Все о шинах, что нужно знать при их покупке и установке - новая книга о шинах. Страница 3

К сожалению, нет шин, с помощью кото­рых можно было бы обеспечить полную безопасность. Водитель должен это учи­тывать и разумно использовать те фак­торы, на которые он может повлиять. К ним относится правильное давление воздуха в шинах: пониженное давление искажает контур и уменьшает распреде­ление давления на середину протекто­ра, шины всплывают раньше. К ним так­же относится глубина профиля: по мере износа профиля возрастает опасность аквапланирования. Допустимых зако­ном 1,6 мм слишком мало, для широко­профильных шин граница износа долж­на составлять 3 мм. И не последнюю роль играет скорость, которую определяет во­дитель: при дожде и стоящей на дороге воде нужна осторожность. Плещущие шо­рохи снизу и более легкий ход рулевого управления являются недвусмысленны­ми сигналами тревоги. При акваплани-ровании шин не рекомендуется делать движения рулем, помогает выключение сцепления для того, чтобы снова быстро получить наилучшую передачу бокового усилия и, следовательно, устойчивость.
Sport, которые даже при больших разме­рах располагают действенными средства­ми предупреждения аквапланирования.
Снижение
сопротивления качению
Давно наступила эпоха трехлитровых ав­томобилей — следует приветствовать VW Lupo TDI 3L, —'на подходе другие моде­ли. В целом все производители работают над ощутимым снижением среднего рас­хода топлива выпускаемых ими автомо­билей, т.е. этот процесс касается всех мо­делей. Этого требуют принятые законы, но иногда существуют более высокие со­ображения, связанные с положительным влиянием пониженного расхода топлива на окружающую среду: европейская ав­томобильная промышленность добро­вольно дала обязательство законодате­лям ЕС снизить средний выброс двуоки­си углерода новыми легковыми автомо­билями и универсалами до 2008 г. на 25% по сравнению с уровнем 1995 г. (с 186 г/ км до 140 г/км = средняя норма всех ти­пов автомобилей 5,8 л/100 км). Пониже­ние выброса С02 происходит пропорцио­нально расходу топлива. Дополнительное давление осуществляет рынок. С тех пор
равлении и неудовлетворительном дви­жении по прямой. Эти качества достига­ются в спортивных шинах за счетжестко-го и сплошного центрального ребра, ко­торое неизбежно отсутствовало в проек­тах специалистов по аквапланированию. Опыт учит, что конструктивный приоритет одного качества шины безжалостно отри­цательно сказывается на других важных критериях. Всесторонне тщательно сба­лансированный компромисс с выделени­ем определенных свойств — в зависимо­сти от назначения и категории шины. — очевидно, все еще остается ведущим и в эпоху высоких технологий. Хорошими примерами тому служат совре­менные высокопроизводительные шины, такие как Dunlop SP Sport 9000, Goodyear Eagle Fl, Pirelli P Zero или Michelin Pilot
РАЗРАБОТКА ШИН

инженерами изучается каждый отдель­ный конструктивный элементна потен­циал его экономичности. Понижение удельного веса потребления топлива в основном осуществляется за счет более экономичной конструкции двигателя, мер по снижению веса автомобиля, более благоприятных аэродинамических пока­зателей, сюда же добавляется низкое со­противление шин качению. Если шина вращается легче, то потреб­ность в мощности в определенной дорож­ной ситуации меньше, экономится и топ­ливо — если рассматривать его расход на большие расстояния. Таким образом, за счет шин. оптимизированных в отно­шении сопротивления качению, достига­ются ощутимые показатели понижения расхода топлива и, следовательно, пони­женный выброс вредных веществ. Дей­ствительно, сегодня ни одна экономич­ная модель автомобиля не сходит с кон­вейера без специальных шин. Например, на Lupo TDI 3L в заводской комплекта­ции ставятся дорогостоящие шины Bridge-stone В 381 Ecopia с размерами 155/65 R14T. По сравнению с шиной изсилики такого же размера сопротивление каче­нию должно быпъ на 15% меньше, что эко­номит около 3% бензина. Сегодня на за­воде даже на автомобили среднего клас­са ставятся шины с пониженным сопро­тивлением качению, имеющие заметный потенциал экономии. Что, заметим попут­но, облегчает производителям автомоби­лей преодолевать барьеры официально­го измерения вредных веществ и позво­ляет получить способствующую реализа­ции категорию согласно Евро 3 или даже Евро 4(предписанныеужесточенные пре­дельные величины с 2005 г.). Проблема, которая уже неоднократно обсуждалась, заключается в том, что оп­тимизация одной определенной харак­теристики ухудшает другие признаки ка­чества. При конструировании шины со­противление качению и сцепление на
Пониженное сопротивление качению: меньше расход топлива и меньше вредных веществ.
как в Германии приходится считаться с регулярно повышающимися налогами на минеральные масла и ценами на топли­во, то и при покупке автомобиля большим спросом пользуются автомобили с низ­ким потреблением бензина. Разумеется,

Типичные экономичные шины: Michelin Energy, Dunlop SP Юе - два примера из многих.
НОВАЯ КНИГА О ШИНАХ

