Hałas opon

Kierowcy planujący zakup nowego kompletu ogumienia powinni zwrócić uwagę nie tylko na kwestie bezpieczeństwa, ale i komfortu jazdy. Najważniejszym czynnikiem wpływającym na to jest hałas opon. Dlaczego jest on aż tak istotny? W tym artykule to wyjaśnimy, a także przybliżamy, czym spowodowana jest nadmierna głośność opon i jakie modele warto kupić, aby każda podróż była o wiele przyjemniejsza. 

Hałas opon, czym właściwie jest?

Hałas to dźwięk, który wywołuje niemiłe wrażenia słuchowe u odbiorcy. Jeśli towarzyszy nam przez całą podróż, będzie męczący zarówno dla kierowcy, jak i pasażerów pojazdu. Z czego on jednak wynika?

Jak wiemy z fizyki, dźwięk to drgania, które rozchodzą się w powietrzu w formie fal. Ich źródłem może być obiekt stały, wprawiający powietrze w drżenie i tworzący w ten sposób fale ciśnienia. W naszym przypadku będzie to tocząca się opona. Zasada jest prosta, im bardziej drga ona w czasie jazdy, tym więcej hałasu generuje.

Mało kto wie, że to właśnie opony są głównym źródłem generowanego przez samochód hałasu przy prędkościach między 50 a 120 km/h. Taki nieustanny szum potrafi być uciążliwy jednak nie tylko dla samych użytkowników auta. Kłopotliwy bywa także dla osób mieszkających przy drodze, które muszą nieustannie przebywać w głośnym otoczeniu. Hałas komunikacyjny urósł zatem do rangi problemu w zakresie ochrony środowiska, stąd jego poziom zaczęto opisywać na etykietach opon.

W jaki sposób można ograniczać szumienie podczas jazdy? Rozwiązaniem są nowoczesne nawierzchnie, które pozwalają na obniżenie poziomu hałasu nawet o 10 dB(A). Niestety są one średnio 2,5 razy droższe od zwykłych. Z tego względu, w celu zmniejszenia szumu wprowadza się ograniczenie prędkości na autostradach i trasach szybkiego ruchu, zlokalizowanych w pobliżu obszarów z zabudową mieszkaniową.

Także my, jako użytkownicy pojazdów, możemy mieć wpływ na ograniczenie hałasu ruchu drogowego. Aby zmniejszyć jego poziom, wybierajmy ciche opony. Warto wiedzieć, że auto wyposażone w nie może emitować nawet trzykrotnie mniej hałasu, aniżeli pojazd korzystający ze standardowego ogumienia.

Jakie są źródła hałasu opon?

Każda opona ma własną częstotliwość, w której drży najmocniej. Gdy parametr ten jest zbliżony do częstotliwości pobudzającej (wywołanej m.in. nierównością nawierzchni), ogumienie zamiast pochłaniać drgania, wzmacnia je.

Problem pogłębia się jeszcze bardziej, gdy wspomniana częstotliwość jest zbieżna z jedną z częstotliwości własnych pojazdu. Stąd biorą się różnice w opiniach o głośności opon, które dla właścicieli jednych samochodów mogą być ciche, podczas gdy przez innych kierowców będą uważane za nadmiernie szumiące. Nierzadko hałaśliwość ogumienia jest związana ze świadomym działaniem, bądź błędami i niedopatrzeniami producentów. Mogą oni bowiem skupiać się na podnoszeniu przyczepności kosztem zwiększonego hałasu opon.

W trakcie jazdy ma miejsce nieustanna interakcja między kołem a podłożem. Opony kręcą się, odkształcają, a klocki ich bieżnika uderzają o nawierzchnię. Wśród podstawowych zjawisk odpowiedzialnych za hałas wymieniamy:

• uderzanie klocków o powierzchnię podczas dotykania drogi i oddalania się od niej. Pojawiające się w tym czasie drgania opasań wywołują odgłosy wycia bieżnika oraz dudnienia,
  
  
• drgania w momencie kontaktu i rozprężanie klocków bieżnika w chwili opuszczania powierzchni kontaktu,
  
  
• sprężanie powietrza w rowkach bieżnika, jego rezonans, drgania podczas uwalniania go z tyłu opony oraz zawirowania w trakcie przepływu pomiędzy kołem a nadkolem,
  
  
• zbyt niskie ciśnienie w oponie.

