Когда были изобретены шины

Опубликовано: 15.05.2024

Шина! кто и как изобрёл? ⠀
Первая в мире резиновопарусинная шина для конных экипажей была сделана Робертом Уильямом Томсоном. ⠀
Шина накладывается 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 слоёв парусины, пропитанной и покрытой с обеих сторон натуральным каучуком или гуттаперчей в виде раствора. ⠀
Наружное покрытие состояло из соединённых заклёпками кусков кожи.⠀
Томсон оборудовал экипаж воздушными колёсами и провёл испытания, измеряя силу тяги экипажа. Испытания показали уменьшение силы тяги на 38 % на щебёночном покрытии и на 68 % на покрытии из дроблёной гальки.

К сожалению, не нашлось никого, кто бы занялся этой идеей и довёл её до массового производства с приемлемой стоимостью. ⠀
После смерти Томсона в 1873 году «воздушное колесо» было забыто, хотя образцы этого изделия сохранились.⠀
В 1888 году идея пневматической шины возникла вновь. Новым изобретателем был шотландец Джон Данлоп⠀
Данлоп придумал в 1887 году надеть на колесо трёхколёсного велосипеда своего 10-летнего сына широкие обручи, сделанные из шланга для поливки сада, и надуть их воздухом. ⠀Камера из резины крепилась на обод металлического колеса со спицами обматыванием её вместе с ободом прорезиненной парусиной, образующей каркас, в промежутках между спицами.⠀
Преимущества пневматической шины были оценены достаточно быстро. Уже в июне 1889 года на стадионе в Белфасте Уильям Хьюм выступил в гонках на велосипеде с пневматическими шинами. И хотя Хьюма описывали как среднего гонщика, он выиграл все три заезда, в которых участвовал.⠀
В настоящее время «Данлоп» — одна из крупнейших фирм в мире по изготовлению шин.
В 1890 году молодой инженер Чальд Кингстн Уэлтч предложил отделять камеру от покрышки, вставлять в края покрышки проволочные кольца и сажать на обод, который впоследствии получил углубление к центру (ручей обода). Тогда же англичанин Бартлетт и француз Дидье изобрели вполне приемлемые способы монтажа и демонтажа шин. Всё это определило возможность применения пневматической шины на автомобиле. Первым, кто стал использовать пневматические шины на автомобилях, были французы Андре и Эдуард Мишлен, которые уже имели достаточный опыт в производстве велосипедных шин. Они объявили, что к гонке в 1895 году Париж—Бордо у них будут готовы пневматические шины для автомобилей и сдержали своё обещание. Несмотря на многочисленные проколы, автомобиль преодолел расстояние в 1200 км и достиг, среди девяти других, финиша своим ходом. В Англии в 1896 году шинами «Данлоп» был оснащён автомобиль Ланчестер. С установкой пневматических шин существенно улучшились плавность хода, проходимость автомобилей, хотя первые шины были ненадёжны и не приспособлены к быстрому монтажу. В дальнейшем основные изобретения в области пневматических шин были, прежде всего, связаны с повышением их безотказности и долговечности, а также с облегчением монтажа-демонтажа. Появился шиномонтажный станок, что позволило сделать борта шины более жесткими. Потребовалось много лет постепенного совершенствования конструкции пневматической шины и способа её изготовления, прежде чем она окончательно вытеснила литую резиновую. Стали применяться всё более надёжные и долговечные материалы, в шинах появился корд — особо прочный слой из упругих текстильных нитей. В первой четверти XX века всё чаще стали использовать конструкции быстросъёмных креплений колёс к ступицам на нескольких болтах, что позволило заменять шины вместе с колесом в течение нескольких минут. Все эти усовершенствования привели к повсеместному применению пневматических шин на автомобилях и бурному развитию шинной промышленности.
А самыми первыми, кто стал использовать пневматические шины на автомобилях, считаются французы Андре и Эдуард Мишлен.

Сейчас не встретишь человека, не знающего о предназначении шины. Но не все знают, что такими знаменитыми они стали совсем недавно.

А вы знали, что в XVIII веке колеса совсем не имели шин? В то время на колесо из древесины надевали кожаный обод. Это очень защищало колесо от незначительного ущерба, но о комфортном перемещении и качественном сцеплении с проезжей частью можно было только мечтать.

Чарльз Гудьир и Томас Ханкок - первые изобретатели резины.

В сороковых годах девятнадцатого века произошел настоящий прорыв.