мокрой дороге являются конфликтными целями, т.е. критериями, одновременная оптимизация которых исключается. Это означает, что проектные компромиссы позволяют получить низкое сопротивле­ние качению только в том случае, если уменьшается сцепление при движении по мокрой дороге. И наоборот, шина с надеж­ным сцеплением с мокрой дорогой в большинстве случаев имеет более высо­кое сопротивление качению. Физика тоже требует свою дань: при вращении шины протектор и боковины сминаются (отчет­ливо видно по набеганию закругления шины на прямую опорную поверхность и по выходу из этого положения). За счет принудительной деформации шина разо­гревается и отдает тепло в окружающую среду. Эта тепловая энергия дополнитель­но компенсируется двигателем. Поэтому цель заключается в том, чтобы сопротив­ление качению и, следовательно, потерю энергии шиной держать на возможно низ­ком уровне и, как результат, экономить топливо. Проблема в следующем: при тор­можении все меняется. Теперь шина дол­жна уничтожить как можно больше энер­гии, что не является проблемой на сухой
дороге. Напротив, на мокрой дороге унич­тожение энергии происходит только тог­да, когда резиновая смесь при торможе­нии вбирает как можно больше энергии. Противоречие: при качении уничтожае­мая энергия должна быть как можно
меньше, при торможении как можно боль-

Сопротивление качению: каждый элемент шины вносит свою долю, но особенно большую - протектор.
РАЗРАБОТКА ШИН

смеси для протекторов с высоким содер­жанием силики, этот конфликт целей не был устранен, но все же сдвинут на суще­ственно более высокий уровень. Шины из силики с низким сопротивлени­ем качению сегодня обладаюттаким сцеп­лением с мокрой дорогой, которое ранее было бы невозможно (тут еще следует упомянуть ходимость шины). Силика и новые полимеры явились значительным прогрессом в решении вопроса сцепле­ния шины с мокрой дорогой и одновре­менно сопротивления качения без отри­цательного эффекта для других призна­ков качества, например прочности на ис­тирание, т.к. новые резиновые смеси для протекторов обладают частотно-зависи­мой реакцией. При низкой частоте воз­буждения за счет вращения колеса гисте-ризис остается незначительным и, следо­вательно, остается низким сопротивление качению. При высоких частотах возбуж­дения, которые возникают при торможе­нии за счет скольжения резиновых час­тиц по дороге, те же самые смеси разви-ваютвысокий уровень гестерезиса, а зна­чит, хорошее сцепление, в том числе и на мокрой дороге, но особенно при наличии ABS. Эта технология приготовления сме­си благодаря силике обладает высоким потенциалом с заметными преимуще­ствами в отношении безопасности движе­ния и одновременно со значительным снижением сопротивления качению. Разумеется, этот типичный для смеси эф­фект подкрепляется другими конструктив­ными мерами. К ним относится брекер, каркас, боковины. Например, в уже упо­мянутой экономичной шине Bridgestone В 381 Ecopia с боков и под протектором на­ходятся звукопоглощающие смеси, кар­кас сделан из сверхлегкого полиэфира, а брекер изготовлен не из стального кор­да, а из арамидного волокна. Сопротивление качению шины обладает особенно сильным воздействием на рас-
Наглядная демонстрация сопротивления качению: заметная деформация шины внизу свидетельствует о повышенном сопротивлении качению при слишком низком давлении в шине.
ше. Чем ниже энергия потери (гистере­зис), тем меньше становится сопротивле­ние качению. Поэтому резиновая смесь с низким гистерезисом является суще­ственной точкой отсчета для снижения со­противления качению (дополненная дру­гими конструктивными признаками), но при этом одновременно должна быть ре­шена задача обеспечения сцепления шины с дорогой. Этот конфликт целей в традиционных шинах нельзя решить удовлетворительно. Когда в начале де­вяностых годов появились резиновые
НОВАЯ КНИГА О ШИНАХ
ход топлива в нижнем и среднем диапа­зоне скоростей, со 100 км/час более важ­ным становится лобовое сопротивление воздуха. Тем не менее следует ожидать дальнейших усовершенствований. Ктому же этот признак в будущем будет силь­нее учитываться водителями как аргу­мент при покупке даже более быстрых автомобилей {до 210 км/час). Значитель­ные результаты в проектировании шин, полученные с высокими затратами, сво­дятся к нулю в повседневной практике из-за пониженного давления в шинах: по мере снижения давления в шинах сопро­тивление качению увеличивается, т.к. шина сильнее деформируется. По представительным данным опроса, проведенного Федеральным объедине­нием продавцов и производителей шин (BVR), у 74% проверенных автомобилей давление в одной или нескольких шинах отклонялось от предписанной величины минимум на 0.2 бара. 31,2% сообщили, что они никогда не проверяют давление воздуха в шинах!
кают в зависимости от их размеров, кон­струкции, материала и, прежде всего, ри­сунка профиля. Палитра шумов прости­рается от воя, пения и свиста до шипения и чмоканья. Напротив, изящная шина удовлетворяется мягким шорохом. Осо­бую роль в создании шумов шинами иг­рают следующие факторы: И удар профиля в начале опорной повер­хности шины, Б компрессия воздуха в профиле движу­щейся опорной поверхности шины и С колебания профиля блоков в конце
опорной поверхности шины. При ударе блоков профиля о дорогу ре­шающим является их кругообразное рас­положение по периметру шины, а опор­ная поверхность шины неизбежно обра­зует прямую на основании. При набега­нии опорной поверхности шины (отпеча­ток) движение блоков профиля меняется, если они молниеносно меняют направле-

