Hoe zit een autoband in elkaar?

auto-banden

In dit artikel gaan wij uitleggen hoe autobanden in elkaar zitten, uit wat voor lagen een autoband bestaat en welke materialen hiervoor worden gebruikt.

Inleiding

Van luchtbanden zijn er drie verschillende constructies in de handel:
1. de radiaalband,
2. de diagonaalband,
3. diagonaal-gordelband.

Van deze drie wordt de radiaalband verreweg het meest gemonteerd. De diagonaalband heeft nog een zeer beperkt toepassingsgebied en heeft zijn tijd gehad. De diagonaal-gordelband treffen wij alleen nog maar aan bij motorfietsen, als minireserveband, bij amerikaanse auto’s en terreinauto’s.

Een voertuigband kan gevuld zijn met lucht, lucht en vloeistof of kan zonder lucht zijn uitgevoerd. Banden zonder lucht zijn te onderscheiden in drie verschillende constructieuitvoeringen:
1. volrubberband;
2. massieve band;
3. de kunststofband.

Wij komen daar in een van de volgende hoofdstukken uitvoerig op terug. In de volgende paragraaf wordt de opbouwen de constructie van het belangrijkste bandtype beschreven, namelijk de luchtband.

autoband-samenstelling

De opbouw van een luchtband

Elke luchtband is opgebouwd uit vele onderdelen. Een personenautoband heeft in totaal ongeveer 20 tot 25 onderdelen en. Bij een bedrijfsvoertuigband kan de band uit wel meer dan 40 onderdelen bestaan. Er zijn echter vijf hoofddelen die in elke luchtband zitten. Dat zijn: het karkas (met of zonder gordel), het loopvlak (met of zonder profiel), de zijwanden of wangen, de hielen en de voering (binnenste rubberlaag). Kijk naar het vorige plaatje waar de onderdelen zich bevinden.

KarkasLoopvlakZijwandHielVoering
KarkaslaagProfielVervormingszoneHielkernBinnenste rubberlaag
GordellaagProfielgroefbodemStootrandHielzoneVelglint
KarkasomslagSchouderZijwandrubberHielpuntBinnenband
SchouderkussenProfieldiepteCentreerlijnVentiel
ProfielgroefDraagzone codering

Het karkas en de gordel

Het karkas dient als wapening voor de band en geeft aan de band zijn sterkte, stijfheid en veereigenschappen. Het sterke karkas met zijn gordel moeten in staat zijn om de spoorkracht, de bochtkracht als gevolg van de wielverdraaiing, de langskracht, de voertuigmassa en de kracht veroorzaakt door de bandenspanning op te vangen. Het soepele radiale karkas is opgebouwd uit één of soms uit meerdere koordlagen. Het dragende element van een band is het onder druk opgesloten luchtvolume. De karkassterkte bepaalt hoe hoog de bandenspanning maximaal kan zijn. Luchtvolume en karkassterkte bepalen samen het draagvermogen van de band.

Van groot belang voor de karkassterkte zijn de treksterkte van het koord materiaal, het aantal karkaslagen en de koorddichtheid (het aantal koorden per millimeter).

Het karkas bepaalt samen met de bijbehorende gordel constructie een groot deel van de eigenschappen van een band. De karkasomslag is de verlenging van de karkaslaag om de hielkern. De karkasomslag heeft de belangrijke taak om de karkaslaag te verankeren aan de hielkern. De grootte van de karkasomslag is van invloed op de spanningsverdeling en dus ook op de vervorming van het karkas bij verschillende snelheden en stabiliteit.

De sterkte van het karkas en dus ook het draagvermogen van de band afhankelijk van: de treksterkte van het koord materiaal, de koorddichtheid en van het aantal karkaslagen. Ook de gebruikte rubbersoorten en rubbertoevoegingen hebben invloed op de sterkte van karkas en gordel.

autoband-karkas-gordel

Band met twee nylon beschermlagen (2 en 3), twee stalen gordels (4) en twee karkaslagen (5).

Koordmaterialen

Bij de gordel is de sterkte eveneens afhankelijk van bovengenoemde factoren. Verder is de gordelsterkte afhankelijk van de laagbreedte, laagafstand en koordhoeken.

De kwaliteit van de band en daarmee het gedrag tijdens zijn hele gebruiksleven wordt door een groot deel bepaald door de gebruikte vezelkoordmaterialen.

De belangrijkste materialen voor de versterking van het karkas van autobanden zijn:
1. staal
2. rayon
3. polyester
4. polyamide (nylon)
5. aramide

Al deze materialen hebben verschillende eigenschappen. De keuze van het verstevigingmateriaal is heel belangrijk met betrekking tot de prestaties en de levensduur van de banden.

Natuurlijk moet het verstevigingmateriaal in eerste instantie sterk genoeg zijn om de krachten die in de band ontstaan te kunnen opvangen. Een tweede belangrijke eigenschap is dat de banden vormvast blijven, ofwel: de draden moeten even lang blijven, ook bij hoge temperaturen en aan het eind van hun gebruiksleven.

Hoge temperaturen ontstaan bijvoorbeeld bij het vulkaniseren of wanneer er met een lekke band wordt doorgereden.

Ook tijdens gebruik vervormt de band. In sommige gevallen levert dit een blijvende lengteafwijking van de koordmaterialen met zich mee. Ook hierin verschillen de verschillende koordmaterialen sterk. Een typisch voorbeeld hiervan is Amerikaanse terreinautobanden. Deze banden zijn vaak voorzien van polyamide (nylon) vezels. Wanneer een auto met deze banden lang stil heeft gestaan ontstaat vaak een platte plek op de band waardoor de wagen gaat trillen.

Kunstvezels

Bij kunstvezels wordt eerst een garen samengesteld. Hierbij worden afhankelijk van de dikte van de gebruikte vezel tussen de 1000 en de 3000 vezeldraden gebundeld. Deze garens worden vervolgens in elkaar gedraaid tot een koord. Het rubber hecht zich vervolgens aan de vezels. Bij staal worden veel dikkere koorden in een bepaald patroon in elkaar gedraaid. Tegenwoordig worden de draden meer open gelaten om een betere hechting aan het rubber te verkrijgen.

Afhankelijk van de functie die het koord materiaal moet vervullen en de kwaliteitseisen die aan de band gesteld worden, wordt het koordmateriaal geselecteerd. In de onderstaande tabel worden aangegeven welke koordmateriaal we meestal in de verschillende bandtypen:

Voertuig / BandtypeRadiaalband
KarkasGordel
PersonenautoRayon / PolyesterStaal
Lichte truckRayon / Polyester / StaalStaal
Middelzware truckStaalStaal
Zware truckStaalStaal
MotorfietsRayon / NylonAramide / Staal
VliegtuigNylon / AramideNylon / Aramide

Karkasconstructies

Wat de constructie van het karkas betreft wordt onderscheid gemaakt tussen een radiaal karkas met gordel (radiaalband), een diagonaal karkas (diagonaalband) en een diagonaal karkas met gordel (diagonaal-gordelband). De radiaalband wordt algemeen toegepast, de diagonaalband is nagenoeg verdwenen en de diagonaal-gordelband wordt alleen nog bij motorfietsbanden aangetroffen.