צמיג

צמיג בעל חתך נמוך או בעל חתך גבוה

ככל שחתך הצמיג נמוך יותר, פוחתת נוחות הנסיעה כיוון שיש פחות אוויר המשכך את הזעזועים. עם זאת, מכיוון שהקיר הנמוך של הצמיג פחות מתעוות מתקבלת אחיזה טובה יותר המורגשת בעיקר בפניות. גם רוחב גדול של צמיג תורם לאחיזה עקב פני שטח גדול יותר עם הכביש, אך משפיע לרעה על צריכת הדלק כיוון שיותר שטח של הצמיג מתעוות בכל תזוזה של הצמיג ולכן צריך יותר כוח כדי לסובב אותו.
כלי רכב ספורטיביים משתמשים בדרך כלל בצמיגים רחבים וחתך נמוך על מנת לשפר את האחיזה. לעומת זאת כלי רכב רגילים עושים שימוש בצמיגים צרים ובעלי חתך גבוה יותר לטובת נוחות נסיעה וצריכת דלק משופרת.
במכוניות מרוץ נהוג להשתמש בצמיג מיוחד בעל הרכב גומי רך יותר המספק אחיזה גבוהה יותר אך גורם לשחיקה מהירה עד כי יש להחליף את הצמיג מספר פעמים במהלך המרוץ. כל עוד המרוץ מתקיים על גבי כביש יבש, פני הסוליה של צמיג זה תהא לרוב חלקה לחלוטין (ואז יכונה צמיג זה בעגה המקצועית "סליק" מלשון חלק באנגלית). במרוץ רטוב יעשה שימוש בצמיגים בעלי סוליה עם חריצים. חריצים אלו יהיו בדרך כלל מעטים ושונים מחריצים המופיעים בצמיג רגיל. בגלל התאמת הצמיגים המדויקת לתנאים מסוימים, ייתכן כי במרוצים בעלי תנאים משתנים (התחלת גשם לדוגמה) יחליף הנהג את סוג הצמיגים אף יותר מפעם אחת במהלך המרוץ. כלי רכב רגילים אינם נזקקים להחלפת צמיגים תכופה כזו כיוון שהם עושים שימוש בצמיגים בהם יש פשרה בין יכולות האחיזה במצבים השונים.

היסטוריה

עד אמצע המאה ה-19 היו כלי הרכב בעלי גלגלים קשיחים, לרוב היו אלה גלגלי עץ בעלי חישוקי מתכת. רוברט ויליאם תומפסון, סקוטי במוצאו, היה הראשון שניסה להקיף את הגלגל בעור ובין החישוק לגלגל קבע צינור גומי מנופח שיבלום ברכות את זעזועי הדרך. רעיונו של תומפסון נזנח בשל טכניקת עיבוד הגומי שלא הייתה מפותחת דיה.
ב-1888 נרשם פטנט ראשון בעולם על צמיג פנאומטי (צמיג מלא באוויר) על ידי ג'ון בויד דאנלופ, אף הוא סקוטי, שהתקין צמיג שכזה, בדומה לרעיון של קודמו, לתלת האופן של בנו הקטן. השימוש בצמיגים לרכב החל בשנת 1895 כאשר האחים הצרפתים אדוארד ואנדרה מישלן, בעליהם של מפעל ייצור מעצורי גומי לאופניים, השתמשו בפטנט של דנלופ כצמיגי רכב. חברת גודייר האמריקנית, שנוסדה ב-1898 וייצרה צמיגים לאופניים ולכרכרות, החלה לספק ב-1908 את הצמיגים למכוניות פורד מודל T. עמדה זו והצלחתם במרוצי מכוניות הפכה אותם ב-1916 ליצרן הצמיגים הגדול ביותר בעולם, וב-1926 ליצרן מוצרי הגומי הגדול בעולם.

