Z historie vývoje pneumatik

Pokud se podíváme trochu do historie z oblasti pneumatik, můžeme například na str. 1144 v Novém Ottově naučném slovníku nalézt informaci, že: „Pneumatika vznikla při zkouškách, jak zmírniti otřesy vozu na obyčejných kolech“. Byla vynalezena v roce 1845 R.W.Thomsonem.

Teprve kolem r. 1875 přivedl velociped pneumatiku k většímu užívání. V roce 1888 patentoval původní pneumatiku veterinář J.B.Dunlop, který též rozdělil pneumatiku v duši a plášť.“ K výše uvedenému je potřeba ještě doplnit, že již v roce 1839 pan Goodyear vynalezl metodu tepelné vulkanizace kaučuku sírou a na základě tohoto objevu získal teprve patent Robert William Thomson na pryžovou hadici plněnou vzduchem. Kolem roku 1867 se objevily plné pryžové obruče, které použil Amédée Bolée v roce 1873 u parního omnibusu. V roce 1904 byl zaveden již plochý běhoun a o rok později byl do běhounu vyřezán dezén. Od roku 1924 jsou používány kordové vrstvy v kostře pneumatiky. Nízkoprofilová pneumatika byla uvedena do provozu v roce 1936. V tomtéž roce byl použit ocelový kord do nárazníkové vrstvy pneumatiky. V roce 1949 uvedl Michelin na trh pneumatiku s označením „X-Tire“, což byla první radiální pneumatika. S radiálními pneumatikami „X-Tire“ vyhrál v roce 1951 vůz Lancia B 20 závod 24 hodin Le Mans. O rok později byla radiální pneumatika použita na kolech nákladních automobilů. V roce 1950 byl ukončen vývoj bezdušové pneumatiky, v roce 1976 byl použit aramidový kord pro výrobu pneumatik (kevlar).
Jenže celý počátek vzniku pneumatiky musíme hledat mnohem dříve a to vznikem kola, které umožnilo vzniku vozu a později mobilnímu energetickému prostředku. Postupným zdokonalováním kola, přišla na svět pneumatika. Začněme tedy od začátku. Nelze již vypátrat vynálezce, který zjistil, že síla k překonání valivého odporu je nižší než síla potřebná k překonání odporu tření. Tento vynálezce zřejmě podložil pod skluznice saní, resp. pod tažený materiál, kruhový výřez stromu v podobě plného válce a objevil tak pohyb valivý. Brzy potom se výřez stromu začal zkracovat, až vzniklo dřevěné kolo. Původně plné z jednoho kusu a později, aby byl jeho průměr větší a kolo bylo zároveň lehčí, bylo kolo skládané z jednotlivých částí. Jakmile bylo vynalezeno kolo, byl vynalezen vůz. Původně to byl čínský trakař, ale v Egyptě 1 500 let před naším letopočtem byl znám již dvoukolový vůz. V roce 1459 byl sestrojen pro císaře Maxmiliána vůz s dvojitým dřevěným kolem o průměru 6 metrů, na jehož hřídeli byla umístěna sedadla. Pohyb kola byl realizován tak, že po obvodu kol byla umístěna podlaha, po které kráčeli sloužící.
Na nizozemském mořském pobřeží v roce 1600 vyzkoušel matematik Simon Stevin dvounápravový vůz poháněný plachtami. Byla to obdoba rybářského člunu, umístěného na čtyřech dřevěných loukoťových kolech. Tento „rybářský vůz“ byl již řízen zadní nápravou. To bylo realizováno kormidlem, které natáčelo celou zadní nápravu. Později byl vůz zvětšen, opatřen několika plachtami a vozil pasažéry průměrnou rychlostí 34 km.h-1. Kola byla dřevěná s hladkým běhounem.
Postupně se objevovaly čtyřkolové kočáry poháněné lidskou silou pomocí systému pák a ozubených převodů. U jejich zrodu byli hodináři (Hautsch, 1649, Farfler, 1685, Šamšurenkov 1741). Díky Jamesi Wattovi (patent na parní stroj získal až v roce 1784), resp. Denisu Papinovi (1698) byla k pohonu vozů využita pára. Parní stroj sice ještě sám nepracoval, ale člověk, který u něho seděl neustále střídavě otvíral a zavíral ventil. V této době bylo k pohonu použito kolo dřevěné s hladkým běhounem. Vzhledem k pevnému běhounu a neodpruženým hmotám byla jízda s těmito vozidly nepohodlná a nebezpečná i přes nízké maximální rychlosti. Kola se téměř nekontrolovatelně smýkala po dlažbách, prokluzovala, jízda byla velmi hlučná, kola nadskakovala i na malých nerovnostech a bylo tedy pouze otázkou času, kdy budou tyto negativní jevy pevného a hladkého dezénu eliminovány pružnou vrstvou běhounu.