Снижение уровня шума
Покрытие дороги оказываеточень силь­ное влияние на возникновение шума при вращении шин. Существует так называе­мый «шепчущий асфальт», но он очень дорогой и поэтому редко встречается. Во всяком случае, давно доказано, что этот асфальт может заметно снизить уровень шумов, образующихся за счет движения даже грузовых автомобилей. От произво­дителей шин требуют продукцию, произ­водящую как можно меньше шума. Вли­яние таких шумов разнообразно, кроме поверхности дороги в возникновении шума принимаютучастиетакже вес авто­мобиля, давление воздуха в шинах, ско­рость, тип транспортного средства, его состояние в данный момент и конечно погодные условия. В шинах шумы возни-
Акустичесхая лаборотория: многочисленные микрофоны регистрируют шум от вращение шины, раскладывая его но частоты.
РАЗРАБОТКА ШИН

Шум, создаваемый
шинами:измерение
• звукоизолированном
на испытательном
стенде для обкатки
автомобиля. •
Измерение шума внутри салона: синтетическая голова регистрирует различи» при разных обивках
ние на прямолинейное. При 100 км/час это происходит менее чем за 0,001 се­кунды. Этот внезапный поворот, естествен­но, вызывает сильный шум отудара. Существенную помощь конструктору шин в решении этой проблемы оказываетчас-тотный анализ. В акустической лаборато­рии шум шины изображается графически, и затем все встречающиеся частоты раз­лагаются в спектр. Существуют определен­ные слои звуков, которые могут быть от­носительно сильными, при этом они субъективно не воспринимаются челове­ком как неприятные. Другие частоты, в
основном резкие тона, могут нервировать даже при минимальной громкости. Чтобы добиться упомянутого равномер­ного шороха, путем соответствующих кон­структивных приемов отдельные, очень сильные звуковые частоты устраняются. Например, это делается путем неравно­мерного расположения блоков профиля по периметру шины. В результате этого звуковая энергия распределяется по не­скольким частотам, что приятнее воспри­нимать человеческому уху. Помимо это­го, посредством компьютерного расчета последовательности деления блоков
НОВАЯ КНИГА О ШИНАХ
профиля, можно шум ударяющихся бло­ков переместить в те диапазоны частот, к которым ухо человека менее чувствитель­но. Сумма звуковой энергии остается пре­жней, но субъективно она воспринимает­ся как более тихий шорох. Профили с про­дольными ребрами, которые ставились на прежние камерные шины, производят очень мало шума, но имеют проблемы с аквапланированием, поэтому сегодня они уже не принимаются во внимание. Более неприятным источником шума яв­ляется окружающий воздух, который сжи­мается в опорной поверхности шины и затем выходит. На жаргоне профессио­налов этот процесс называется «Air-Pumping» (пульсация воздуха). При этом громкость звука определяют скорость и количество протекающего воздуха, тип каналов формирует звуковую картину и высоту тона. В качестве контрмеры кон­структор шины пыгтается минимизировать движения профиля насколько это воз­можно.
Возможности в этом отношении не беспре­дельны, в основном они ограничиваются жесткостью конструкции брекера и твер­дой резиновой смесью. На движения про­филя оказывает влияниетакже геометрия
его структуры, но, к сожалению, пока не существует возможностей для ее расчета. Специалисты вынуждены обходиться уто­мительными пробами, эмпирическими (практическими) экспериментами, так на­зываемым методом проб и ошибок. Кроме того, пульсация воздуха снижает­ся путем:
Е Снижения скорости встречного потока воздуха в профиле за счет воронкооб­разного расширения каналов. Для бы­строго отвода воды в опорной поверх­ности шины также пользуются этим принципом движения потока (гидроди­намические эффекты), но только, на­оборот, здесь хотелось бы иметь высо­кую скорость потока. Уже многократ­но упоминавшийся конфликт целей в деталях.
ЕЭ Чтобы сохранить рост давления возду­ха и, следовательно, скорость его по­тока при набегании на опорную повер­хность шины на низком уровне, попе­речные борозды вентилируются за счет мелких пазов в направлении пе­риметра.
63 Ламели, мелкие разрезы в профиле шины, могут действовать как присос­ки. Возникающие в результате этого


Профиль шины: деформация опорной поверхности при ускорении автомобиля.
Для того чтобы снизить уровень шума, элементы профиля варьируются по размеру и последовательности расположения (справа).
РАЗРАБОТКА ШИН


Автомобиль
проезжает мимо: условна точно предписаны, ко мало
соответствуют практике.


1 A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z 
А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я