A gumiabroncs biztosítja az erőátvitelt a jármű és az út között. A jármű súlya képviseli a függőleges irányú erőket, a gyorsulás-lassulás az érintő irányúakat, a kanyarodáskor pedig oldalirányú (tengelyirányú) erők hatnak. A gumiabroncsnak olyannak kell lennie, hogy mindezeket elviselje. Ezeket az erőket (személyabroncs esetén) tenyérnyi helyen, a felfekvési felületen kell átadnia.

A gumiabroncs gumiból és az erősítőváz anyagaiból (textilből és/vagy acélból) áll.

A gumiabroncsok osztályozása

Megkülönböztetünk tömörabroncsot és légabroncsot, aszerint, hogy a függőleges terhelést gumi vagy levegő veszi fel. (A jelen szócikkben leírtak alapvetően a légabroncsra vonatkoznak.)

A szilárdsághordozó szövetváz szerkezete szerint megkülönböztetünk diagonál-, övesdiagonál- és radiálabroncsot.

A felhasználó jármű típusa szerint megkülönböztetünk személy-, teher-, mezőgazdasági, földmunkagép-, ipari, repülőgép-, kerékpár- és motorkerékpárabroncsokat. (A vonatra és a metróra készült gumiabroncsok a teherabroncsokhoz tartoznak; a 4×4 abroncsok rendszerint személyabroncsok. A kisteherabroncsokat általában a teherabroncsok, ritkábban a személyabroncsok közé, esetleg egy külön „kisteherabroncs” típusba sorolják).

A profilarány szerint megkülönböztetünk normálprofilú, alacsonyprofilú és szélesprofilú abroncsokat. A normálprofilúak profilaránya 0,9-nél nagyobb. Az alacsony- és a szélesprofilúaké ennél kevesebb. Nincs éles konstrukcióbeli határ közöttük, inkább történeti: az alacsonyprofilúak a normálprofilúak utódaiként jöttek létre változatlan profilszélességgel, a profilmagasság csökkentésével; a szélesprofilúak két ikerbe szerelt normálprofilú abroncs helyett jöttek létre.

A felhasználási körülmények szerint megkülönböztetünk nyári és téli (és egész évre való) abroncsot, városi és távolsági forgalomra való abroncsot, országúti és terepjáró abroncsot. A felhasználási körülményeket befolyásolja a jármű típusa is.

A légzárás típusa szerint megkülönböztetünk tömlős és tömlő nélküli abroncsokat. A tömlős személyabroncs a legtöbb országban ma már muzeális érték, és a teherabroncsok is túlnyomórészt tömlő nélküliek. Egyes piacokon (például India) ugyanakkor továbbra is túlnyomó részben a tömlős gumiabroncsok a keresettek, esetleg a tömlő nélküli radiálabroncsokat is behelyezett tömlővel használják.

A gumiabroncs felépítése

A gumiabroncs meglehetősen összetett szerkezet. A modern abroncsok mintegy húsz különböző alkatrészt tartalmaznak, ezek egy része speciális összetételű gumi, más részük gumiba ágyazott textil-, műanyag- illetve fémszálak segítségével készített kompozit anyag. Az abroncsok legfontosabb alkatrészei a következők:

* Az abroncs legbelső rétege a légzáró (a 2. ábrán 7-es számmal jelölve), melynek feladata, hogy megtartsa a gumiabroncsba fújt levegőt, valamint megakadályozza a pára, nedvesség bejutását.
* A szövetváz (karkasz) feladata, hogy ellenálljon a gumiabroncsba fújt levegő feszítésének, terhelés esetén is, tehát akkor is, amikor az abroncs az autó súlyát tartja. A szövetváz (8) több betétből is állhat. Egy-egy betét gumiba ágyazott mesterséges szálasanyagú fonalakból, vagy acélszálakból áll.
* A szövetváz minden fordulat alatt ciklikusan változó deformáción megy keresztül, tehát élete során (ha a mintázatot utánvágják, esetleg a teljes futót cserélik, azaz az abroncsot újrafutózzák, akkor több élete során) állandóan hajlítgatásnak van kitéve. Ezért a szövetváz szálasanyagának hajlékonynak kell lennie. Ezért áll a szövetváz acélkordja vékonyabb elemi szálakból, és ezért készülnek a kisebb abroncsok (pl. személyabroncsok) szövetváza gyakrabban fonalakból, az öv pedig a merevebb acélból.
* Az övek veszik fel azokat az erőket, amelyekkel a talaj hat az abroncsra. Mivel az érintő irányú erők jelentősebbek, ezért az övben a szálak 20° körüli szöget zárnak be a koronavonallal. A szakítószilárdságon kívül fontos követelmény az öv számára a nagy merevség is, a kisebb kopás és gördülési ellenállás érdekében.
* Az öv (1) általában néhány övbetétből áll. Egy-egy betét gumiba ágyazott műanyag vagy acélszálakból áll. Használat közben az övbetétek között erős nyírás lép fel, a legnagyobb nyírófeszültség éppen a legnagyobb terhet viselő övek szélén, és annál nagyobb, minél közelebb vannak az övkordok egymáshoz. Ezért az övek szélén kicsit vastagabb a gumiréteg a kordok között, akár övtöltőék (4) is lehet egyes övbetétek szélén.
* Az abroncsnak a pereme (III) a kerékpánton (felnin, keréktárcsán) keresztül kapcsolódik a járműhöz. A peremet nagy szakítószilárdságú huzalból készült huzalkarika (14) szorítja a pántra felfújt állapotban.
* A peremvédő (15) felületén keresztül érintkezik az abroncs a pánttal. Feladata, hogy a köpeny ne csússzon el a pánton. Bírnia kell az elcsúszással járó dörzsölődést mechanikailag is, és a fejlődő hőnek is ellen kell állnia.
* Az oldalgumi (6) feladata a szövetváz védelme a külső behatásokkal szemben. Ide kerülnek az abroncsfeliratok. Az oldalguminak hajtogatás- és öregedésállónak kell lennie.
* A talajjal az abroncsnak a futója érintkezik. A futó (2) akkor jó, ha jól tapad az útra, nem zajos, nem kopik. Jelentősek ugyanakkor a futó alakváltozásai is, miközben belép a gumi–útfelület kapcsolatát meghatározó zónában a felfekvési felületre. Belépéskor például összenyomódik, kilépéskor ez az összenyomott állapot megszűnik. A futógumival szemben elvárás, hogy a teljes alakváltozási ciklus során elvesző energia (a gumi hiszterézise) a lehető legkisebb legyen.

