý odpor. Některé požadavky jsou provázány, ale některé si naopak odporují. Výsledek moderní pneumatiky ale musí tvořit výkonnou, ale zejména bezpečnou pneumatiku. - 11 -

Historie a vývoj pneumatik 3.2 Rozdělení pneumatik Pneumatiky můžeme rozdělit podle typu použití (zimní, letní, celoroční/univerzální kompromis mezi letními a zimními pneumatikami), podle konstrukce, podle rozměrů, ale hlavně podle užití na dopravní prostředek. Pneumatiky pro: kola, motocykly, osobní automobily, dodávky a lehké užitkové vozy (pneumatiky nesou označení C ), SUV a 4x4 vozy, nákladní automobily, autobusy, zemědělské stroje (tzv.: AGRO), stavební technika, ostatní vozidla, letadla. Konstrukce pneumatik si je v zásadě podobná. U nákladních a autobusových pneumatik se dbá zejména na nosnost pneumatiky. Pneumatiky pro zemědělské stroje jsou konstruovány podobně. V tomto odvětví se volí pneumatiky zejména podle typu práce (setí, orba, atd.), používají se dvoumontáže. Pneumatiky, které se liší v konstrukci, jsou zejména pro kola a motocykly. 3.2.1 Pneumatiky pro jízdní kola Výroba těchto pneumatik je z gumotextilu. Základní částí je kostra, která je v tomto případě textilní. Na kostře je pryžová vrstva, která tvoří běhoun. Pro usazení pneumatiky k ráfku kola nám pomáhá patka pneumatiky. Tyto pneumatiky nebývají bezdušové, proto se používá duše (také vzdušnice). 3.2.2 Pneumatiky pro motocykly Pneumatiky pro motocykly se odlišují zejména kostrou, ta udává i tvar pneumatiky. Kostra je tvořena z tkaniny, je to vysokopevnostní umělohmotná a ocelová tkanina. Těchto vrstev je na sobě několik. Pneumatiky mohou být bezdušové, ale i vzdušnicové. Motocyklové dezény se dělí na silniční a terénní. Především silniční pneumatiky jsou dynamicky velice namáhány a významně ovlivňují jízdní vlastnosti motocyklu. Přenos hnací síly zabezpečuje zadní pneumatika, ale přední pneumatika je zatěžována - 12 -

Historie a vývoj pneumatik brzděním. Proto pevné spojení s ráfkem musí zabezpečit patka pneumatiky a v ní ocelové patní lano. Zkratka motocyklových pneumatik: M/C. F Front přední pneumatika. R Rear zadní penumatika. RF zesílená konstrukce. SLICK, NHS označení pneumatik pro závodní použití. Obrázek 3.1: Silniční a terénní motocyklové pneumatiky. [1] - 13 -

Konstrukce pneumatik 4 KONSTRUKCE PNEUMATIK Pneumatika se jako celek skládá z několika neoddělitelných částí. Základem pneumatiky je kostra, dále se skládá z bočnic, nárazníku, patky, běhounu, vnitřní gumové vrstvy a dalších neméně důležitých částí. Pneumatika je vyrobena jako jeden celek, ale jednotlivé části jsou vyrobeny z různých materiálů. Z 80% je pneumatika tvořena pryží, (pryžové směsi), ale dále jsou v konstrukci zahrnuta i různá textilní vlákna, ocelové kordy a ocelové nebo syntetické výztuhy. Jednotlivé části pneumatiky popisuji v následujících podkapitolách. (Zítek, 1985) Obrázek 4.1: Konstrukce pneumatiky. [2] 4.1 Kostra Kostra pneumatiky je v podstatě kordová vložka. Je složena jako soustava rovnoběžných kordových nití z různého materiálu. Ta je obalena kaučukovou směsí. Je to základní část, na kterou se následně vulkanizací nanášejí další vrstvy. Konkrétně směs pryžové vrstvy. Tyto vrstvy mohou být několikanásobné podle využití pneumatiky a ukotveny jsou k patním lanům. Úkolem kostry je zajištění nosnosti pneumatiky, přenos hmotnosti, brzdné, akcelerační a řídící síly z kola automobilu na běhoun pneu. Konstrukce kostry může být řešena jako radiální nebo diagonální. (Motejl a kol., 2001) - 14 -

Konstrukce pneumatik 4.2 Nárazník Nárazníkový pás pneumatiky nacházející se pod běhounem má za úkol zpevňovat pneumatiku, chránit kostru před poškozením průrazem a stabilizovat běhoun. Je složený z několika vrstev kordů obalených kaučukovou směsí, které jsou kladeny křížem v navzájem malém úhlu. To zapříčiňuje lepší dynamické vlastnosti pneumatiky. Jak je patrné z obr. 4.1 nebo z obr. 4.2, u pneumatik na osobní vozidla jsou vrstvy nárazníku 2 a to z vláken ocelových. Pneumatiky pro nákladní vozy mohou mít tyto vrstvy nárazníku až 4. (Motejl a kol., 2001) Obrázek 4.2: Nárazník pneumatiky. [3] 4.3 Běhoun Běhoun pneumatiky má za úkol chránit kostru i nárazník pneu před mechanickým poškozením. Je vyrobený ze speciální směsi, která zajišťuje vysokou odolnost proti obrušování. Spojuje automobil s vozovkou, takže důležitá funkce běhounu je dostatečná adheze přilnavost k vozovce. Na běhounu je vytvořen dezén (vzorek), který plní správnou funkci pneumatik. Dezén má drážky, které jsou vedeny příčně a podélně. Příčné drážky zajišťují přenos akceleračních a deceleračních sil. Podélné drážky pak mají za úkol zajistit boční stabilitu vozu přenášejí boční síly. Dezén běhounu má také za úkol odvádět vodu. Dezény se vyrábí různé tvrdosti, dle použití zimní a letní pneu. Obr. 4.3: Běhoun pneumatiky. - 15 -

