Automobilová doprava zatěžuje svoje okolí zplodinami, ale také hlukem. Hlučnou jízdu způsobuje kromě záběru motoru a odporu vzduchu i kontakt pneumatik s vozovkou. Na hlučnost pneumatik má vliv několik faktorů, může za ní stát ale i technický problém. Nízkoprofilové pneumatiky jsou hlučnější díky větší šířce a profilu. Na hlučnost pneumatik má vliv především uspořádání vzorku na běhounu, tedy dezén. Jeho úkolem je zajistit dobrý kontakt pláště s vozovkou, odvádět vodu, sníh nebo břečku a zvyšovat přilnavost a stabilitu. Svůj podíl má však i materiál. Obecně platí, že čím je dezén složitější, hlubší, měkčí a pružnější, tím je pneumatika hlučnější. Pokud tedy budete jezdit v létě na zimních pneumatikách, bude jízda méně komfortní. Navíc zimní pneu v létě mají větší valivý odpor a více se opotřebovávají.
Hluk pneumatik se dnes snaží snižovat i samotní výrobci. Tlačí je k tomu jednak snaha o vytvoření lepších produktů, než nabízí konkurence, jednak unijní legislativa. Od roku 2012 jsou všechny nové pneumatiky prodávané v Evropské unii označeny energetickými štítky. Pamatujte však na to, že decibelová stupnice je logaritmická. To znamená, že rozdíl byť jen několika málo decibelů představuje dvojnásobnou intenzitu zvuku. Štítek sděluje pouze vnější hlučnost pneumatik. Další variantou je před nákupem zohlednit testy pneumatik, které pravidelně provádějí nezávislé organizace jako ADAC nebo Auto Bild. Srovnáním různých modelů pneumatik od několika výrobců si tak uděláte velice přesný obrázek o tom, který z nich je pro vás ten nejlepší.
Mechanismy vzniku hluku pneumatik a povrchu vozovky - TRIN/TPIN - jsou akustická energie generovaná na kontaktním rozhraní mezi valící se pneumatikou a povrchem vozovky. Z akustického hlediska je nesprávné hovořit o “hluku vozovky” nebo “hluku pneumatiky” izolovaně - zvuk vzniká výhradně jejich dynamickou interakcí při valivém kontaktu. Mechanismy vzniku hluku spadají do dvou základních kategorií: vibrační mechanismy a aerodynamické mechanismy, které působí ve překrývajících se frekvenčních rozsazích.
Vibrační mechanismy
Náraz dezénu nastává, když se bloky, výstupky nebo žebra pneumatiky dostanou do kontaktu s povrchem vozovky. Každý prvek dezénu naráží na povrch při vstupu do kontaktní plochy. Nárazové síly vybudí vibrace v běhounu, kostře, bočnici a plášti pneumatiky, které vyzařují zvuk především ve frekvenčním rozsahu 500-2000 Hz. Amplituda hluku z nárazu dezénu je úměrná amplitudě textury a druhé mocnině rychlosti vozidla. Buzení texturou přenáší profil povrchu vozovky do vibrační odezvy konstrukce pneumatiky. Guma běhounu funguje jako poddajný filtr - malé měřítka textury jsou pohlcena deformací gumy a nezpůsobují výrazné vibrace, zatímco střední vlnové délky (makrotextura 0,5-50 mm, megatextura 50-500 mm) přímo vybuzují vibrace pneumatiky.
Tření typu stick-slip vzniká v důsledku relativního tangenciálního pohybu mezi prvky gumy běhounu a povrchem vozovky v rámci kontaktní plochy. Při otáčení pneumatiky dochází k prokluzu částí běhounu vůči vozovce, což generuje třecí buzení. Adheze typu stick-snap je důsledkem adhezního spojení mezi gumou běhounu a povrchem vlivem normálového zatížení. Mechanismus stick-snap přispívá k hluku především v rozsahu 1000-4000 Hz a je zvláště výrazný na hladkých, čistých a suchých površích s vysokou adhezí.
Aerodynamické mechanismy
Čerpání vzduchu je dominantním aerodynamickým mechanismem hluku. Když se pneumatika odvaluje vpřed, vzduch zachycený v dutinách mezi drážkami běhounu a nerovnostmi povrchu vozovky je rychle stlačován a vytlačován na přední hraně kontaktní plochy. Na zadní hraně je vzduch nasáván, aby vyplnil částečné vakuum. Tento rychlý přesun vzduchu vytváří širokopásmový vrchol hluku kolem 800-1200 Hz. Účinek čerpání vzduchu roste se čtvrtou mocninou rychlosti. Rezonance v drážkách vzniká v podélných drážkách dezénu, které tvoří akustické trubice. Helmholtzova rezonance nastává v dutinách mezi bloky dezénu a povrchem vozovky. Vzdušná turbulence kolem rotující pneumatiky vytváří širokopásmový hluk, ale při běžných rychlostech je druhotná.