טיובלס - טיוב טייפ

עד לשנות ה-40 של המאה ה-20 השתמשו בצמיג כפי שהומצא לראשונה: בתוך הצמיג הונח אבוב, צינור גומי מנופח שנהוג לכנותו "פנימית". צינור הגומי המנופח קימר את שכבת הגומי של הצמיג והחזיק אותה. צמיג זה מכונה "טיוב טייפ". לשיטה זו היה חיסרון בולט היות שהצמיג לא היה אטום לחלוטין אל מול הגלגל. זה היה עלול לגרום לאיבוד שליטה על הרכב בשעת תקר בפנימית כיוון שהאוויר היה פורץ החוצה מחלל הצמיג במהירות.
בשנת 1944 הומצא צמיג ה"טיובלס", צמיג ללא "פנימית" שהיה אטום לדליפת אוויר מחללו באמצעות מבנה מיוחד של חישוק גלגל ועל ידי ריפוד שכבותיו הפנימיות בחומרים המונעים יציאת אוויר. כשננעץ מסמר או כל חפץ חד אין לאוויר דרך מילוט אלא מהחור שנוצר, אך כיוון שהמסמר הנעוץ אוטם בעצמו את חלל הצמיג הרכב יכול לנסוע עם מסמר בגלגליו תקופה ארוכה כשהאוויר אינו יוצא. בשנים האחרונות פיתחו חברות הצמיגים צמיג שמאפשר במקרה תקר המשך נסיעה איטית עד לתיקון או החלפת הצמיג. צמיגים אלו מכונים Run-flat. חסרונם של צמיגים אלו במורכבותם ובמחירם הגבוה. בדומה לחומרי איטום המאפשרים לנפח ולאטום את הצמיג במקרה תקר, קיימים בשנים האחרונות גם חומרים הנמרחים מראש על חלקו הפנימי של הצמיג ומונעים חלק ניכר מסוגי התקרים (מכונים גם "ג'יפה"), השימוש בהם רווח באופני הרים.

שלד הצמיג - דיאגונלי / רדיאלי / מעורב

שלד הצמיג - הכרכס (carcass) הוא המבנה הפנימי של הצמיג המורכב ממיתרים צפופים העטופים בשכבת גומי (הנקראים יחד "בדים מגוממים" או רבדים) ועוברים בין חישוק לחישוק דרך הדופן והסוליה. השלד יכול להיות בנוי מרובד אחד או מכמה רבדים, המכילים מיתרים (ניילון, פוליאסטר, ראיון או פלדה) ומצופים כאמור בגומי.
במבנה שלד הצמיג חלו שינויים משמעותיים עם השנים. עד שנת 1946 היה בשימוש צמיג דיאגונלי, כלומר אלכסוני. הכוונה היא לצורה האלכסונית בה הונחו שכבות הסיבים המרכיבים את השלד ביחס לחישוק וביחס לעצמן. החיסרון בשיטה זו היה בכך שהשלד כולו עבד כיחידה אחת ובשל כך גם שכבת הגומי הנראית לעין שמעליו, כך שכל עיוות בדופן הצמיג פגם בסוליית הצמיג כולו. במטרה למנוע התנהגות זו ולהפחית את פגיעת הצמיג, חיזקו את השלד בשכבות נוספות, אך בשל כך נוסף משקל רב לצמיג וגברה התנגדות הצמיג לגלגול, דבר שהגדיל את צריכת הדלק. בעיה נוספת בשיטה זו היא התחממות יתירה בעת הנסיעה של השכבות שהונחו זו כנגד זו. ההתחממות קיצרה את תוחלת חייו של הצמיג וגרמה להגבלת מהירות הרכב למהירות מרבית של 120 קילומטר לשעה בגלל השינויים שעלולים היו להיווצר בין השכבות השונות של השלד בשל החום.
עקב חסרונות אלו, המציאה חברת הצמיגים מישלן ב-1946 את הצמיג הרדיאלי שבו שונתה שיטת הבנייה של שלד הצמיג. שכבות השלד פוצלו לכרכס ולחגורה (Belt). חוטי הכרכס הונחו לרוחב הצמיג בין החישוקים (בתשעים מעלות לכוון הנסיעה), ואילו החגורה הונחה בזווית הקרובה לכיוון הנסיעה וכמעט ניצבת לזווית הכרכס. באופן זה בוצעה הפרדה בין עבודת החישוק (שהינו מעביר הכוח מהמנוע דרך האופן) לעבודת הסוליה (הבולמת ומאיצה את המכונית על הכביש), כשדופן הצמיג "מתווכת" בין השניים ונושאת במאמצים הגדולים הכרוכים בכך. בעיית ההתחממות נפתרה אף היא על ידי הפרדת הכרכס מהחגורה ומהזווית האחידה בחוטי הכרכס, ובשל כך מתאפשרת מהירות גבוהה יותר ותוחלת חיי הצמיג הוארכה משמעותית.
הנחת שכבות השלד לרוחב איפשרה למיתרי הכרכס לשאת את הכוח שמפעיל לחץ האוויר בכיוון הרדיאלי בלבד, ואיפשרה להפחית את שכבות הכרכס עד כדי רובד אחד וכן לבנות את הצמיגים עם מיתרי פלדה. משקלו של הצמיג פחת. העברת הכוח מהרכב לכביש גדלה, ההתנגדות לגלגול פחתה והקטינה את צריכת הדלק.
אף על פי שכיום רוב מוחלט של צמיגי הנוסעים הם רדיאליים, עדיין מסמנים אותם על ידי הטבעת האות R על דופן הצמיג. יש לציין שהמעבר לסוג צמיגים שונה חייב שינוי של משככי הזעזועים וכיוון שונה של זוויות ההיגוי ברכב כדי למנוע שחיקה מוגברת.
בנוסף לשני המבנים הבסיסיים, קיים גם מבנה מעורב (Bias belted). במבנה זה השלד הוא של צמיג דיאגונאלי, אולם מונחות עליו חגורות בזוויות דומות לצמיג רדיאלי. היתרון במבנה זה הוא בחוזק ויציבות של הדופן ועמידות הסוליה בפני תקרים. צמיגים במבנה מעורב משמשים בעיקר כלים לעבודות עפר וליערנות. צמיגים במבנה מעורב מסומנים בדרך כלל על ידי האות "B".

