1. Проблеми з якими стикаються виробники покришок для авто
2. Опір коченню і гістерезис в авто покришках
3. Перетворення складних композитів автомобільної шини
4. Протектор, кут ковзання, недостатня і надлишкова обертальність автомобільної шини
5. Розшифровка значень боковини автопокришки
6. Розмір має значення, але не так як ви могли б подумати
7. Цікаві факти профілю, в тому числі і історія успіху компанії-виробника автомобільних шин
8. Азот в автомобільній шіні - дефіціт або загальнонародній компонент?
9. Що ви зробили з моєю запаскою?

Ніколи не думайте про шини як про однорідному кулі з формованої гуми, тому що ніщо не може бути так далеко від істини. Насправді, шини більш правильно було б визначити як високопродуктивний композитний матеріал, що містить близько 60 різних елементів. Цілком можливо, що шини найскладніший компонент в вашому автомобілі. Готуючи цей матеріал, ми проконсультувалися з фахівцями з Goodyear, Michelin, Pirelli. Ми вислухали думку автомобільних виробників і відвідали найбільш інформативний веб-сайт, присвячений питанню шин. Ось, що нам вдалося почерпнути.

Проблеми з якими стикаються виробники покришок для авто

Кожен елемент, з якого складається автомобільна шина, несе відповідальність за зчеплення вашої машини з дорогою, як поздовжньо, так і з боків, як на мокрій дорозі, так і на сухий. Вони підтримують комфорт в автомобілі, забезпечуючи низький опір коченню і не створюючи зайвого шуму. І вони, шини, продовжують робити це кілометр за кілометром, кілометр за кілометром.

Кожна характеристика шини безпосередньо пов'язана з іншою і під час інженерної оптимізації часто доводиться жертвувати красою заради зчеплення шини, або зчепленням шини заради зносостійкості, і так по всіх параметрах.

Зчеплення і зносостійкість, очевидно, є залежною один від одного парою компонентів: чим м'якше протектор, тим краще він буде виконувати свої захоплюючі дії міжмолекулярної зчеплення, але, на жаль, чим м'якше протектор, тим швидше вони зносяться.

Проте, виробники шин зробили колосальну роботу по зменшенню цих компромісів з кожним новим поколінням конструкцій автомобільної покришки. В останні роки прекрасним прикладом щодо вдосконалення шин є внесок в економічний витрата палива шляхом зниження опору коченню. В цілому, було доведено, що при зниженні опору коченню на 10 відсотків, споживання палива знижується на 1-2 відсотка.

Опір коченню і гістерезис в авто покришках

«Що це за магія слів - опір коченню» - запитаєте ви? Опір коченню - це сила, яка заважає вашим колесам, котитися з тією швидкістю, яку ви їм поставите. Тобто уявіть собі: працює двигун , Крутить ваші колеса, але на шляху у них зустрічаються різні перешкоди, які гасять задається їм швидкість. В результаті втрачається енергія, а отже двигуну машини доводиться видавати більше енергії для крутіння коліс і як наслідок споживати більше палива. Опір коченню неминуче призводить до деформації шин. Чисто як уявного експерименту уявіть собі колеса поїзда. Ясніше ясного, що залізничні колеса зі сталі практично не чинять опір коченню, так як їх призначення полягає лише плисти по рейках, які не чіпляючись за них і не деформуючись. У контраст цьому шина володіє гістерезисом. «Знову незрозумілі слова» - подумаєте ви: «Що таке гіпертезіс?». А ми відповімо: Гіпертезіс - це відставання (по крайней мере, якщо перевести це слово з грецької мови), тобто явище, при якому шина стикаючись з дорогою, деформується з запізненням, а потім із запізненням повертається в початкову форму через внутрішнього тертя в своїх компонентних матеріалах. На практиці шини з високим гістерезисом - наприклад з клейким протектором - будуть мати більш сильним опором коченню, шини же з низьким гістерезисом будуть володіти явно меншим опором, що буде більш економити ваш паливо. Тобто, гіпертезіс це невід'ємна частина такого поняття як опір коченню. Над зменшенням деформації шин (тобто гіпертезіса) і працюють шинні інженери. Але зробити це, не заподіявши шкоди іншим характеристикам автомобільної покришки, ой як не просто.

