Hodnocení hlučnosti a jízdního komfortu u pneumatik

V této časti cyklu článků, které mají za cíl Vám přiblížit nejrůznější hodnocení pneumatik, hovoříme o tom, jak se testech pneumatik zkoumá hluk a komfort pneumatik.

V kontextu pneumatik je komfort širším pojetím než sám hluk. Zahrnuje totiž jak komfort akustický (takže vlastně hluk), tak i komfort mechanický (to znamená klepání a drkání všeho druhu, které je spojeno s pneumatikami, dále resonance, nepřiměřené vibrace, tlumení otřesů a tak dále).

 

Jak chápat pojem hluk pneumatiky?

Hluk by měl být rozuměn jako úroveň zvuku, která způsobuje nepříjemný sluchový dojem nebo dokonce překáží řidiči, spolujezdcům, okolí. Zvuk je oscilace, vibrace šířící se vzduchem zvukovými vlnami. Zdrojem vlnění silné těleso (v našem případě pneumatika), jež rozvlní vzduch. Kolem vznikají tlakové vlny. Obecně platí, že čím více zdroj, potažmo pneumatika, vibruje a otřásá se, tím bude potenciálně generovat více hluku.

 

Zdroj vzniku hluku během otáčení pneumatiky

Během pohybu automobilu dochází ke stále interakci mezi pneumatikou a povrchem silnice. Pneumatika se otáčí, podléhá neustálým deformacím tvaru, bloky dezénu naráží na podložku. Jako hlavní jevy generující hluk můžeme vyjmenovat následující:

• Údery dezénových bloků při styku s povrchem silnice a při oddalování se od něj, vrstvy konstrukce pneumatiky podléhají vznikajícímu vlnění, což způsobuje efekt „vytí“ dezénu a dunění
• Prokluzování vzduchu mezi drážkami dezénu, s čímž se pojí dva efekty: resonance vzduchu v síti drážek dezénu (v místech, kde drážky kříží, vznikají drobné víry), vlnění vzduchu uvolněného na zadní straně pneumatiky
• Vlnění během kontaktu a odpojení se bloků dezénu od místa kontaktu s povrchem

Každá pneumatika má vlastní frekvenci, čili takovou, ve které vibruje nejsilněji. Problém vzniká v okamžiku, kdy se tato frekvence blíží frekvenci dodávající energii (to je důsledkem například nestejnorodé cesty). Potom pneumatika – místo absorbování vlnění a hluku – vlnění i hluk zesiluje. Ještě větší potíž vyvstane, když tato frekvence je navíc blízká některé dalších z frekvencí vznikajících v automobilu. Právě tento fenomén může být příčinou toho, proč jeden model pneumatiky je některými řidiči považován za tichý a jinými za hlasitý. Obrazně řečeno, důležité je, čím (automobil), po čem (heterogenita silnice, frekvence děr a výmolů a podobně) a na čem (pneumatika) jezdíme. V mnoha případech vychází hlučnost pneumatiky také z chyb, nedostatků nebo vědomých rozhodnutí výrobců – například za cílem vyzdvihnutí jiných důležitějších výkonů v dané situaci. Vyplatí se obrátit pozornost na to, jak důležitá je pro komfort řidiče spolupráce producentů pneumatik a automobilů a v neposlední řadě i specialistů budujících silnice.

 

Jaká je akceptovatelná úroveň hluku pneumatiky?

Splnění aktuálních úrovní hluku nutných pro získání homologace hluku nečiní pro producenty problém. Rozdíly registrované během testů mezi jednotlivými pneumatiky se pohybují průměrně mezi 6 – 8 dB(A). Mnoho pneumatik je se pohybuje o 4 – 6 dB(A) pod limitem, avšak větší část se blíží limitu 2 dB(A). Tyto limity jsou obsaženy v zákoně č. 117 Evropské hospodářské komise. Jedná se o univerzální předpisy spojené s homologací pneumatik vzhledem k emisím hluku při otáčení a přilnavosti na mokrém povrchu. Jsou prezentovány následujícím způsobem:

Nominální šířka průřezu pneumatiky	Přípustná úroveň hluku dB(A)
<145	72
145-165	73
165-185	74
185-215	75
>215	76

Pro zesílené pneumatiky (XL) jsou limity vyšší o 1 dB(A).

