Автомобиль поворачивается на колесо

Колесо — очень важный и обычно недооцененный элемент автомобиля. Именно через обод и шину автомобиль касается дороги, поэтому эти компоненты напрямую влияют на ходовые качества автомобиля и нашу безопасность. Стоит познакомиться со строением колеса и его параметрами, чтобы пользоваться им осознанно и не совершать ошибок при эксплуатации.

В целом колесо автомобиля довольно простое – оно состоит из высокопрочного обода (обода), обычно монолитно соединенного с диском, и . Колеса соединяются с автомобилем чаще всего при помощи подшипниковых ступиц. Благодаря им они могут вращаться на неподвижных осях подвески автомобиля.

Задача колесных дисков из стали или алюминиевого сплава (обычно с добавлением магния) также осуществляется передача усилий от ступицы колеса к шине. За поддержание правильного давления в колесе отвечает сама шина, армированный борт которой плотно прилегает к ободу колеса.

Современная пневматическая шина он состоит из множества слоев различных резиновых смесей. Внутри находится основа – специальная конструкция из прорезиненных стальных нитей (корда), которые укрепляют шины и придают им оптимальную жесткость. В современных радиальных шинах корд расположен радиально под углом 90 градусов, что обеспечивает жесткость протектора, большую гибкость боковины шины, меньший расход топлива, лучшее сцепление и оптимальное поведение на поворотах.

Колесо истории

Первая пневматическая шина Dunlop.

Из всех изобретений, которые применялись в автомобиле, колесо имеет самую древнюю метрику – оно было изобретено в середине XNUMX-го тысячелетия до нашей эры в Месопотамии. Однако быстро было замечено, что использование кожаной обивки по его краям позволяет снизить сопротивление качению и свести к минимуму риск возможного повреждения. Так была создана первая, самая примитивная шина.

Прорыв в конструкции колеса произошел только в 1839 году, когда он изобрел процесс вулканизации каучука, проще говоря, изобрел каучук. Изначально выпускались шины полностью из резины, известные как массивы. Однако они были очень тяжелыми, неудобными в использовании и самовоспламенялись. Несколько лет спустя, в 1845 году, Роберт Уильям Томсон сконструировал первую пневматическую камерную шину. Его изобретение, однако, было недостаточно развито, и Томсон не знал, как его правильно рекламировать, поэтому оно не прижилось на рынке.

Колеса с проволочными спицами

Первая зимняя шина Kelirengas

Четыре десятилетия спустя, в 1888 году, у шотландца Джона Данлопа возникла аналогичная идея (несколько случайно, когда он пытался улучшить велосипед своего 10-летнего сына), но у него было больше маркетинговых навыков, чем у Томпсона, и его дизайн покорил рынок. Спустя три года у Dunlop появилась серьезная конкуренция с французской компанией братьев Андре и Эдуарда Мишлен, которые значительно улучшили конструкцию шины и камеры. В решении Dunlop шина была постоянно прикреплена к ободу, что затрудняло доступ к внутренней камере.

Мишлен соединили обод с шиной с помощью небольшого винта и хомутов. Конструкция была прочной, а поврежденные шины менялись очень быстро, что подтверждалось многочисленными победами автомобилей, оснащенных Шины Мишлен на митингах. Первые шины напоминали сегодняшние слики, у них не было протектора. Его впервые применили в 1904 году инженеры немецкой компании Continental, так что это был большой прорыв.

Michelin X — первая радиальная шина

Динамичное развитие шинной промышленности сделало резиновое молоко, необходимое в процессе вулканизации, дорогим как золото. Почти сразу начались поиски способа производства синтетического каучука. Впервые это сделал в 1909 году инженер компании Bayer Фридрих Хофманн. Однако только через десять лет Вальтер Бок и Эдуард Чункур исправили слишком сложный «рецепт» Хофманна (добавили, среди прочего, бутадиен и натрий), благодаря которому синтетическая камедь Bona завоевала европейский рынок. За рубежом аналогичная революция произошла гораздо позже, только в 1940 году ученый Уолдо Семон из компании BFGoodrich запатентовал смесь под названием Америпол.