Американец Чарльз Гудьир и британец Томас Ханкок изобретают резину — новый вид материала, изменивший всю промышленность. Именно они запустили процесс получения резины из каучука. Подобный метод изготовления резиновых смесей сохранился до наших дней.

Старый тип кожаных покрышек не приносили комфорт при их использовании. И, для того чтобы смягчить удары и уменьшить трения, инженер Роберт Томсон в 1845 году начинает использовать в шинах прослойку воздуха, тем самым обеспечивая комфорт при поездке. В дальнейшем он получает патентное право на изготовление "усовершенствованного колеса для повозок и других передвигающихся объектов”. Подобный тип шин Томсон хотел применять на каретных колесах, мотивируя это мягким ходом из-за воздуха в камере.

Создатель пневматической шины.

Интересный факт пневматическую шину изобрел в 80-е годы девятнадцатого века века никому не известный ветеринарный врач из Ирландии Джон Бойд Данлоп. Он был настолько внимательным отцом, что придумал для деревянных колес велосипеда сына резиновые кольца, для того, чтобы было приятнее ездить. В скором времени он запатентовал свое открытие и вошел в историю как изобретатель. И в 1889 году он вместо ветлечебницы, поскольку все таки он ветеринар, открывает собственное производство шин для велосипедов.

В настоящее время это производство увеличилось до мировых масштабов и носит название корпорация "Данлоп".

Таким образом, именно благодаря велосипеду, шина получила широкое применение. Однако на машинах ее использовать было нельзя.

Еще одним значимым изобретателем в истории авторезины был Чарльз Кингстон.

Он разделил покрышку и камеру, воткнул проволочный каркас в край покрышки, на обод крепко посадил шину. Все это очень помогло в последующем развитии шин для другого транспорта.

Покрышки для автомобилей .

Такие покрышки производили братья Мишлен из Франции: Андре и Эдуард. Братья предложили использовать их в гоночных соревнованиях на маршруте Париж-Бордо. Однако при эксплуатации новых шин появились проблемы при их установке и снятии, а также они были капризны при использовании. Вследствие этого следующие изыскания изобретателей были ориентированы на устранение этого дискомфорта.

Шипованные покрышки.

В двадцатом веке автомобилей появляется всё больше, и финны, не долго думая, начинают выпуск покрышек рассчитанных на зимние условия эксплуатации. В начале их производили только для грузовых машин, но позже владельцы легковых машин захотели иметь такие же. Шипы для шин придумают уже позднее.

В связи с разницей в климате и различными дорожными покрытиями, колеса адаптируют и начинаются эксперименты с рисунком протектора.

Для грузовых автомашин применялись только лишь литые покрышки. Большим минусом было лимитирование скорости, т.к. при скорости свыше 30 км/ч шина перегревалась и, соответственно, быстро изнашивалась.

Лидерами в 60-е годы становятся гонщики авторалли Монте-Карло, поскольку они использовали шипованные покрышки.

Изобретатели продолжают искать решение проблемы перфорации шин. И в 1934 году в продажу поступает “пуленепробиваемая” покрышка. Но такие шины производили только в военных целях и распространения они не получили. Первая же автомобильная шина для автолюбителей устойчивая к перфорации была выпущена в 1972 году.

Совместное предприятие Ростеха и итальянской Pirelli является ведущим производителем автомобильных шин в России. На заводах в Кирове и Воронеже «современное колесо» продолжает совершенствоваться. Инновации в этой сфере позволяют повысить безопасность на дорогах, например, управлять автомобилем стало возможно даже в случае прокола шины. Об эволюции автомобильных шин и новых технологиях в их производстве – в нашем материале.

Как изобрели современное колесо

Если считать изобретателем шины шотландца Роберта Уильяма Томсона, то покрышка имеет 170-летнюю историю. В 1846 году, когда был получен патент на «воздушное колесо», на улицах городов не было еще никаких автомобилей, но грохотали кареты с металлическими колесами. Сам Томпсон в своем патенте писал: «Суть моего изобретения состоит в применении эластичных опорных поверхностей вокруг ободьев колес экипажей с целью уменьшения силы, необходимой для того, чтобы тянуть экипажи, тем самым, облегчая движение и уменьшая шум, который они создают при движении».

Идея оказалась вполне рабочей, но, к сожалению, на тот момент недооцененной. Не нашлось никого, кто бы довел новое изобретение до массового производства. После смерти Томсона в 1873 году «воздушное колесо» было забыто.

