Эволюция шин

В 19 веке люди не могли и предположить, что в скором времени производители шин и колёс добьются таких внушительных успехов в этом направлении. В то время, шины накладывались на колесо с деревянными спицами, вставленными в деревянный обод, обитый металлическим обручем. Сама шина состояла из двух частей: камеры и наружного покрытия. Камера изготавливалась из нескольких слоев парусины, пропитанной и покрытой с обеих сторон натуральным каучуком или гуттаперчей в виде раствора. Наружное покрытие состояло из соединенных заклепками кусков кожи.

Такие личности и фирмы, как Dunlop, Goodyear, Pirelli, Continental и Michelin, были пионерами первых лет и определяют историю развития шин вплоть до наших дней. Изобретателем пневматической шины считается ирландский ветеринар Джон Бойд Данлоп, который пришел к этой идее в 1888г. и реализовал её в начале на велосипеде своего сына. По сравнению с традиционными тогда шинами из сплошной резины, это было значительным успехом.

Эволюция наполненных воздухом шин продолжалась длительный период и вначале была связана с утомительной добычей естественного базового материала — каучука. До сих пор ни одна шина не обходится без него. Этот материал, добываемый из сока тропических деревьев, был известен еще древним египтянам, грекам и, разумеется, южно-американским индейцам. Применение каучука в качестве материала для шин началось с появлением протекторов из сплошной резины для колёс всех типов. При этом использовался исключительно натуральный каучук до тех пор, пока в 1917 г. не началось первое промышленное изготовление синтетического каучука в Леверкузене концерном Байер. Оба сорта каучука и сегодня ещё можно найти в шинах. Причём именно благодаря синтетическому каучуку можно оказывать значительное влияние на свойства шин.

Появление пневматической шины

Фактом является то, что пневматическая шина сделала возможным массовое производство автомобилей и, без сомнения, мощно стимулировала его развитие. Уже достаточно долгое время, чтобы спроектировать и изготовить шину, требуются научные методы, компьютерные программы и высококвалифицированные специалисты (математики, физики, химики, акустики, инженеры многих специальностей). В то время как в эпоху производителей-пионеров, на рубеже столетий, все были довольны, если шина выдерживала, хотя бы, несколько сотен километров пробега. А тяга, боковой увод и стабильность движения еще не были существенными понятиями.

Банкротства и поглощения в шинной индустрии

Давление конкуренции на международном рынке, а также высокие затраты на их разработку и производство привели к тому, что одни производители шин были вынуждены совсем уйти с рынка, других поглотили крупные предприятия с международным полем деятельности. Даже гигант Goodyear, раньше бесспорный номер 1, временами переживал значительные экономические трудности и вынужден был нести потери. Затем ведущее место занял Michelin, но его постоянно теснило японское предприятие Bridgestone. После того как Bridgestone поглотил американского производителя шин Firestone, он стал одним из Великой Тройки. Между тем Goodyear начинает работать с Sumitomo (Dunlop), также японским предприятием, тем самым снова получив первое место в клубе Трёх. Точное определение последовательности рангов нужно предоставить экспертам в области экономики. После Великой Тройки на мировом рынке стоят Continental (Германия), Pirelli (Италия), Yakohama (Япония), Cooper (США), Toyo (Япония), Kumbo (Южная Корея), Hankook (Южная Корея) и Ohtsu (Япония). Многообразные слияния, долевые участия, рискованные объединения постоянно сохраняют движение отрасли. Прежде всего, это касается освоения несколькими производителями шин множества дочерних предприятий, которые представлены на международных рынках в качестве второй и третьей марки фирмы. Сюда же добавляются дочерние предприятия, которые своими программами открывают совершенно новые области деятельности.

Стальные колеса вплоть до середины двадцатого века монопольно властвовали на дорогах, да и на сегодняшний день по годовому объему выпуска в мире они твердо удерживают лидирующие позиции т.к. сталь является самым дешевым конструкционным материалом. Составные части колеса — обод и диск — выштамповываются из стального листа, вальцуются и привариваются друг к другу. Сталь не обладает коррозийной стойкостью, по этой причине колеса, изготовленные из неё, покрывают грунтовкой, эмалью и лаком. Главными достоинствами этих колес считаются традиционно невысокая цена и достаточная пластичность материала, позволяющая колесу при ударе не лопаться, а деформироваться. Последнее замечание — крайне важный аргумент в пользу безопасности, потому что колесо не разрушается полностью, сохраняя после удара подобие своей геометрии. По этой же причине стальные колёса после повреждений могут подлежать рихтовке. Недостатками штампованных колёс является недостаточная геометрическая точность изготовления, их высокая масса, обусловленная необходимой толщиной стенок, слабая коррозийная устойчивость и не слишком разнообразный дизайн.

Не довольствуясь конструкционными характеристиками стали, инженеры начали поиск более легких материалов. Так, в шестидесятых годах прошлого века были впервые изготовлены колёса из алюминиевого сплава. А в дальнейшем ещё начали использовать и магний. Имея дело с этими материалами, колеса стало целесообразно изготавливать литьём. Наиболее распространённым является гравитационный метод. Отливке можно придать практически любую форму, благодаря чему изготовленные таким способом колеса обладают самым разнообразным дизайном и отличаются плавностью линий. Они требуют лишь незначительной доводки режущим инструментом, и их геометрия практически идеальна. Эти сплавы легче и прочнее стали, что позволяет снизить массу колеса на 15-20% и увеличить прочностные характеристики в полтора раза.

Стоит отметить и тот факт, что теплопроводность легких сплавов выше, чем у стали, в несколько раз. Это обстоятельство способствует существенно лучшему отводу тепла от тормозных механизмов. Преимущества легкосплавных литых колёс кроме этого заключаются в высокой демпфирующей способности и хорошей коррозийной устойчивости алюминия (даже утратив лакокрасочное покрытие, он способен образовывать на своей поверхности защитную оксидную пленку).

Магниевые колеса превосходят алюминиевые по всем показателям, кроме хрупкости и устойчивости к коррозии. Они требуют крайне качественного защитного покрытия, и, дабы не разрушать его, балансировочные грузики нужно крепить на обода только при помощи клея. Помимо этого общими недостатками литых колес являются: высокая цена, определяемая используемым материалом, и то, что при сильных динамических нагрузках они не мнутся, а колются, так как отливка имеет кристаллическую структуру. Правда, в последнее время разработчики активно борются с этим неприятным явлением.

Электронные системы в автомобиле

Количество электронных систем в автомобиле увеличивается динамично с каждым годом. Уже сегодня системы, регулирующие скольжение и устойчивость, в экстренном случае берут на себя принятие решения и корректируют его. Повышенную передачу силы обеспечивают новые поколения шин из силики и с добавлением сажи, а также более эффективные профили.

Резюме

Подводя итог, надо отметить динамичное развитие этой отрасли. Постоянные эксперименты, испытания и разработки привносят свою лепту в совершенствование технологий. Ведутся исследования по улучшению антиаварийных свойств шин. На сегодняшний день шина представляет собой сложную многокомпонентную систему, и выполняет задачи по обеспечению безопасности и комфорта водителя и его пассажиров. Далеко не последнюю роль шины играют и для спецтранспорта, где на их долю приходятся солидные нагрузки и внешние воздействия.