Первые автомобили передвигались на колесах с деревянными спицами и ободами. В 30-х и 40-х годах деревянные спицы были заменены на спицы из проволоки, а в последующие десятилетия спицы стали уступать место дисковым колесам. Поскольку шины использовались в различных климатических и дорожных условиях, быстро появились специализированные версии, такие как зимняя шина. Первая зимняя шина под названием Келиренгас («Погодная шина») была разработана в 1934 году финской Suomen Gummitehdas Osakeyhtiö, компанией, которая позже стала Nokian.

Сразу после Второй мировой войны Michelin и BFGoodrich представили еще две инновации, полностью изменившие шинную промышленность: в 1946 году французы разработали первую в мире Радиальная шина Michelin Xа в 1947 году BFGoodrich представила бескамерные шины. Оба решения имели столько преимуществ, что очень быстро стали широко использоваться и доминируют на рынке по сей день.

Сердцевина, то есть обод

Часть колеса, на которую устанавливается шина, обычно называется ободом. По сути, он состоит как минимум из двух компонентов разного назначения: обода (обода), на котором непосредственно лежит шина, и диска, с помощью которого колесо крепится к автомобилю. Однако в настоящее время эти детали неразделимы – сварены, заклепаны или чаще всего отлиты за одно целое из алюминиевого сплава, а рабочие диски изготовлены из легкого и прочного магния или углеродного волокна. Последняя тенденция – пластиковые диски.

Легкосплавные диски могут быть литыми или коваными. Последние более прочны и устойчивы к нагрузкам и поэтому прекрасно подходят, например, для ралли. Однако стоят они значительно дороже обычных «аллюсов».

Если только мы можем себе это позволить, лучше всего использовать два комплекта шин и дисков – лето и зима. Постоянные сезонные смены шин легко могут навредить им. Если по какой-либо причине нам необходимо заменить диски, проще всего использовать заводские диски, в случае замены необходимо отрегулировать шаг винтов – допускаются лишь незначительные различия по сравнению с оригиналом, которые можно исправить с помощью так -называется плавающие винты.

Также важно установить обод, или офсет (маркировка ET), который определяет, насколько колесо будет прятаться в колесной арке или выходить за его очертания. Ширина обода должна соответствовать размеру шины i.

Шина без секретов

Ключевым и самым разнообразным элементом колеса является шина, которая отвечает за контакт автомобиля с дорогой, позволяя ему передача движущей силы на землю i эффективное торможение.

Современная шина представляет собой сложную многослойную структуру.

На первый взгляд, это обычный кусок профилированной резины с протектором. Но если разрезать его поперек, то мы видим сложную, многослойную структуру. Его скелет представляет собой каркас, состоящий из текстильного корда, задача которого — сохранять форму шины под действием внутреннего давления и передавать нагрузку при повороте, торможении и разгоне.

С внутренней стороны шины каркас покрыт наполнителем и бутиловым покрытием, выполняющим роль герметика. Каркас отделен от протектора стальным поясом жесткости, а в случае шин с высокими скоростными индексами сразу под протектором находится еще и полиамидный пояс. Основа наматывается вокруг так называемого бортовая проволока, благодаря которой можно прочно и плотно посадить шину на обод.

Параметры шины и ее характеристики, например поведение на поворотах, сцепление с различными поверхностями, дорожный дино, используемая смесь и протектор имеют наибольшее влияние. По типу протектора шины можно разделить на направленные, блочные, смешанные, тянущие, ребристые и асимметричные, причем последние на сегодняшний день получили наибольшее распространение благодаря наиболее современной и универсальной конструкции.

Внешняя и внутренняя стороны асимметричной шины имеют совершенно разную форму – первая сформирована в массивные кубы, отвечающие за устойчивость при движении, а более мелкие блоки, расположенные с внутренней стороны, рассеивают воду.

Помимо блоков, еще одной важной частью протектора являются так называемые ламели, т.е. узкие зазоры, создающие зазоры внутри блоков протектора, обеспечивающие более эффективное торможение и предотвращающие скольжение на мокром и заснеженном покрытии. Вот почему система ламелей в зимних шинах более обширна. Кроме того, зимние шины изготовлены из более мягкой и гибкой смеси и обеспечивают наилучшие характеристики на мокрой или заснеженной поверхности. Когда температура падает ниже примерно 7 градусов Цельсия, летние шины затвердевают, и эффективность торможения снижается.