Dlaczego opony huczą?

Huczące opony to problem, który potrafi znacząco obniżyć komfort podróżowania. Jeśli zauważyliśmy taki nieprzyjemny dźwięk, nie lekceważmy go, tylko jak najszybciej umówmy się na wizytę u wulkanizatora. Istnieje bowiem ryzyko, że doszło do wyząbkowania ogumienia, czyli nieprawidłowego starcia ich krawędzi. W trakcie użytkowania bieżnik może zużywać się w nierównomierny sposób, co wywołuje przykre huczenie – podobne, jak w przypadku krańcowego zużycia łożysk. 

A może nasze opony huczą po wymianie? Taki dźwięk powinien skłonić nas do zweryfikowania poprawności ich montażu i wyważenia.

Jest także możliwość, że hałas będzie efektem problemów konstrukcyjnych powstający już na etapie projektowania i produkcji opon. W takim przypadku możemy jedynie rozważyć wymianę modelu na cichszy.

Jak odróżnić szum opon od szumu łożysk?

Hałas toczących się kół podczas jazdy może być niekiedy mylony z dźwiękiem wydawanym przez łożyska. Jak odróżnić szum opon od szumu łożysk? Odgłos generowany przez ogumienie będzie bardziej monotonny i uzależniony od prędkości, z jaką się przemieszczamy.

Hałas pochodzący z łożysk będzie natomiast pojawiał się okazjonalnie, zazwyczaj podczas pokonywania zakrętów, nierównych nawierzchni lub w trakcie przyspieszania. Może przybierać postać szumu, jak również skrzypienia, trzasku czy stukotu, w konsekwencji będąc znacznie bardziej nieprzyjemnym dla ludzkich uszu. Niekiedy zauważalne będzie także ściąganie auta w jedną stronę bądź szarpnięcia na kierownicy. W takiej sytuacji wskazana jest jak najszybsza kontrola w warsztacie mechanicznym i ewentualna wymiana łożysk w kołach. Zatarcie tego elementu może bowiem całkowicie zablokować koło podczas jazdy.

Buczenie opon – co może być przyczyną?

Wiemy już, czym różni się hałas opon podczas jazdy od dźwięków generowanych przez zużyte łożyska. Czasami możemy również zauważyć inny, specyficzny, głośny dźwięk.

Buczenie opon podczas jazdy może pojawiać się w trakcie wchodzenia w zakręt lub wraz ze wzrostem prędkości. Nie bagatelizujmy tego objawu i umówmy się na kontrolę u mechanika. Specjalista sprawdzi, co jest przyczyną kłopotliwego hałasu oraz dokona ewentualnych napraw.

Może jednak okazać się, że buczenie opon przy określonej prędkości bądź skręcaniu będzie związane z samym rodzajem ogumienia czy nawierzchnią, po jakiej się przemieszczamy. Nie musi więc oznaczać problemów mechanicznych pojazdu.

Piszczenie opon podczas jazdy

Szum czy buczenie opon letnich to nie jedyne rodzaje hałasu wydawanego przez ogumienie. Innym, nierzadko wymienianym zjawiskiem jest ich pisk. Skąd bierze się efekt piszczenia opon podczas jazdy?

Klasa przyczepności na mokrej drodze jest uzależniona od poślizgu i tarcia, odpowiedzialnych za powstawanie hałasu. Wyróżniamy jego dwa poziomy, wywołane tarciem gumy o nawierzchnię: syczenie i piszczenie.

• Dźwięk syczący pojawia się podczas normalnej jazdy przy przeciętnym poziomie przyczepności. Możemy zauważyć go w czasie łagodnego hamowania, delikatnego zwiększania prędkości bądź pokonywania zakrętu o dużym promieniu z umiarkowaną prędkością.
  
  
• Dźwięk piszczący powstaje natomiast, gdy zbliżamy się do limitu przyczepności, jaki w danej chwili zapewnia nam opona oraz nawierzchnia. Pisk możemy usłyszeć podczas nagłego hamowania, gwałtownego przyspieszenia czy pokonywania wąskiego zakrętu ze znaczną prędkością.