Джон Данлоп

Про покрышку вспомнили лишь спустя 15 лет. Новым изобретателем пневматической шины неожиданно стал… ветеринар – шотландец Джон Данлоп. В 1887 году он придумал надеть на колеса велосипеда своего сына широкие обручи, сделанные из шланга для поливки сада, и надуть их воздухом.

Конечно, в те годы, пневматическая шина вовсе не ассоциировалась с автомобилями, а скорее с велосипедами. Уже в июне 1889 года на стадионе в Белфасте Уильям Хьюм выступил в гонках на велосипеде с пневматическими шинами и выиграл все три заезда, в которых участвовал. Изобретение Данлопа было обречено на успех. Сегодня фирма Dunlop, названная так в честь изобретателя – в числе самых крупных производителей автомобильных шин.

Первый автомобиль братьев Мишлен на съемных пневматических шинах. Фото: michelin

В конце XIX века появились и другие легендарные компании, лидеры современной шинной индустрии. Так, первыми, кто стал использовать пневматические шины на автомобилях, были французы Андре и Эдуард Мишлен, основавшие знаменитый Michelin. В 1900 году к производству автомобильных шин приступила компания Джованни Батисты Пирелли. Сегодня Pirelli – один из крупнейших мировых производителей шин премиум-класса. Компания насчитывает более 19 заводов по производству шин в 12 странах мира, в том числе два из них – в России.

Итальянская Pirelli в России

Итальянская Pirelli представлена в России в рамках совместного предприятия ООО «Пирелли Тайр Руссия», организованного с Ростехом, которому принадлежит 25% совместного предприятия. Со стороны Ростеха цель создания СП – привлечение иностранных инвестиций и передовых технологий, со стороны Pirelli – ускоренный выход на российский рынок.

В состав совместного предприятия входят шинные заводы в Кирове и Воронеже. Первый из них был приобретен СП в конце 2011 года, второй – в 2012 году. С момента приобретения СП обоих предприятий началась глубокая модернизация производства. В 2012 – 2019 годы на модернизацию Воронежского и Кировского шинных заводов направлено более 250 млн евро. Ежегодно завод в Кирове выпускает более 6 миллионов легковых шин размером от 14 до 17 дюймов под брендом Pirelli, в том числе шин линейки Green Performance, эксплуатация которых оказывает минимальное воздействие на окружающую среду.

Воронежский завод серийно производит легковые шины премиального сегмента с диаметром от 16 до 21 дюйма. В 2013 году здесь состоялся запуск нового производства мощностью 2 млн шин в год. В октябре 2018 года Госкорпорация Ростех подписала с СП Меморандум о взаимопонимании в отношении оценки возможности увеличения мощностей по производству премиальных шин на Воронежском шинном заводе. При благоприятной рыночной конъюнктуре объем производства планируется увеличить в два раза до 4 млн шин в год. Инвестиции по этому проекту оцениваются примерно в 100 млн евро. Помимо этого на базе Воронежского шинного завода создан логистический центр, который позволяет отправлять продукцию СП на экспорт в Европу и страны СНГ.

Как делают шины

Заводы в Кирове и Воронеже являются одними из самых передовых с технологической точки зрения предприятий по выпуску шин. И конструкция шины, и сама технология производства, используемые материалы сильно эволюционировали.

Материал, из которого изготовлена покрышка, имеет первостепенное значение. Шины различных производителей отличаются в первую очередь свойствами резины. Ведь именно она определяет многие технические характеристики шин, такие как уровень сцепления с дорогой, долговечность и износостойкость. Поэтому подбором компонентов резиновой смеси занимаются целые лаборатории в каждой компании, а ее состав зачастую является коммерческой тайной. Единственный компонент, который точно не является секретом, – это полимеры/элатомеры, такие как каучук, который может быть натуральным или синтетическим.

Своим черным цветом шина обязана техническому углероду или промышленной саже, как его еще называют. Благодаря его молекулярным соединениям, покрышка не только становится черной, но и прочной и устойчивой к износу и температурам. На третьем месте в составе – кремниевая кислота, которая повышает показатели сцепления покрышки с влажным покрытием. Кроме того, около 10 процентов шинных ингредиентов составляют вспомогательные компоненты – смолы и масла, для обеспечения мягкости и эластичности изделия. В специальном «котле» все это смешивается и превращается в единую массу.

Готовая резиновая смесь формируется в виде непрерывного листа, который охлаждается и направляется на участок изготовления полуфабрикатов. Здесь из резиновых листов «кроят» детали будущей шины: протектор, боковины, слои обрезиненного металлокорда и другие.