При покупке новой шины вы обязательно столкнетесь с маркировкой энергоэффективности ЕС, которая является обязательной с 2014 года. Она описывает всего три параметра: сопротивление качению (в переводе на расход топлива), поведение «резины» на мокрой поверхности и ее объем в децибелах. Первые два параметра обозначаются буквами от «А» (лучший) до «G» (худший).

Этикетки ЕС являются своего рода ориентиром, полезным для сравнения шин одного размера, но из практики известно, что им не следует слишком верить. Определенно лучше полагаться на независимые тесты и мнения, доступные в автомобильной прессе или на интернет-порталах.

Более важным с точки зрения пользователя является маркировка на самой шине. и мы видим, например, следующую последовательность цифр и букв: 235/40 R 18 94 V XL. Первая цифра – это ширина шины в миллиметрах. «4» — это профиль шины, т.е. отношение высоты к ширине (в данном случае это 40% от 235 мм). «R» означает, что это радиальная шина. Третье число, “18” – диаметр посадочного места в дюймах и он должен соответствовать диаметру обода. Число «94» — это индекс грузоподъемности шины, в данном случае 615 кг на одну шину. “V” – индекс скорости, т.е. максимальная скорость, с которой может двигаться автомобиль на данной шине с полной нагрузкой (в нашем примере это 240 км/ч; другие пределы, например, Q – 160 км/ч, Т – 190 км/ч, Н – 210 км/ч). «XL» — это обозначение усиленной шины.

Низко, ниже и ниже

Сравнивая автомобили, выпущенные несколько десятилетий назад, с современными, мы наверняка заметим, что у новых автомобилей колеса больше, чем у их предшественников. Диаметр обода и ширина колес увеличились, а профиль шины уменьшился. Такие колеса, безусловно, выглядят привлекательнее, но их популярность не только в дизайне. Дело в том, что современные автомобили становятся тяжелее и быстрее, а требования к тормозам растут.

Низкий профиль приводит к большой ширине шины.

Повреждение шины на скорости по шоссе будет гораздо более опасным, если лопнет баллонная шина – очень легко потерять контроль над таким транспортным средством. Автомобиль на низкопрофильной резине, скорее всего, сможет удержаться в полосе и безопасно затормозить.

Низкий борт, усиленный специальной кромкой, также означает большую жесткость, что особенно ценно в случае динамичной езды по извилистым дорогам. Кроме того, автомобиль более устойчив при движении на высокой скорости и лучше тормозит на более низких и широких шинах. Однако в повседневной жизни низкий профиль означает меньший комфорт, особенно на ухабистых городских дорогах. Самым большим бедствием для таких колес являются ямы и бордюры.

Следите за протектором и давлением

Теоретически польское законодательство разрешает ездить на шинах с остатком протектора 1,6 мм. Но пользоваться такими «жвачками» напрашивается хлопот. Тормозной путь на мокром покрытии тогда как минимум в три раза больше, и это может стоить вам жизни. Нижний предел безопасности составляет 3 мм для летних шин и 4 мм для зимних шин.

Процессы старения резины со временем прогрессируют, что приводит к увеличению ее твердости, что, в свою очередь, влияет на ухудшение сцепления – особенно на мокрой поверхности. Поэтому перед установкой или покупкой покрышки с пробегом стоит свериться с четырехзначным кодом на боковине шины: первые две цифры обозначают неделю, а последние две цифры — год выпуска. Если шине более 10 лет, мы не должны ее больше использовать.

Также стоит оценить состояние шин с точки зрения повреждений, так как некоторые из них исключают шины из эксплуатации даже несмотря на хорошее состояние протектора. К ним относятся трещины в резине, боковые повреждения (проколы), вздутия сбоку и в передней части, сильные повреждения бортов (обычно связанные с повреждением края обода).

Что сокращает срок службы шин? Езда со слишком низким давлением воздуха ускоряет износ протектора, люфт в подвеске и плохая геометрия вызывают ее зазубренность, очень часто шины (и диски) повреждаются при слишком быстром подъеме на бордюр. Стоит систематически проверять давление, ведь недокачанная шина не только быстрее изнашивается, но и имеет худшее сцепление с дорогой, устойчивость к аквапланированию и значительно увеличивает расход топлива.