První náznak „vroubkovaného dezénu“ kola se objevil u Cugnotova parního automobilu, který byl veřejně předveden v Paříži roku 1769. Cugnot byl totiž prvním, kdo umístil Wattův parní stroj na podvozek a přizpůsobil pohon na kolo. Parní stroj poháněl jedno loukoťové kolo, opatřené masívní vroubkovanou obručí.
Velký konstrukční pokrok v pohonu kol učinil Angličan William Henry James, který vyřešil samostatný pohon jednotlivých kol tím, že každé ze čtyř kol jeho dostavníku poháněl samostatný parní stroj. K odpružení použil celoeliptická listová pera. Takže na světě byl již první přenos síly na jednotlivá kola. James vyřešil i nezávislý pohyb kol v zatáčkách. Podle toho, na kterou stranu se točila přední řídící kola, přívodní ventily dodávaly více páry kolům na protější straně vozu. Sice ještě nedokonalé, ale prospěšné pro životnost kol.
První šestikolku začal provozovat v Londýně v roce 1829 Goldsworthy Gurney. Jeho dostavník měl tři páry kol, z nichž přední dvojice sloužila k řízení. V této době se objevily již běhouny tvořené silným pásem plsti, která byla nanýtována na dřevěnou obruč kola. Plsť již částečně tlumila nárazy kola na povrch vozovky a zvýšil se součinitel tření mezi kolem a povrchem vozovky. Její životnost však byla velmi nízká a docházelo k častým opravám.
V některých historických pramenech lze zachytit informaci o tom, že prvním, kdo obalil dřevěné kolo kaučukovými bloky v Evropě, byl Francouz Jean Chrétien Dietz. Tentýž vynálezce prosadil také nezávislé odpérování kol dostavníku.
V jiných pramenech lze zjistit, že v roce 1868 sestrojil anglický plukovník R.E.B. Crompton parovůz, jehož hnací kola byla opatřena hranatými obručemi z vulkanizované hladké pryže podle vynálezu Charlese Goodyeara.
Pravým vynálezcem byl zřejmě Angličan Robert William Thomson, který v roce 1845 obdržel patent na „pružný nosný element, sestávající přednostně z dutého železa, zhotoveného z hmoty nepropustné pro vodu a vzduch ze sířeného kaučuku nebo gutaperči – nasazeného na obvod vozového kola, aby se potřebná tažná síla zmenšila, pohyb kol se stal měkčím a aby se zmenšil hluk, který kola za jízdy vyvozují“.
V roce 1886 přihlásil Karl Benz k patentování jednoválcovou tříkolku, což znamenalo nástup nové éry automobilismu. Pro vývoj pneumatik je důležité to, že se snížila hmotnost vozidel a kola doznala zmenšení rozměrů šířky. Pryž byla vulkanizována do žlábku kola, čímž nedocházelo v takové míře k jejímu separování jako dříve a také běhoun byl v ramenní části zaoblen. Kola se začala vyrábět ocelová s tenkými loukotěmi (tříkolka Karla Benze v roce 1886 byla opatřena koly vypletenými dráty).
V roce 1889 postavil Gotlieb Daimler poměrně dokonalý vůz, jehož podvozek z ocelových trubek nesl již čtyřstupňovou převodovku a difernciál. Zavedením diferenciálu došlo ke zvýšení životnosti pryže, protože nedocházelo k jejímu ulamování a drásání o povrch vozovky. Stále ještě nebyly používány pneumatiky a jednalo se o pryžové obruče. Zpočátku byly obruče bílé nebo světle šedivé. Nebylo to tím, že by se jednalo o zlepšení estetického vzhledu vozidla tak jak se to děje například v současnosti, ale bylo to tím, že surovina, ze které se obruče vyráběly, měla tuto barvu.
Jak vlastně přišla konkrétně pneumatika na svět ? V irském Belfastu žil zvěrolékař John Boyd Dunlop, jehož syn neustále ničil svojí tříkolkou trávník, na který byla paní Dunlopová velmi hrdá. Zakázala tedy, aby synek vjížděl na udržovaný trávník, což se nelíbilo panu otci, protože viděl, že synkovi činí právě velké potěšení jízda po trávníku. Je potřeba dodat, že dřívější tříkolka měla obě zadní kola velká a ráfky byly železné. Pan Dunlop rozstříhal gumovou zástěru na pruhy a z nich slepil dutou obruč, obdobu dnešní duše. Gumové duše neustále z železných ráfků padaly a tak pan otec Dunlop vyrobil ráfky dřevěné a širší, na které připevnil duše bavlněným tkanivem. V roce 1888 si dal, na radu obchodníka s jízdními koly, patentovat „dutou obruč nebo duši zhotovenou z gumového plátna nebo jiného vhodného materiálu, který se naplní stlačeným vzduchem nebo jiným mediem a připevní se vhodným způsobem na kolo“.