A szilárdsághozó elemekkel érintkező gumik általában kemények, nagy moduluszúak, különösen, ha a vázanyag acél (az acél modulusza kb. ezerszer akkora, mint a gumié). Ezek a részek párnásabb gumialkatrészekkel vannak körülvéve, ilyen például a felső övpárna, az alsó övpárna, a perempárna, a peremék. Ezek általában kis melegedésű (alacsony hiszterézisű), jó dinamikus tulajdonságokkal rendelkező gumiból vannak, melyek gond nélkül bírják a sok millió összenyomódás-nyúlás ciklust.

Az alkatrészeknek mind nagyon jól kell tapadniuk egymáshoz. Az elválás hamar tönkreteszi az abroncsot, nem ritkán robbanásszerűen (durrdefekt).

Ahhoz, hogy egy abroncs megfeleljen az elvárásoknak, közel 50 tulajdonságnak kell megadott szinten, minőségben megfelelnie. Ezek a tulajdonságok sokszor ellentétesen változnak egy adott konstrukciós vagy gyártási paraméter változtatásával. Például ha növeljük a csatornamélységet, akkor nő az abroncs futásteljesítménye (tovább tart, míg elkopik), de nő a gördülési ellenállása is.

A profilarány

A profilarány a profilmagasság (H) és a profilszélesség (S) hányadosa. Történelmileg először a normálprofilú abroncsok fejlődtek ki (H/S ≈ 1). Később egyre csökkent a profilarány.

Mivel a jármű súlyából származó rezgéseket a zárt térben levő levegő csillapítja, az egyre csökkenő térfogatú térben levő levegőmennyiséget úgy tartják változatlan szinten, hogy növelik a nyomást. Tehát az abroncsoknak egyre nagyobb nyomást kell elviselniük; emellett minél alacsonyabb profilú az abroncs, annál nehezebb gyártani. Az alacsonyprofilú abroncsok rugózása merevebb, tehát a kényelmetlenséget valamivel ellensúlyozni kell, viszont az oldalirányú merevség is nő, és ez erősen javítja a kormányozhatóságot.

A gördülési ellenállás és a zöld abroncs

Használat közben a gumiabroncs egy adott része hol összenyomódik, hogy megnyúlik. Amikor a gumi visszanyeri eredeti alakját, akkor nem adja vissza az összes befektetett mechanikai energiát, hanem annak egy részét elnyeli. Az elnyelt energia hővé alakul. Ennyivel több energiát kell befektetni a gumiabroncs mozgásban tartásához, gördüléséhez. Minél kevésbé rugalmas a gumi, minél kevésbé bírja a sokszori alakváltozást, minél gyengébbek a dinamikus tulajdonságai, annál több energiát nyel el, annál nagyobb mértékben áll ellen a gördülésnek. Ha nem fektetnénk be folyamatosan energiát, akkor a gördülési ellenállástól egy idő után megállna az abroncs, ugyanúgy, mint a súrlódástól. Ezt az energiát az üzemanyag elégetéséből nyerjük. Vagyis minél kisebb egy abroncs gördülési ellenállása, annál kevesebb üzemanyagot fogyaszt az autó. És annál kevesebb szén-dioxid keletkezik. A kevesebb szén-dioxid mérsékli az üvegházhatást, és így a kis gördülési ellenállás csökkenti a globális felmelegedést, vagyis környezetkímélő. Ezért szokták a kis gördülési ellenállású abroncsokat zöld abroncsoknak is nevezni. Még akkor is, ha a külső felületük nem zöld színű, de marketingfogásként az is előfordul, hogy tényleg zöld gumi borítja az abroncs külső felületét, hogy jobban felhívja a figyelmet arra, hogy ez zöld abroncs.

Régebben minél kisebb gördülési ellenállással rendelkezett egy abroncs, nagyjából annyival kisebb volt a tapadása. A kilencvenes évek óta (amióta elterjedt a szilícium-dioxid alkalmazása) azonban ez a két követelmény nem zárja ki egymást; ugyanannak az abroncsnak lehet jó a tapadása és a gördülési ellenállása is. Sőt, az ENSZ-EGB 117. előírása[1] meg is követeli, hogy az abroncs mindkét tulajdonság tekintetében teljesítse az előírt szintet.

Kordok

Az acélkordban[2] az elemi huzalok (filamentek) egy-két tized mm átmérőjű acélhuzalok, melyeknek a felületére sárgarezet galvanizáltak, hogy jobban tapadjanak a gumira. Néhány elemi szálat összesodorva pászmát kapunk. Ezután összesodorhatunk több pászmát, vagy egy pászmához hozzásodorhatunk több különálló elemi szálat, hogy kordot kapjunk. Esetleg az iménti lépést egyszer-kétszer megismételve összetett kordot kapunk. Utoljára pedig még egy becsavaróhuzallal is becsavarható az egész addigi szerkezet. A kordok nagyon változatosak lehetnek. Az elemi szálak átmérője különböző értéket felvehet, akár egy kordszálon belül is. Ugyanígy különbözhet a pászmában és a kord egyes rétegeiben részt vevő szálak vagy pászmák száma, ezek távolsága egymástól, a sodrat iránya, hossza stb.

Diagonál és radiál

A diagonálabroncsokban nem voltak övek. A szövetváz kordjai 45° körüli szöget zártak be a koronavonallal. Voltak viszont a futó és a szövetváz között párnabetétek, amelyek ritka szövetből készültek, mintegy átmenetet képezve a nagyobb moduluszú szövet és a gumis futó között. A szövetváz viselte 1. a kerületirányú erőket és 2. a radiális erőket is.

A radiálabroncsban ez a két funkció kettéoszlik, és lehet optimalizálni a szövetvázat a radiális irányú erőkre, az öveket a kerületirányúakra. A radiálbetét kordjai merőlegesek a koronavonalra, és így ebben az irányban egy szál kétszer akkora nyomásból eredő erőt tud elviselni, mint a diagonálabroncs esetében. Ezért feleannyi szövetvázbetétre van szükség, mint a diagonálabroncs esetében (csak a kordszálak irányából fakadóan). Csökkenthető az oldalfal vastagsága, jobban hűl az abroncs. Az övek szöge csökkenthető, és ezzel nő a merevségük, és jobban ellenállnak a nagy sebességek hatására fellépő nagy centrifugális erőkkel szemben.