Opona Driveguard — беговая дорожка Bridgestona

С 2014 года обязательным оборудованием для всех новых автомобилей стала TPMS, Система контроля давления в шинах – система, задачей которой является постоянный контроль давления в шинах. Он поставляется в двух вариантах.

Промежуточная система использует для контроля давления в шинах АБС, которая считает скорость вращения колес (недокачанное колесо крутится быстрее) и вибрации, частота которых зависит от жесткости шины. Он не очень сложный, дешевле в покупке и обслуживании, но точных измерений не показывает, только настораживает, когда воздух в колесе кончился надолго.

С другой стороны, прямые системы точно и непрерывно измеряют давление (а иногда и температуру) в каждом колесе и по радио передают результат измерения на бортовой компьютер. Однако они дороги, увеличивают стоимость сезонной замены шин и, что еще хуже, легко повреждаются при такой эксплуатации.

Над шинами, которые обеспечат безопасность даже при серьезных повреждениях, работали многие годы, например, компания Kleber экспериментировала с шинами, наполненными гелем, который запечатывал дыру после прокола, но только шины приобрели более широкую популярность на рынке. Стандартные имеют усиленную боковину, которая, несмотря на перепад давления, может какое-то время выдерживать вес автомобиля. На самом деле они повышают безопасность, но, к сожалению, не лишены недостатков: дороги, шумны, снижают комфортность вождения (упрочненные стенки передают больше вибраций на кузов автомобиля), сложнее в обслуживании (необходимо специальное оборудование), они ускорить износ подвесной системы.

специалисты

Качество и параметры дисков и шин имеют особое значение в автоспорте и в автоспорте. Есть причина, по которой автомобиль считается таким же внедорожным, как и его шины, а гонщики называют шины «черным золотом».

Комплект шин Pirelli для Ф1 на сезон 2020

Внедорожная шина Mud Terrain

В гоночном или раллийном автомобиле важно сочетать высокий уровень сцепления на мокрой и сухой дороге со сбалансированными характеристиками управляемости. Шина не должна терять своих свойств после перегрева смеси, должна сохранять сцепление при заносе, мгновенно и очень точно реагировать на руль. Для престижных соревнований, таких как WRC или F1, готовятся специальные модели шин – обычно несколько комплектов, рассчитанных на разные условия. Самые популярные модели производительности: (без протектора), гравий и дождь.

Чаще всего мы сталкиваемся с двумя типами шин: AT (All Terrain) и MT (Mud Terrain). Если мы часто передвигаемся по асфальту, но при этом не избегаем грязевых ванн и пересечения песка, давайте использовать достаточно универсальные шины АТ. Если в приоритете высокая устойчивость к повреждениям и наилучшее сцепление с дорогой, лучше купить типичные шины МТ. Как следует из названия, они будут непревзойденными, особенно на грязной почве.

Умный и зеленый

Шины будущего будут все более экологичными, интеллектуальными и приспособленными к индивидуальным потребностям пользователя.

Руль автомобиля будущего – Michelin Vision

Было как минимум несколько идей для «зеленых» колес, но таких смелых концептов, как Мишлен и , наверное, никто не представлял. Vision от Michelin — это полностью биоразлагаемая шина и обод в одном флаконе. Он изготовлен из материалов, пригодных для вторичной переработки, не требует откачки благодаря своей внутренней пузырьковой структуре и изготовлен в.

Зеленая шина Goodyear Oxygene покрыта мхом сбоку

Мишлен даже предполагает, что автомобили будущего смогут самостоятельно печатать протектор на таком колесе в зависимости от потребностей пользователя. В свою очередь компания Goodyear создала шины Oxygene, которые зеленые не только по названию, ведь их ажурная боковина покрыта настоящим, живым мхом, вырабатывающим кислород и энергию. Особый рисунок протектора не только увеличивает сцепление с дорогой, но и улавливает воду с дорожного покрытия, способствуя фотосинтезу. Энергия, вырабатываемая в этом процессе, используется для питания датчиков, встроенных в шину, модуля искусственного интеллекта и световых полос, расположенных в боковине шины.

Конструкция шины Goodyear reCharge

Oxygene также использует видимый свет или систему связи LiFi — таким образом, он может подключаться к Интернету вещей, обеспечивая обмен данными между транспортными средствами (V2V) и между транспортным средством и городской инфраструктурой (V2I).

