Rallirengas: Selviytyminen kovista olosuhteista

Rallirenkaiden rakenne ja suorituskyky äärimmäisissä olosuhteissa

Miten rallirenkaat kestävät ankarammat ympäristöt

Rallirenkaat kestävät äärimmäisiä voimia – karkean soran iskuista hankaavaan asfalttihankaan. Niiden selviytymiseen vaikuttavat neljä keskeistä sopeutumista:

• Monitiheyksiset kumiseokset jotka vastustavat repeämistä ja säilyttävät joustavuuden
• Vahvistetut nylongaidat jotka poistavat roskia ja minimoivat rei'itykset
• Suuntakumitystä joka puhdistaa mutaa ja tarttuu löyhään maahan
• Vaihteleva reuna-alueen jäykkyys vaimentamaan iskuja vailla kulmanajon tuntumaa

Ydinrakennusperiaatteet äärimmäisen kestävyyden taustalla

Kun on kyse ralliajoneuvon renkaiden valmistuksesta, valmistajien on pärjättävä erilaisten vaatimusten välillä. Viimeisimmät korkean piisisä hyytyyhdistelmät päästävät lämpöä noin 23 prosenttia nopeammin kuin tavalliset rallirenkaat, kuten FIA:n viimevuotinen raportti osoittaa. Melko vaikuttavaa, kun otetaan huomioon, että näiden renkaiden on silti pysyttävä joustavia, vaikka lämpötila laskisi pakkasen alapuolelle ja ne toimisivat hyvin noin 14 Fahrenheit-asteeseen asti. Kaiken tämän hyydyn alla on erityisiä toisiinsa kietoutuvia teräspaarteita, jotka tarjoavat lisävahvuutta niissä kauhunnopeuksissa tapahtuvissa hyppylauuksissa, joita kilpailijat kohtaavat vuoristoteillä. Nämä parannukset ovat myös tehneet todellista eroa, vähentäen renkaanvaikeuksia kesken WRC-lisäajojen lähes 18 prosentilla. Tiimeille, jotka kilpailevat tällä tasolla, jokainen pieni etu on tärkeä.

Tapausraportti: Renkaan suorituskyky Monte Carlo rallissa 2023

Rallissa tapahtui varsin mielenkiintoista. Radan asfalttikatokset, mustan jäätä peittämät osuudet ja valtavat lumikinokset kohtasivat renkaat kaikin tavoin. Neuvokkaat hybridiporot, joiden kumiseokset vaihtelivat ja urat eri syvyyksin, osoittautuivat tehokkaammiksi. Niillä siirtyvillä rataosuuksilla säästettiin noin kaksi sekuntia kilometriä kohti verrattuna tavallisiin rengaisiin. Tapahtuman jälkeen kerätty data osoittaa myös erikoista. Vaikka lämpötila vaihteli 28 Fahrenheit-asteesta (eli noin -2 Celsius-astetta) 55 Fahrenheit-asteeseen (noin 13 Celsius-astetta), nämä renkaat säilyttivät yhä noin 91 % maksimikutistuskyvystään optimaalisissa olosuhteissa.

Rallirenkaiden lämpö- ja kylmänsieton kehittämisestä

Uudet renkaan sisäosissa käytettävät vaihtuvan olomuodon materiaalit pitävät renkaat viileinä sisältä päin, mikä estää kumiseosten hajoamisen, kun renkaat pyörivät korkealla nopeudella pitkään. Eräs suuri renkaiden valmistaja testasi uutta prototyyppiään äskettäin ja huomasi, että se säilytti tasaisen suorituksen 12 peräkkäisellä sorastolla, vaikka lämpötila oli 97 Fahrenheit-astetta vuonna 2023. Rallikuskit ovat testanneet näitä renkaita erittäin raskuissa olosuhteissa, ja tulokset puhuvat puolestaan – noin 15 prosenttia parempi lämpötilan hallinta vanhoihin malleihin nähden. Kaikille, jotka tuntevat jotain moottoriurheilusta, tällainen parannus voi olla ratkaiseva ero voiton ja tappion välillä.

Renkaiden valinta muuttuviin sääolosuhteisiin

Modernit ralloukot käyttävät tekoälyyn perustuvia ennustemalleja, jotka vertailevat keskenään seuraavia tietoja:

Reaaliaikainen etämittaus mahdollistaa tiimien vaihtaa pehmeän, keskikovan ja kovan seoksen välillä tapahtuman aikana – kyky, joka vähensi ajarankaisankkureita 43 %:lla vuoden 2023 WRC-kauden muuttuvissa sääolosuhteissa.