Затем специальный станок собирает все эти детали в единое целое. Этот этап так и называется – «сборка». Буквально за минуты из отдельных частей получается покрышка. После чего на шине при помощи пресса и воздействия высокого давления пара при повышенной температуре выдавливается рисунок протектора.

Готовые шины по конвейеру отправляются на визуальный, весовой и инструментальный контроль. Лазерный сканер позволяет выявить мельчайшие воздушные полости внутри шины, а рентген проверяет качество распределения слоев. Несколько шин из каждой партии проходят испытания прочности в специальной лаборатории – это десятки тысяч километров с повышенной нагрузкой.

Шинные инновации: без шума и проколов

Производители шин продолжают совершенствовать свои технологии и материалы. В последние несколько лет особое внимание и инвестиции направлены на обеспечение безопасности при вождении. Самая частая проблема, связанная с шинами, – это проколы. Новые технологии способны решить это, гарантируя безопасность даже в случае проколотой шины. В компании Pirelli для этого были разработаны две технологии: Seal Inside и Run Flat.

Технология Pirelli Seal Inside действует на основе самогерметизации посредством дополнительного специального слоя на внутренней поверхности шины. Другими словами – герметизирующая мастика охватывает вызвавший прокол и застрявший в шине предмет, создавая уплотнение вокруг него. После извлечения предмета из шины уплотняющаяся мастика затягивается в отверстие, герметизируя его края. Такие самогерметизирующиеся шины Pirelli позволяют безопасно продолжить поездку даже на проколотой шине, сохраняя полный контроль над автомобилем.

Фото: Pirelli

Технология Run Flat – сегодня одна из самых распространенных в производстве всех ведущих производителей автомобильных шин. Pirelli также не является исключением. На русский язык название этой технологии можно перевести как «езда на спущенной покрышке». Шина Run Flat имеет усиленное и более широкое бортовое кольцо. Когда обычная покрышка сдувается, она оседает под действием веса автомобиля, а борта просто сплющиваются. Несколько километров при такой ситуации способны почти полностью «убить» шину.

Технология Run Flat подразумевает применение в составе конструкции покрышки усилителей, в роли которых выступает оригинальный каркас, бортовые кольца, а также уникальная высокопрочная вставка в боковине шин. Pirelli использует в производстве своих шин множество типов резиновых смесей, часть из которых идет на основную часть покрышки, часть – на боковую. Это максимально безопасная шина, которая, в случае прокола, позволит вам доехать до пункта назначения, не прибегая к замене шины.

Еще одна инновация от Pirelli – технология шумоподавления Pirelli Noise Cancelling System (сокращенно PNCS). Это наилучшее решение по снижению шума, создаваемого шинами на дороге. Вибрации, создаваемые конструкцией шины во время поездки и проявляющиеся внутри салона, называются кавитационным шумом. Система PNCS снижает шум на два-три децибела, в среднем уменьшая его вдвое. Можно представить, что шум от четырех шин с действующей технологией PNCS равен шуму двух «обычных» шин.

Фото: Pirelli

Шумопоглощающая технология PNCS – это, прежде всего, специальный материал, который находится внутри полости шины на гермослое. Он представляет собой своеобразную звукопоглощающую губку, открытые поры которой гасят вибрации воздуха и не дают им передаваться далее в узлы подвески и нарастать, создавая шум внутри салона автомобиля.

Чаще всего шины Pirelli с технологией шумоподавления PNCS приходятся на автомобили премиум- и люкс-класса для наивысшего комфорта внутри салона во время движения. На данный момент этой технологией оснащены шины Pirelli P Zero, которые подходят автомобилям марок Audi, Ferrari, Jaguar, Porsche и McLaren.

Автомобильные шины являются важной составляющей конструкции транспортного средства. Они позволяют добиться улучшения управляемости на любых покрытиях, амортизируют небольшие неровности дороги. Покрышки далеко не всегда имели привычный нам вид. Ниже расскажем, как появились шины, а также основные тенденции их развития.

Кто является создателем шин

Пневматические покрышки имеют сложную историю, весьма неоднозначную. Это приводит к путанице, и зачастую на вопрос кто создал шины дают неверный ответ. Хотя в любом случае мнение будет ошибочно, к авторезине приложили руки многие известные изобретатели.

Первый патент на «воздушные покрышки» получил изобретатель Роберт Томпсон, именно он изобрел шины, использующие воздух в качестве пневматического амортизатора. Несмотря на высокий уровень подготовки вес технической документации Роберту не удалось организовать полномасштабное производство покрышек, тогда еще для карет и повозок на конной тяге, происходило это в 1846 году.