Ale v okamžiku, kdy vešel v platnost zákon o štítcích na pneumatikách, zaměřila se pozornost i na limity hluku. Třídy pneumatik byly vzhledem k jejich šířce trochu přeorganizované. Nové limity jsou představovány následujícím způsobem:

 

Nominální šířka průřezu pneumatiky	Přípustná úroveň hluku dB(A)	Rozdíl mezi dB(A)a aktuálními limity
<185	70	od -2 do -4
185-215	71	-4
215-245	72	-5
245-275	73	-4
>275	74	-2

Pro zesílené pneumatiky (XL) a M+S jsou pneumatiky vyšší o 1 dB(A).

Celkově nejlepším výsledkem v kategorii hluku na štítcích je 67 dB(A), tedy jedna vlna. Dokonalým výkonem je rovněž 68 dB(A), což se stále vejde do jedné vlny.

 

Jak chápat komfort pneumatiky?

Jednou z funkcí pneumatiky je absorbování otřesů a tlumení vibrací. Jednoduše řečeno, pneumatika musí být takovou součástí automobilu, která zajišťuje pohodlí cestování. V některých případech může svou roli plnit slaběji nebo se dokonce stávat zdrojem dyskomfortu. Avšak pamatujte, že komfort je subjektivním pojmem. Každý člověk vidí jako komfort a dyskomfort něco jiného, hranice ztráty pocitu pohodlí je individuální. Ve velké míře je to dáno úrovní percepce a osobnostními predispozicemi, ale také faktory kulturními, situačními. Jiným aspektem komfortu pneumatiky je psychický komfort, který pneumatiky dává řidiči. Jedná se o důvěru ke konkrétní pneumatice, možnost předvídat její chování.

 

Zdroje dyskomfortu pneumatik

Příčinou dyskomfortu vznikajícího za jízdy fungováním pneumatik může být:

• Vědomá rezignace výrobce pneumatiky na komfort v zájmu jiných vlastností
• Charakteristika daného modelu vycházející z konstrukčních předpokladů
• Nízká kvalita a výrobní vady

Závisí hlavně na tvaru drážek dezénu, konstrukci pneumatiky a její hmotnosti a mase obsažené na okrajích. V konstrukci pneumatiky musí být zachována přesná rovnováha mezi tuhostí a pružností. Konkrétní modely pneumatik, které musí podléhat požadavkům na výkony obsažené v rychlostním indexu a indexu nosnosti, mohou tratit na vlastnosti tlumení vlnění. Čím je pneumatika větší, o větším průměru a šířce, tím je méně pohodlná. Naopak pneumatiky o vyšších profilech, ale poměrně úzké, jsou považovány za nejpohodlnější. Fakticky totiž mohou být tišší a lépe amortizovat nerovnosti na silnici. Jsou však na druhou stranu náchylnější na vychýlení se z osy, například při předjíždění nákladního vozidla nebo v zatáčce – to je častým důvodem nespokojenosti s pneumatikou podle názorů řidičů.

 

Vliv komfortu pneumatik na jejich ostatní vlastnosti

Mechanický dyskomfort vycházející z vibrací má bezprostřední vazbu na hluk. Pneumatiky o nízkém profilu, které jsou obvykle širší, generují větší hluk a jejich nízký profil spolu s větší tuhostí boků a celé pneumatiky způsobují, že dyskomfort vzhledem k vnímání všech otřesů a nerovností vzrůstá. Pokud úroveň vibrací vychází v nejednorodosti pneumatiky dané výrobním procesem, obvykle je vnímán hluk i vibrace.

Pamatujte, že každá pneumatika je jistým kompromisem výkonů. V případě komfortu pneumatik je cenou za relativní ticho slabší přilnavost na mokrém povrchu a slabší odolnost vůči aquaplaningu. Výzkumy prokázaly, že neexistuje jednoznačné spojení mezi hlučností pneumatik a valivým odporem. Jiným způsobem, jak navrhnout velmi ticou pneumatiku, je použití malých bloků v dezénu. Avšak pneumatika s takovou stavbou dezénu není vizuálně atraktivní – a celá řada řidičů si potrpí právě na vzhled jejich pneumatik.

Vliv komfortu a hluku na konečné hodnocení pneumatiky v rámci žebříčků a statistik je diskutabilní. Kromě toho, že jsou tyto vlastnosti pro uživatele důležité, nemohou konkurovat s takovými vlastnostmi, jako jsou přilnavost či chování v zatáčkách. Extrémně nízká úroveň generovaného hluku pneumatiky ji tak v očích uživatelů spíše diskvalifikuje.

 

Jak se zkoumá hluk a komfort pneumatik?