A merevebb szerkezetnek köszönhető, hogy az abroncs laposabban ráfekszik az útra. Ezért kevésbé mozgékony a futó, ami csökkenti a gördülési ellenállást. Ugyanakkor ha rámegy egy kőre, nagyobbat zökken, nagyobb feszültségek ébrednek benne, melyek következtében az abroncs alkatrészei elválnak egymástól vagy elszakadnak; a radiálabroncs hamarabb tönkremegy göröngyös úton, mint a diagonál.

A radiálabroncsok felépítéséhez más gépek kellettek, mint a diagonálabroncsokéhoz, és módosítani kellett az autók felfüggesztését is; ez sokakat visszatartott az átállástól. Kitalálták az övesdiagonálabroncsot, ami egyfajta átmenetet képezett a diagonál és a radiál között. A szövetváza diagonál volt, az öve radiál. Különösen az USA-ban volt sokáig alacsony a radiálabroncsok aránya.[3]

Ez abból fakadt, hogy Amerikában rosszabbak voltak az utak és nagyobbak az abroncsok, másrészt rossz volt a járműgyártók és az abroncsgyártók közti összhang, és az abroncsgyártók egymással szemben is titkolóztak.

Tömlős és tömlő nélküli

Történetileg a tömlős abroncs alakult ki először: Dunlop abroncsa gyakorlatilag nem is állt másból, csak tömlőből.

A tömlő nélküli abroncs csak a pántra szerelt köpenyből áll, a szelep a pántba van beépítve. A pántnak is légmentesen kell zárnia.

A tömlős abroncs a köpenyen („külsőn”) belül tömlőt is tartalmaz, és a szelep a tömlőbe van beépítve. A tömlő („belső”) anyaga nemigen bírja a dörzsölődést, ezért a pánt és a tömlő közé tömlővédő szalagot is tesznek. A pántnak nem kell légmentesen záródnia, sőt rendszerint szétszedhető, hogy könnyebb legyen a pántra szerelés.

A tömlő nélküli abroncs csak a pántra szerelve tartja meg magában a levegőt. Csak akkor zár hermetikusan, amikor a perem már nekifeszült a pántnak. A tömlős abroncsban a tömlő tartja meg a levegőt.

A teherabroncsokban a belső nyomás 6-900 kPa körül van. A tömlős abroncsok peremtalpa és pántválla (a kerékpántnak az a része, amelyre az abroncs pereme felfekszik) 5°-os; ez már nem lett volna elég ahhoz, hogy a tömlő nélküli abroncsok légmentes tömítését is biztosítsa. A nagynyomású tömlő nélküli abroncs létrejöttének előfeltétele volt az, hogy a pántváll meredekségét 15°-ra növeljék. Sőt, az abroncs peremtalpa két részre van osztva: az egyik 5-10°-kal meredekebb, mint 15°, a másik 5-10°-kal még ennél is meredekebb, a még szorosabb tömítés érdekében.

A tömlő nélküli abroncsban a légzáró szolgál a levegő benntartására, a tömlős abroncsban a tömlő, melyek nagyjából ugyanolyan gumiból készülnek: butilkaucsuk, esetleg etilén-propilén kaucsuk alapú gumiból.

A tömlő nélküli abroncs legfontosabb előnye a tömlőssel szemben az, hogy sokkal biztonságosabb. Ha például egy szög átlyukasztja a tömlős abroncsot, a gyenge tömlőn gyorsan megnő a lyuk, és gyorsan eltávozik belőle a levegő; a tömlő és a köpeny közti térből a nem hermetikus pánt alkatrészei, valamint a pánt és a köpeny között. Ha gyorsan eltávozik a levegő, akkor a jármű gyorsan irányíthatatlanná válik.

Ha egy szög kilyukasztja a tömlő nélküli abroncsot, akkor a levegő csak a lyuknál, a szög és az abroncs közötti résen át távozhat az abroncsból, és ez olyan kicsi, hogy a jármű nem válik gyorsan irányíthatatlanná. A vastag, szilárdsághordozóval erősített futózónán levő lyuk nem növekszik számottevő sebességgel, sokszor észre sem veszi a vezető, hogy kilyukadt az abroncsa.

A tömlő nélküli abroncsok hátránya az, hogy kis nyomással nem lehet felfújni. A kis nyomás nem elég ahhoz, hogy a peremek ráfeszüljenek a pántvállra, és így a befújt levegő rögtön ki is szökik. Egy személyabroncs nem fújható fel például kézipumpával, gépre van szükség, ami általában szerelőműhelyben található.

A tömlő nélküli teherabroncsok térhódítását az fékezte, hogy tömlő nélküli (15°-os vállú) pántra szerelhetők, a tömlős abroncsok pedig általában tömlősre (5°-os vállúra). Egy új kerékpánt beszerzése plusz kiadást jelentett.

Vannak olyan 5°-os pántok is, amelyek egyébként hermetikusan össze vannak hegesztve, csak több részből állnak, és így kis átalakítással (tömítőgyűrűvel, a tömítőgyűrű fészkének kialakításával) légmentesen zárhatóvá alakíthatók és így tömlő nélküli abroncs szerelhető rájuk. Ezek némileg segítették az áttérést a tömlő nélküli abroncsokra, de nem voltak elterjedtek.

A tömlő nélküli személyabroncsok pántja megmaradt ugyanúgy 5°-osnak, mint amilyen a tömlősöké volt.

A futómintázat

Ha teljesen sima lenne az út, akkor legjobban a sima futófelületű abroncs tapadna rá. A valóságban azonban az út mindig tele van szemcsékkel, vízzel stb. Nem beszélve a terepjáró, mezőgazdasági stb. abroncsokról.

A mintázat egyik jellemzője a telítettség. A telítettség megadja, hogy a teljes felfekvési felületen belül mekkora hányadot képvisel az a rész, amelyen gumifelület ér a talajra (ahol nem csatorna vagy lamella található), általában százalékban kifejezve. A telítettség ellentéte a csatornaszázalék, amely azt adja meg, hogy a teljes felfekvési felületből mekkora hányadot tesznek ki a csatornák és lamellák.