На одній з виставок в Паризькому автосалоні, компанія Michelin рекламувала свої нові шини зі зменшеним коефіцієнтом опору коченню. Робила вона це в такий спосіб: вони поставили сферичну рампу, яку ви могли бачити на тренуваннях у скейтерів і ролерів. На одному з кінців рампи стояло дві машини, причеплені до гака. За командою працівника Michelin, ці два автомобіля одночасно відчіплювалися від гака і починали кататися по сферичної рампі туди-сюди. Один з цих автомобілів незабаром зупинився, а другий ще катався. Перший був взутий в звичайні шини, а на другому були надіті шини Michelin, які володіли низьким опором коченню.

Бути може ви подумаєте: "Так давайте робити шини твердіше, знижуючи їх гіпертезіс, тим самим зменшуючи опору коченню". У відповідь ми вам наведемо трохи історії: перше покоління шин з низьким опором коченню було вкрай незручно для їзди і не відрізнялося хорошим зчепленням з поверхнею дороги. (Ми вже згадували про межмолекулярном зчепленні, але існує ще один аспект, який також бере участь в процесі зчеплення - Гістерезисні тертя.) До того ж жорсткі шини не безпечні, а будь-яка купина, яка зустрілася вам по дорозі, відчувається в салоні автомобіля як маленьке землетрус.

Нові досягнення в створенні гумової суміші, дизайні каркаса шини і її конструкції зменшують такі явище як опору коченню, а, отже, зменшують кількість споживання палива автомобілем.

Перетворення складних композитів автомобільної шини

Основними елементами шин є протектор, який здійснює контакт з дорогою; пояс, що лежить в основі шини і стабілізуючий протектор; бічні стінки, які захищають шину від бордюрів та інших схожих перешкод, які можуть деформувати колесо; борт покришки на інтерфейсі колеса; шари каркаса, що визначають його форму, а також герметизирующий шар, що підтримує шини в накачаному стані. З самого початку створення шини кожен з цих компонентів впливає на її продуктивність. Тонкий герметизирующий шар, наприклад, сприяє низькому опору коченню і невеликій вазі (що дуже вигідно для керованості), але якщо зробити його занадто тонким, то підтримання постійного тиску повітря в шинах і їх термін служби стануть під загрозу.

Дизайн каркаса диктує вантажопідйомність шин, збалансованість їх керованості, гальмування і комфортності їзди. Шари каркаса, по суті, розташовані найпростішим чином, радіально від борту до борту, через це шини і отримали назву «радіальні», на відміну від традиційних діагональних шин. Що б вам було ще зрозуміліше, у радіальних покришок нитки корду в прошарках каркаса НЕ перехрещуються, як у діагональних покришок, а мають радіальне розташування, тобто нитки корду йдуть від борта до борта.
Випускаються ці шини в камерному і безкамерному виконаннях. У діагональних ж шин нитки корду в прошарках каркаса йдуть від борта до борта в діагональному напрямку.

Запатентовані компанією Michelin ще в 1946 році, радіальні шини дуже повільно завойовували ринок. Шини Michelin X вважалися останнім писком моди серед гонщиків в кінці 1950-х років, тому що їх калібрувальний пробіг був більш рівномірним порівняно з поширеними діагональними шинами. Але радіальні шини не виходили за рамки гоночних автомобілів аж до 1968 року. Саме тоді компанія Ford випустила нову лінійку автомобілів і у деяких з них були радіальні шини. Але навіть в 1982 році компанії Avon і Goodyear, що виробляють діагональні шини, все ще випереджали на Формулі 1 компанії Michelin і Pirelli, які перейшли на виробництво радіальних шин. Але все ж, фінальну перемогу здобули радіальні шини. Остання гонка, в якій використовувалися шини діагональні, відбулася в 1992 році.