Měří se hluk vnitřní a vnější. Co se týče měření vnějšího hluku, existuje mnoho metod snažících se popsat hluk a komfort. K hodnocení hluku jsou obvykle používané metody blízké těm, které jsou používány během homologických zkoumání pneumatiky. Metoda se nazývá coast-by. Takové měření by se mělo uskutečnit na výzkumné ploše ve tvaru čtverce o rozměrech 20x20 m. na prostředku ve vzdálenosti 7,5 m od osy pohybu vozidla jsou umístěny mikrofony. Maximální odchýlení v nerovnostech povrchu činí 8 mm. Bohužel užitý typ povrchu neodpovídá všem typům cest, jaké se objevují v Evropě. Proto testy prováděné shodně s metodou nevypovídají o uceleném obrazu situace. Dokonce se stává, že výrobci optimalizují své pneumatiky přesně na tyto podmínky, takže na jiných površích se pneumatiky mohou chovat opět trochu odlišně. V praxi se setkáváme s hladšími cestami (hlavně v okolí městských aglomerací), ale i často s mnohem horšími cestami, kde se odchýlení nerovností pohybuje v řádu 14 – 15 mm (typické pro dálnice).

Podle zásad metodiky řidič vjíždí do zkušebního prostoru ve stanovené rychlosti, následně dojíždí a vypíná motor. Vykonávají se alespoň čtyři měření v oblasti rychlosti od 70 do 80 km/h a rychlosti od 80 do 90 km/h.

Existují dále metody driver-by a cruise-by. První test je charakteristický tím, že řidič vjíždí do prostoru měření v rychlosti 50 km/h na rychlost dva nebo tři a při projíždění kolem mikrofonů zrychluje. Při metodě cruise-by projíždí automobil kolem mikrofonů ve stálé rychlosti.

 

Úroveň hluku v kabině – test s figurínou

Test je prováděn s použitím figuríny na místě spolujezdce. Figurína má mikrofony umístěné v uších, ty jsou napojeny na počítač. Test se provádí podle následujících pravidel: automobil se rozjede do určité rychlosti předem určené (například 80 km/h), je spuštěn měřicí aparát, který po určitý čas registruje úroveň tlaku zvuku. Přejezd je opakován několikrát za sebou.

Subjektivní testy

Nedoceněné jsou pokusy měřící komfort a hluk prováděné zkušenými testovými řidiči. Takové testy jsou prováděny na základě porovnávání s referenčním nastavením. Obvykle postupují podle následujících pravidel:

• Referenční nastavení
• Nastavení testové číslo 1 porovnávané s referenčním (možných několik opakování)
• Referenční nastavení
• Nastavení testové číslo 2 porovnávané s referenčním (možných několik opakování)
• Referenční nastavení
• ……….
• Referenční nastavení

Průjezdy na referenčních pneumatikách jsou mnohem častější než například v případě testování brzdění. To by mělo eliminovat vliv posloupnosti pneumatik na konečný výsledek.

 

Metody hodnocení komfortu

V závislosti na aspektech komfortu, které má hodnotit řidič, se používají různé pokusy:

• Za cílem hodnocení tlumení otřesů na špatné silnici se provádí pokus přejezdu po takové silnici s poměrně velkou rychlostí (například 80 km/h). Řidič nebo/a odpovídající senzory ohodnotí velikost vertikálního zrychlení v momentě přejezdu přes nerovnost, čas a efektivitu tlumení, tendenci vzniku resonance.
• Za cílem hodnocení efektu přejezdu přes jedno poškození se provádí pokus, kdy automobil přejíždí jednu nerovnost (hrbol, práh, díra, louže). Nerovnosti jsou připraveny ve směru jízdy, rychlost odpovídá 40 – 50 km/h. Řidič hodnotí velikost vertikálního zrychlení a luk následující po nárazu.
• Za cílem popsání efektů spojených s tvarem dezénu se provádí dva testy. První se pokouší popsat efekt tvaru dezénu během jízdy. Rychlost jízdy je 80 – 100km/h. druhý test si klade za cíl popsat úroveň dunění a „vytí“ dezéne během změn rychlosti. Za tímto cílem se testové vozidlo rozjíždí do rychlosti vyšší než 100 km/h a následně zpomaluje až do zastavení. Pokusy jsou prováděny na hladkém povrchu.
• Za cílem zhodnocení silničního hluku (to znamená zhodnocení celkového hluku) přejíždí řidič po části hrbolaté cesty s rychlostí v řádu 80 – 100 km/h a popisuje svoje dojmy.
• Za cílem ohodnocení komfortu v zatáčkách jsou prováděny testy ve směrech spojených se zatáčkami o různých poloměrech a charakteristikách.