A lazább talajokra a telítetlenebb mintázat a megfelelő. A kemény országútra való mintázatok csatornaszázaléka 30-40% körüli, az M+S (hó és sár) abroncsoké és a félterepjáróké mintegy 10%-kal nagyobb, a terepjáróké még 10-20%-kal. A traktorok meghajtott kerekére való mezőgazdasági abroncsok mintázatának telítettsége pedig csak 20% körüli.

Az elsősorban városi használatra tervezett mintázatok az országútiak szélső esetei: a csatornaszázalék a 30%-ot is alig éri el. Itt nem annyira fontos a szemcsék és víz elvezetése, mint városon kívül illetve nagy sebességnél, viszont így tovább tart a futó.

A mintázatok két alapesete a folyondáros mintázat (amelyet hosszanti csatornák és bordák alkotnak) és a kapaszkodó mintázat (amelyet keresztcsatornák kapaszkodó bordák alkotnak).

A folyondáros mintázat tipikusan országúti kormányzott kerékre való mintázat, jó iránytartást biztosít kanyarodáskor.

Az abroncs folyamatosan ugyanazon a néhány bordán gördül, nem csapódnak új mintázati elem élek az útra. Ezért a hosszanti csatornás mintázatok viszonylag csendesek.

A széles keresztcsatornák jó kapaszkodóképességet biztosítanak. Tipikusan meghajtott tengelyre való mintázat.

A terepjáró mintázat nagy kapaszkodó bordákból áll, közte olyan nagy üres hellyel, hogy itt már nem is szoktak csatornáról beszélni.

Mindig új mintázati elem ér az útfelületre. Ezután rövid ideig ezen a blokkon gördül az abroncs, majd egy keresztirányú csatorna következik, és a következő mintázati blokk elülső éle csapódik rá az útra. Ez viszonylag nagy zajjal jár.

A blokkos mintázatok szétdarabolt folyondáros vagy kapaszkodó típusú mintázatnak is felfoghatók, és többé vagy kevésbé uralkodó lehet a folyondáros vagy kapaszkodó jelleg, például aszerint, hogy hosszanti vagy keresztirányban vannak-e egymáshoz közelebb a blokkok, milyen irányban áll a mintázati blokkok éle stb. Országúton nem túl elterjedten használják a kapaszkodó mintázatot, a hátsó tengelyen a blokkos mintázat a gyakoribb.

Minél mozgékonyabb a mintázat, annál jobban tapad az útra. Amelyik irányban mozgékonyabb, abban az irányban. De annál gyorsabban kopik és annál nagyobb a gördülési ellenállása. A mozgékonyság annál nagyobb, minél telítetlenebb a mintázat és minél mélyebb a csatorna.

A valóságos mintázatok általában nem kizárólag pontosan hosszanti vagy azzal 90°-ot bezáró irányú keresztcsatornákból állnak. Egyrészt egy abroncs sosem kizárólag csak egyféle körülmények között üzemel, másrészt az abroncsra ható erők sem tisztán kerületi vagy tengelyirányúak, hanem van kerületirányú és tengelyirányú komponensük is. Ezért vannak olyan mintázatok, amelyeket például 15 mm széles hosszanti csatornák és 1–2 mm széles és/vagy 3–4 mm mély keresztcsatornák alkotnak. Vannak olyanok, amelyekben hosszanti bordák futnak a teljes kerület mentén, de vállban erős kapaszkodójuk is van. Vagy vannak blokkos félterepjáró mintázatok, melyekben a hosszanti csatornák ugyanolyan kifejezettek, mint a keresztcsatornák; ezek kicsit terepre is jók, kicsit országútra is, kicsit meghajtott tengelyre is, kicsit kormányzott tengelyre is. És ezek között létezik mindenféle átmenet is.

Egy ritka példa: majdnem teljesen hosszanti csatornák alkotják a traktorok első kerekére szerelt implement abroncsokat.

Kőkivető mintázatok

Ott, ahol az abroncs a talajjal érintkezik (a felfekvési felületen), a csatornák is szétlapulnak, majd, továbbgördülve és elhagyva a talajt, újra elkeskenyednek. Így köveket szedegetnek fel az útról, melyek beszorulhatnak a csatornába, és ott minden fordulatnál szétfeszítik a csatornát és vágják a csatornafeneket. A széles csatornák nagyobb köveket szednek fel, a keskenyebbek kisebbeket.

A kövek akkor potyognak ki a csatornából nagyobb eséllyel, ha változik a pillanatnyi (helyi) csatornaszélesség (míg a kő mérete állandó marad). Ezért nem kedvez a kőkivetésnek a meredek, majdnem függőleges falú csatorna, viszont kedvez, ha a csatorna mentén haladva változik a csatornaszélesség, a csatornafal meredeksége, lehetőleg nem egyszerre a jobb és bal oldalon.

Az országúton illetve városban nem annyira fontos a kövek vagy sár eltávolítása, mint rosszabb utakon, vagy hóban-sárban. Ezért a városi (országúti) mintázatok csatornafala meredekebb, mint például az M+S mintázatoké; ennyivel is nagyobb a gumi mennyisége a futóban, és ennyivel nagyobb lesz az abroncs futásteljesítménye.

Mivel a legkellemetlenebb, ha a kő a csatornafeneket érinti, ezért igyekeznek ez megakadályozni. Először is nem lehetnek feszültséggyűjtő éles sarkok: a csatornák feneke lekerekített.

Segít, ha a csatorna legalul jóval keskenyebb, mint a csatornamélység nagy részén, vagy ha „hidakat”, azaz helyi kiemelkedéseket helyeznek el a csatorna fenekére, amelyek nem engedik, hogy a kő hozzáférjen.

Meg kell jegyezni, hogy a csatornafenék-repedezés elleni küzdelem leghatásosabb módja a megfelelő csatorna alatti gumivastagság és a megfelelő gumiösszetétel.