Rallirenkaiden valinta pinnoitetyypin mukaan: Asfaltti, Soratie, Lumi, Jää

Profiilikuviot ja tartunnan optimointi eri pinnoilla

Rallirengaiden profiili on erityisesti suunniteltu eri pinnoille tarjotakseen kuljettajalle paremman tartunnan ja pitääkseen ajoneuvon vakiona kilpailujen aikana. Sorateillä renkailla on erittäin syvä profiili, joka on asetettu vinottain. Se tarttuu löyhään kiveen ja maahan, ja sen jälkeen heittää irtokappaleet pois, jotta rengas voi pitää hyvän otteen pinnasta. Päällystetyillä teillä, kuten terva-alueilla, suunnittelu muuttuu täysin. Profiili tulee huomattavasti tiukemmaksi ja tasomaiseksi, mikä mahdollistaa renkaan tiukemman kosketuksen tienpintaan. Tämä tekee mutkista terävampia ja hallittavampia, vaikka ajettava olisi nopeaa. Niille vaikeille talvioletuksille, jotka liittyvät lumiseen ja jäiseen pintaan, valmistajat suunnittelevat erityisiä suunnattuja uria, jotka ovat nuolen muotoisia. Nämä auttavat työntämään lumen pois renkaan alta liikkeen edetessä, mikä tarkoittaa vähemmän liukumista sivulle, kun kuljettaja tekee nopeita käännöksiä.

Kumiseokset: Säädä renkaiden kemiallinen rakenne yhteen pinnan ja lämpötilan kanssa

Kun renkaita valmistetaan, valmistajat sekoittavat erityyppisiä kumilaatuja löytääkseen oikean tasapainon joustavuuden ja riittävän kestävyyden välille erilaisissa sääolosuhteissa. Pehmeämmät seokset toimivat parhaiten, kun sää on todella kylmää, vaikkapa miinus 20 astetta Celsius-asteikkoa lähestyen asteittain noin 10 astetta, estäen renkaiden jäykistymisen jäällä. Lämpimille päiville, tyypillisesti 10–30 celsiusastetta, valitaan jotain kovempaa, jotta renkaat eivät sulisi hiekanteillä aurinkoisina päivinä. Erityiset talvirenkaiden seokset sisältävätkin piidioksidia, joka estää niiden kovettumista jäätävissä olosuhteissa. Viime vuonna julkaistun tutkimuksen mukaan, joka ilmestyi Motorsport Materials Report -julkaisussa, nämä erityiset talvirenkaiden seokset tarjoavat ajajille noin 18 prosenttia paremman tartunnan kuin tavalliset kesärenkaat lumisissa ja jäisissä olosuhteissa.

Pirellin rata-renkaiden valikoima asfaltille, soralle, lumelle ja jäännille

Kärkivalmistajat ovat viime aikoina ottaneet vakavasti maastorengaspinnan valmistukseen. Otetaan esimerkiksi niiden K4-malli, joka on melko keskikova, tai KM6-malli, joka on suunniteltu erityisesti mutaolosuhteisiin. Näissä rengaspinnoissa on sivusuojauksen syvyys 2,5 kertaa suurempi kuin nykyisissä tavanomaisissa suunnittelumalleissa. Asfalttiradalla he ovat kehittäneet S7-sarjan, jossa on erityinen hybridimateriaali. Kulukokeissa kulutusraportit osoittavat, että rengaspinnoilla on noin 32 % hitaampi kulutusnopeus kun ajetaan korkealla vauhdilla asfalttipinnoitteita. Älä myöskään unohda talviliitäntäkilpailuja. Jäärenkaiden sarjassa on vähintään 190 takkuutta, jotka on upotettu jokaiseen rengaspiiin. Tämä antaa noin 40 %:n paremmman tartunnan jäisillä pinnoilla verrattuna vanhoihin kiinteisiin takkumalleihin.