Ці радіальні шнури, що визначають форму каркаса, як правило, виконані з поліестеру, на відміну від пояса, що знаходиться безпосередньо під протектором, який роблять з металокорду і розташований він як діагонально, так і радіально.

Еластичні елементи шини містять як природний, так і синтетичний каучук. Як це не дивно, але в наше століття, де практично в усьому віддається перевага синтетиці, жорсткість, що забезпечується натуральним каучуком, залишається неперевершеною. Гума шин для гоночних автомобілів на 65 відсотків складається з синтетики, пропорція синтетика / натуральний матеріал в шинах для пасажирських автомобілів дорівнює 55/45 відповідно, що стосується шин для позашляховиків, то вони більш ніж на 80 відсотків повинні складатися з натурального матеріалу, тобто . гуми.

Крім того, частиною еластомерній суміші є армуючі матеріали, такі як вуглець і кремній, останній з яких корисний при зменшенні компромісу між зчепленням на мокрій поверхні, сухим зчепленням і опором коченню. Деякі з домішок є антиоксидантами, інші ж покращують прилипання гуми до сталі і шнурах з поліестеру, деякі виступають в якості затверджувачів і технологічних добавок в процесі вулканізації шин.

Протектор, кут ковзання, недостатня і надлишкова обертальність автомобільної шини

Малюнок протектора шини впливає на всі аспекти її продуктивності, точно так же, як і на її зовнішній вигляд. Всі ми звикли до шин, які є асиметричними як по малюнку протектора, так і по його спрямованості. Ці тонкощі дуже важливі в оптимізації багатьох аспектів, починаючи керованістю і зниженням шуму, і закінчуючи відведенням води з борозенок протектора.

Навіть під час їзди по прямій дорозі, стиснення переднього краю поля зачеплення шини і віддача задньої кромки залишаються нетривіальними. (Частиною цього процесу є Гістерезисні тертя.) Додайте бокове навантаження при поворотах і речі набувають зовсім іншу, ще складнішу забарвлення - з цього моменту з'являються такі поняття, як кут ковзання, недостатня і надлишкова обертальність.

Насправді дуже шкода, що у визначенні використовується слово «ковзання», тому що складається враження, що шина ковзає, чого насправді не відбувається. Уявіть собі шину при повороті і простежте за обертанням поля зачеплення. Через деформації шини при бічному навантаженні, новий напрямок зчеплення не співпадатиме з попереднім напрямком шини. Кут між цими двома напрямками і є кут ковзання при даному навантаженні. Незважаючи на слово «ковзання», це поняття є мірою невід'ємною деформації шини, але ніяк не ковзанням.

Тепер уявіть собі, що прискорюється на повороті автомобіль. Якщо зміна кута ковзання передніх коліс більше, ніж задніх, то у автомобіля спостерігається недостатня обертальність. Якщо зміна кута ковзання задніх коліс перевищує зміна кута ковзання коліс передніх, то ми спостерігаємо надмірну обертальність.

Прискорення на постійному радіусі - наприклад, на слизькій випробувальній трасі для штучних заметів автомобіля - при недостатній поворотності потребують все більшого і більшого обмеження повороту керованих коліс для того щоб залишатися на заданому курсі; надлишкова обертальність вимагатиме для цього все менше і менше обмеження. При екстремальних ситуаціях автомобіль почне «орати» носом при недостатній поворотності, при надмірної обертальності автомобіль опише дугу. Якщо ж надлишкова і недостатня обертальність відбудуться в нейтральній обстановці, то поведінка автомобіля буде чимось середнім між цими двома крайностями.

Розшифровка значень боковини автопокришки

Ні для кого не є секретом те, що шини бувають різних розмірів, так що давайте разом розшифровувати деякі пункти з системи умовних позначень, витіснених на боковині покришки. Наприклад, стандартною шиною для Mazda Miata є 205 / 50R16 з оцінкою швидкості V. 205 - це номінальна ширина профілю шини, від боковини до боковини, вимірюється в міліметрах. 50 - це цифра, що показує відношення висоти профілю шини до його ширини. R вказує на те, що шина радіальна. Цифра 16 позначає, що цій шині підходить колесо діаметром в 16 дюймів. Оцінка швидкості V означає, що максимальна безпечна швидкість для цих шин 240 км / ч.