Aquaplaning

A futóguminak akkor is tapadnia kell az útra, ha vízréteg borítja. Ahogy az abroncs rágördül a vízrétegre, a belefújt levegőből adódó nyomás „szétnyomja az útból” a vizet, és a csatornákon keresztül elvezeti hátra és oldalra. Minél gyorsabban gördül az abroncs, annál kevesebb ideje van a víznek elvezetődnie. Ha nagyobb a belső nyomás, jobban szét tudja nyomni az abroncs a vízréteget (a teherabroncsok nyomása 8 bar körüli, a személyabroncsoké 2 bar körüli). A nagyobb keresztmetszetű csatornák gyorsabban el tudják vezetni a vizet.

A vízréteg vastagodásakor (azonos abroncsnál és sebességnél) egyszercsak elérkezik az a pillanat, amikor a csatornák már nem tudják elvezetni a vizet, és a szilárd gumi nem ér a talajra. Az abroncs felúszik a vízre, mint a vízisí. Ez az aquaplaning (vízencsúszás). Az autó irányíthatatlanná válik, hiszen nem ér a talajra az az alkatrésze (az abroncs), ami megváltoztatná a mozgásirányát, csak hányódik a víz hullámain. Ez a pillanat annál hamarabb következik be, minél nagyobb az autó sebessége, minél kisebb a belső nyomás, minél kisebb a csatornák keresztmetszete.

Ritmikus és aritmikus mintázat

Első pillantásra úgy tűnik, hogy a futómintázatban ugyanaz az 5–10 cm-es szakasz ismétlődik körbe-körbe. Ez nem feltétlenül van így. Ha így van, akkor ritmikus mintázattal van dolgunk. Ha nem, akkor egy-két féle osztásból áll a teljes mintázat, melyek különféle (nem ismétlődő) ritmusban követik egymást a kerület mentén (pl. AAABAAAABBABBAAAB). Ez aritmikus mintázat; ha C osztás is van, még aritmikusabb lehet a mintázat. Kis különbségek is számítanak, de a hatás fokozható, ha a mintázat nemcsak a kerület, hanem a profil mentén is több részre van osztva, vagyis egymástól függetlenül cserélgethetők a mintázat részei a koronában és a vállban.

Ha a kerület mentén végig ugyanazok a rövid szakaszok ismétlődnek (ritmikus mintázat), akkor az ismétlődési frekvenciának megfelelő zajt halljuk. Ha az ismétlődési frekvencia fordulatonként 1 (aritmikus mintázat), az már olyan kicsi frekvenciát jelent, ami az emberi fül számára nem érzékelhető. Az aritmikus mintázat kevésbé zajos.

Az aritmikus mintázat hátránya az, hogy bonyolultabb, vagyis nehezebb gyártani, karbantartani a gépeket.

Szimmetrikus és aszimmetrikus mintázat

Kanyarodáskor a jármű súlyának nagyobb része a külső ívre támaszkodik, vagyis bal kanyarnál a jobb első abroncs külső felére, jobb kanyarnál a bal első abroncs külső felére. Ebből származott az ötlet, hogy meg lehetne erősíteni az abroncsok külső részét, hogy jobban bírják a fokozott igénybevételt. A mintázat arról is megismerhető, hogy profil mentén két szemmel láthatóan elkülönülő részből áll, és a megerősített külső rész a keskenyebb. Az aszimmetrikus abroncsoknak egyébként az övszerkezete is aszimmetrikus lehet.

Nem mindegy, hogy az aszimmetrikus abroncsoknak melyik fele van kívül (nagyobb igénybevétel), és melyik fele belül (kisebb igénybevétel), vagyis hogy melyik abroncs kerüljön jobb oldalra, melyik bal oldalra.

Egyirányú mintázat

Az egyirányú abroncsokon mintegy negyedkerületnyi nyíl jelzi, merre forog előre az abroncs (ez nem azt jelenti, hogy ilyen abronccsal tilos tolatni, hanem azt, hogy a helyes irányban felszerelve jobb tulajdonságokkal rendelkezik, mint a „kétirányú” mintázat). Egyirányú a mintázat például akkor, ha a mintázati elemek jellemzően az egyi irányban jobban támaszkodnak egymásra, mint a másikra, egyik irányban mozgékonyabbak, mint a másikban. A meghajtott tengelyre szerelt mezőgazdasági abroncsok nagybordás kapaszkodó mintázata jellegzetesen egyirányú.

Érdekes mintázatok

Mély csatornák és sekély csatornák, így a kopás előrehaladtával egyes csatornák hamar megszűnnek, így azon a helyen folyamatos (legalábbis az eredetinél folyamatosabb) borda keletkezik.

Vannak olyan futók, amelyek kétféle gumiból állnak. A futófelülethez közeli rész készülhet például téli abroncs keverékből, és a mintázat csatornaszázaléka 40% körüli. A kopás előrehaladtával egyre csökken a csatornaszázalék (a csatornák a fenékhez közel keskenyebbek). Amikor lekopik a téli gumiréteg, alatta nyári gumiréteg van, már 30% körüli csatornaszázalékkal.

Marketing

A futómintázatnak – azon kívül, hogy bizonyos tulajdonságokat biztosít az abroncsnak – van még egy plusz funkciója is: a mintázat a gumiabroncs arca. A mintázatnak szépnek, vonzónak, divatosnak kell lennie. Az, hogy milyen műszaki tulajdonságokkal rendelkezzen a mintázat, az évek folyamán csak kis mértékben változik. De az, hogy mi tetszik jobban az embereknek, ennél gyorsabban. Elég, ha arra gondolunk, hogy egy megfelelőképpen reklámozott újdonsággal mindig felkelthetjük az emberek érdeklődését, és gyakran akkor is eldobják a régit, ha az még használható lenne. A mintázat az, ami kívülről is látható, és ez biztosan nyom a latban, amikor abroncsot választunk. Ami nem látható kívülről, az vagy nyom a latban, vagy nem.

A futó anyaga

Minden felhasználási körülményre a megfelelő tulajdonságú gumiból készült futót kell használni. Amelyik gumi kopásálló, az esetleg nem elég rugalmas stb., vagyis mindig meg kell keresni a megfelelő kompromisszumot, bár a technika és a technológia mindig fejlődik, és így elő-előfordul, hogy ami eddig lehetetlen volt, az most már lehetséges. Például sokáig csak úgy tudták javítani a gördülési ellenállást, ha rontották az abroncs tapadását az útra, de egyszercsak sikerült olyan megoldást is találni, ami nem rontotta a tapadást.