Настоящим рождением пневматическая шина обязана Джону Данлопу. Именно он в 1887 году на трехколесный велосипед сына надел камеру из садового шланга и надул ее. Таким образом история шин для автомобиля началась велосипедов. Данлопу принадлежит идея создания и первого в мире промышленного производства шин, изначально для велосипедов.

Джон Бойд Данлоп (5 февраля 1840 — 23 октября 1921). Британский ветеринар и изобретатель. Известен как человек, создавший пневматическую шину, и как и один из основателей компании «Dunlop Tyres». Запатентовал своё изобретение в 1888 году. Патент Данлопа был аннулирован в интересах поданного ранее патента другого изобретателя, шотландца Роберта Уильяма Томсона (1822-1873), который уже запатентовал пневматическую шину в 1845 году.

Следующим значимым человеком в истории авторезины стал Чарльз Кингстон. Он в 1890 году ввел сразу несколько новшеств:

разделил покрышку и камеру;
в края покрышки вставил проволочный каркас;
посадил шину прочно на обод.

Все перечисленное дало огромный шаг в развитии шин для транспорта.

Первыми, кто установил пневматические покрышки на автомобиль были, Андре и Эдуард Мишлен. Они сначала специализировались на велосипедных шинах, но в 1895 году оснастили один из гоночных автомобилей, который показал себя отлично в ходе соревнований. Это и положило начало развитию пневматических автошин.

История создания и эволюция автомобильных шин

Как уже упоминалось история создания шин началась просто с обычной камеры, надетой на обод колеса. Это было важным шагом, но такая покрышка была крайне ненадежной. Для защиты камеру в несколько слоев обматывали парусиной, она для большей прочности была прорезинена. Так получался каркас покрышки. Относят такие шины к однотрубным шинам. Они не имели протектора. Еще одной сложностью был способ крепления, покрышка просто приклеивалась к ободу. Это значительно усложняло монтаж.

Начиная с 1898 года распространение получили клинчерные автошины. Они имели каркас по кругу, мягкие борта. Крепились за счет как раз мягких бортов, просто зацепляясь за закраины в виде крючков. Профиль выполнялся в грушевидной форме. Недостатков у такой авторезины было несколько.

Невысокая устойчивость к нагрузкам. Шины не выдерживали большую массу.
Борт перетирался достаточно быстро.
Монтировать покрышку на обод колеса было достаточно сложно.

Использовались такие автомобильные шины примерно до 1910 года. Но, и после они применялись наравне с прямобортными покрышками. Сказать точно в каком году шины современного типа со стальным каркасом по борту вытеснили клинчерные невозможно. Из-за сложностей с патентным законодательством и путаницы, использование прямобортных шин задерживалось, несмотря на их преимущества.

Первые шины монтировались на колесный обод, который был совмещен со ступицей. Это одновременно упрощало и усложняло процесс эксплуатации. Колесо можно было быстро поменять в случае повреждения. Обычно возили с собой не менее двух колес на замену. С другой стороны, подобная конструкция усложняла монтаж и ремонт покрышки.

Еще один момент, характерный для ранней авторезины – необходимость защиты от мелких гвоздей. В начале двадцатого века дороги были щедро усыпаны гвоздями, выпавшими из копыт. Поэтому, часто на автошины надевали своеобразную броню из кожи, металла или даже дерева.

Для грузовых автомобилей изначально использовались только полностью литые автопокрышки. Они не имели камеры, и фактически не были пневматическими. Иногда встречались модели с естественными пустотами. Основным минусом такой шины, было ограничение скорости. При движении свыше 30 км/ч резина перегревалась, что приводило к быстрому истиранию.

Первые покрышки для легких грузовиков появились около 1910 года. Назывались они «пневматики-гиганты», могли использоваться на любых дорогах, выдерживали нагрузку более 1,5 тонны. Скорость перевозок увеличилась. Именно появление подобной авторезины позволило автомобильному транспорту начать конкурировать с другими видами доставки. Примерно в то же время началась история автобусных перевозок, это также связывают с появлением пневматических покрышек с большой грузоподъемностью.

Примерно в то же время появился первый корд. Сначала это была специальная кордная ткань, ее придумал житель Британии Палмер. Продольные нити этой ткани соединялись в шнурки. В целом полотно состояло практически полностью из одних продольных нитей, воедино их собирали редкие поперечные нитки. Кордная ткань позволила продолжить развитие автошин, сделав их прочнее. Вот основные преимущества от ее появления.