Hankook Dynapro R213: Teknologia ja Pinnanmukautuvuus

Eräs muu renkaanvalmistaja on kehittänyt huipputason ratarengasratansa käyttäen jotakin, jota kutsutaan nimellä Adaptive Tread Geometry. Näissä renkaissa olevat uraviimeet on suunniteltu tietokonemallinnuksen avulla muuttamaan muotoaan riippuen olosuhteista. Ne levenevät ajettaessa lumisella pinnalla, mikä auttaa lisäämään tienpinnan kosketusta, mutta supistuvat, kun ajetaan sorateillä, jotta kivet eivät takkuu sisään. Viimeisimpien testien mukaan kuljettajat voivat odottaa noin 22 prosenttia parempaa pysähtymiskykyä märällä asfaltilla verrattuna aikaisempiin versioihin samasta renkaasta. Lisäksi on vielä yksi hieno ominaisuus mainittava: viime vuonna Rally Engineering Quarterlyn mukaan kuusikulmaiset keskiosat vähentävät tärinää sorareissulla noin 15 prosenttia.

Kuminkulutus ja kestävyys soralle, mutalle ja märille olosuhteille

Oliot kuminkulutukselle sorateillä ja tomumaisessa maastossa

Soratie- ja maantiekilpailuihin tarkoitetut renkaat vaativat isot, aggressiiviset profiililohkot, joiden väli on juuri sopiva, jotta ne tarttuisivat tehokkaasti löyhään maahan. Näiden lohkojen välissä olevat urat ovat yleensä noin 6–8 mm syvät, mikä auttaa estämään kivien jäämisen kiinni ja tarjoaa silti hyvän sivuttaisen vakavuuden mutkissa liukumisen yhteydessä. Useimmat huipputuotemerkit ovat viime aikoina alkaneet sisällyttää epäsymmetrisiä reunalohkoja rakenteisiinsa. Tämä ratkaisu vähentää ärsyttävää profiilin vääntymistä nopeuden aikana, mikä on ongelma ralliajajille, koska se kuluttaa renkaita liian nopeasti erityisesti vaikeissa teknisissä osuuksissa, joissa jokainen sekunti ratkaisee.

Itsetuhduttavat profiilirakenteet parhaan mahdin poistamiseksi

Mallikohtaisiin ralle-renkaisiin on suunniteltu kaaren muotoiset urat ja vinot kanavaseinät, jotka poistavat 80 %:n osuuden renkaaseen jääneestä roskasta 2–3 renkaan kierroksen kuluessa. Tämä itsetuhkautuva toiminta säilyttää 92 %:n osuuden alkuperäisestä tartunnasta savimaassa verrattuna ei-optimoituun suunnitteluun. Tread-lohkojen sisäiset vinot uraverkostot parantavat lisäksi tartuntaa taivutuksella, joka mukautuu epätasaiseen maastoon.

Hydroplanointia vastaan ja tartunta kosteissa ja soistuneissa olosuhteissa

Kosteusralle-renkaat käyttävät kehän suuntaisia uria, joissa on 45 asteen haarautuvat kanavat, jotka poistavat 12 litraa vettä sekunnissa nopeudella 80 km/h. Monitiheyksinen uritus (4–6 uraa neliötuumassa) lisää purentareunoja rikkomatta lohkon jäykkyyttä, mikä vähentää hydroplanointiriskiä 40 %:lla seisovassa vedessä.

Renkaan kulumisen ja kestävyyden hallinta teknisillä sorateillä

Vahvistetut nylon-korkkalistat ja kaksinkertaiset komponenttikanki pitävät soratie-renkaiden käyttöiän 35 % pidemmänä kovettavilla pinnoilla. Vuoden 2023 kulumistutkimuksessa havaittiin, että renkaat, joissa on muuttuvan kovuinen kumi (65 Shore A keskikohta / 55 Shore A olakkeet), vähensivät epäsäännöllistä kulumista 28 % pitkien mutkien aikana.