A futókeverék általában tartalmaz természetes kaucsukot, a jó dinamikus tulajdonságok és a beszakadás-továbbszakadás megakadályozása érdekében. A kopásállóságot kisebb vastagságoknál butadién-sztirol kaucsukkal, nagyobb vastagságoknál butadiénkaucsukkal érik el. A mechanikai tulajdonságok javítása érdekében általában aktív töltőanyagot használnak.

A gördülési ellenállás elsősorban szilárd burkolatú utakon nagy sebességgel, nagy távolságra közlekedő járművek esetén fontos.

A kopásállóság az esetek többségében fontos, de legfontosabb talán a városi közlekedésben.

Terepen a jó kapaszkodóképesség, a telítetlen mintázat előnyös. Köves talajon sokat számít a gumi nagy szakítószilárdsága és hasadási ellenállása.

A nagy kapaszkodókkal rendelkező terepjáró abroncsok és mezőgazdasági abroncsok ma már általában szilárd burkolatú utakon is közlekednek, ahol erősen deformálódik a kapaszkodók (bordák) környéke, erősen melegszik is. Ezért itt is fontosabbak lettek a dinamikus tulajdonságok és a kapaszkodók merevsége.

A versenyabroncsok és az úthengerabroncsok simák. Utóbbiak azért, hogy az út is sima legyen utánuk, az előbbiek azért, mert így a legmerevebb a mintázat és a legpontosabb a kormányzás

A kopás

Használat közben a talaj kicsi szemcsékben gumidarabkákat dörzsöl le a futóról, amíg el nem kopik. A kopás előrehaladtával egyre sekélyebbek és keskenyebbek lesznek a csatornák, egyre csökken a mintázati elemek mozgékonysága. Ez csökkenti a fajlagos kopást (az 1000 km-re eső futótömeg- vagy csatornamélység-csökkenést) és a gördülési ellenállást. A csatornamélység csökkenésével egyre nő annak a veszélye, hogy a gumi nem érintkezik a talajjal, hanem egy szilárd szemcse vagy – ami még veszélyesebb – víz kerül az út és az abroncs közé. A csatornamélység tehát közlekedésbiztonsági szempontból nem csökkenhet nullára. Általában törvény (Magyarországon a 6/1990. KöHÉM rendelet)[4] írja elő a minimálisan megengedett csatornamélységet. Ennél kisebb csatornamélységnél az abroncs ebben a formában nem használható tovább.

A rendelet szerint a minimálisan előírt csatornamélység

1. az M1, N1, O1 és O2 kategóriájú járműveken (személyautók; legfeljebb 3,5 t megengedett legnagyobb össztömegű tehergépkocsik, vontatók, pótkocsik, a félpótkocsit is ideértve) a gumiabroncs átmérőjétől függetlenül 1,6 mm
2. az egyéb járműveken
1. a 0,75 métert meg nem haladó átmérőjű gumiabroncsok esetében az 1,6 mm
2. a 0,75 méternél nagyobb átmérőjű gumiabroncsok esetében 3 mm

Ha semmi másban nem különbözik két abroncs, csak abban, hogy az egyik folyondáros, a másik blokkos mintázatú, akkor a blokkos kb. 10-20%-kal gyorsabban kopik, mert kisebb mintázati elemekből áll, így nagyobb a mozgékonysága.

Mivel az abroncsnak egyidejűleg több követelménynek kell megfelelnie, akkor érkezik élete végéhez, ha van már 1 követelmény, aminek nem tud eleget tenni. Így van ez a kopáson belül is: ha már 1 helyen elkopott teljesen, akkor vége az életének (lehet esetleg utánvágni vagy újrafutózni, ha alkalmas rá). Tehát annál lassabban kopik el, minél szabályosabban, minél egyenletesebben kopik.

Az abroncs akkor kopik egyenletesen, ha a teljes felfekvési felületen egyenletes nyomással nehezedik a talajra és a mintázati elemek azonos mértékben csúsznak el a talajon. Az egyenetlen kopásnak lehetnek konstrukciós okai is, de az üzemeltetési problémák gyakrabban előfordulnak. Az egyenletes kopást segíti a széles, lapos futóív, a merev övrendszer, a csatorna megfelelő geometriája. A szabálytalan kopást (a jól kiválasztott abroncsnál is) kiválthatják a helytelen kerékszögek (összetartási, utánfutási és dőlésszög), a rossz lengéscsillapító, a helytelen nyomás, de még a hirtelen fékezés, gyorsítás, kanyarodás is.

Utánvágással tovább mélyíthetők a csatornák az abroncsgyártó által kiadott utánvágási előírás szerint. Gyakran az abroncskereskedő is tud ilyet adni prospektus formájában, vagy az abroncsgyártó maga látja el a gumiszerelőműhelyeket vagy nagy járműparkkal rendelkező abroncsfelhasználókat ilyennel. Az előírásra azért van szükség, mert a gyártó tudja, milyen mélyre, és esetleg milyen alakban szabad csatornát vágni a lekopott mintázatba. Az utánvágási előírás garantálja, hogy a csatorna alatt az utánvágás után is maradjon megfelelő vastagságú gumiréteg az övek fölött.

A gyártó általában csak akkor vállal felelősséget az abroncsért, ha képesített, gyakorlott dolgozó végzi, persze a gyártó által kiadott előírás szerint. Az is feltétel, hogy az abroncson szerepelnie kell az „Utánvágható” (REGROOVABLE) feliratnak. Elektromosan fűtött, előírt mélységű és szélességű utánvágó késsel (Rillfit-késsel) mélyítik (többnyire a régi) csatornákat; egy teherabroncsba általában 3–4 mm mélyen. Ha tehát eredetileg 16 mm volt a csatornamélység, akkor abból legföljebb 13 mm-t szabad elkoptatni, majd utánvágni, mondjuk, 4 mm mélyen, és így az abroncs tovább használható, amíg megint 3 mm csatornamélységig le nem kopik a mintázat, vagyis ebből az abroncsból összesen 13+4=17 mm mélységű csatornát használhatunk el.