Konstrukce pneumatik Výjimkou kdy na běhounu není dezén, je závodní pneumatika tzv. slick. Minimální výška dezénu je stanovena zákonem na 1,6 mm u letních pneumatik a 4 mm u zimních pneumatik. (Motejl a kol., 2001) 4.4 Bočnice Bočnice pneumatiky je bokem pláště. Bočnice má za úkol chránit kostru proti mechanickému poškození, např. při najetí na obrubník (bočnice je nejzranitelnější část pneumatiky). Další funkcí bočnice je chránit kostru před povětrnostními vlivy. Aby bočnice vydržela mnohonásobný ohyb při provozu vozidla, je vyráběna z přírodního kaučuku. Na bočnici pneumatiky najdeme: výrobce, typ dezénu, rozměr, hmotnostní a rychlostní index, datum výroby (tzv. DOT kód), zemi původu (MADE IN), směr rotace, ochrana ráfku, zesílené provedení pneumatiky, bez duše, s duší, M + S, homologace, atd. (Motejl a kol., 2001) Obrázek 4.4: Bočnice pneumatiky. [3] 4.5 Patka Patka je zesílená část pneumatiky, která dosedá na disk ocelový ráfek nebo ráfek z lehkých slitin (ALU kola). Patka má za úkol pevné spojení s ráfkem, aby mohlo docházet k přenosu sil pneumatika se nesmí na ráfku protočit. Spojení musí být vzduchotěsné, aby nedocházelo k úniku tlaku v pneumatice. Pevnému spojení patky a ráfku napomáhá patní lano. Patní lano je vyrobeno z vysokopevnostního ocelového lana. Patka pneumatiky obsahuje v jádru kromě lana také pryžové výplně. Ty jsou v přechodu patního lana do bočnice a úkolem je přenos a rozložení sil z tuhé patní oblasti do pružné bočnice pneumatiky. Povrch patky je chráněn ochranným páskem tvrdé gumy před mechanickým poškozením (montáž a demontáž přezouvání ) pneumatiky. - 16 -

Konstrukce pneumatik Obrázek 4.5: Patka a patní lano pneumatiky. [3] 4.6 Vnitřní guma pneumatiky Protože jsou dnešní pneumatiky výhradně bezdušové, musí se tak zamezit úniku vzduchu. Tuto funkci plní vnitřní gumová vrstva pláště, je to náhrada za duši. Označení takových to pneumatik je písmeny TL. Označení plyne z anglického slova: tubeless bezdušové. Tato bezdušová vrstva je vulkanizací pevně spojena s vnitřní stranou kostry pneumatiky. Proto je potřeba, aby bezdušová vrstva byla spojena od patky k patce a patka pneumatiky byla vzduchotěsná s ráfkem. Ventilek u těchto pneumatik je umístěn v ráfku. Vnitřní guma pneumatiky ale také slouží k ochraně kostry pneumatiky. (Motejl a kol., 2001) 4.6.1 Duše Duše se používají u pneumatik, které nejsou bezdušové. Na první pohled vypadají stejně, proto nesou tyto pneumatiky označení TT tube type. Duše se vyrábí z přírodního kaučuku, protože musí odolávat mnohonásobnému namáhání. Musí být pružná a dále vzduchotěsná, strukturovaně pevná, vyvážená, odolávat velkým teplotním rozdílům a při huštění ventilem, který je nutnou součástí, se musí rozpínat rovnoměrně. Nevýhodou duše je především její montáž a demontáž, následné vyvažování kola. (Kúdela, 1962) 4.7 Struktura pneumatik Z hlediska struktury pneumatik je dělíme na R radiální a D diagonální. Radiální se dnes využívají nejvíce. Používají se na osobní automobily, nákladní, ale i na zemědělské a lesnické stroje. Diagonální konstrukce je na ústupu, ale stále se využívá. Především u motocyklů, ale i v průmyslové oblasti. Zde vyniknou výhody této konstrukce a to, že plášť diagonální konstrukce, je více odolný proti průrazu a deformaci v boku pláště. (Vlk, 2000) - 17 -

Konstrukce pneumatik 4.7.1 Diagonální konstrukce Diagonální konstrukce pneumatiky je řešena několika textilními vrstvami položenými šikmo a střídavě od jedné patky k druhé. Na bočnici i koruně je vrstvení stejné, proto je bočnice pevnější a méně pružná. Toto vrstvení určuje rozměr a nosnost pneumatiky. Důsledkem diagonálního vrstvení je, že při podélném trakčním pohybu dochází k nepatrnému rozšiřování a zužování pneumatiky v závislosti na namáhání. Tento fakt snižuje životnost pneumatiky. V nezatíženém stavu má diagonální pneumatika mírně kulatý tvar. Při zatížení se zplošťuje, vztyčná plocha se zvětší, ale při dalším zatěžování dochází k tomu, že střed běhounu je od podložky oddálen a vztyčná plocha se mění v závislosti na zatížení pneumatiky nerovnosti vozovky. Tento jev je způsoben právě nepružností bočnic a výsledkem je ztráta původního směru. (Vlk, 2000) Obrázek 4.6: Diagonální konstrukce pneumatiky. [4] 4.7.2 Radiální konstrukce Radiální konstrukce je také řešena textilním vrstvením, ale každý proužek je uložen kolmo ke směru pohybu pneumatiky. Na koruně pneumatiky je textilní výztuha pokryta pásem ocelových nárazníků. Bočnice je tvořena textilní vrstvou a vrstvou pryže. Tato konstrukce umožňuje tuhost koruny, pružnost bočnice. Díky této konstrukci je struktura stabilnější a životnost pneumatiky delší. Dále má pneumatika i bez zatížení větší styčnou plochu, při zatížení roste styčná plocha pouze podélně, pružná bočnice více pohltí nerovnosti, lépe přenáší boční síly a to má za důsledek lepší vedení původního směru. U radiálních pneumatik musíme dbát správného huštění. (Vlk, 2000) - 18 -

Konstrukce pneumatik Obrázek 4.7: Radiální konstrukce pneumatiky. [4] 4.8 Dojezdová pneumatika Dojezdová pneumatika, značená jako RunOnFlat, nám umožňuje pokračovat v jízdě i při defektu, nebo náhlému úniku vzduchu v pneumatice. Rychlost jízdy je však z bezpečnostních důvodů omezena na 80 km h -1 a vzdálenost je omezena do 100 km. Tyto pneumatiky nelze opravit a musí se vyměnit za nové. Použití je možné jen u vozů, které mají kontrolu tlaku v pneumatikách, aby byl řidič informován o tom, že došlo k úniku tlaku a přizpůsobil tak styl jízdy. Podstata této technologie je založena na speciálně vyztužených bočnicích. Tyto vyztužené bočnice pryžovými vložkami jsou schopny unést váhu vozidla. Obrázek 4.8: Dojezdová pneumatika Run On Flat. [5] - 19 -