Skąd natomiast bierze się pisk przy ostrym hamowaniu czy nagłym ruszaniu? Odpowiedzialne za niego są drgania o wysokiej częstotliwości, wywołane silnym tarciem o nawierzchnię klocków bieżnika i pojawiające się w chwili, gdy opona jest na granicy przyczepności. To zjawisko zwane „stick-slip” jest słyszane jako donośny pisk.

Jak wygląda mechanizm powstawania pisku opon?

Zastanawiasz się, jak powstaje pisk opony? Poniżej opisane zostało to zjawisko:

1. na początku klocek bieżnika dotyka nawierzchni,
   
   
2. następnie klocek nachyla się coraz bardziej w celu utrzymania kontaktu z podłożem; w tym czasie dochodzi do nagromadzenia energii,
   
   
3. klocek po osiągnięciu granicy przyczepności zaczyna się ślizgać; dochodzi do uwalniania energii, wygenerowane zostają drgania trwające do chwili opuszczenia powierzchni kontaktu,
   
   
4. klocek pochyla się i przesuwa,
   
   
5. na końcu traci on kontakt z nawierzchnią i gwałtownie prostuje się, uwalniając do końca zgromadzoną wcześniej energię. Gdy trze on o powierzchnię, powstaje pisk.

Cały proces powstawania pisku możemy zobaczyć na poniższej ilustracji.

Od czego zależy, czy dana opona piszczy?

Istnieje kilka czynników, zwiększających możliwość wystąpienia pisku opon. Zjawisko to jest uzależnione od: 

• współczynnika przyczepności nawierzchni;
  
  
• charakterystyki opony – rzeźby bieżnika, układu klocków i rowków, liczby lamelek i mieszanki zastosowanej do produkcji;
  
  
• głębokości bieżnika i wieku opony, które wpływają na zmianę sztywności klocków bieżnika, prędkości jazdy i sposobu manewrowania
  
  
• prędkości jazdy i sposoby manewrowania.

Głośne opony, które będą bardziej piszczeć, cechują się gorszą przyczepnością. Ten nieprzyjemny odgłos może dodatkowo wzmacniać typ nawierzchni. Nie bez znaczenia będzie również brak zbieżności kół czy ewentualne uszkodzenia elementów zawieszenia.

Piszczenie opon samo w sobie nie jest niebezpieczne. Jest dokładnie na odwrót. Ten specyficzny, głośny dźwięk to wyraźny sygnał dla kierowcy, że zbliża się do granicy przyczepności ogumienia i powinien zmodyfikować swój styl prowadzenia pojazdu.

Indeks głośności opon

Wielkość opony, jej średnica i szerokość bezpośrednio determinują wygodę korzystania z danego kompletu. Im wyższe są wspomniane parametry, tym mniej komfortowe będzie ogumienie. Wpływ na naszą wygodę ma także wzmocniony karkas. Z tego względu nie warto kupować opon o wysokim indeksie nośności, jeżeli nie ma takiej potrzeby i nie są one dedykowane do naszego pojazdu.

Za najbardziej komfortowe uznaje się opony stosunkowo wąskie, o wyższych profilach. Rzeczywiście mogą być one cichsze oraz lepiej amortyzować nierówności nawierzchni. Zarazem charakteryzuje je większa podatność na bujanie (podczas mijania samochodów ciężarowych) i przechyły (w trakcie pokonywana zakrętów). W konsekwencji ich użytkownicy często są niezadowoleni z wybranego ogumienia.

Wśród właścicieli samochodów nierzadko pojawia się pytanie o hałas opon zimowych w porównaniu do głośności ogumienia na lato. Ciche opony letnie są jedynie minimalnie lepsze pod tym względem od dostępnych obecnie w sprzedaży modeli zimowych o obniżonym poziomie hałasu.

Nowoczesne, najcichsze opony na zimę zaoferują nam wysoki poziom komfortu nawet w sytuacji, gdy będą miały dużą liczbę nacięć na powierzchni bieżnika.

Najcichsze opony

Wiemy już, co powoduje nieprzyjemne dźwięki przy toczeniu opon. Zastanówmy się teraz, jak wygląda akceptowalny poziom hałasu opon: 

Aby uzyskać homologację, producenci ogumienia muszą spełniać aktualne wymagania dotyczące poziomu hałasu. Nie stanowi to jednak dla nich większego problemu. Podczas prowadzonych testów różnice między kontrolowanymi oponami plasują się na poziomie 6-8 dB(A). Sporo modeli – szczególnie najcichsze opony letnie – osiąga wynik nawet 4-6 dB(A) poniżej limitu. Wiele zbliża się także do tego progu na 2 dB(A). Te graniczne wartości określa Regulamin nr 117 Europejskiej Komisji Gospodarczej Organizacji Narodów Zjednoczonych – jednolite przepisy dotyczące homologacji opon w odniesieniu do emisji hałasu toczenia i przyczepności na mokrych nawierzchniach. 