Lisätään tartuntaa lunta ja jäätä vastaan: Tappit, yhdistelmät ja vakaus

Tappirengas vs. tappimaton ratarengas jäätymättömissä olosuhteissa

Jäisilla ralleiradoilla tiimeillä täytyy valita naulakumien ja tavallisten renkaiden välillä. Naulakumit ovat käytännössä rengaskalustoa, joihin on kiinnitetty metalliset naulat, jotka tarttuvat tehokkaammin jäähän. Joidenkin testien mukaan ne tarjoavat noin 50 % paremman tartunnan kuin tavalliset renkaat, mikä tekee suuren eron kun ajetaan jäisillä teillä. Mutta siinä on haittapuolensa. Näitä naulakumirengaita ei voida käyttää tehokkaasti, jos rata sisältää sekä jää- että soran- tai asfalttiosuuksia. Lisäksi monet alueet eivät salli niiden käyttöä, koska ne kuluttavat teitä melkoisesti ajan mittaan. Tämä jättää naulattomat renkaat toiseksi vaihtoehdoksi. Valmistajat ovat suunnitelleet ne pienillä urilla ja erikoiskuvioinnilla varustetuksi, jotta ne pitävät paremman yhteyden pinnan kanssa ajaen. Vaikka ne eivät ole yhtä tarttuvia kuin naulakumit, ne toimivat kohtalaisen hyvin erilaisissa jääolosuhteissa aiheuttamatta vahinkoja kunnallisiin teihin.

Pehmeät kumiseokset parantamaan lumen tartuntaa

Nykyään ralle-renkaat valmistetaan erityisestä kumiseoksesta, johon on sekoitettu piidioksidia, jotta ne pysyvät taipuisina, vaikka lämpötila laskisi alle miinus 20 celsiusasteeseen (noin miinus 4 fahrenheitia). Tämä joustavuus auttaa niitä tarttumaan lumeen paremmin kuin tavalliset talvirenkaat. Seos sopeutuu karuun maastoon eikä siitä tule haurasta pakkanenolosuhteissa. Joissain tuoreissa testeissä on havaittu, että näillä edistetyillä renkailla voidaan vähentää pysähdysmatkaa noin 35 prosenttia tiiviillä lumitieillä verrattuna tavallisiin talvirenkaisiin. Renkaiden kehittäjät ovat tehneet kovasti töitä löytääkseen oikean tasapainon sen välillä, että rengas on riittävän pehmeä tartunnan saavuttamiseksi, mutta kuitenkin kestävä riittävän pitkäikäisyyden takaamiseksi. He ovat kehittäneet monimutkaiset profiilisuunnittelut, jotka työntävät sohjoa pois ja auttavat estämään vaarallisia liukukalvo-olosuhteita kilpailujen aikana.

Renkaiden kestävyyden ylläpitäminen pakkasen alaisessa lämpötilassa

Kun renkaat ovat kylmässä liian kauan, ne alkavat kulua nopeammin ja niissä voi esiintyä halkeamia. Suuret renkaiden valmistajat ovat kuitenkin kehittäneet ratkaisuja, kuten erityisiä kylmäsävyjä, vahvempia reunoja ja lisäsuojaa rei'itymistä vastaan. Viime vuonna julkaistun tutkimuksen mukaan näillä parannuksilla varustetut rallirenkaat säilyttivät noin 90 % joustavuudestaan jopa 12 tunnin jälkeen -25 celsiusasteessa (noin -13 fahrenheitastetta), kun taas tavalliset talvirenkaat säilyttivät noin 65 %. Tällaiset tekniset parannukset tekevät todellista eroa, kun kuljettajat tarvitsevat tasaisesti pitkäikäistä tartuntaa jäisillä teillä ilman, että renkaiden tehot loppuvat.

Optimaalinen renkaanpaine ja rakenne ralli-kestävyyteen

Reaaliaikaiset renkaanpaineen säädöt maaston mukauttamiseksi

Ralliajossa tiimit säätävät jatkuvasti renkaan paineita sen mukaan, millaista alustaa kohtaavat. Kun reitti muuttuu kiviseksi ja soraiseksi, renkaan painetta lasketaan noin 20–24 psi:n tasolle, mikä parantaa tartuntaa, koska renkaat levisevät enemmän maahan. Kun taas ajetaan sileää asfalttia, renkaat täytetään yleensä noin 28–32 psi paineeseen, jotta renkaiden sivut eivät taivu liikaa korkeilla nopeuksilla. Nykyään moniin autoihin on asennettu älykkäitä järjestelmiä, jotka pystyvät lukemaan ajon aikana, mitä renkaiden alla tapahtuu, ja suositellaan paineiden säätöjä vielä saman aikakauden keskellä. Tavoitteena on aina löytää täydellinen tasapaino riittävän tartunnan ja renkaankestävyyden välille, jotta renkaat eivät rikki ennen kisan loppua.