Konstrukce pneumatik 4.9 Konstrukce Tweel Již v roce 2004 francouzský koncern a výrobce pneumatik MICHELIN předvedl prototyp revolučního produktu, který měl nahradit běžně používané pneumatiky. Tato pneumatika dostala jméno TWEEL. Spojuje funkci kola i pneumatiky automobilu. Z toho také plyne název pneumatiky: je to spojení anglických slov Tire - pneumatika a Wheel - kolo, z toho: TWEEL. Tento produkt zcela postrádá plynné médium. Pneumatika vypadá jako velký disk z lehkých slitin s pneumatikou, která má extrémně nízký profil. Paprsky kola jsou pružné a běhoun pneu je s nimi pevně spojen. Celá konstrukce i bez huštění vzduchem měla přinést srovnatelné vlastnosti, jako současné pneumatiky co se týká nosnosti a komfortu. Měla nabídnout nižší valivý odpor a vyšší příčnou tuhost - výrazně lepší jízdní vlastnosti např. při průjezdu zatáčkou a odezvy do řízení. Dnes je využívá pouze armáda. (www.auto.cz) Obrázek 4.9: Konstrukce pneumatiky Tweel. [6] 4.10 Druhy dezénů Dezén (vzorek) je na běhounu pneumatiky a plní její správnou funkci. Podle tvaru dezénu je možné rozeznat, jedná-li se o letní nebo zimní pneumatiku, a jak daný vzorek dezénu umístit na ráfek vozidla. Jedinou výjimku tvoří závodní pneumatiky, které dezén nemají, jedná se o tak zvané pneumatiky "slick". Společným faktorem dezénů je bezpečnost, komfort, nízká hlučnost a nízký valivý odpor. Vzory dezénu mohou být: směrový, symetrický a asymetrický. - 20 -

Konstrukce pneumatik 4.10.1 Letní dezén Pneumatiky pro letní provoz mají tvrdší směs a malý počet lamel, což zvyšuje jejich tuhost. Tím zvyšuje i přesnost reakce řízení a odezvu od pohybu s volantem. Letní pneumatiky musí dokonale odvádět vodu, aby nevznikl jev zvaný aquaplaning. Výrobci doporučují přezouvat pneumatiky ze zimních na letní, až se teplota dlouhodobě pohybuje nad +7 C. Obrázek 4.10: Letní pneumatika DUNLOP SP Sport 01. [7] 4.10.2 Zimní dezén Zimní pneumatika se od letní liší hned v několika směrech. Základem je měkčí směs silika s obsahem křemíku. Nejmarkantnější rozdíl na pohled je v počtu lamel a jejích hlubokým drážkováním. Důsledkem toho jsou dobré brzdné i záběrové vlastnosti a směrová stabilita. Pneumatika musí mít i v nízkých teplotách dobrou přilnavost a musí odolávat chemickým vlivům soli. Obrázek 4.11: Zimní pneumatika DUNLOP SP WINTER Sport 3D. [8] - 21 -

Konstrukce pneumatik 4.10.3 Směrový dezén Směrový dezén má drážkování uspořádané ve tvaru šipky. Tento dezén nahrazuje symetrický dezén. Vyznačuje se vyšší hlučností, ale lépe odvádí vodu odolává aquaplaningu a má vyšší trakci. Na bočnici pneumatiky je šipka, která značí směr rotace a je nutno tuto informaci akceptovat. 4.10.4 Symetrický dezén Symetrický dezén má uspořádání drážek základní. V podstatě když pneumatiku pomyslně podélně rozpůlíme, je druhá strana dezénu stejná (někdy zrcadlově otočená). Tento typ dezénu se většinou používá u univerzálních pneumatik. V tomto případě směr rotace uveden není nezáleží na montáži pneumatik. 4.10.5 Asymetrický dezén Asymetrický dezén má složitější uspořádání drážek. Pro přenos hnací síly vozidla slouží podélné drážkování a středová žebra. Vodní lopatky mají za úkol odvádět vodu. Snížení hluku se docílí tím, že vnější ramena pneumatiky mají rozdílnou délku. Tento typ dezénu je hojně využíván jako letní dezén a nejsou zpravidla směrové, ale některé závodní asymetrické směrové pneumatiky tvoří výjimku. Při montáži pneumatiky se musí dbát více pozornosti jak u symetrických, nebo směrových dezénů. Zde na bočnici není šipka určující směr rotace, ale nápis, který určuje vnitřní ( INSIDE ) a vnější ( OUTSIDE ) stranu pneumatiky. směrový symetrický [9] asymetrický Obrázek 4.12: Druhy dezénů pneumatik. Další typy dezénů jsou pro nákladní vozy a autobusy: záběrový, vodící a vlečný dezén. (Vlk, 2000); (www.cs.autolexicon.net) - 22 -

4.11 Značení a výrobci pneumatik Konstrukce pneumatik 4.11.1 Značení pneumatik Veškeré značení pneumatik, až na indikátor opotřebení, který je na běhounu pneumatiky, je zpravidla na bočnici pneumatiky. Rozměr pneumatik: Obrázek 4.13: Rozměr pneumatiky. 205 šířka pneumatiky v milimetrech 60 procentuální poměr k šířce (123 mm) R konstrukce pneumatiky, radiální 15 vnitřní průměr pneumatiky v palcích (od patky k patce) 91 hmotnostní index (615 kg) V rychlostní index (240 km h -1 ) o Značení v palcích: (off road, užitkové vozy, motocykly) 33 x 10,5 R 15 33 vnější průměr pneumatiky (33 = 838,2 mm) 10,5 šířka pneumatiky (10,5 = 266,7 mm) R radiální konstrukce pneumatiky 15 vnitřní průměr pneumatiky v palcích (Vlk, 2000) Index nosnosti: Hmotnostní index, zvaný také jako nosnostní, nebo bezpečnostní index, udává maximální zatížení pneumatiky. Značí se číslicemi. Tento index je poznačen v technickém průkazu každého vozidla a nikdy nesmí být nižší, než udává výrobce. Vyšší být může, ale pneumatika bude tvrdší a cestování je pak méně komfortní. Příklad: U automobilu Škoda OCTAVIA 1. generace je tento hmotnostní index 91. Toto číslo neznamená, že by maximální zatížení bylo konstruováno na 91 kg, nebo snad na 910 kg. Podle překladové tabulky tato hodnota odpovídá 615 kg. - 23 -