Трохи арифметики можуть сказати багато про розмір даної шини. Як показано на малюнку нижче, наша шина 205 / 50R16 має секцію, ширина якої 8,1 дюйма (205 мм). Кожна боковина становить 50 відсотків від цієї величини, тобто близько 4,05 дюйма. Таким чином, діаметр шини і 16-дюймовий колесо в повній збірці складає 24,1 дюйма, а окружність колеса становить 75, 7 дюйма. Зрозуміло? Впевнені, що так, тому йдемо далі.

Miata також представлена ​​в комплектації «Pus 1» з опциональнимі шинами 205 / 45R-17. Як наслідок їх розмір більше. До речі, це більш продуктивний варіант, його оцінка швидкості W, що означає максимальну безпечну швидкість в 270 км / ч.

Розмір має значення, але не так як ви могли б подумати

Для поліпшення продуктивності широка практика використання більш широких шин, за умови, звичайно, що додаткова ширина сумісна з геометрією пружин і важелів автомобільної підвіски , А також зазором крила. Наприклад, чому б не використати в Miata замість шин 205 / 50R16 шини з шириною протектора 235 мм? Хіба це не надало б більше поле зачеплення?

Найкраще, що ми можемо сказати в цьому випадку «не обов'язково». Безумовно, шини в 235мм надаватимуть більш широке поле контакту з дорожнім покриттям, але пропорційно коротше, і таким чином, площа поля зачеплення буде приблизно такою ж. Щоб розгадати це дивне явище, пам'ятайте, що ми маємо справу з пневматичної структурою гуми. І, як показують будь-які плоскі шини, без належного накачування повітрям такі колеса не витримують великих навантажень.

Тобто, ми можемо отримати досить хорошу площа поля зачеплення тільки завдяки належному тиску повітря в шинах: наприклад, шина витримує навантаження в 454 кг і має тиск повітря в 2,5 кг на квадратний сантиметр, матиме поле зачеплення площею в 184,5 квадратних сантиметрів. А саме, кожен квадратний сантиметр інфляційного тиску витримує 2,5 кг з 454.

Тоді чому ширші шини покращують входження в повороти? Тому що форма поля зачеплення так само важлива, як і його площа. Широке поле зачеплення широких шин краще при боротьбі з бічними навантаженнями і, таким чином, забезпечують краще входження в повороти, але для їзди по прямим дорогам від широти шини ви багато не виграєте.

Цікаві факти профілю, в тому числі і історія успіху компанії-виробника автомобільних шин

Як правило, нижчий профіль надає більш гостре входження в віражі, кращу керованість і, по суті, більш передбачувану продуктивність. Спочатку, однак, концепція була обтяжена величезним компромісом в області комфорту. Ще в 1980-х рр., Коли співвідношення боковини до ширини становило близько 78, з легкістю можна було розпізнати «низькопрофільні шини» з пропорцією 60, спостерігаючи за лобовим склом (тремтячі двірники) і відчуваючи кожну розколину в асфальті, в той час як автомобіль їхав по дзеркально рівній дорозі. Тепер же, седани цілком комфортно почувають себе і на шинах з співвідношенням в 45, хоча багато фахівців стверджують, що таке співвідношення згубно впливає на стан підвіски авто.

В даний час спостерігається тенденція до більш низькому профілю і вищим колесам. 255 / 20R-24 є прикладом граничних можливостей автомобільної гуми, але з ними приходять і компроміси. Гума легше, ніж більшість металів, і існує певна точка, в якій металева конструкція великого колеса стає надзвичайно несприятливою. Крім того, мінімальний пневматичний обсяг робить шини та колеса уразливими до вибоїн і подібним дефектів на дорогах. Якщо співвідношення борту шини до ширини становитиме менше 30 або діаметр металевої конструкції коліс буде більше 20 дюймів, то такі «катки» будуть розташовані на автомобілі лише для його краси, їздити на них буде вкрай некомфортно.