Felmerül a kérdés, hogy miért nem rögtön 20 mm-es csatornamélységgel gyártották ezt az abroncsot. Egyrészt azért, mert a nagyobb csatornamélységtől mozgékonyabb lesz a mintázat, annak minden következményével. Másrészt azért, mert üzemelés közben a mélyebb csatornák (magasabb mintázati elemek) jobban megterhelik a csatornafeneket, a nagyobb megterheléshez pedig vastagabb csatorna alatti gumira is szükség van. Harmadrészt pedig azért, mert az utánvágási előírás szerint meg kell vizsgálni az abroncsot, a javítható hibákat ki kell javítani, ha pedig valamely hiba nem javítható, akkor az abroncsot le kell selejtezni már 13 mm kopás után (ha már addig nem vették észre a sérülést).

Az utánvágás a személyabroncsoknál is használható, ha az abroncsgyártó megengedi, de igazán a teherabroncsoknál van jelentősége, a nagyobb gumivastagságok miatt. Kár lenne nem kihasználni ezt a lehetőséget, különösen azért, mert utánvágáskor általában keskenyebb is a csatorna, mint eredetileg, és ez (a kisebb a csatornamélységgel párosulva) kevésbé mozgékony mintázatot, vagyis kisebb gördülési ellenállást eredményez. Ha kisebb a gördülési ellenállás, akkor adott mennyiségű gumi kevesebb energiát nyel el, de a gumimennyiség is kevesebb, ami tovább csökkenti a jármű mozgásban tartásához szükséges energiát. Az abroncs hidegebben fog futni a kisebb gördülési ellenállás, a kevesebb gumimennyiség, a jobb hőleadás miatt, ami csökkenti az üzemanyagfogyasztást (és a CO2-kibocsátást) és lassítja az abroncs tönkremenetelét.

Amikor a futó (megint) elkopott, még újrafutózható. Ez tulajdonképpen független attól, hogy volt-e előtte utánvágva, vagy hányszor volt már újrafutózva. A fő az, hogy az abroncs (az esetleges javítás után megint) hibátlan legyen. A városi buszokon viszonylag gyorsan elkopnak az abroncsok a folytonos fékezés-gyorsítás és kanyarodás miatt, míg többi részük nem károsodik, ezért nem ritka, hogy egy abroncsot ötször-hatszor is újrafutóznak. Az, hogy hányszor lehet újrafutózni egy abroncsot, függ az abroncs gyártásakor alkalmazott technológiától és a felhasználási körülményektől is. Például az alacsony nyomáson üzemeltetett abroncs sérül, nem újrafutózható.

Az újrafutózás nagy előnye, hogy kevesebb hulladék keletkezik, hiszen az abroncs nagy részét további sok-sok kilométeren keresztül fel lehet még használni. Az újrafutózott abroncsok általában nem rosszabbak az új abroncsoknál, főleg ha újrafutózás előtt rendesen megvizsgálják őket és a nem megfelelőket leselejtezik.


Gumiabroncs feliratozása

A legfontosabb felirati elemek az ábrán láthatók.

  • (1) 315/80 R 22.5

A gumiabroncs méretjelölése. A méret a lényeg; ez határozza meg az abroncs tulajdonságainak legnagyobb részét. Az R azt jelenti, hogy radiálabroncs. Egyéb lehetőségek: ha kötőjel (-) vagy D betű van, akkor diagonálabroncs, ha B (bias belted), akkor övesdiagonál.

A 22.5 a névleges pántátmérőt jelöli hüvelykben (collban). A 17.5, 19.5, 20.5, 22.5, 24,5 (a „félhüvelykes”) pántátmérőjű abroncsok tömlő nélküliek, a 20, 22, 24 hüvelykesek (az „egészhüvelykesek”) tömlősök. A kisebb pántátmérőjű abroncsoknál nem látszik a pántátmérőből, hogy tömlős vagy nem. A 22 és 24.5 hüvelykesek Amerikára jellemzők. A személyabroncsok pántátmérője leggyakrabban 11 … 20 hüvelyk, egész hüvelykenként. A tömlő nélkülieké is. Kb. 14-től 19.5 hüvelyk pántátmérőig a teherabroncs kisteherabroncsnak számít.

A 315 a névleges profilszélesség milliméterben. A valóságos profilszélesség ettől kissé eltér, mert a pántszélesség sem vehet fel bármilyen értékeket, hanem csak egyes diszkrét, szabványosított értékeket. A 315/80 R 22.5 méretű abroncsra például az ETRTO 312 mm-es profilszélességet ír elő 9.00 hüvelyk széles pántra szerelve. Egyéb lehetőségek: a milliméterben kifejezett profilszélességek általában öttel oszthatók. A profilszélesség nemcsak milliméterben adható meg, hanem hüvelykben is (történelmileg előbb jelentek meg a hüvelykkel jelölt profilszélességek), pl- 12 R 22.5; a 100-nál kisebb számok hüvelyket jelentenek, a 100-nál nagyobbak millimétert.

A 80 a profilarány százalékban kifejezve. Ez azt jelenti, hogy a profilmagasság (a 2. ábrán H) 80%-a a profilszélességnek (S). Egyéb lehetőségek: a százalékban kifejezett profilarány általában öttel osztható. A technika fejlődésével a profilarány csökken. /90-es abroncsok gyakorlatilag már nincsenek. Teherméretben a /55-ösök fiataloknak számítanak, a /80-asok és a /70-esek a „középkorúak”. Személyméretben kicsit előbb kezdődött a profilarány-csökkenés, a /80-asok és a /70-esek már öregeknek számítanak, és már szabványosították a /30-es személyabroncsot is.

A városi ember ma a 315/80 R 22.5 alakú méretjelöléssel találkozik a leggyakrabban. Vannak azonban olyan gumiabroncsok is, amelyeknek a méretjelölése a pántátmérő és a profilszélesség mellett a teljes átmérőt tartalmazza, például 680 x 180 – 15 vagy 22 x 5 – 16.

A méretjelölés az eddigiek után vagy előtt még egy rövidítést is tartalmazhat a felhasználási körülményekre. Például P: személyabroncs, T: pótkerék ideiglenes használatra („keskeny pótkerék”), NHS: terepjáró, MH: lakókocsi, LT: kisteherabroncs, TR busz vagy teherautó vagy kisteherautó, HC: teherautó, ST: speciális pótkocsiabroncs országúti használatra, SL: csak mezõgazdasági használatra stb. Ez főleg az amerikai feliratokra jellemző, de Európában is előfordul (főleg ha ugyanolyan méret van például személyabroncsban is és kisteherabroncsban is).