Konstrukce pneumatik Tabulka 4.1: Překladová tabulka index nosnosti. Index rychlosti: Rychlostní index udává maximální konstrukční rychlost pneumatiky. Značí se písmenem - (označení písmeny ZR udává rychlost přes 300 km h -1 ). Pneumatika v této rychlosti musí setrvat určitý čas a nesmí nastat nebezpečí. Tento index je také poznačen v technickém průkazu každého vozidla, ale pouze v případě zimních pneumatik může být nižší. Pokud řidič u zimních pneumatik použije nižší rychlostní index, musí mít tento fakt poznačen v zorném poli. Ovšem u letních pneumatik tento index rychlosti nižší být nesmí. Musí být stejný, nebo vyšší. Tabulka 4.2: Překladová tabulka index rychlosti. (Vlk, 2000) (www.pneumatiky.cz) - 24 -

Konstrukce pneumatik Indikátor opotřebení: Indikátor opotřebení nese označení TWI z anglického Tread Wear Indicator. Slouží ke kontrole hloubky dezénu. Někteří výrobci udávají tento indikátor nejen pro letní období, ale i pro zimní období. Pokud je dezén pneumatiky opotřebený a zarovnaný s tímto indikátorovým nálitkem, jde o pneumatiku opotřebenou a je třeba ji vyměnit (letní: 1,6 mm a zimní: 4 mm). Obrázek 4.14: Indikátor opotřebení TWI. DOT kód: (Department of Transportation) Kompletní DOT kód je na obrázku 4.15. Jedná se o identifikační kód pneumatiky. Nicméně pro koncového uživatele je nejdůležitější poslední čtyřčíslí. Toto číslo totiž udává datum výroby pneumatiky. První dvojčíslí udává kalendářní týden výroby a druhé dvojčíslí pak rok výroby. V případě ilustračního obrázku se jedná o pneumatiku vyrobenou v 19. týdnu roku 2007. Obrázek 4.15: DOT kód pneumatiky. - 25 -

Konstrukce pneumatik Další značení: Obrázek 4.16: Další značení pneumatik. XL, RF FR, MFS, RPB ML TL/TT C M+S A/S, AW A/T RunFlat, SSR, RFT, zesílená konstrukce pneumatiky ochrana ráfku ochrana bočnice TUBELESS bez duše/tube TYPE s duší označení pneumatik pro lehké užitkové vozy zimní pneumatiky celoroční pneumatiky pneumatiky na každý terén dojezdové pneumatiky R/F, CSR, ROF, aj. F N0 J M0 homologace pro vozy Fiat homologace pro vozy Porsche homologace pro vozy Jaguar homologace pro vozy Mercedes-Benz * homologace pro vozy BMW STEEL ALL STEEL nárazník z ocelového kordu nárazník i kostra z ocelového kordu (www.pneumatiky.cz) - 26 -

Konstrukce pneumatik 4.11.2 Výrobci pneumatik Výrobců pneumatik je velká řada a všichni musí splňovat určité požadavky a výrobní postupy. Nejprve se pneumatika musí navrhnout a zkonstruovat. Pak pneumatika musí projít testy ve zkušebnách (zkoušky soudržnosti, plynupropustnosti, kilometrového výkonu) a následně zkoušky v terénu (případně zkušební polygon). Protože je výrobců velká škála, uvádím velké koncerny a významné značky pneumatik v tabulce 4.3, ale pak i několik zástupců ostatních výrobců. Tabulka 4.3: Přehled výrobců pneumatik. [1] Koncern MICHELIN GOODYEAR CONTINENTAL BRIDGESTONE PIRELLI OSTATNÍ VÝROBCI Značka Michelin BF-GoodRich Kleber Kormoran Tigar Mitas GoodYear Dunlop Fulda Sava Debica Continental Uniroyal Semperit Barum Bridgestone Firestone Pirelli Ceat Nokian Hankook Matador Falken Kumho Rotex Toyo Yokohama Marangoni - 27 -

Konstrukce pneumatik 4.11.2.1 Skladování a údržba pneumatik Pokud nemáme pneumatiky na voze a chceme je skladovat, musí být skladovány v suchých, chladných a temných prostorech. Určitě nesmí být vystaveny slunečnímu záření, dešti a jiným nežádoucím vlivům. Výrobci udávají také způsob skladování, viz obrázek 4.17. Obrázek 4.17: Skladování pneumatik. [10] Aby nedošlo k deformaci pneumatik, je potřeba pneumatiky bez ráfku jednou za měsíc pootočit a u pneumatik na ráfku měnit pořadí poskládání. Při výměně pneumatik je vhodné skladované pneumatiky převážit v pneuservisu. Údržba pneumatik je velice jednoduchá a přitom může životnost pneumatiky značně prodloužit. Základem údržby je optimální tlak v pneumatikách, ale také je to prvek bezpečnosti. Kontrola by měla být prováděna minimálně jednou za měsíc. Kontrolu provádíme před jízdou, kdy pneumatika má okolní teplotu a není jízdou zahřátá. Dalším krokem k údržbě pneumatiky je i výměna vzduchového ventilku při každé výměně pneumatik. Kontrola dezénu a jeho čištění od drobných kamenů a jiných cizích předmětů. Velký vliv na životnost pneumatik má i správná geometrie řízení a opotřebení tlumičů. Viz obrázek 4.18. (Vlk, 2000) - 28 -

Konstrukce pneumatik Obrázek 4.18: Opotřebení pneumatik. [11] 1 vysoké huštění, prudké rozjezdy; 2 nízké huštění; 3 špatný tlumič; 4 špatná geometrie kola; 5 prudké brzdění (blokované kolo, bez ABS). - 29 -