Tarkan ilmanpaineen säädöllä tasapainotetaan tartuntaa ja kulumista

Ylipumppaus kiihdyttää keskiosan käyttöraunioitumista ja vähentää isojen kivien aiheuttamien tärinöiden vaimennusta, kun taas alipumppaus lisää sivuseinämien vaurioitumisen riskiä. Tiimit analysoivat käyttöraunioitumismalleja tunnistaaakseen painealueet, jotka maksimoivat ajoaikojen nopeuden. Esimerkiksi FIA:n vuoden 2023 tutkimus osoitti 12 %:n vähennyksen käyttöraunioitumisessa, kun renkaan paine pysyi 2 PSI:n tarkkuudella maastokohtaisen tavoitteen sisällä.

Vahvistetut sivuseinät ja rei'itystä kestävät rallirenkaat

Monikerroksiset nylongaidat ja korkean tiheyden kumiseokset vahvistavat sivuseinämiä piilokivien ja polun urien aiheuttamia iskuja vastaan. Kevlar-vahvistettuja renkaita testattiin vuoden 2023 Itä-Afrikan rallissa, jossa niissä esiintyi 63 % vähemmän rei'ityksiä kuin standardimalleissa, kertoo kansainen rallirenkaiden konsortio (IRTC). Näillä ratkaisuilla säilyy joustavuus ääriolosuhteissa, mikä on kriittistä useamman päivän mittaisissa kilpailuissa.

Kevyet vs. raskaat renkaat: suorituskyvyn kompromissit pitkissä osioissa

Rallirenkaat, joiden paino on alle 12 kg, parantavat todella kiihdytystä ja käsittelyä tiukkojen teknisten osuuksien läpäisemisessa, vaikka ne kuitenkin kuluva noin 22 prosenttia nopeammin karkealla maastolla. Toisaalta, raskaammat renkaat, joiden paino on yli 15 kg, kestävät paljon pidempään pitkissä kilpailuissa, mutta niillä on haittapuolet. Ne lisäävät painoa, mikä hidastaa vauhtia ja laskee huippunopeutta 4–7 kilometriä tunnissa. Useimmat joukkueet valitsevat käytettävät renkaat taitojen pituuden perusteella. Kevyet renkaat ovat käytännössä standardi lyhyille sprintteille, jotka ovat alle 15 km ja joissa nopeus on tärkeintä. Kun taas taitojen pituus ylittää 30 km, miehistöt siirtyvät käyttämään vahvistettuja versioita, jotka kestävät paremmin rasitusta, vaikka ne eivät ole yhtä nopeat lähdössä.

Renkaiden strategian mukauttaminen taitojen palautteen ja säätöjen mukaan

Vaiheen jälkeisen renkaan kulumisanalyysin ja säätutkan päivitysten ansiosta strategiamuutokset voidaan tehdä reaaliaikaisesti. Johtava WRC-talli vähensi märkäolosuhteissa sattuneita onnettomuuksia 41 % vuonna 2023 siirtymällä välipohjaisiin profiileihin, kun sadeintensiteetti ylitti 8 mm/tunti, kuten IRTC:n kosteuspidon ohjeistus vahvisti.

UKK

Mikä tekee ralleyhdistä soveltuvia eri pinnoille?

Ralleenrenkaat on erityisesti suunniteltu ainutlaatuisilla profiilikuvoilla ja kumiseoksilla takaamaan optimaalinen tartunta ja kestävyys erilaisilla pinnoilla, kuten asfaltilla, soralla, lumella ja jäällä.

Miten nykyaikaiset ralleyt valitsevat oikean renkaan ennustamattomissa sääolosuhteissa?

Nykyaikaiset ralleyt käyttävät tekoälyyn perustuvia ennustemalleja ja reaaliaikaista etämittaustietoa renkaiden ja profiilien valitsemiseksi muuttuvien säätöjen ja radanpintojen perusteella.

Mitä innovaatioita on tehty ralleyhdisten rakenteessa suorituskyvyn parantamiseksi?

Valmistajat ovat ottaneet käyttöön faasimuut materiaalit, vahvistetut nylonguunaukset ja edistetyt kumiseokset parantaakseen lämpö- ja kylmäkestävyyttä, läpäisynkestävyyttä ja adheesiota eri olosuhteissa.

Kuinka ratarengas säilyttää kestävyytensä ääriolosuhteissa?

Valmistajat käyttävät erityisiä kumiseoksia, jotka säilyttävät joustavuutensa myös miinusasteissa, sekä vahvempia reunoja ja suojamateriaaleja kulumisen ja vaurioiden estämiseksi.