Gördülési ellenállás

A gördülési ellenállás az az energia, amelyet egy abroncs az úton gördülve elveszít, és ennek folyományaként az az erő, amelyet a járműnek folyamatosan le kell győznie. Bár egy kerék látszólag szabadon gördül, a felfekvési felület, ahol a gumi az úttal érintkezik, az abroncs forgása közben szüntelenül laposodik, majd kiengedik. A gumi és a belső szerkezet nem adja vissza a deformálásukra fordított összes energiát; egy része hőként vész el. Ez a veszteség, amely autópálya-sebességen percenként több ezerszer ismétlődik, fékezőerőként jelentkezik, amely ellen a motornak vagy a villanymotornak folyamatosan dolgoznia kell.

Elsődleges oka a gumi egy tulajdonsága, a hiszterézis — a késedelem az anyagba bevitt alakváltozás és a visszaadott energia között. Ahogy a futófelület és az oldalfal minden szakasza belép a felfekvési felületbe, összenyomódik, majd kilépéskor visszaugrik, ám valamivel kevésbé energikusan, mint ahogy összenyomták. Az abroncsmérnökök ezért úgy tervezik a futófelület-keverékeket és a vázszerkezeteket, hogy minimálisra csökkentsék ezt a belső súrlódást. Másodlagos hozzájárulást ad a felfekvési felületen belüli csekély mértékű megcsúszás és dörzsölődés, a kerék hajlása, valamint a forgó abroncs körüli kismértékű légellenállás.

A gördülési ellenállás azért fontos, mert a légellenállással együtt egyike annak a két fő erőnek, amelyet a járműnek egyenletes utazósebességen le kell győznie, és kisebb sebességeknél, ahol a légellenállás szerény, ez dominál. Minden egysége energiának, amely rá vész el, olyan energia, amelyet üzemanyagból vagy az akkumulátorból kell pótolni, így közvetlenül befolyásolja a belső égésű motorral hajtott autók fogyasztását és az elektromos járművek hatótávolságát. Szerény csökkentése is mérhető fogyasztásjavulást hozhat, ezért vált szigorúan tervezett paraméterré, és ezért szerepel az abroncsok energiabesorolása a szabványos EU abroncscímkén.

A mindennapi használatban a legnagyobb egyetlen változó az abroncsnyomás. Az alulfújt abroncs minden fordulatnál jobban hajlik, ami növeli a hiszterézis-veszteségeket, emeli a gördülési ellenállást, többletként hőt termel és gyorsítja a kopást — mindeközben csendben rontja a fogyasztást. Az abroncsok gyártó által ajánlott nyomáson tartása a legegyszerűbb módja a gördülési ellenállás kordában tartásának. A jármű tömege, az útfelület és a hőmérséklet is szerepet játszik, hiszen a nagyobb terhelés vagy a hideg, durva felület növeli a szükséges erőt.

A kis gördülési ellenállású abroncsokat kifejezetten arra tervezik, hogy optimalizált — gyakran szilíciumot (szilikát) tartalmazó — keverékekkel, valamint könnyebb, merevebb szerkezettel csökkentsék ezeket a veszteségeket, és széles körben szerelik őket hibridekre és elektromos autókra, ahol a hatékonyság a legfontosabb. A kompromisszum az, hogy ugyanazok a tulajdonságok, amelyek csökkentik a hiszterézist, túl agresszív megvalósítás esetén kissé ronthatják a nedves tapadást vagy az élettartamot, ezért a gyártók a gördülési ellenállást a fékteljesítménnyel és a tartóssággal mérlegelik. Megértése segít megmagyarázni, miért van olyan közvetlen hatása a helyes abroncsnyomásnak, az abroncsválasztásnak és még a vezetési stílusnak is az üzemeltetési költségekre és a hatótávolságra.