Legislativa pneumatik 5 LEGISLATIVA PNEUMATIK 5.1 Hloubka dezénu Zákonem stanovená minimální bezpečná hloubka dezénu pneumatik u mopedů je 1 mm, osobních automobilu 1,6 mm pro letní provoz. Výrobci doporučují vyměnit pneumatiku již při 3 mm hloubky dezénu. Hloubku dezénu v zimním období stanovuje 40a zákona č. 361/2000 Sb., o silničním provozu, který v období od 1. listopadu do 31. března stanovuje tuto hloubku u motorových vozidel s maximální přípustnou hmotností nepřevyšující 3 500 kg na všech kolech nejméně 4 mm. U motorových vozidel o maximální přípustné hmotnosti převyšující 3 500 kg nejméně 6 mm. Toto platí pokud, a) se na pozemní komunikaci nachází souvislá vrstva sněhu, led nebo námraza, nebo b) lze vzhledem k povětrnostním podmínkám předpokládat, že se na pozemní komunikaci během jízdy může vyskytovat souvislá vrstva sněhu, led nebo námraza. (Zákon č. 361/2000 Sb., o silničním provozu) 5.1.1 Aquaplaning Při vzniku aquaplaningu se automobil chová jako na ledě. Tento jev je způsoben ztrátou kontaktu pneumatiky s podložkou. K tomuto jevu dojde na mokré vozovce, při vysoké rychlosti, při špatném odvodu vody pneumatikou (hloubka dezénu, špatné drážkování) a špatném nahuštění pneumatik. Všechny tyto faktory zapříčiní to, že se mezi pneumatikou a vozovkou vytvoří tzv. vodní klín. Pokud dojde k aquaplaningu, hrozí nebezpečí smyku. V takovém případě musíme ubrat plynový pedál, sešlápnout spojku, nebrzdit, nezatáčet a vyčkat, až se obnoví kontakt pneumatiky s vozovkou. (Dočkal a kol., 1998) Vliv opotřebení pneumatiky a rychlosti vozidla na vznik aquaplaningu zobrazuje tabulka 5.1. - 30 -

Legislativa pneumatik Tabulka 5.1: Vznik aquaplaningu. [2] 5.2 Štítkování pneumatik Podle nařízení evropského parlamentu a rady (ES) č. 1222/2009 ze dne 25. listopadu 2009 o označování pneumatik, musí od 1. listopadu 2012 být všechny pneumatiky prodávané ve všech členských státech opatřeny štítkem s informacemi o 3 základních vlastnostech pneumatiky. Výrobci tyto štítky musí používat již od 1. července 2012. Dvě se týkají životního prostředí (energetická náročnost a hlučnost) a třetí pak na bezpečnost silničního provozu. Toto nařízení se vztahuje na pneumatiky: osobní, dodávkové, nákladní, pro dálkové a městské autobusy. Toto nařízení se nevztahuje na pneumatiky: motocyklové, protektorované, pro průmyslová vozidla, profesionální terénní, rezervní pro nouzové použití, s maximální rychlostí menší než 80 km h -1, vybavené přídavným zařízením ke zlepšení záběru (např. s trny), navržené pouze pro závodní účely. - 31 -

Legislativa pneumatik Obrázek 5.1: Označování pneumatik. [12] Toto štítkování obsahuje kategorie: valivý odpor, brzdění na mokru a vnější hlučnost pneumatiky. Testování pneumatik těchto kategorií je v laboratorních podmínkách. Valivý odpor: měří se ztráty vznikající na vztyčné ploše pneumatiky a podložky. Čím menší valivý odpor, tím méně spotřebovaného paliva. Přilnavost na mokru: nejkritičtější vlastnost z pohledu bezpečnosti. Měří se brzdná dráha z 80 na 20 km h -1. Účinek se může lišit podle typu vozidla a jízdních podmínek, ale v případě brzdění naplno je rozdíl mezi hodnocením A, a hodnocením G, až 18 metrů. Hlučnost: rozlišuje se vnitřní a vnější hlučnost pneumatiky na vozovce. Evropský štítek se soustředí pouze na vnější hlučnost pneumatiky. Měří se hluk jedoucího vozu s vypnutým motorem. Čím více černých pásů na štítku, tím je pneumatika hlučnější. Rozdíl mezi černými pásy má hodnotu 3 decibelů. (Nařízení evropského parlamentu a rady (ES) č. 1222/2009) - 32 -

Legislativa pneumatik 5.2.1 Valivý odpor Valivý odpor je odpor, který vzniká deformací pneumatiky, nebo vozovky. Pokud je vozovka tuhá, pak se jedná jen o deformaci pneumatiky. Pneumatika se ve směru valení deformuje do roviny vozovky a následně se vyrovnává do původního tvaru kruhu. Menší valivý odpor znamená méně energie potřebné k udržení pohybu vozidla a tedy menší spotřeba paliva a menší produkce emisí. Dále pak vyšší životnost a nižší hlučnost pneumatiky. Nevýhodou však je delší brzdná dráha. Na valivý odpor pneumatiky má vliv: hmotnost vozu, styl jízdy, tlak huštění, typ a materiál pneumatiky, teplota a tlak vzduchu, opotřebení pneumatiky, odpor vzduchu během jízdy, vrstva vody nebo sněhu na vozovce. (Vlk, 2000) 5.3 Likvidace pneumatik Opotřebenou pneumatiku jako uživatelé likvidujeme tak, že ji odvezeme do sběrného místa, nebo ji zpět odebírá dodavatel - pneuservis, prodejce (např. internetový obchod, aj.). Povinnost zpětného odběru je ošetřena podle 38 zákona č. 185/2001 Sb., o odpadech. Maloodběratelé mohou bezplatně odevzdat opotřebené pneumatiky svým velkým dodavatelům. Smluvní partneři pak zajistí likvidaci těchto pneumatik v souladu se zákonem. Vyřazené pneumatiky se spalují v cementárnách, nebo ekologičtější způsob je jejich recyklace. Nejpoužívanější technologie recyklace je mechanické drcení. Při drcení se oddělí ocelové patní lana i textil. Drcení gumových částí se opakuje, dokud není dosaženo požadované frakce gumového granulátu. Využití gumového granulátu z recyklované pneumatiky je široké. Granulát je surovinou pro výrobu v automobilovém průmyslu: výroba nárazníků, plnivo při výrobě nových pneumatik, těsnící guma, filtrační medium, aj. Dále se dá využít na výrobu gumové zámkové dlažby, obrubníků, ručních tělocvičných nářadí, sportovních povrchů, dopravních značení a kuželů, apod. Další využití recyklace pneumatik přinesla švédská stavební firma již v roce 1978. Vytvořili metodu, která dostala název RUBIT, následně byla vylepšena, kdy použité pneumatiky využívají při výstavbě silnic. (Zákon č. 185/2001 Sb., o odpadech) (www.gumoeko.cz) - 33 -