Poniżej prezentujemy tzw. tabelę decybeli.

Opony wzmacniane (XL) posiadają limit wyższy o 1 dB(A).

Gdy w życie weszły przepisy o etykietach na ogumieniu, zaostrzono także limity hałasu oraz zmodyfikowano klasy opon ze względu na szerokość. Nowa klasyfikacja wygląda następująco:

Opony wzmacniane (XL) oraz M+S również i tym razem posiadają wyższy o 1 dB(A) limit głośności.

Najlepszy wynik w kategorii hałasu na etykiecie uzyskują modele osiągające 67 i 68 dB. Za przykład może służyć tu Falken Ziex ZE310 Ecorun (67dB) czy Kleber Dynaxer HP4 (68dB).

Czym właściwie jest „komfort opony”?

Tematyka głośności opon nierozerwalnie wiąże się z pojęciem komfortu. Jednym z zadań ogumienia jest absorbowanie wstrząsów i tłumienie drgań, a w konsekwencji – poprawa wygody podróżowania. Czasami może jednak ono dość słabo spełniać tę funkcję, a nawet przyczyniać się do dyskomfortu kierowcy i pasażerów. Mocno huczące opony potrafią niejednokrotnie odebrać całą przyjemność z jazdy autem.

Nie możemy jednak zapominać, że komfort to pojęcie subiektywne. Każdy z nas ma bowiem jego inną granicę. W konsekwencji nadmierna głośność opon może zwyczajnie nie przeszkadzać części użytkowników. Jest to uzależnione między innymi od poziomu percepcji, osobistych predyspozycji, konkretnej sytuacji, a nawet czynników kulturowych. Nie możemy zarazem pominąć istotnego aspektu, jakim jest aktualny stan psychiczny kierowcy. Na niego przekłada się także zaufanie do wybranych opon i przewidywalność ich zachowania.

Dlaczego niektóre opony nie są komfortowe?

Zapewne część z nas zastanawiała się kiedyś, dlaczego właściwie niektóre opony szumią? Wśród przyczyn wytwarzanego przez nie hałasu i związanego z nim dyskomfortu można wymienić: 

• umyślną rezygnację producenta ogumienia z wysokiego poziomu komfortu, podyktowaną chęcią poprawy innych istotnych parametrów,
  
  
• indywidualną charakterystykę modelu związaną z jego założeniami konstrukcyjnymi,
   
• niską jakość i niedociągnięcia, które miały miejsce na etapie produkcji.

Do głównych „winowajców” odpowiedzialnych za głośne opony należy: kształt rzeźby bieżnika, konstrukcja opony oraz jej masywność w strefie barków. Budowa każdego egzemplarza ogumienia wymaga zachowania równowagi między jego sztywnością a elastycznością. Aby sprostać warunkom dotyczącym indeksu prędkości, poszczególne modele mogą cechować się obniżoną zdolnością tłumienia drgań – bezpośrednio związanych z hałasem zewnętrznym opon.

Czy komfort opon ma wpływ na inne osiągi?

Dyskomfort wywołany drganiami mechanicznymi także wiąże się z hałasem. Szersze opony o niskim profilu wytwarzają większy szum, a w połączeniu z wyższą sztywnością boków – potęgują także odczuwanie wstrząsów po najechaniu na nierówność drogi. W sytuacji, gdy ogumienie na etapie produkcji zostało wykonane w niejednorodny sposób, możemy doświadczać zarówno drgań, jak i nieprzyjemnych dźwięków.

Musimy zarazem pamiętać, że każdy model stanowi swoisty kompromis właściwości. Gdybyśmy chcieli posiadać wyjątkowo cichą oponę, najczęściej wiązałoby się to z obniżeniem jej przyczepności na mokrych nawierzchniach oraz niższą odpornością na aquaplaning. Wyniki badań wykazują jednak brak związku między głośnością ogumienia a oporami toczenia.

Metodą na mniejszy hałas opon może być zaprojektowanie małych klocków bieżnika. Niestety taka rzeźba nie prezentuje się zbyt atrakcyjnie – a wielu kierowców zwraca przecież sporą uwagę na wygląd posiadanego kompletu ogumienia.

Kwestia wpływu komfortu i hałasu na końcową ocenę ogumienia jest dyskusyjna. Choć są one istotne dla wielu osób, nie powinny konkurować z przyczepnością opon czy zachowaniem podczas pokonywania zakrętów, które bezpośrednio przekładają się na kwestie bezpieczeństwa.

Metody badania hałasu i komfortu opon 

Specjaliści dysponują wieloma metodami umożliwiającymi badanie hałasu zewnętrznego opon i ich komfortu. Zazwyczaj są one zbliżone do tych używanych podczas badań homologacyjnych ogumienia. Jedną z nich jest tzw. „coast-by”. 

To pomiar dokonywany w strefie badawczej w formie kwadratu 20x20 metrów. Na jego środku, w odległości 7,5 m od osi ruchu samochodu umieszczone są mikrofony. Sam tor natomiast jest pokryty kruszywem o maksymalnej wielkości 8 mm. Niestety testy prowadzone na takiej nawierzchni nie oddają pełnego obrazu sytuacji. W rzeczywistości drogi mogą być zarówno gładsze, jak i bardziej chropowate – wykonane z wykorzystaniem większych kruszyw. Co więcej, także i producenci opon mogą opracowywać swoje modele uwzględniając takie testowe warunki. W konsekwencji na innych nawierzchniach ogumienie może być głośniejsze. 

Jak przebiega samo badanie? Kierowca wjeżdża pojazdem w strefę testową z określoną prędkością, po czym wrzuca bieg jałowy i wyłącza silnik. Prowadzone są przynajmniej cztery pomiary, podczas których samochód przemieszcza się z prędkością 70-80 km/h oraz 80-90 km/h. 

Do kolejnych metod badawczych należy „driver-by” oraz „cruise-by”. Pierwszy z wymienionych testów polega na wjeździe w strefę pomiarową z prędkością 50 km/h (na 2 lub 3 biegu) oraz przyspieszeniu w trakcie pokonywania wyznaczonego obszaru. Druga z metod przewiduje przejazd przez strefę testową z jednostajną prędkością.

Badanie głośności opon w kabinie pojazdu 

Testy hałasu z manekinem 

Głośność opon w kabinie testuje się, używając manekina siedzącego na fotelu pasażera. Jest on wyposażony w mikrofony umieszczone w uszach oraz podłączone do rejestratora i komputera. Podczas badania samochód rozpędza się do wskazanej, stałej prędkości, kilkukrotnie ponawiając przejazd. W jego trakcie uruchamiana jest aparatura pomiarowa, rejestrująca poziom ciśnienia dźwięku. 

Subiektywne testy hałasu 

Ważnym badaniem są próby komfortu i hałasu, realizowane przez doświadczonych kierowców testowych w formie wielokrotnego porównania z zestawem referencyjnym. Przejazdy na oponach testowych są ponawiane znacznie częściej, niż w przypadku testów hamowania. Pozwala to wyeliminować wpływ kolejności opon na ostateczne wyniki. Zależnie od aspektów komfortu, które podlegają badaniu, odbywają się zróżnicowane próby: 

• przejazdu na wyboistej drodze z prędkością 80 km/h w celu oceny tłumienia wstrząsów i tendencji do wpadania w rezonans;
  
  
• przejazdu po pojedynczej przeszkodzie (garbie, progu, dziurze lub pokrywie studzienki) z prędkością 40-50 km/h w celu oceny efektu przejazdu i hałasu towarzyszącego uderzeniu;
  
  
• jednostajnej jazdy z prędkością 80-100 km/h w celu określenia rzeźby w czasie przemieszczania się. Drugi z testów polega na rozpędzeniu się do prędkości powyżej 100 km/h oraz zwalnianiu aż do zatrzymania. Oba badania prowadzone są na gładkiej nawierzchni;
  
  
• przejazdu na chropowatej drodze z prędkością 80-100 km/h i ocenieniu hałasu drogowego;
  
  
• pokonywaniu torów złożonych z zakrętów o różnych promieniach w celu oceny komfortu przemieszczania się po krętej drodze.