V roce 1891 se v Paříži objevilo zastoupení pneumatik firmy Dunlop a v tuto dobu vstoupili do vývoje pneumatiky bratři Michelinové. Michelinové se chopili příležitosti a začali vyvíjet pneumatiky pro automobil. Stanovili rozměr průřezu na 65 mm. Při zkouškách objevili jednu pozoruhodnost. U plnopryžových obručí praskaly v kolech dráty, při použití pneumatik se to nikdy nestalo a dokonce se mohly použít dráty o třetinovém průměru, než bylo obvyklé u kol s plnými obručemi.
První automobil, který vyjel v Evropě na pneumatikách, byl značky Peugeot. S tímto automobilem se bratři Michelinové zúčastnili v červnu roku 1895 závodu Paříž – Bordeaux – Paříž. Během závodu spotřebovali všech 22 náhradních duší a vyčerpáni věčnými opravami proražených duší závod před cílem vzdali. Tenkrát vítěz závodu Emil Levassor posměšně prohlásil, že pneumatika nikdy nebude pro automobil k sebemenšímu užitku.
V Americe byl prvním automobilem na pneumatikách v roce 1895 lehký automobil bratrů Ch. a F. Dureyů z Illinoisu. Automobil měl kočárovou karosérii a motor měl umístěný vzadu.
Podíváme-li se do historie traktorové výroby, zjistíme, že první traktor Hart Parr z roku 1901 byl vybaven hnacími litinovými koly. Běhoun hnacích kol byl opatřen šikmo uspořádanými třemi výstupky a přední kola měla jedno obvodové žebro. V roce 1902 byl traktor téhož výrobce vybaven hnacími koly s šípově uspořádanými žebry. Žebra nebyla sice příliš vysoká, ale již připomínala uspořádání žeber současné traktorové pneumatiky. Lze tedy říci, že šípový dezén vznikl již v této době, byť v podobě železné. Traktory John Deere z dvacátých let byly opatřeny hnacími koly se špičatými výstupky, střídavě umístěnými po obou stranách běhounu (obdoba běhounu současných tampingových válců, sanitárních válců, resp. kompaktorů pro manipulaci s komunálním odpadem na skládkách). Řídící kola traktoru John Deere byla opatřena jedním středovým žebrem. U nás se začaly traktory, resp. motorové pluhy vyrábět od roku 1911 (Laurin a Klement, Škoda, Svoboda, Wikov aj.). Kola motorového pluhu „Excelsior“ z roku 1912 byla opatřena ocelovými deskami kolmo umístěnými na běhounu. Motorový pluh Praha X 10 HP byl vybaven koly se šípově uspořádanými žebry. Hroty šípů byly však oproti současnosti obráceně. Univerzální zemědělský traktor Škoda 30 HP z konce 20. a začátku 30. let 20. století byl poháněn zadními koly s plnými obručemi s křížovým dezénem, takže figury dezénu byly ve tvaru rovnoběžníku. Přední kola tohoto traktoru byla opatřena pneumatikami. Kola traktoru firmy Wichterle a Kovařík 22, pocházejícího z konce 20. let 20. století byla opatřena pryžovými obručemi s klikatým dezénem. Traktor Wikov Diesel 22 z 30. let byl již na obou nápravách vybaven pneumatikami.
Od svého vzniku prodělaly pneumatiky mnoho změn jak je patrné z uvedených historických dat. Jednou z nejdůležitějších změn byla změna v konstrukci pneumatik. Diagonální konstrukce byla nahrazena radiální konstrukcí. Další změnou bylo používání ocelových kordů v nárazníkové vrstvě a v oblasti patky. Velmi výrazný pokrok byl zaznamenán ve složení směsi pneumatik, resp. směsí v různých částech pneumatiky a v použití materiálu vláken. Samozřejmě, že změny probíhají neustále. Jsou to změny v malých, ale důležitých detailech. Lze však očekávat, že v nejbližší době budou uvedeny na trh kola s pneumatikami s výrazně lepšími vlastnostmi. Nebudou se týkat pouze samotné pneumatiky, ale kolo vozidla bude již konstruováno jako celek a lze se domnívat, že v brzké době bude činnost pneuservisů omezena pouze na výměnu kompletních kol osobních automobilů.
Ing. Ivo Celjak
ZF, JČU v Českých Budějovicích