Legislativa pneumatik 5.4 Zkoušení pneumatik Pneumatika je vodící, nosný, pružící element, který ovlivňuje jízdní vlastnosti vozidla. Proto se pneumatiky hodnotí laboratorním zkoušením, ale také na testovacích polygonech, kde podmínky provozu odpovídají reálnému provozu. Zkoušení pneumatik je několik. Provádí se zkoušky funkčních vlastností a zkoušky pevnosti a životnosti. Zkoušky funkčních vlastností: odpor valení, vnější průměr a maximální šířka nezatížené pneumatiky, hloubka dezénu, hmotnost pneumatik a jejich moment setrvačnosti, statický poloměr zatížené pneumatiky, měrný tlak ve stopě, velikost stopy na rovné podložce, vnitřní objem, házivost v radiálním a bočním směru, statická nevyváženost, statické deformační vlastnosti radiálně zatížené pneumatiky v radiálním, bočním a obvodovém směru, radiální dynamická tuhost a útlum, směrové charakteristiky, těsnost duší a bezdušových pneumatik. Zkoušky pevnosti a životnosti: průrazová pevnost, tlaková pevnost, pevnost patek pláště, odolnost proti protlačování trnu, odolnost proti vzniku a vzrůstu trhlin, životnost při zvyšování rychlosti, zahřívání pneumatiky v závislosti na rychlosti, životnost běhounu a kostry, odolnost proti povětrnostním a chemickým vlivům. Laboratorní zkoušky se dělí na statické a dynamické. (Vlk, 2001) 5.4.1 Statické zkoušky Mezi zkoušky statické patří: rozměrové měření, měření hmotnosti, zkoušky tuhosti (torzní, radiální, obvodové), měření vnitřního objemu pneumatik, zkoušení pevnosti vodním tlakem, zkoušení otisku a rozložení měrného tlaku v ploše otisku, průnik trnu. Mezi destrukční zkoušky statické patří zkouška pevnosti kostry. Pevnost kostry se zkouší např. tlakovou vodou. Zajišťuje se maximální tlak čerpáním vody do pneumatiky. Kontroluje se i pevnost patních lan. (Vlk, 2001) 5.4.2 Dynamické zkoušky Mezi dynamické zkoušky patří: měření valivého odporu, měření hluku, zkouška únavové pevnosti a obvodové nerovnosti, měření radiální tuhosti a útlumu, měření směrových charakteristik, zkouška životnosti, destrukční rychlosti, sledování zahřívání pneumatik. (Vlk, 2001) - 34 -

Legislativa pneumatik 5.4.3 Zkoušení na vozidlech Zkoušky pneumatik na vozidlech se charakterizují jako zkoušky objektivní a subjektivní. I tyto zkoušky podléhají normám ČSN, EN, ISO atd. Objektivní zkoušky pneumatik hodnotí zejména jejich vlastnosti, jako jsou: stabilita vozidla, řiditelnost, vznik aquaplaningu, valivý odpor, hlučnost, brzdná dráha, životnost pneumatik. Řiditelnost, stabilita, hlučnost, to jsou prvky nejen bezpečnosti, ale také prvky pohodlí. Tyto zkoušky tedy spadají i do kategorie zkoušek subjektivních. Subjektivní hodnocení provádí testovací technik, tedy řidič vozidla. Tito technici musí mít bohaté zkušenosti. (Dočkal a kol., 1998) - 35 -

Materiál a metodika 6 MATERIÁL A METODIKA Diplomová práce byla zadána v říjnu roku 2011 a termín odevzdání byl stanoven do konce měsíce dubna roku 2013. Měření dat proběhlo ve školní zkušebně v budově R areálu Mendelovy univerzity v Brně 13. prosince 2012. Zkušebna Br 4VDM MEZservis Vsetín. Za zkušební vozidlo bylo zvoleno jedno z nejprodávanějších vozidel střední třídy u nás, a to Škoda OCTAVIA Combi 1. generace. Zvolené pneumatiky byly značky DUNLOP. Porovnávaly se pneumatiky zimní a letní (zimní: nové a opotřebované, letní: nové a opotřebované). Rozměr zimních pneumatik byl 195/65 R15 91 T. U letních pneumatik se použila povolená alternativa výrobcem vozidla a to 205/60 R 15 91 V. Zimní pneumatiky byly na plechových discích a letní pneumatiky na discích z lehkých slitin. Pneumatiky byly nahuštěny, podle údajů výrobce, na tlak 280 kpa (maximální povolené nahuštění, ± 10 kpa) a pak se měření u dané pneumatiky opakovalo se sníženým tlakem na 200 kpa (± 5 kpa). Obrázek 6.1: Kalibrace závislosti rychlost vozidla a otáčky motoru. Cílem práce bylo zjistit brzdnou dráhu u těchto pneumatik v závislosti na opotřebení dezénu, tlaku v pneumatikách, stáří pneumatiky, použití dle ročního období a rozměru pneumatik. Dále jsem sledoval změny pasivních odporů při použití různých pneumatik, monitorování funkce ABS - průběh brzdné síly. Výpočet brzdné dráhy vozu jsem provedl pomocí brzdného zpomalení a doby zastavení kol z požadované rychlosti. Výsledkem je pak porovnání brzdné dráhy mezi jednotlivými pneumatikami. - 36 -

Materiál a metodika Předpokladem je, že nejkratší brzdnou dráhu budou mít nové letní pneumatiky a nejdelší brzdnou dráhu pak budou mít nové zimní pneumatiky. Opotřebované letní pneumatiky (1,6 mm), budou mít vzhledem k hloubce dezénu proti starým zimním pneumatikám brzdnou dráhu delší. 6.1 Metodika měření Jedná se o specifické brzdné zkoušky. Měření proběhlo ve školní vozidlové zkušebně Br 4VDM MEZservis Vsetín a funkce ABS (protiblokovací systém kol), byla na vozidle během měření vždy aktivní. Pro měření se použil válcový vozidlový dynamometr pro osobní automobily 4 VDM E120-D. Tabulka 6.1: Základní mechanické vlastnosti dynamometru MEZ 4VDM E120-D. [15] Max. zkušební rychlost [km.h -1 ] 200 Max. výkon na nápravu [kw] 240 Max. hmotnost na nápravu [kg] 2000 Průměr válců [m] 1,2 Šířka válců [mm] 600 Mezera mezi válci [mm] 900 Povrch válců zdrsnění RAA 1,6 Setrvačná hmotnost válců (každá náprava) [kg] 1130 Min. rozvor [mm] 2000 Max. rozvor [mm] 3500 Zatížitelnost krytí v místě jízdy [kg] 2000 v místě chůze [kg] 500 Tlakový vzduch [bar] min. 4 Rozsah měření rychlosti [km.h -1 ] 0-200 Rozsah měření sil [kn] 4x ± 5 Přesnost měření rychlosti [km.h -1 ] ± 0,01 Přesnost měření sil [%] ± 0,25 Přesnost regulace rychlosti [%] ± 0,1 Přesnost regulace síly [%] ± 0,5 Osobní automobil: Označení: Typ: Kategorie: Hnaná náprava: Palivo: Zdvihový objem: Výkon: Pneumatiky: ŠKODA OCTAVIA combi M1 osobní automobil přední nafta 1896 ccm 81 kw / 110 koní zimní: 195/65 R15 91 T; letní: 205/60 R 15 91 V - 37 -