и быстро растущей экосистеме взаимосвязанных и постоянно обменивающихся информацией устройств роль автомобильного колеса должна быть пересмотрена.

Сам автомобиль будущего будет представлять собой некую интегрированную систему «умных» мобильных компонентов, и в то же время он будет вписываться в более сложные коммуникационные системы современных дорожных сетей и .

На первом этапе использования интеллектуальных технологий в конструкции колеса датчики, размещенные в шинах, будут выполнять различные виды измерений, а затем передавать собранную информацию водителю через бортовой компьютер или мобильное устройство. Примером такого решения является прототип шины ContinentaleTIS, в которой используется датчик, подключенный непосредственно к футеровке шины, для измерения ее температуры, нагрузки и даже глубины протектора и давления. В нужный момент eTIS сообщит водителю о том, что пора заменить шину — и не по пробегу, а по реальному состоянию резины.

Следующим шагом будет создание шины, которая без необходимости вмешательства водителя будет адекватно реагировать на данные, собранные датчиками.Такие колеса будут автоматически накачивать или восстанавливать спущенную шину, а со временем смогут динамически адаптироваться к погодные и дорожные условия, например, когда идет дождь, дренажные канавки протектора расширяются по ширине, чтобы снизить риск аквапланирования. Интересным решением такого типа является система, позволяющая автоматически регулировать давление в шинах движущихся автомобилей с помощью микрокомпрессоров, управляемых микропроцессором.

Michelin Uptis czyli Уникальная система шин с защитой от проколов

Интеллектуальная шина также является шиной, индивидуально адаптированной к пользователю и его текущим потребностям. Давайте представим, что мы движемся по трассе, но в пункте назначения у нас еще есть сложный участок бездорожья. Таким образом, требования к свойствам шин сильно различаются. Решением являются колеса, такие как Goodyear reCharge. С виду он выглядит стандартно – сделан из обода и покрышки.

Ключевым элементом, однако, является специальный резервуар, расположенный в ободе, содержащий капсулу, заполненную индивидуальной биоразлагаемой смесью, позволяющей регенерировать протектор или адаптировать шину к изменяющимся дорожным условиям. Например, он может иметь внедорожный протектор, который позволит машине из нашего примера выезжать с шоссе прямо на участок. Кроме того, искусственный интеллект сможет производить полностью персонализированную смесь, адаптированную к нашему стилю вождения. Сама смесь будет сделана из биоразлагаемого биоматериала и усилена волокнами, вдохновленными одним из самых твердых природных материалов в мире – паучий шелк.

Есть и первые прототипы колес, кардинально меняющие конструктивные решения, применявшиеся более ста лет. Это модели, которые полностью защищены от проколов и повреждений, а затем полностью интегрируют обод с шиной.

Год назад Michelin представила Uptis — устойчивую к проколам безвоздушную модель, которую компания планирует выпустить через четыре года. Пространство между традиционным протектором и ободом заполнено ажурной ребристой структурой из специальной смеси резины и стекловолокна. Такую шину невозможно проколоть, потому что внутри нет воздуха, и она достаточно гибкая, чтобы обеспечить комфорт и в то же время максимальную устойчивость к повреждениям.

Мяч вместо колеса: Goodyear Eagle 360 ​​Urban

Возможно, автомобили будущего будут ходить вовсе не на колесах, а на… костылях. Такое видение представил концерн Goodyear в виде прототипа Игл 360 Урбан. Шарик должен лучше, чем стандартное колесо, гасить неровности, повышать проходимость и проходимость автомобиля (поворот на месте), обеспечивать большую долговечность.

Eagle 360 ​​Urban обвит бионической гибкой оболочкой, полной датчиков, с помощью которых он может контролировать собственное состояние и собирать информацию об окружающей среде, в том числе о дорожном покрытии. За бионической «кожей» скрывается пористая структура, которая остается гибкой, несмотря на вес транспортного средства. Цилиндры, расположенные под поверхностью шины, действуя по тому же принципу, что и мышцы человека, могут на постоянной основе формировать отдельные фрагменты протектора шины. Кроме того Игл 360 Урбан он может сам себя восстанавливать – когда датчики обнаруживают прокол, они поворачивают шарик таким образом, чтобы ограничить давление на место повреждения и вызвать химические реакции, чтобы закрыть прокол!