У багатьох може виникнути питання: якщо низькопрофільні шини настільки гарні, то чому б їх не використовувати на болідах Формули 1? Та тому що у Міжнародній федерації автоспорту свою думку з цього приводу. Правила Формули 1 дуже щільно регулюють пакет колеса / шини, і в результаті ми маємо дуже високі колеса: передні приблизно 245 / 65R-13 і задні 325 / 50R-13. Цікаво те, що вони працюють на відносно низькому тиску в 1,4 бар (або 1,4 кг на квадратний сантиметр). Крім того, за правилами Формули 1, газом, яким можна накачувати колеса, може бути тільки повітря або азот. Мета у федерації одна, зрівнялівка всіх учасників перегонів.

Азот в автомобільній шіні - дефіціт або загальнонародній компонент?

Наша атмосфера на 78 відсотків складається з азоту, на 21 відсоток з кисню, а також з водяної пари та інших газів. Молекули азоту самі по собі більше, ніж молекули кисню, таким чином, шина, заповнена цим газом, буде менш сприйнятлива до витоку. Усунення витоку дозволяє підтримувати рівномірний тиск в широкому діапазоні температур шини. Як відомо, азотом можна вже давно заправитися на деяких шиномонтажних станціях (деякі заповнюють шини цим газом навіть безкоштовно). Менша витік азоту з шини є великим плюсом. Проте, фахівці дивляться скептично на цю виведену формулу і у неї є противники.

Більш важливим аспектом є моніторинг тиску в шинах вашого автомобіля. В даний час нові автомобілі виробляються з системою контролю тиску в шинах (TPMS - Tire Pressure Monitoring System). Однак не всі TPMS однаково хороші. Побічно система залежить від апарату ABS, який оцінює окружність кочення і визначає ненакачанние шини. Слід зазначити, однак, що непрямі вимірювання не зловлять поступового зниження тиску у всіх чотирьох колесах. Прямі системи відстежують тиск в окремо взятій шині, але, на жаль, вони не застраховані від помилкових спрацьовувань. Придбання власного якісного манометра стане для вас відмінним вкладенням грошей.

Крім того, звичайно, стежте за ознаками того, що термін експлуатації шин закінчується, а саме звертайте увагу на зношеність малюнка протектора.

Що ви зробили з моєю запаскою?

Автовиробники ненавидять запасні колеса. Вони займають багато простору, додають вагу і вартість автомобілю. Виробники шин не мають нічого проти того, щоб поставляти комплекти з п'яти повнорозмірних шин, але навіть вони відчувають, що запаска стає вимираючим видом. Це в більшій мірі є питанням маркетингу, ніж охорони і безпеки. Позашляховики і легкі вантажівки, як правило, не позбавляються в комплектації стандартної п'ятої шини. Що стосується пасажирських автомобілів, то більшість з них зараз оснащуються тимчасової запаскою мінімальних розмірів або ж просто набором нагнетательного насоса. Робиться це для того щоб по-перше ви по своїй недбалості не катався на запасному колесі до наступного проколу, а скоріше полагодили пробите колесо або замінили його новим, а по-друге для збільшення простору в машині, яка займає запаска.

Крім загальнодоступних нашому розумінню шин, існує також ряд концептів, які можливо вже скоро увійдуть в нашу автомобільну життя як невід'ємне ціле. Наприклад як вам ідея безповітряних шин спицями яким служать перероблені смоли. Такі колеса до вподоби Greenpeace і знімають питання з приводу контролю за їх тиском. Зовсім недавно ми описували цю ідею в матеріалі « Концепт шин без повітря від Bridgestone ».

А ще існують шини, на яких можна їздити, навіть якщо вони спущені. Каркас і боковини спроектовані таким чином, що шини можна експлуатувати в спущеному вигляді для аварійної евакуації, тобто щоб доїхати до найближчого шиномонтажу (не думайте, що ви зможете розсікати на таких шинах ще близько місяця).