Автомобіль повертається на колесо

Колесо — дуже важливий і недооцінений елемент автомобіля. Саме через обід та шину автомобіль стосується дороги, тому ці компоненти безпосередньо впливають на ходові якості автомобіля та нашу безпеку. Варто познайомитися з будовою колеса та його параметрами, щоб користуватися ним усвідомлено та не припускатися помилок при експлуатації.

В цілому колесо автомобіля досить просте - воно складається з високоміцного обода (ободу), зазвичай монолітно з'єднаного з диском, і . Колеса з'єднуються з автомобілем найчастіше за допомогою підшипникових маточок. Завдяки їм вони можуть обертатись на нерухомих осях підвіски автомобіля.

Завдання колісних дисків із сталі або алюмінієвого сплаву (зазвичай з додаванням магнію) також здійснюється передача зусиль від маточини колеса до шини. За підтримання правильного тиску в колесі відповідає сама шина, армований борт якої щільно прилягає до обода колеса.

Сучасна пневматична шина він складається з безлічі шарів різних гумових сумішей. Усередині знаходиться основа – спеціальна конструкція із прогумованих сталевих ниток (корду), які зміцнюють шини та надають їм оптимальної жорсткості. У сучасних радіальних шинах корд розташований радіально під кутом 90 градусів, що забезпечує жорсткість протектора, більшу гнучкість боковини шини, меншу витрату палива, найкраще зчеплення та оптимальну поведінку на поворотах.

Колесо історії

Перша пневматична шина Dunlop.

З усіх винаходів, які застосовувалися в автомобілі, колесо має найдавнішу метрику – воно було винайдено в середині XNUMX тисячоліття до нашої ери в Месопотамії. Однак швидко було помічено, що використання шкіряної оббивки по краях дозволяє знизити опір коченню і звести до мінімуму ризик можливого пошкодження. Так була створена перша, найпримітивніша шина.

Прорив у конструкції колеса стався лише в 1839 році, коли він винайшов процес вулканізації каучуку, простіше винайшов каучук. Спочатку шини повністю випускалися з гуми, відомі як масиви. Однак вони були дуже важкими, незручними у використанні та самозаймалися. Декілька років потому, в 1845 році, Роберт Вільям Томсон сконструював першу пневматичну камерну шину. Його винахід, однак, був недостатньо розвинений, і Томсон не знав, як його правильно рекламувати, тому він не прижився на ринку.

Колеса з дротяними спицями

Перша зимова шина Kelirengas

Через чотири десятиліття, в 1888 році, у шотландця Джона Данлопа виникла аналогічна ідея (дещо випадково, коли він намагався поліпшити велосипед свого 10-річного сина), але у нього було більше маркетингових навичок, ніж у Томпсона, і його дизайн підкорив ринок. Через три роки у Dunlop з'явилася серйозна конкуренція з французькою компанією братів Андре та Едуарда Мішлен, які значно покращили конструкцію шини та камери. У рішенні Dunlop шина була постійно прикріплена до обода, що ускладнювало доступ до внутрішньої камери.

Мішлен з'єднали обід з шиною за допомогою невеликого гвинта та хомутів. Конструкція була міцною, а пошкоджені шини змінювалися дуже швидко, що підтверджувалося численними перемогами автомобілів, оснащених Шини Мішлен на мітингах. Перші шини нагадували сьогоднішні сліки, вони не мали протектора. Його вперше застосували в 1904 інженери німецької компанії Continental, так що це був великий прорив.

Michelin X - перша радіальна шина

Динамічний розвиток шинної промисловості зробило гумове молоко, необхідне у процесі вулканізації, дорогим як золото. Майже відразу ж почалися пошуки способу виробництва синтетичного каучуку. Вперше це зробив 1909 року інженер компанії Bayer Фрідріх Хофманн. Проте лише через десять років Вальтер Бок та Едуард Чункур виправили надто складний «рецепт» Хофманна (додали, серед іншого, бутадієн та натрій), завдяки якому синтетична камедь Bona завоювала європейський ринок. За кордоном аналогічна революція відбулася набагато пізніше, тільки в 1940 році вчений Уолдо Семон із компанії BFGoodrich запатентував суміш під назвою Амеріпол.