Покрышка стала меньше нагреваться при движении.
Увеличился срок службы покрышки.
Снизилось сопротивление при движении.
Корд дал возможность формировать полноценную боковину и скат.

Постепенно развитие корда привело к его изготовлению в виде отдельных нитей.

Вообще первое время после появления автошин было очень продуктивным. Почти каждый год появлялись новые элементы и технические решения, которые сейчас считаются обыденными. Причем практически все нововведения патентовались, поэтому дата появления основных частей покрышки не является тайной.

В 1911 появился первый протектор. Сначала это были разбросанные по скату выступы цилиндрической формы. Почти сразу появились и круговые канавки. Выяснилось, протектор значительно улучшает управляемость машины на мокрой дороге. В итоге к концу второго десятилетия двадцатого века протекторы стали хорошо развитыми и эффективными.

Первые прототипы внедорожных покрышек появились в 1916 году.

Первые покрышки производились из безсажевой резины. Цвет покрышек был светло-серым или белым. Проблема такого подхода заключалась в быстрой стираемости подобной резины. Бессажевые покрышки редко служили дольше 5 тысяч километров, после чего становились полностью непригодны для эксплуатации. Для увеличения устойчивости к истиранию мог применяться технический углерод. Но, на практике его почти не использовали. Для бескаркасной авторезины такая добавка пользы не приносила. К тому же стоимость технического углерода в те годы была высокой, что ограничивало использование этого компонента.

После появления корда покрышка стала более устойчивой к механическим повреждениям. Тут уже начали применять углерод активнее. Так как стоил компонент немало, для снижения стоимости шины добавляли углерод только в протектор. Это привело к ситуации, когда протектор был черным, а боковины белыми. Только дорогая покрышка была полностью черной. Окончательно современный цвет авторезина приобрела к 1930 году.

Примерно до пятидесятых годов шины были полнопрофильными. Основной причиной этого были плохие дороги. Также только развитие каркаса покрышки, позволило снизить высоту профиля, улучшив устойчивость автомобиля. В дальнейшем также уменьшилась и ширина автошины, это уменьшило проблемы с проходимостью и управляемостью.

Уменьшение размеров авторезины сильно сказалось на технических характеристиках автомобиля. Снижение неподрессоренной массы сделало ход машины более мягким. Также появилась возможность увеличить внутренний объем транспортного средства, сделав его удобнее.

Бескамерная авторезина появилась в 1946 году. Но, вначале ее использовали мало, в производстве она была дороже вариантов с камерами.

Первые десятилетия автошины имели только диагональную конструкцию. Она пошла со времени использования в качестве каркас кордовой ткани, размещавшуюся в несколько слоев, причем направление нитей выбиралось перпендикулярно. Этот же принцип применялся и с кордом. Первые радиальные автошины выпустили в 1946 году, а в 1948 они пошли в массовое производство.

Параллельно развитию конструкции автопокрышки появлялись новые материалы для корда. Применение эластичных синтетических нитей, значительно увеличило надежность каркаса. Для грузовых шин стали применять металлические нити в сочетании с текстильным кордом.

Тенденции развития шинной индустрии

На данный момент можно выделить несколько тенденций в производстве автошин. В первую очередь производители стремятся сделать шины экологически чистыми. Для этого применяются различные технологии, но пока «зеленые» покрышки из-за цены не нашли большого применения.

Можно отметить стремление к снижению высоты профиля. Одновременно увеличивается посадочный диаметр. Впервые такое движение проявилось в начале девяностых. Причиной стали увеличившиеся скорости и большие тормозные суппорта. Низкий профиль делает автомобиль устойчивее, хоть и менее комфортным.

Активно развиваются технологии, позволяющие ехать на шине после ее повреждения. Способов решения задачи несколько, и они постоянно совершенствуются. Это позволяет увеличить безопасность движения.

Еще одним направлением в развитии, можно считать уменьшение сопротивления качению. Так снижают расход топлива, делая автомобиль экономичнее. Достигают подобного эффекта, путем использования современных резиновых смесей, точно рассчитанного рисунка протектора и других ухищрений.

В настоящее время уже не найти человека, который бы не знал, для чего предназначены шины на автомобилях. Но не все знают, что такими автопокрышки стали относительно недавно. Чтобы проследить историю автомобильных шин, необходимо вернуться практически на полтора века назад в историю.