Materiál a metodika Vozidlo mělo platnou kontrolu STK, geometrie kol a náprav byla v souladu s výrobcem, brzdy byly seřízeny, jak udává výrobce, dezén pneumatik byl čistý bez cizích předmětů. Teplota vzduchu ve zkušebně byla: 23,4 C, barometrický tlak: 99 kpa, relativní vlhkost: 36%. Zpracování dat jsem provedl v programu Microsoft office Excel 2007. Z vozidla byly demontovány přední a zadní nárazníky z důvodu uchycení vozu na válcové dynamometry. Po najetí vozidla na válcové dynamometry se provedlo srovnání a vyrovnání na střed válců. Následně se provedlo ukotvení vozu proti vyjetí z válců při prováděných zkouškách. Nejprve se provedly kalibrace zkušebny a vozidla: kalibrace závislosti rychlost vozidla a otáčky motoru, statická zkouška: kalibrace pro statické zkoušky výkonu (3x), doběhová zkouška: kalibrace jednotlivých kol (3x), monitorování funkce ABS. Kalibrace závislosti rychlost vozidla a otáčky motoru: tato kalibrace byla provedena, aby se údaje naměřené na vozidle (otáčky motoru, rychlost) shodovaly s údaji zkušebny. Statická zkouška: kalibrace pro statické zkoušky výkonu nám vyhodnotila pasivní odpory v závislosti na rychlosti. Porovnání pasivních odporů s různými pneumatikami znázorňují grafy 6.1 a 6.2. Doběhová zkouška: byla provedena z důvodu kalibrace jednotlivých kol s válcovými dynamometry. Monitorování funkce ABS: pomocí válcových dynamometrů se kola roztočila na požadovanou konstantní rychlost 130 km h -1 a proběhlo brzdění. Z naměřených dat jsem graficky znázornil průběh zpomalování jednotlivých kol a průběh brzdné síly. Brzdnou dráhu vozu jsem vypočítal pomocí vzorce: = [m] - brzdné zpomalení [m s -2 ] t - doba brzdění [s] Rovnice 1-38 -

Materiál a metodika 6.2 Měření pasivních odporů pneumatik Měření pasivních odporů se provádělo statickou zkouškou. Cílem měření bylo porovnat pasivní odpor pneumatiky nové a staré (opotřebované). Nejprve jsme provedli měření u zimních pneumatik, následně u letních pneumatik. Rozměr zimních pneumatik: 195/65 R 15 91 H, tlak v pneumatikách: 280 kpa. Graf 6.1 porovnává průběh pasivních odporů mezi novou a opotřebovanou pneumatikou. Nová zimní pneumatika: Dunlop SP Winter SPORT 4D, (hloubka dezénu: 8 mm, DOT kód: 1912). Stará zimní pneumatika: Dunlop SP Winter SPORT 3D, (hloubka dezénu: 5 mm, DOT kód: 3209). Pasivní opory zimních pneumatik Pasivní odpor [N] 158 156 154 152 150 148 146 144 142 140 138 136 134 132 130 128 126 124 122 120 118 116 114 112 110 108 106 104 102 100 98 96 y = 0,002x 2-0,301x + 129,1 R² = 0,977 y = 0,002x 2-0,204x + 103,6 R² = 0,977 40 60 80 100 120 140 160 180 Staré zimní pneumatiky Polyg. (Staré zimní pneumatiky) Rychlost [km h -1 ] Nové zimní pneumatiky Polyg. (Nové zimní pneumatiky) Graf 6.1: Pasivní odpory zimních pneumatik. Průměrný rozdíl mezi pasivními odpory je 13,14 N. Tento rozdíl je způsoben jednak hloubkou dezénu pneumatiky a pak také stářím pneumatiky, kdy pneumatika staršího data výroby tvrdne. - 39 -

Materiál a metodika Graf 6.2 porovnává pasivní odpory letních pneumatik Dunlop SP SPORT 01. Rozměr letních pneumatik: 205/60 R 15 91 H, tlak v pneumatikách: 280 kpa. Nová pneumatika (hloubka dezénu: 8 mm, DOT kód: 3310). Opotřebovaná pneumatika (hloubka dezénu: 1,6 mm, DOT kód: 1907). Pasivní odpor [N] 158 154 150 146 142 138 134 130 126 122 118 114 110 Pasivní odpory letních pneumatik y = 0,002x 2-0,329x + 141,6 R² = 0,964 y = 0,002x 2-0,380x + 128,2 R² = 0,895 40 60 80 100 120 140 160 180 Rychlost [km h -1 ] Opotřebované letní pneumatiky Polyg. (Opotřebované letní pneumatiky) Nové letní pneumatiky Polyg. (Nové letní pneumatiky) Graf 6.2: Pasivní odpory letních pneumatik. Průměrný rozdíl mezi pasivními odpory je 19,36 N. Tento rozdíl je způsoben zejména hloubkou dezénu pneumatiky. Obrázek 6.2: Měření pasivních odporů. - 40 -

Materiál a metodika Průběhy pasivních odporů nových pneumatik jsou vyšší a to zejména skrz hloubku dezénu. Provedl jsem porovnání pasivních odporů nové letní a nové zimní pneumatiky, graf 6.3. Předpokládám, že zimní pneumatiky bude mít průběh pasivních odporů vyšší. Pasivní odpor [N] 160,00 155,00 150,00 145,00 140,00 135,00 130,00 125,00 120,00 115,00 Pasivní odpory nových letních a zimních pneumatik y = 0,002x 2-0,329x + 141,6 R² = 0,964 y = 0,002x 2-0,301x + 129,1 R² = 0,977 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 Rychlost [km h -1 ] Nové zimní pneumatiky Polyg. (Nové zimní pneumatiky) Nové letní pneumatiky Polyg. (Nové letní pneumatiky) Graf 6.3: Pasivní odpory nových letních a zimních pneumatik. Při porovnání nových letních a nových zimních pneumatik jsem zjistil, že průběhy pasivních odporů u nových letních pneumatik jsou vyšší. Průměrně o 6,96 N. Tlak vzduchu v pneumatikách při měření pasivních odporů byl ve všech případech měření stejný, a to 280 kpa. To, že mají nové letní pneumatiky vyšší pasivní odpory, je pravděpodobně způsobeno jejich šířkou. Letní pneumatiky jsou v šířce 205 mm, kdež to zimní pneumatiky byly zvoleny v šířce 195 mm. - 41 -