Faktory vozovky ovlivňující hluk
Makrotextura a megatextura, pórovitost a akustická absorpce jsou klíčové parametry. Makrotextura (0,5-50 mm) je nejvýznamnější specifikací. Optimální MPD pro minimalizaci hluku na hutných vozovkách je kolem 0,5-0,8 mm. Megatextura (50-500 mm) vytváří nízkofrekvenční hluk pod 500 Hz a výrazně zatěžuje cestující. Pórovitost vozovky a obsah vzduchových mezer (3-8 % u hutných asfaltů, 15-25 % u otevřených směsí) umožňují absorpci zvuku a potlačení čerpání vzduchu. Akustická impedance povrchu vozovky a tuhost vozovky dále ovlivňují odraz a šíření hluku. Tuhost vozovky (beton 30-40 GPa oproti asfaltu 2-5 GPa) mění odezvu vibrací.
Faktory pneumatiky
Parametry konstrukce pneumatiky významně ovlivňují hluk na rozhraní pneumatiky a vozovky. Návrh dezénu běhounu je nejdůležitější. Geometrie bloků dezénu, rozestupy a jejich variabilita, konfigurace drážek a šířka lamel hrají klíčovou roli. Větší bloky zvyšují nárazový hluk, ale menší rozestupy mohou pomoci snížit čerpání vzduchu; variabilní rozteč rozptyluje energii nárazů do širšího frekvenčního spektra. Podélné drážky vytvářejí rezonanční hluk, příčné drážky zesilují čerpání vzduchu. Hustota lamel ovlivňuje tuhost prvků dezénu a rozložení kontaktního tlaku. Konstrukce kostry a bočnic určuje tlumení a přenos vibrací. Huštění pneumatik (tlak) a rozměr/šířka pneumatiky dále modulují hluk.
Vlastnosti pryžové směsi
Viskoezltické vlastnosti pryžové směsi ovlivňují vznik i přenos hluku. Tvrdost (durometr) zvyšuje nárazový hluk, tlumení snižuje vyzařování. Teplotní citlivost mění zrnitost a modul pružnosti - nižší teploty zvyšují tvrdost a mohou zvyšovat hluk o 1-3 dB(A) ve srovnání s teplými podmínkami.
Standardy měření hluku
Mezinárodně existují CPX, SPB a OBSI. Metoda Close Proximity (CPX) měří hluk pneumatik a povrchu vozovky na krátkou vzdálenost. Příslušenství a standardní referenční pneumatiky zajišťují srovnatelnost měření. Důležité je chápat, že hodnota na štítku pneumatiky vyjadřuje vnější hlučnost mimo vozidlo. Testy ADAC a Auto Bild pomáhají porovnat výkonnost různých modelů před nákupem.
Vybrané praktické poznámky pro řidiče
Správný tlak v pneumatikách, pravidelné otáčení a rotace, kontrola stavu dezénu a hlídání rovnoměrného opotřebení významně ovlivňují hlučnost a bezpečnost. Nedostatečné nahuštění zvyšuje hluk na okrajích a zhoršuje adhezi. V případě podezření na výronky nebo jiné viditelné deformace je nutné pneumatiky vyměnit. Výronky a boule na bočnici jsou nevratná konstrukční porucha a vyžadují okamžitou výměnu.
Co nového nabízí Michelin pro tichou jízdu
Michelin vyvíjí Acoustic Technology a pěnové řešení pro tlumení hluku. Pneumatiky s Acoustic Technology snižují vnější hluk až o zhruba 20 % a vnitřní hluk v interiéru. Pěnové řešení z polyuretanové pěny tlumí rezonanci a zlepšuje akustický komfort interiéru. Dezén běhounu je navržen tak, aby minimalizoval hluk, například různými šířkami bloků a optimalizací uspořádání pro redukci opakovaných vzorků.
Praktický tip: při výběru pneumatik zvažte i štítek hluku, ale pamatujte, že decibely měří jen venkovní hluk. OE produkty s Acoustic Technology bývají určeny pro konkrétní vozidla, aby byla zajištěna optimální účinnost pro specifické frekvence.