הצמיג בראייה עתידית

מאז פיתוח הצמיג הרדיאלי, לא הייתה קפיצת דרך משמעותית בתחום ויצרני צמיגים רבים משקיעים במחקר ופיתוח על מנת לפתח את הצמיגים העתידיים.
צמיגים לנסיעה עם תקר (Run flat) פותחו במספר תצורות, אולם הם עדיין יקרים מכדי שיהפכו לנפוצים. חברת מישלן, פורצת הדרך בצמיג הרדיאלי, הכריזה בתחילת העשור הראשון של המאה ה-21 על פיתוח צמיג לא פנאומטי "Tweel", אך הוא טרם נכנס לייצור שוטף.
בתחום צמיגי החקלאות פותחו לאחרונה צמיגים לעבודה בלחץ אויר נמוך ובעומס גבוה (IF, VF) לצורך הפחתת הידוק הקרקע. מספרם של הגדלים המיוצרים בטכנולוגיה חדשנית זו עלה משמעותית בשנים האחרונות וכיום מעל 70 גדלים שונים מופיעים בתקן האירופאי ETRTO.
לרובר העתידי של נאס"א מפותח צמיג נטול פנימית עשוי סגסוגת זיכרון הנקרא Nitinol .
בשנת 2017, חברת מישלן פירסמה קונספט לגלגל על פי דרישה בהתאם לתנאי השטח שיודפס במהירות בתחנות הדפסה.

לחץ אוויר

חשיבותו של לחץ אוויר תקין בצמיג היא גבוהה, כיוון שלחץ לא תקין עשוי לגרום לשחיקה מוגברת, צריכת דלק גבוהה, אחיזה גרועה, התפוצצות תוך כדי נסיעה ועוד.
צמיגי כלי רכב מתחממים תוך כדי נסיעה עקב החיכוך עם הכביש והתנגדותם לגלגול. חימום הצמיגים מתבטא בעליית לחץ של מספר יחידות PSI. לכן ניפוח צמיגים מיד לאחר נסיעה, כפי שעשוי להתרחש בתחנת דלק, אינו מומלץ. מידת לחץ האוויר שמגדיר יצרן הרכב מיועדת לצמיג קר. מסיבה זו, אם מתחייב ניפוח צמיג שאינו קר, מומלץ לנפחו ללחץ הגבוה ביחידת PSI אחת עד שלוש מהלחץ המומלץ לצמיג קר ולהשוות את הלחץ בכל הגלגלים באותו ציר. יחידת PSI היא יחידת המדידה הנפוצה. לעיתים נעשה שימוש ביחידות בר (1 בר = 14.5 PSI בקירוב).
לחץ האוויר המומלץ לצמיג על ידי היצרן יכול להופיע בספר הרכב, על קורת הצד שליד הנהג (עם פתיחת הדלת), בתא הכפפות, מעל לגלגל (לדוגמה: ל"א 30) או על מכסה מכל הדלק. בכלי רכב המיועדים לשאת מטען רב או נוסעים נוספים, מופיעה בדרך כלל המלצה על לחץ אוויר גבוה יותר בגלגלים האחוריים.
ברכבי שטח הנוסעים בתוואי דרך בעלי אחיזה גרועה או עם חשש לשקיעה, ניתן להפחית מלחץ האוויר בצמיג כדי ששטח המגע של הצמיג עם הקרקע יגדל. נסיעת המשך בכביש סלול מחייבת החזרת לחץ האוויר לרמתו הרגילה.