Materiál a metodika 6.3 Monitorování funkce ABS, brzdná dráha vozu. Při sledování funkce ABS se kola automobilu pomocí válcových dynamometrů roztočila na požadovanou rychlost 130 km h -1. Po ustálení rychlosti se maximální silou sešlápl brzdový pedál a držel se do úplného zastavení všech kol. Graf 6.3: znázorňuje průběh brzdění jednotlivých kol a brzdnou sílu. Realizace zkoušky na válcovém dynamometru je mírně odlišná od provozních zkoušek brzdové soustavy. Je třeba uvažovat, že při dynamickém zatěžování brzdové soustavy je ekvivalentní setrvačná hmotnost rovna 2 260 kg. Hmotnost zkoušeného vozidla je však pouze 1365 kg. Rozdělní hmotnosti na zkušebně je 50:50, což také není v souladu s provozním stavem vozidla. Obrázek 6.3 Měření s letními pneumatikami. - 42 -

Materiál a metodika Rychlost kol [km h -1 ] 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Průběh brzdění: Nové zimní pneumatiky, tlak: 280 kpa 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324252627 Čas[s] LP PP LZ PZ 4,5 4,0 3,5 3,0 Brzdná síla Brzdá síla [kn] 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 LP PP LZ PZ 0,0-0,5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324252627 Čas [s] Graf 6.4: Nové zimní pneumatiky, tlak: 280 kpa. Brzdná dráha, podle rovnice 1, nových zimních pneumatik s tlakem huštění 280 kpa je 101,87 m. - 43 -

Materiál a metodika Rychlost kol [km h -1 ] 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Průběh brzdění: Nové zimní pneumatiky, tlak: 200 kpa 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Čas [s] LP PP LZ PZ Brzdná síla [kn] 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0-0,5 Brzdná síla 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Čas [s] LP PP LZ PZ Graf 6.5: Nové zimní pneumatiky, tlak: 200 kpa. Brzdná dráha podle rovnice 1 je 100,32 m. Rozdíl brzdné dráhy v závislosti na tlaku nahuštění pneumatik činí 1,55 m. Brzdná dráha se sníženým tlakem se zkrátila. Příčina toho je větší vztyčná plocha pneumatik s podložkou. - 44 -

Materiál a metodika Rychlost kol [km h -1 ] 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Průběh brzdění: Staré zimní pneumatiky, tlak: 280 kpa 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Čas [s] LP PP LZ PZ Brzdná síla [kn] 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0-0,5-1,0 Brzdná síla 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Čas [s] LP PP LZ PZ Graf 6.6: Staré zimní pneumatiky, tlak: 280 kpa. Brzdná dráha podle rovnice 1 je 96,02 m. Rozdíl brzdné dráhy mezi novými zimními pneumatikami (8 mm) a starými (5 mm) činí 5,85 m. Brzdná dráha pneumatik se starším datem výroby se zkrátila. Příčinou toho je tvrdší směs pneumatik. V zimním období je však tento jev nežádoucí. Stáří pneumatik má vliv na brzdnou dráhu vozidla. - 45 -

Materiál a metodika Průběh brzdění: Staré zimní pneumatiky, tlak: 200 kpa Rychlost kol [km h -1 ] 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 LP PP LZ PZ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Čas [s] Brzdná síla Brzdná síla [kn] 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0-0,5-1,0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Čas [s] LP PP LZ PZ Graf 6.7: Staré zimní pneumatiky, tlak: 200 kpa. Brzdná dráha podle rovnice 1 je 91,60 m. Rozdíl brzdné dráhy starých zimních pneumatik v závislosti na tlaku nahuštění pneumatik činí 4,42 m. Brzdná dráha se sníženým tlakem se zkrátila. Příčina toho je opět větší vztyčná plocha pneumatik s podložkou. Tabulka 6.2: Porovnání brzdné dráhy zimních pneumatik. Zimní pneumatiky hloubka dezénu / DOT tlak [kpa] brzdná dráha [m] nová 8 mm / 1912 280 101,87 200 100,32 stará 5 mm / 3209 280 96,02 200 91,6-46 -

Materiál a metodika Rychlost kol [km h -1 ] 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Průběh brzdění: Nové letní pneumatiky, tlak: 280 kpa 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Čas [s] LP PP LZ PZ 5,0 Brzdná síla 4,0 3,0 Brzdná síla [kn] 2,0 1,0 0,0-1,0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 LP PP LZ PZ -2,0 Čas [s] Graf 6.8: Nové letní pneumatiky, tlak: 280 kpa. Brzdná dráha nových letních pneumatik, s tlakem huštění 280 kpa je 85 m. - 47 -

Materiál a metodika Rzchlost kol [km h -1 ] 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Průběh brzdění: Nové letní pneumatiky, tlak: 200 kpa 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Čas [s] LP PP LZ PZ Brzdná síla [kn] 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0-0,5-1,0 Brzdná síla 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Čas [s] LP PP LZ PZ Graf 6.9: Nové letní pneumatiky, tlak: 200 kpa. Brzdná dráha je 83,72 m. Rozdíl brzdné dráhy v závislosti na tlaku nahuštění pneumatik činí 1,28 m. Brzdná dráha se sníženým tlakem se zkrátila. - 48 -

Materiál a metodika Rychlost kol [km h -1 ] 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Průběh brzdění: Staré letní pneumatiky, tlak: 280 kpa 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Čas [s] LP PP LZ PZ 4,0 Brzdná síla Brzdná síla [kn] 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 LP PP LZ PZ 0,0-0,5-1,0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Čas [s] Graf 6.10: Staré letní pneumatiky, tlak: 280 kpa. Brzdná dráha je 91,21 m. Rozdíl brzdné dráhy mezi novými letními pneumatikami (8 mm) a opotřebovanými pneumatikami (1,6 mm) činí 6,21 m. Brzdná dráha opotřebovaných pneumatik se prodloužila. Příčinou toho je opotřebovaný dezén pneumatik. - 49 -