Перші автомобілі пересувалися на колесах із дерев'яними спицями та ободами. У 30-х і 40-х роках дерев'яні спиці були замінені на спиці з дроту, а в наступні десятиліття спиці стали поступатися місцем дисковим колесам. Оскільки шини використовувалися у різних кліматичних та дорожніх умовах, швидко з'явилися спеціалізовані версії, такі як зимова шина. Перша зимова шина під назвою Келіренгас («Погода») була розроблена в 1934 році фінською Suomen Gummitehdas Osakeyhtiö, компанією, яка пізніше стала Nokian.

Відразу після Другої світової війни Michelin та BFGoodrich представили ще дві інновації, що повністю змінили шинну промисловість: у 1946 році французи розробили першу у світі Радіальна шина Michelin Xа 1947 року BFGoodrich представила безкамерні шини. Обидва рішення мали стільки переваг, що швидко стали широко використовуватися і домінують на ринку до цього дня.

Серцевина, тобто обід

Частина колеса, яку встановлюється шина, зазвичай називається ободом. По суті, він складається як мінімум із двох компонентів різного призначення: обода (обода), на якому безпосередньо лежить шина, та диска, за допомогою якого колесо кріпиться до автомобіля. Однак в даний час ці деталі нероздільні - зварені, заклепані або найчастіше відлиті за одне з алюмінієвого сплаву, а робочі диски виготовлені з легкого і міцного магнію або вуглецевого волокна. Остання тенденція – пластикові диски.

Легкосплавні диски можуть бути литими або кутими. Останні більш міцні та стійкі до навантажень і тому чудово підходять, наприклад, для ралі. Проте коштують вони значно дорожче за звичайні «аллюси».

Якщо тільки ми можемо собі це дозволити, найкраще використовувати два комплекти шин та дисків – літо та зима. Постійні сезонні зміни шин можуть легко нашкодити їм. Якщо з якоїсь причини нам необхідно замінити диски, найпростіше використовувати заводські диски, у разі заміни необхідно відрегулювати крок гвинтів – допускаються лише незначні відмінності в порівнянні з оригіналом, які можна виправити за допомогою так-називається плаваючі гвинти.

Також важливо встановити обід або офсет (маркування ET), який визначає, наскільки колесо буде ховатися в колісній арці або виходити за його контури. Ширина обода має відповідати розміру шини i.

Шина без секретів

Ключовим та найрізноманітнішим елементом колеса є шина, яка відповідає за контакт автомобіля з дорогою, дозволяючи йому передача рушійної сили на землю i ефективне гальмування.

Сучасна шина є складною багатошаровою структурою.

На перший погляд це звичайний шматок профільованої гуми з протектором. Але якщо розрізати його впоперек, ми бачимо складну, багатошарову структуру. Його скелет є каркасом, що складається з текстильного корду, завдання якого - зберігати форму шини під дією внутрішнього тиску і передавати навантаження при повороті, гальмуванні і розгоні.

З внутрішньої сторони шини каркас покритий наповнювачем та бутиловим покриттям, що виконує роль герметика. Каркас відділений від протектора сталевим поясом жорсткості, а у разі шин з високими швидкісними індексами відразу під протектором знаходиться ще поліамідний пояс. Основа намотується навколо так званого бортового дрота, завдяки якому можна міцно і щільно посадити шину на обід.

Параметри шини та її характеристики, наприклад, поведінка на поворотах, зчеплення з різними поверхнями, дорожній діно, використовувана суміш та протектор мають найбільший вплив. За типом протектора шини можна розділити на спрямовані, блокові, змішані, тягнучі, ребристі та асиметричні, причому останні на сьогоднішній день набули найбільшого поширення завдяки найбільш сучасній та універсальній конструкції.

Зовнішня та внутрішня сторони асиметричної шини мають зовсім різну форму – перша сформована у масивні куби, що відповідають за стійкість при русі, а дрібніші блоки, розташовані з внутрішньої сторони, розсіюють воду.

Крім блоків, ще однією важливою частиною протектора є звані ламелі, тобто. вузькі зазори, що створюють зазори всередині блоків протектора, що забезпечують більш ефективне гальмування та запобігають ковзанню на мокрому та засніженому покритті. Ось чому система ламелей у зимових шинах більша. Крім того, зимові шини виготовлені з більш м'якої та гнучкої суміші та забезпечують найкращі характеристики на мокрій або засніженій поверхні. Коли температура падає нижче приблизно 7 градусів Цельсія, літні шини твердніють і ефективність гальмування знижується.

Купуючи нову шину, ви обов'язково зіткнетеся з маркуванням енергоефективності ЄС, яке є обов'язковим з 2014 року. Вона описує лише три параметри: опір коченню (У перекладі на витрату палива), поведінка «гуми» на мокрій поверхні та її обсяг у децибелах. Перші два параметри позначаються літерами від "А" (кращий) до "G" (найгірший).

Етикетки ЄС є своєрідним орієнтиром, корисним для порівняння шин одного розміру, але з практики відомо, що їм не слід надто вірити. Краще покладатися на незалежні тести та думки, доступні в автомобільній пресі або на інтернет-порталах.

Більш важливим з погляду користувача є маркування на шині. і ми бачимо, наприклад, наступну послідовність цифр і літер: 235/40 R 18 94 V XL. Перша цифра – ширина шини в міліметрах. «4» — профіль шини, тобто. відношення висоти до ширини (у разі це 40% від 235 мм). "R" означає, що це радіальна шина. Третє число, “18” – діаметр посадкового місця у дюймах і має відповідати діаметру обода. Число "94" - це індекс вантажопідйомності шини, в даному випадку 615 кг на одну шину. "V" - індекс швидкості, тобто. максимальна швидкість, з якою може рухатися автомобіль на даній шині з повним навантаженням (у нашому прикладі це 240 км/год; інші межі, наприклад, Q – 160 км/год, Т – 190 км/год, Н – 210 км/год) . "XL" - це позначення посиленої шини.

Низько, нижче та нижче

Порівнюючи автомобілі, випущені кілька десятиліть тому, із сучасними, ми напевно зауважимо, що у нових автомобілів колеса більше, ніж у їхніх попередників. Діаметр обода та ширина коліс збільшилися, а профіль шини зменшився. Такі колеса, безумовно, виглядають привабливішими, але їхня популярність не тільки в дизайні. Справа в тому, що сучасні автомобілі стають важчими і швидшими, а вимоги до гальм зростають.

Низький профіль призводить до великої ширини шини.

Пошкодження шини на швидкості по шосе буде набагато небезпечнішим, якщо лопне балонна шина – дуже легко втратити контроль над таким транспортним засобом. Автомобіль на низькопрофільній гумі, швидше за все, зможе утриматися у смузі та безпечно загальмувати.

Низький борт, посилений спеціальною кромкою, також означає велику жорсткість, що особливо цінно у разі динамічної їзди по звивистих дорогах. Крім того, автомобіль стійкіший при русі на високій швидкості і краще гальмує на нижчих і широких шинах. Однак у повсякденному житті низький профіль означає менший комфорт, особливо на вибоїстих міських дорогах. Найбільшим лихом для таких коліс є ями та бордюри.

Стежте за протектором та тиском

Теоретично польське законодавство дозволяє їздити на шинах із залишком протектора 1,6 мм. Але користуватися такими «жуйками» напрошується клопоту. Гальмівний шлях на мокрому покритті тоді як мінімум утричі більший, і це може коштувати вам життя. Нижня межа безпеки становить 3 мм для літніх шин та 4 мм для зимових шин.

Процеси старіння гуми з часом прогресують, що призводить до збільшення її твердості, що, своєю чергою, впливає на погіршення зчеплення – особливо на мокрій поверхні. Тому перед встановленням або покупкою покришки з пробігом варто звіритися з чотиризначним кодом на боковині шини: перші дві цифри позначають тиждень, а останні дві цифри рік випуску. Якщо шині понад 10 років, ми не маємо її більше використовувати.

Також варто оцінити стан шин з точки зору пошкоджень, тому що деякі з них виключають шини з експлуатації, навіть незважаючи на хороший стан протектора. До них відносяться тріщини в гумі, бічні ушкодження (проколи), здуття збоку та в передній частині, сильні ушкодження бортів (зазвичай пов'язані з ушкодженням краю обода).

Що скорочує термін служби шин? Їзда з занадто низьким тиском повітря прискорює зношування протектора, люфт у підвісці і погана геометрія викликають її зазубленість, дуже часто шини (і диски) пошкоджуються при занадто швидкому підйомі на бордюр. Варто систематично перевіряти тиск, адже недокачанна шина не тільки швидше зношується, але й має найгірше зчеплення з дорогою, стійкість до аквапланування та значно збільшує витрати пального.

Opona Driveguard - бігова доріжка Bridgestona

З 2014 року обов'язковим обладнанням для всіх нових автомобілів стала TPMS, система контролю тиску в шинах - система, завданням якої є постійний контроль тиску в шинах. Він поставляється у двох варіантах.

Проміжна система використовує контролю тиску в шинах АБС, яка вважає швидкість обертання коліс (недокачанное колесо крутиться швидше) і вібрації, частота яких залежить від жорсткості шини. Він не дуже складний, дешевше в купівлі та обслуговуванні, але точних вимірів не показує, тільки насторожує, коли повітря в колесі скінчилося надовго.

З іншого боку, прямі системи точно і безперервно вимірюють тиск (а іноді й температуру) у кожному колесі та по радіо передають результат вимірювання на бортовий комп'ютер. Однак вони дорогі, збільшують вартість сезонної заміни шин і, що ще гірше, легко ушкоджуються при такій експлуатації.

Над шинами, які забезпечать безпеку навіть при серйозних пошкодженнях, працювали багато років, наприклад, компанія Kleber експериментувала з шинами, наповненими гелем, який запечатував дірку після проколу, але тільки шини набули більшої популярності на ринку. Стандартні мають посилену боковину, яка, незважаючи на перепад тиску, може якийсь час витримувати вагу автомобіля. Насправді вони підвищують безпеку, але, на жаль, не позбавлені недоліків: дороги, галасливі, знижують комфортність водіння (зміцнені стінки передають більше вібрацій на кузов автомобіля), складніше в обслуговуванні (необхідне спеціальне обладнання), вони прискорять зношування підвісної системи.

фахівці

Якість та параметри дисків та шин мають особливе значення в автоспорті та в автоспорті. Є причина, чому автомобіль вважається таким же позашляховим, як і його шини, а гонщики називають шини «чорним золотом».

Комплект шин Pirelli для Ф1 на сезон 2020

Позашляхова шина Mud Terrain

У гоночному або ралійному автомобілі важливо поєднувати високий рівень зчеплення на мокрій та сухій дорозі зі збалансованими характеристиками керованості. Шина не повинна втрачати своїх властивостей після перегріву суміші, повинна зберігати зчеплення під час занесення, миттєво і дуже точно реагувати на кермо. Для престижних змагань, таких як WRC або F1, готуються спеціальні моделі шин – зазвичай кілька комплектів, розрахованих на різні умови. Найпопулярніші моделі продуктивності: (без протектора), гравій та дощ.

Найчастіше ми стикаємося з двома типами шин: AT (All Terrain) та MT (Mud Terrain). Якщо ми часто пересуваємось по асфальту, але при цьому не уникаємо грязьових ванн та перетину піску, давайте використовувати досить універсальні шини АТ. Якщо у пріоритеті висока стійкість до пошкоджень та найкраще зчеплення з дорогою, краще купити типові шини МТ. Як випливає з назви, вони будуть неперевершеними, особливо на брудному ґрунті.

Розумний та зелений

Шини майбутнього будуть все більш екологічними, інтелектуальними та пристосованими до індивідуальних потреб користувача.

Кермо автомобіля майбутнього – Michelin Vision

Було щонайменше кілька ідей для «зелених» коліс, але таких сміливих концептів, як Мішлен і, мабуть, ніхто не уявляв. Vision від Michelin – це повністю біорозкладна шина та обід в одному флаконі. Він виготовлений з матеріалів, придатних для вторинної переробки, не вимагає відкачування завдяки своїй внутрішній бульбашковій структурі та виготовлений.

Зелена шина Goodyear Oxygene покрита мохом збоку

Мішлен навіть припускає, що автомобілі майбутнього зможуть самостійно друкувати протектор на такому колесі залежно від потреб користувача. У свою чергу компанія Goodyear створила шини Oxygene, які зелені не лише за назвою, адже їхня ажурна боковина покрита справжнім, живим мохом, що виробляє кисень та енергію. Особливий малюнок протектора не тільки збільшує зчеплення з дорогою, але й уловлює воду з дорожнього покриття, сприяючи фотосинтезу. Енергія, що виробляється у цьому процесі, використовується для живлення датчиків, вбудованих у шину, модуля штучного інтелекту та світлових смуг, розташованих у боковині шини.

Конструкція шини Goodyear reCharge

Oxygene також використовує видиме світло або систему зв'язку LiFi – таким чином, він може підключатися до Інтернету речей, забезпечуючи обмін даними між транспортними засобами (V2V) та між транспортним засобом та міською інфраструктурою (V2I).

та швидко зростаючій екосистемі взаємопов'язаних і постійно обмінюються інформацією пристроїв роль автомобільного колеса має бути переглянута.

Сам автомобіль майбутнього буде якоюсь інтегрованою системою «розумних» мобільних компонентів, і в той же час він буде вписуватися в складніші комунікаційні системи сучасних дорожніх мереж і .

На першому етапі використання інтелектуальних технологій у конструкції колеса датчики, розміщені в шинах, виконуватимуть різні види вимірювань, а потім передаватиму зібрану інформацію водію через бортовий комп'ютер або мобільний пристрій. Прикладом такого рішення є прототип шини ContinentaleTIS, в якій використовується датчик, підключений безпосередньо до футерування шини, для вимірювання її температури, навантаження і навіть глибини протектора та тиску. У потрібний момент eTIS повідомить водію про те, що настав час замінити шину - і не по пробігу, а по реальному стану гуми.

Наступним кроком буде створення шини, яка без необхідності втручання водія буде адекватно реагувати на дані, зібрані датчиками. протектори розширюються по ширині, щоб знизити ризик аквапланування. Цікавим рішенням такого типу є система, що дозволяє автоматично регулювати тиск у шинах автомобілів, що рухаються, за допомогою мікрокомпресорів, керованих мікропроцесором.

Michelin Uptis czyli Унікальна система шин із захистом від проколів

Інтелектуальна шина також є шиною, індивідуально адаптованою до користувача та його поточних потреб. Уявімо, що ми рухаємося трасою, але в пункті призначення у нас ще є складна ділянка бездоріжжя. Таким чином, вимоги до властивостей шин дуже різняться. Рішенням є колеса, такі як Goodyear reCharge. На вигляд він виглядає стандартно - зроблений з обода і покришки.

Ключовим елементом, однак, є спеціальний резервуар, розташований в обіді, що містить капсулу, заповнену індивідуальною біорозкладається сумішшю, що дозволяє регенерувати протектор або адаптувати шину до змінних дорожніх умов. Наприклад, він може мати позашляховий протектор, який дозволить машині з нашого прикладу виїжджати із шосе прямо на ділянку. Крім того, штучний інтелект зможе виробляти повністю персоналізовану суміш, адаптовану до нашого стилю водіння. Сама суміш буде зроблена з біорозкладного біоматеріалу та посилена волокнами, натхненими одним із найтвердіших природних матеріалів у світі – павучий шовк.

Є й перші прототипи коліс, що кардинально змінюють конструктивні рішення, що застосовувалися понад сто років. Це моделі, які повністю захищені від проколів та пошкоджень, а потім повністю інтегрують обід із шиною.

Рік тому Michelin представила Uptis - стійку до прокол безповітряну модель, яку компанія планує випустити через чотири роки. Простір між традиційним протектором та ободом заповнений ажурною ребристою структурою із спеціальної суміші гуми та скловолокна. Таку шину неможливо проколоти, тому що всередині немає повітря, і вона досить гнучка, щоб забезпечити комфорт і водночас максимальну стійкість до пошкоджень.

М'яч замість колеса: Goodyear Eagle 360 ​​Urban

Можливо, автомобілі майбутнього ходитимуть зовсім не на колесах, а на милицях. Таке бачення представив концерн Goodyear у вигляді прототипу Голок 360 Урбан. Кулька повинна краще, ніж стандартне колесо, гасити нерівності, підвищувати прохідність та прохідність автомобіля (поворот на місці), забезпечувати більшу довговічність.

Eagle 360 ​​Urban обвитий біонічною гнучкою оболонкою, повною датчиків, за допомогою яких він може контролювати власний стан та збирати інформацію про навколишнє середовище, у тому числі про дорожнє покриття. За біонічною шкірою ховається пориста структура, яка залишається гнучкою, незважаючи на вагу транспортного засобу. Циліндри, розташовані під поверхнею шини, діючи за тим самим принципом, як і м'язи людини, можуть постійно формувати окремі фрагменти протектора шини. Крім того Голок 360 Урбан він може сам себе відновлювати - коли датчики виявляють прокол, вони повертають кульку таким чином, щоб обмежити тиск на місце ушкодження та викликати хімічні реакції, щоб закрити прокол!