Первые резиновые шины появились в середине 19-го века, почти сразу после изобретения Чарльзом Гудиером процесса получения резины из каучука. Изначально подобные шины представляли собой деревянные колеса, на которые надевали обод из сплошного резинового слоя. Литые резиновые шины были прорывом в обеспечении плавности езды, позволяя немножко смягчить поездку, поглощая удары от неровностей на дороге. Однако, хоть использование литых резиновых шин позволило уменьшить тряску и вибрацию, все равно поездка на транспортном средстве с такими колесами была далека от комфортной.

Считается, что идея использовать прослойку воздуха для смягчения ударов и для уменьшения трения качения пришла в голову шотландскому инженеру Роберту Томсону, получившему 10 декабря 1845 года патент на изобретение «усовершенствованного колеса для повозок и других передвигающихся объектов».

«Усовершенствованное колесо» Томсона состояло из деревянного обода, обитого металлическим обручем, на который при помощи болтов прикручивалось наружное покрытие из кожи. С внешней стороны куски кожи скреплялись с помощью заклепок. Внутри образовавшейся кожаной трубы помещался прообраз современной камеры, только у Томсона она была сделана из парусины, пропитанной резиновой смесью.

Томсон даже провел испытания, которые показали, что применение «воздушного колеса» позволяет существенно уменьшить силу, необходимую для передвижения экипажа. Подобные колеса Томсон предполагал использовать на каретах, особо отмечая, что карета теперь может двигаться особенно плавно и что она, благодаря использованию воздушных шин, выглядит будто парящей над землей. Свои результаты испытаний Роберт Томсон опубликовал 27 марта 1849 года в журнале «Mechanics Magazine», приложив подробные рисунки и описание своего изобретения.

Однако никого данное изобретение не заинтересовало, и производство «воздушных колес» так и не было начато.

Повторно пневматическая шина была изобретена в 1888 году Джоном Бойд Данлопом в Ирландии. Первое пневматическое колесо Данлопа состояло из накачанного воздухом куска садового шланга, надетого на обод колеса детского велосипеда его сына. Шланг прикреплялся к ободу при помощи намотанной ленты из прорезиненной парусины. Чтобы предотвратить быстрое истирание ленты об дорожную поверхность, Данлоп прикрепил кусок плотной резиновой ленты поверх намотанной парусиновой ленты.

В 1889 году была проведена гонка на велосипедах, на которой победу одержал гонщик, использовавший на своем велосипеде необычную для всех шину — с пневматической камерой.

Поняв перспективность своего изобретения, Джон Данлоп открыл в 1889 году мастерскую по производству пневматических велосипедных шин — «Пневматическая шина и агентство Бута по продаже велосипедов». Сейчас эта компания выросла из маленькой мастерской в международную корпорацию «Данлоп».

Однако в том виде пневматическую шину нельзя было использовать на автомобилях. Кроме того, шина была несъемной, что доставляло большие неудобства при эксплуатации. Спустя совсем небольшое время, в 1890 году, была решена проблема с адаптацией шины для монтажа на автомобилях. Инженер Кингстон Уэлтч предложил новую схему для колеса: покрышки делались съемными, отдельными от камеры. В края покрышки вставлялась металлическая проволока для прочности. Благодаря углублению камера лучше фиксировалась на ободе. Для исключения соскальзывания покрышки с обода его края выступали и удерживали бока шины.

В этом же году были разработаны способы относительно удобного монтажа и демонтажа шины. Начало использования пневматических шин на автомобилях уже было делом времени. Оставалось лишь адаптировать конструкцию для использования на автомобилях с их высокими (для того времени) скоростями и большими нагрузками на колеса.

Первыми автомобильные пневматические шины начали выпускать два брата-француза Андре и Эдуард Мишлен, представив их в 1895 году перед гонкой «Париж – Бордо». У братьев уже был опыт изготовления шин для велосипедов. Автомобильные шины они сделали специально к данной гонке. В наши дни фамилию братьев знает уже практически каждый — компания «Мишлен» выросла в корпорацию международного масштаба.

Благодаря использованию пневматических шин у автомобилей увеличилась плавность движения и проходимость, поездка по неровной дороге перестала быть столь неприятной. Однако всеобщему распространению подобных шин мешала их капризность в эксплуатации, а также сложности при монтаже и демонтаже. Потому цельнорезиновые и пневматические шины производились параллельно.

Дальнейшие изыскания инженеров по улучшению пневмошин были направлены на устранение вышеуказанных недостатков. Вскоре в шины стали внедрять специальные полосы из различных упрочняющих материалов — кордов, которые увеличивали срок службы и неприхотливость покрышки. Существенно ускорило монтаж/демонтаж колес появление специальных монтажных станков. Кроме всего прочего, сами колеса стали съемными. Теперь они крепились к ступицам при помощи нескольких болтов.

Вскоре прочность пневматических шин стала достаточной для использования их на грузовых автомобилях. Количество выпущенных шин уже насчитывалось миллионами.

Для улучшения управляемости разрабатывались различные рисунки протектора, производились изыскания с различными составами резиновой смеси. Для уменьшения зависимости от стран-поставщиков натурального каучука, используемого для изготовления резины, был разработан синтетический каучук. Это позволило снизить себестоимость шин, а также стабилизировать химический состав резины, что позволяло добиться постоянства химических и физических характеристик для каждой шины в серии.

Химические компании принимали активное участие в улучшении качества шин не только подбором новых добавок для резины, но и поиском лучшего материала для корда. Изначально корд изготавливался из текстиля, но он обладал низкой прочностью, из-за чего были нередки случаи разрывов шин. Инженеры компаний стали экспериментировать с синтетическими материалами – новейшими вискозой и нейлоном. Использование данных материалов позволило значительно увеличить прочностные характеристики шин. Теперь случаи взрывов шин стали совсем редким явлением.

В середине 20-го века компания «Мишлен» разработала совершенно новый тип шин: нити корда изготавливались из металла и располагались радиально — от борта до борта. Шины с таким типом корда получили название радиальных. Применение радиального корда позволило в несколько раз увеличить прочность и срок службы шины при той же массе. Или же, сохраняя прежние прочностные и скоростные характеристики, иметь гораздо меньшую массу.

При всех своих достоинствах традиционная шина с камерой обладает одним существенным недостатком — при проколе она практически мгновенно сдувается и движение становится невозможным. Для избавления от этого недостатка было необходимо найти способ обходиться без камеры. И потому были разработаны бескамерные шины, которые даже в случае прокола позволяли проехать какое-то расстояние без существенной потери своих прочностных качеств. Однако бескамерные шины более требовательны к качеству изготовления как самой шины, так и диска. Все это обусловлено тем, что в подобных колесах покрышка должна как можно плотнее прилегать в станке диска для обеспечения необходимого уровня герметичности, чтобы удерживать находящийся внутри воздух.

Современным автовладельцам покажется удивительным, но до 60-х годов 20-го века профиль шины представлял собой практически круг. Далее высота шины все время уменьшалась, достигая порой 50 процентов от ширины профиля. Низкопрофильные шины обладают лучшим сцеплением с дорогой благодаря большей поверхности соприкосновения. К тому же, благодаря уменьшению высоты профиля, улучшилась курсовая устойчивость, так как такая шина меньше деформируется при боковых нагрузках. Низкопрофильная шина обладает многими достоинствами, включая нестандартный внешний вид, который придает автомобилю с такими колесами некую спортивную агрессию. Но надо помнить, что при этом приходится жертвовать максимальной грузоподъемностью. Хотя это для спортивных автомобилей далеко не самый важный критерий. При тюнинге автовладельцы частенько ставят «спортивные» низкопрофильные шины даже на автомобили, не обладающие «спортивным» внешним видом. Но тут это уже дело вкуса.

Со времени появления первого «воздушного колеса» и до сегодняшнего дня не прекращаются изыскания, которые позволили бы улучшить потребительские качества пневматических шин. Если раньше исследования в основном шли в направлении повышения прочности покрышек и улучшения сцепления с дорожной поверхностью, то сейчас к этому добавилось и стремление создать шину, наносящую минимальный вред окружающей среде. Это включает в себя не только экологичность при изготовлении (шинное производство — исторически очень грязное с точки зрения экологии), но и нанесение минимального вреда при эксплуатации (отслаивающиеся кусочки резины и выделяющиеся газы являются важными загрязняющими экосистему факторами). Кроме того, не стоит забывать, что после прекращения эксплуатации шины необходимо как-то утилизировать. Этот процесс тоже далеко небезопасен для экологии.

Раньше люди не задумывались над уроном, наносимым человечеством окружающей среде. Но сейчас, к счастью, все меняется к лучшему. Ведутся исследования, которые позволили бы не только минимизировать вред от классических резиновых шин, но и направленные на поиск абсолютно другого, экологически чистого, материала для изготовления обувки для автомобилей. Кроме того, ищется способ как-то отойти от необходимости использования воздушной камеры в качестве амортизирующего средства. Например, уже имеются предложения изготавливать шины, у которых вместо воздушной «подушки» был бы слой в виде губки или же в виде крупных ячеек.

Читайте также: