Luftfylte bildekk

Luftfylte bildekk er 132 år gamle. Slik utvikles de nå

Bilens fottøy har utviklet seg siden den skotske oppfinneren Robert William Thomson leverte det første patentet på et luftfylt dekk.

Bildekket slik vi kjenner det i dag har kommet svært langt, men mye utvikling pågår.
Bildekket slik vi kjenner det i dag har kommet svært langt, men mye utvikling pågår. (Foto: Nokian)

Bilens fottøy har utviklet seg siden den skotske oppfinneren Robert William Thomson leverte det første patentet på et luftfylt dekk.

Det ble med ideen helt til 1888, da nok en skotte – John Boyd Dunlop – produserte det første praktiske dekket.

Nå har dekket 132 år på baken, og fremdeles utvikles det. Det er ingen tegn på at dette vil stoppe opp de nærmeste tiårene, men kanskje overtar helt andre hjulkonstruksjoner rollen som luftfylte har hatt i fremtiden.

Det er mange måter å karakterisere dekk på, men grovt kan utviklingstrendene sees på som en trekant. Det magiske dekktrianglet skiller mellom:

  • Rullemotstand
  • Ytelse på våt vei
  • Slitestyrke

Klarer man å forbedre en parameter, er det ikke sikkert at de andre står i ro. Noen ganger kan en forbedring langs en av aksene påvirke andre egenskaper negativt.

En stor ending av bildekket skjedde for rundt 20 år siden da man introduserte silika, det vil si SiO2, altså ørsmå kvartspartikler i gummiblandingen. Da klarte man både å forbedre rullemotstand og våtegenskaper samtidig. I tillegg ble andre forbedringer introdusert som ga bedre slitestyrke. Over årene har andelen av SiO2 økt til erstatning av grad carbon black, som rett og slett er rent karbon i form av sot. Dette er en utvikling som pågår ennå, og målet er å erstatte stadig mer med SiO2.

En gummiball laget av ulike gummityper vil sprette tilbake til en viss høyde avhengig av hvor mye energi som tapes når gummien deformeres. Illustrasjon: Kjersti Magnussen

Gummien

Et bildekk er mye mer enn gummi, men den viktigste komponenten selvfølgelig selve elastomeren i form av naturgummi og syntetisk gummi.

Hvordan blandingen er satt sammen varierer med egenskapene til dekket, men i nordiske land er vinteregenskapene viktige. Vi bruker ikke de samme vinterdekkene som lenger sør, fordi vi har mye mer kjøring i snø og på is i strengere kulde. For å skape de beste dekkene under slike forhold gjelder det at gummien beholder elastikken selv om det blir veldig kalt. Slike dekk består av mest naturgummi som ikke blir stiv selv om det er minus 40 grader. Naturgummi betyr ikke alltid at dekket er laget av saften fra gummitrær. Det finnes også syntetisk naturgummi. Det høres ut som en selvmotsigelse, men er nesten sant. Den syntetiske naturgummiens molekylstruktur er bare nesten lik naturproduktet. Syntetisk gummi, som har andre gode egenskaper, duger ikke i skikkelig kulde fordi den blir ganske stiv når det er kaldt, selv om vintertemperaturene ikke er så lave som før.

Utviklingen av polymerer fortsetter med full styrke. Alle dekkprodusentene ønsker å tilby noe de andre ikke kan levere. I årene fremover vil vi få flere funksjonelle elastiske polymerer. De vil både gi oss bedre spesialiserte dekk, men også forbedre dekkene generelt.

Lavere forbruk

Dekkenes rullemotstand er sterkt forbedret gjennom de siste ti årene. Moderne dekk ruller veldig mye lettere enn før, men det er grenser for hvor mye mer det er mulig å forbedre rullemotstanden. Likevel tror forskerne det er mulig å senke den mellom 10 og 20 prosent før de har hentet ut alt luftfylte bildekk kan yte.

Alt i dekket som opptar deformasjoner for hver omdreining påvirker rullemotstanden. Hvis den energien ikke avgis effektivt tilbake til konstruksjonen, vil den avgis som friksjonsvarme. Her er først og fremst mønsteret og gummiblandingen viktig, men også hvordan sideveggene og stålbeltene i banen er bygget opp.

Fremveksten av elbiler har gjort rullemotstanden ekstra viktig på grunn av rekkevidden, men akkurat det samme gjelder for fossilbiler hvor den påvirker forbruket. Ny beskatning på biler med høyt forbruk driver dekkprodusentene til å redusere rullemotstanden, og det er naturlig å forvente at slik miljøbeskatning vil øke.

Les også

Slitestyrke og vått føre

En annen miljøparameter er slitestyrke. Det er blitt mye mer oppmerksomhet på at dekk som slites utvikler mikropartikler. Moderne dekk varer mange ganger lenger enn for noen tiår siden, men oppmerksomheten rundt partikkelforurensning og trusselen om beskatning av slitasjeegenskaper gjør at produsentene retter mer innsats mot dette.

En løsning på slik forurensing er å gjøre partiklene lettere tilgjengelig for biologisk nedbryting. Det har vist seg vanskelig i praksis.

Bremsing når det er vått kan være en utfordring, både for sommer og vinterdekk. Dette kommer også til å bli bedre. Ekspertene tror at vi om ti år har vinterdekk som korter ned bremselengden på våt veibane med ytterligere mellom 10 og 20 prosent. På tørt føre vil forbedringen være mer moderat, med mellom to og tre prosent.

Piggdekk

I Norden og andre steder i verden brukes piggdekk i stor utstrekning. Det er gode argumenter både for og mot piggdekk. Piggfrie dekk er svært mye bedre enn før, og bedre på is og snøfrie vinterveier. Veimyndigheter har prøvd å redusere veislitasje ved å begrense antallet pigger, men da forsøk viste at flere pigger faktisk ga mindre slitasje har dette kravet falt bort.

Moderne pigger har også vesentlig redusert vekt i forhold til tidligere. Det hjelper til slik at de ikke sliter så mye på veibanen fordi anslagsenergien blir mindre.

Et argument for at noen bør kjøre med piggdekk er at de hjelper til med å hakke opp isen i veibanen slik at den blir mindre glatt. Det vil redusere bruken av salt og sand som ellers må til for å bedre friksjonsforholdene.

I Finland forsker Nokian på hvordan de skal lage et dekk som kan trekke inn piggene etter behov. Hvordan de får det til er hemmelig, men selskapet tror at slike dekk kan komme i salg i løpet av ti år. Fordelene er åpenbare. Kan man trekke inn hardmetallpiggene i stammen når det er bar asfalt slites veibanen mye mindre. Når de er trukket inn slites ikke piggene heller, og de vil bevare egenskapene mye lengre. Dagens pigger slites mye når man akselererer på bar vei og de beveger seg to til tre mm i gummien. Men de slites stort sett i takt med gummien, slik at overhenget på 1,2 mm bevares best mulig.

Med inntrekkbare pigger må man finne en annen måte å justere overhenget på slik at det ikke blir for stort når gummien slites mer enn piggene.

Sensorer

Dagens hjul er påbudt utstyrt med trykksensorer. I årene fremover kan vi vente oss flere måter å overvåke dekkene på. De vil få både trykk, temperatur, slitasjesensorer og kanskje andre.

Det arbeides også med dekk med friksjonssensorer, men det er uklart om dette skal måles i dekket eller ABS-systemet. Resultatene av friksjonsfølere er nyttig både for bilisten, eller den selvkjørende bilen, som gjør kjøringen tryggere og kan redusere slitasjen på bil og dekk. Slike data er også veldig nyttige for bilene som kommer bak, som vil bli varslet automatisk om lav friksjon.

Dagens dekktrykksensorer har batterier som varer fem til åtte år før de må de skiftes. Det er en kostbar affære, for man skifter hele sensoren. Når det bli flere sensorer som skal rapportere oftere, går strømforbruket opp. Løsningen kan bli en mikrogenerator som høster energi fra dekkets bevegelse. Det finnes flere teknologier som gjør dette, men piezoelektriske generatorer kan holde batteriet med strøm i hjulets levetid.

Fremtidens hjul

Om det luftfylte dekket vil vare i mange tiår er usikkert. Det finnes mange konsepter til nye hjulkonstruksjoner, og noen selvkjørende saktegående kjøretøyer bruker slike. Det jobbes også med helt nye dekk-konsepter som kan endre på egenskaper under kjøring og tilpasse seg kjøringen.

Bransjen ser også på nye materialer i dekkene, slik som nye mye sterkere stålkvaliteter i beltet og andre fibre som kan erstatte eller supplere dagens. De jobber også med mer bærekraftige varianter av naturgummi som kan erstatte den som produseres på plantasjer med gummitrær. Det finnes andre lateksproduserende planter, f.eks. en som er i slekt med løvetann. Det jobbes aktivt med en annen plante som vokser i ørkenområder; guayule, for å produsere naturlig latex.

Det arbeides også med mer biobaserte materialer, og måter å resirkulere materialer fra brukte dekk. Slik forsking skal gjøre bildekket mer bærekraftig, spesielt hvis de også lykkes i å redusere rullemotstanden samtidig.

Kilde: Forskningssjef i Nokian, Olli Seppala

Les også

Kommentarer (6)

Kommentarer (6)

Eksklusivt for digitale abonnenter

På forsiden nå