Guminyomás, az állandó változó

Korábbi cikkeinkben számos alkalommal érintettünk már kerekekkel kapcsolatos témaköröket, egy lényeges pontról azonban eddig nem esett szó. A legtöbb felhasználó valószínűleg nem is sejti, hogy az abroncs nyomásával, ezzel az egyetlen aprócska paraméterrel milyen mértékben képes befolyásolni autója viselkedését az utakon. Arra pedig pláne nem gondolnak sokan, hogy ez a beállított érték nem marad állandó akkor sem, ha a gumiabroncsunk nem ereszt. Az alábbi cikkünkben az abroncsnyomást befolyásoló tényezőket taglaljuk, és hogy miként hatnak ezek a vezetésünkre.

Légnyomás, mint változó

Ahhoz, hogy az eredendő problémát megértsük, kicsit nyúljunk vissza a fizikai alapokhoz. Azt gondolhatnánk, hogy ha a gumiabroncsba töltött levegő térfogata, illetve a benne lévő légtömeg nem változik, akkor a nyomása sem. A valóságban azonban az abroncs nyomása messze nem állandó. Mégpedig azért nem, mert a nyomás nem csak a térfogat függvénye.

Az alábbi képlet részletes magyarázatot ad ennek okára:

pV=nRT

ahol:

• p a nyomás [Pa]
• V a térfogat [m³]
• n a gáz kémiai anyagmennyisége [mol]
• R az egyetemes gázállandó (8,314 [J/(mol x K])
• T az abszolút hőmérséklet [K]

A mi konkrét esetünkben a gumiabroncsban (tökéletes tömítettséget feltételezve) az anyagmennyiség állandó, tehát három változó marad a gáztörvény egyenletében: a nyomás, a térfogat és a hőmérséklet.

A gumiabroncs az úton való haladás során képes a deformációra, így a térfogatot sem tekinthetnénk feltétlenül állandónak, de ez normál esetben csak minimális mértékben befolyásolja az abroncsban uralkodó légnyomást, így ettől eltekinthetünk. Ugyanakkor a gumiabroncs deformációja egy másik tényező miatt fontos lesz a folytatásban.

Marad tehát a nyomás és a hőmérséklet. A nyomást adott körülmények között beállítjuk, a hőmérséklet viszont továbbra is egy olyan faktor marad, amit nem, vagy alig vagyunk képesek befolyásolni. És ez minden egyes időpillanatban hatással lesz a gumiabroncsunkban uralkodó nyomásra.

A fizikai magyarázat zárásaként megjegyzendő, hogy hasonló módon képesek lennénk ugyanezt levezetni a Boltzmann-törvényből is, mely a következőképp néz ki:

pV=NkT

ahol az új változók:

• N a molekulák mennyisége [darab]
• k a Boltzmann-állandó (1,380649·10⁻²³ [J/K])

Időjárás

Rögtön az eső tényező, ami a hőmérséklet kapcsán felmerül, az a környezeti hőmérséklet a szabadban, ami kizárólag az aktuális időjárás függvénye.

Minden gyártónak van egy ajánlása az adott személygépkocsihoz, ami a guminyomásra vonatkozik. Ezt jellemzően valamelyik B oszlopon, az első ajtót kinyitva találjuk egy szegecselt alumínium lap vagy ragasztott matrica formájában.

Adódhatna a kérdés, hogy ha változik a nyomás, akkor hogy lehet az, hogy a gyártó egyetlen értéked ad meg ajánlásként? Nos, ez az ajánlás egy standard hőmérsékletre (20 °C) vonatkozik. ez az ún. hidegnyomás érték.

Amint az környezeti hőmérséklet ettől eltér, az viszi magával az abroncs belső nyomását is.

A következő kérdés, hogy mennyivel, és milyen irányba?

A fenti képletet tanulmányozva hamar rájöhetünk, hogy a külső hőmérséklet emelkedése arányos módon az abroncs belső nyomásának növekedését hozza magával. A mértékét pedig gyakorlati tapasztalatból is ismerjük: általánosságban elmondható, hogy 1 Celsius foknyi hőmérséklet-emelkedés közelítőleg 0,013-0,015 bar nyomásemelkedést, 1 Celsius foknyi lehűlés pedig ugyanennyi nyomásesést jelent a gumikban. Ez nem tűnik jelentős értéknek, de ha a reggeli órákhoz képest délután 20 °C-os hőmérséklet különbséggel számolunk (ami nem lehetetlen Európában), az már akár három tized bar differenciát is eredményezhet.

Nyomásváltozás vezetés közben

Kevesen gondolnak rá, pedig a nyomásváltozásért mi magunk is felelősek lehetünk.

A gumi többek között pont azért ideális az úttal való kapcsolat fenntartásához, mert képes a rugalmas alakváltozásra, mégpedig egy igen széles tartományban. Ebből viszont az is következik, hogy egy ilyen nagy alakváltozásnál a gumi hiszterézise is nagy. Ami azt jelenti, hogy egy-egy berugózás hőfejlődéssel jár az abroncs belső szerkezetében.

Ennek pedig az az egyenes következménye, hogy a gumi felmelegszik, ezt a hőt pedig részben a benne lévő levegőnek adja át.

Ha újfent megnézzük a fenti formulákat, hamar beláthatjuk, hogy ez is a kerék belső nyomásának növekedését fogja eredményezni.

A mértéke erősen függ attól, hogy milyen terhelésnek tesszük ki az abroncsokat vezetés közben (ebben szerepet játszik a vezetési dinamika és a jármű többletterhelése is). Normál használat mellett az indulástól kezdve öt percenként 0,06-0,1 bar növekedést tapasztalhatunk, egészen addig, amíg el nem érjük az átlagos 0,25-0,35 bar emelkedést, ami ennek a számlájára írható.

Napsütés

A direkt napsugárzás egy extra tényező a guminyomás kapcsán, hiszen el sem kell indulnunk ahhoz, hogy megváltoztassa a gumiban uralkodó légnyomást.

A ma piacon kapható gumiabroncsok színe jellemzően fekete, ami extra abszorpciót eredményez a gumi teljes felületén. A hőelnyelés kihat az egész szerkezetre, ezáltal a benne lévő levegőre is.

Az, hogy mennyivel emeli meg a nyomás a napsütés, erősem függ annak mértékétől. Extrém esetben akár 15 százalékos növekedés is előfordulhat, ami szintén több tized bart jelenthet egy személyautó gumiabroncsnál.

Teendők

Elég nyilvánvaló, hogy a környezeti hőmérséklettel nehezen szállunk harcba. Viszont elkerülhetünk néhány alapvető hibát, ha a fenti tényekkel tisztában vagyunk. Például érdemes a rendszeres nyomásmérésünket nem közvetlenül az út befejeztével elvégezni. Mindig hagyjunk egy fél órányi pihenőidőt az abroncsok számára, mielőtt megmérnénk a keréknyomást, lehetőleg árnyékos helyen.

Huzamosabb tárolás után mindig ellenőrizzük le újra a keréknyomást az esetleges szivárgások detektálására.

Közúti közlekedésben nem szokványos, a versenysportban ugyanakkor jellemző, hogy ezt a környezeti kitettséget azzal próbálják meg csökkenteni, hogy levegő helyett valamilyen inert gázt (leggyakrabban nitrogént) töltenek az abroncsokba, ugyanis ezek sokkal kevésbé reagálnak a külső hőmérséklet változására vagy a velük közölt hőre.