  • (2) 154/149 L

A 154 a névleges terhelési szám (teherbírási jelzőszám) egyedi szerelésben, a 149 ikerben, az L a névleges sebességjel. (A terhelési szám angolul Load Index, LI, a sebességjel Speed Symbol, SS)

Ezek mind kódok, minden terhelési számnak megfelel egy maximális terhelhetőség kg-ban (helyesebb lenne legalábbis kp-ot használni, de ez nem terjedt el), és minden sebességjelnek megfelel egy maximálisan megengedett sebesség km/h-ban:

A sebességjel néha (főleg nagyobb sebességkategóriák esetén) megjelenik a méretjelölésen belül is: 205/70 VR 14. A Z csak a méretjelölésen belül szokott előfordulni. A Z sebességjelű abroncsok sebességtűréséről minden egyedi esetben az abroncsgyártó ad felvilágosítást.

Néha előfordul a (W) felirat is, ami 270 km/h fölötti sebességet jelent, és a (Y), ami 300 km/h fölöttit.

Példaabroncsunk tehát legfeljebb 120 km/h sebességgel mehet, egyedi szerelésben 3750 kg-mal, ikerszerelésben 3250 kg-mal terhelhető. Vagyis egy olyan tengelynek, amelyre négy ilyen abroncs van szerelve, a terhelhetősége 13000 kg.

Ikerszerelésben azért kevésbé terhelhető az abroncs, mint egyediben, mert az út egyenetlenségei és az ikerbe szerelt abroncsok közti eltérések miatt az egyik abroncs a fél tehernél kisebbet visel, a másik fél tehernél nagyobbat, így ez túlterhelt lesz, és korábban tönkremegy. Ezért inkább kisebb maximális terhelést szoktak megengedni.

A névleges terhelési szám és sebességjel a méretjelölés közelében szokott elhelyezkedni.

  • (3) 156/150 K

A 156 a kiegészítő terhelési szám egyedi szerelésben, a 150 ikerben, az K a kiegészítő sebességjel. A kiegészítő terhelési szám-sebességjel általában kijelenti, hogy az abroncs használható a névleges terhelhetőségnél nagyobb terhelés mellett, ha kisebb sebességnél használják. Vagy fordítva: nagyobb sebességnél, ha kevésbé terhelik. Ha ilyen kiegészítő információ nem található az abroncsfeliratok közt, akkor az abroncs simán a maximális terheléssel és maximális sebességgel használható, és semmi „kedvezmény” nincsen alacsonyabb terhelés vagy sebesség esetére sem.

Egy kicsi kedvezmény azért van. Az ETRTO vagy az ENSZ-EGB előírások például megengedik, hogy ha a névleges sebességkategóriánál 10-20 km/h-val alacsonyabb sebesség mellett üzemeltetjük az abroncsot, akkor a névlegesnél 0-2%-kal jobban megterhelhetjük. A kiegészítő terhelési szám-sebességjel azonban ennél sokkal nagyobb „kedvezményt” biztosít.

Példaabroncsunk tehát terhelhető egyedi szerelésben 4000 kg-mal, ikerben 3350 kg-mal, ha legfeljebb 110 km/h sebességgel közlekedik.

A kiegészítő terhelési szám és sebességjel rendszerint a névleges után található az abroncson.

  • (4) TREAD 5 STEEL PLIES, SIDEWALL 1 STEEL PLY

Ennek a felirati elemnek az első sora azt közli, hány betét található az övzónában, a második sora azt, hogy hány betét található az oldalfalban. A radiálabroncsban a karkasz radiálbetéte(i) a huzalkarikától huzalkarikáig tartanak (sőt kicsit tovább is), tehát ugyanaz a betét megtalálható az oldalfalban és a futózónában (övzónában) is. Az övbetétek csak a futózónában találhatók. Így tehát példaabroncsunkban 1 radiálbetét és 4 övbetét van, mind az öt acélkordból.

Apró, beljebb A diagonálabroncs a peremtől peremig húzódó karkaszbetéteken kívül a futózónában található párnabetéteket vagy zónabetéteket tartalmazhat. Apró vége

Egyéb lehetőségek: rengeteg egyéb lehetőség van. Személyabroncsnál a leggyakoribb a kettő, poliészterből készült radiálbetét, a két acélöv és 1 poliamid (NYLON) takaróöv. A kerékpárabroncsok általában textildiagonál abroncsok. A mezőgazdasági abroncsok (a radiálok is) textilbetétből készülnek. A repülőabroncsoknak a futója is tartalmaz szövetbetétet. A személyabroncsok tartalmazhatnak többféle anyagú öveket is, akár úgy is, hogy koronában egyfélét, vállban egy másikfélét. Sőt, az aszimmetrikus abroncsok eltérő övbetéteket is tartalmazhatnak egyik és másik oldalon.

A RAYON viszkózt jelent.

  • (5) LR J

A gumiabroncsok terhelési tartományokba (LR: Load Range) sorolhatók. Az egyes tartományokat betűkkel jelölik. Ez a jelölés a mai napig gyakran előfordul az Amerikában (is) forgalmazott abroncsokon. Európában inkább a PR (Ply Rating) terjedt el, de már éppen megszűnőben van; a pontosabb terhelési szám kiszorítja.

Az első gumiabroncsokat pamutbetétekből gyártották. Ha nagyobb teherbírású abroncsot akartak előállítani, akkor több pamutbetétből készült. Így az abroncs teherbírását (a kor igényei szerint) egyértelműen jellemezte a betétszám.

Később elkezdték a pamutnál erősebb anyagokból gyártani az abroncsokat. Mivel ezek szilárdsága függött az anyagtól, a kord vastagságától, szerkezetétől, a gyártási eljárástól stb., így a betétszám már nem jellemezte egyértelműen az abroncs teherbírását. Ezért bevezették a PR-számot. A 18 PR-es abroncs teherbírása akkora, mint egy 18 pamutbetétes abroncsé.

A PR-számok párosával változnak (a régi diagonálabroncsok páros számú karkaszbetétből készültek, hogy szimmetrikusak legyenek), és egy-egy PR-szám egyértelműen megfelel a terhelési tartomány egy-egy betűjének: