Первые протекторы
Первые шины с протектором появились в 1905 году. Как элемент шины, протектор был изготовлен из толстого слоя резины, который непосредственно контактировал с дорожным покрытием. Сначала был создан рисунок с выступлениями по всей ширине шины. Затем был периферический образец, который обеспечивал устойчивость при резких поворотах. Такая защита наносилась на внешнюю часть шины в виде определенного рисунка, каждый из которых имел свои отличительные черты и преимущества при эксплуатации. Так производителям стало понятно, что шина работает лучше с рисунком протектора, чем без него, а использование комбинации двух основных образцов и привела к появлению рисунка протектора блочного типа, встречающегося на многих шинах и сегодня.
Рисунок протектора в первую очередь определяется условиями эксплуатации и назначением автомобиля, для которого проектируется шина. Наиболее востребованы, даже с учётом широкого ассортимента, шины для легковых автомобилей, которые предназначены как для внедорожного, так и коммерческого транспорта, и производятся с самыми разнообразными рисунками протектора. С начала существования Белоцерковского шинного завода, который помог нам в подготовке данной статьи, на предприятии разработали около сотни рисунков протекторов. Более половины из них созданы для легковых и легких грузовых шин.
Влияние дизайна рисунка протектора на характеристики шины
Разработка новой шины начинается с определения её ширины, профиля, диаметра и рисунка протектора. Характеристики шины во многом зависят именно от дизайна рисунка протектора: размеров блоков, направления каналов, глубины канавок и количества ножевых прорезей в плечевой зоне. В совокупности эти параметры задают предельные возможности всей шины — насколько хорошо она держит дорогу, мягкая или твердая резина, насколько эффективно отводит воду из пятна контакта. Поэтому внимание уделяется техническим характеристикам шин как на мокром, так и сухом покрытии, учитывается их тормозной путь, износостойкость и энергоэффективность.
Виды протекторов шин
Протекторные рисунки разделяют на два основных вида: симметричные и асимметричные, которые в свою очередь бывают направленными и ненаправленными. Дополнительно шины можно разделить еще по одному важному параметру — сезонности применения, так как шины на автомобиле обязательно должны соответствовать времени года. Так выделяют три типа рисунка протекторов шин: летние (дорожные), зимние (шипованные и нешипованные) и всесезонные.
Шины с симметричным ненаправленным рисунком протектора
Симметричный ненаправленный — собирай протектор хоть вдоль, хоть поперек, а рисунок на двух половинах будет отображаться зеркально со смещением. Первые модели шин для легковых автомобилей производства Белоцерковского завода имели как раз такой рисунок протектора, предназначенный для использования на дорогах без снега (дорожные шины). Состав резины в такой шине подобран так, чтобы она не становилась слишком мягкой при повышении температуры (это уменьшает ее износ).
Обычно такой рисунок состоит из шашек или ребер, разделенных канавками. Они увеличивают зону контакта с дорожным покрытием, повышают устойчивость к износу, а также снижают шум на твердых дорожных покрытиях. Отдельные элементы протектора в виде многоугольников различной формы обеспечивают баланс между достаточным сцеплением шины с дорогой и быстрым отводом воды и грязи. Глубокие продольные и поперечные канавки призваны бороться с аквапланированием, улучшают сцепные качества и управляемость автомобилем на дороге.
Шины такого типа получили распространение благодаря универсальности и компромиссному соотношению цена/потребительские качества. Главный недостаток такого рисунка в том, что он не может обеспечить высокие показатели управляемости из-за отсутствия направлений для отвода воды и распределения по рабочим зонам протектора.
Шины с зимним рисунком протектора характеризуются увеличенным количеством грунтозацепов с ламелями. Многочисленные канавки и прорези улучшают выход грязи, снега, воды и тем самым повышают коэффициент сцепления с дорогой. Кроме этого состав резины подбирается таким образом, чтобы сохранять нужную мягкость при минусовых температурах.
Шины с симметричным направленным рисунком протектора
На следующем этапе развития принципов конструирования были разработаны шины с симметричным направленным рисунком протектора. Такие шины как ROSAVA SQ-201, выделялись «стреловидным» рисунком, который указывал направление движения. Подобная схема протектора оказалась настолько эффективной, что её используют уже несколько десятилетий подряд. В линейке Белоцерковского завода современные модели шин с симметричным направленным рисунком протектора представлены моделями Premiorri Solazo и ROSAVA ITEGRO.
При наезде такой «стрелы» на воду или грязь, она отводит жидкость по широким канавкам от центра шины к ее краям. В результате протектор контактирует с чистым дорожным покрытием, благодаря чему улучшается сцепление. Соответственно, улучшается разгонная динамика и торможения, а повороты становятся более прогнозируемыми. Главное преимущество симметричных направленных шин заключается в хорошем сопротивлении к аквапланированию, что очень важно при езде по мокрой дороге.
В модели ROSAVA ITEGRO монолитное центральное ребро повышает управляемость и курсовую устойчивость автомобиля при разных скоростных режимах. Дополнительные элементы рисунка протектора обеспечивают надежность шины на сухой дороге, а большой радиус скругления широких продольных канавок и сплошные ребра плечевой зоны увеличивают жесткость протектора, улучшая сцепление с сухой дорогой. Для увеличения объема отвода воды впервые были созданы скошенные боковые грани центрального ребра и блоков протектора. Помимо этого в протекторе предусмотрено множество полостей овальной формы в ребре по всей окружности шины, а дугообразные канавки имеют ступенчатую структуру, что в совокупности снижает уровень шума.
В зимних шинах с симметричным направленным рисунком протектора фигурное центральное ребро оптимизирует сцепление шины с дорогой, улучшает отвод снега и грязи. Глубокие продольные и поперечные канавки в свою очередь противодействуют аквапланированню, а также повышают сцепные качества и управляемость на снегу. Края по контуру блоков острые, что обеспечивает дополнительное сцепление на заснеженных и обледенелых дорожных покрытиях.
Подобная схема протекторов применяется и в современной модели ROSAVA Snowgard, которая имеет многочисленные ламели, расположенные под разными углами к направлению движения. Для быстрого отвода воды и снежной каши из зоны контакта шины с дорогой в рисунке протектора предусмотрены широкие поперечные канавки с изменяемыми углами наклона стенок. Ещё один пример — шина Premiorri ViaMaggiore. Её отличительной чертой стала оригинальная геометрия рисунка протектора с резиновыми «Z-шипами», расположенными в разных частях рисунка протектора. При движении они формируют дополнительные рабочие кромки, которыми шина врезается в укатанный снег и обеспечивает необходимое сцепление.
Шины с универсальным рисунком протектора
Модели БЦ-34 и БЦ-55 демонстрируют универсальный ненаправленный рисунок протектора. Они отличаются от других разновидностей рисунков прежде всего глубокой и разветвленной структурой протектора, состоящего из шашек и ребер в центральной зоне беговой дорожки, а также грунтозацепов по ее краям. Такой рисунок увеличивает сцепление на мягких грунтах и снеге.
С разновидностями протектора связана и специфика эксплуатации шин. В частности шины с ненаправленным рисунком протектора допускается менять местами на автомобиле с левой стороны на правую и наоборот, тогда как с «направленными» такие действия не допускаются.
Шины с всесезонным рисунком протектора
Дорожное покрытие редко бывает сухим, а дороги, по которым мы ездим каждый день, далеки от поверхностей гоночных треков. В результате шина должна иметь износостойкий состав, поскольку он обеспечивает тягу и сцепление, а также оказывает сопротивление аквапланированию. Всесезонные шины являются компромиссным вариантом, они подходят для всех времен года, так как жестче и имеют много желобов для придания лучшего сцепления и откачки большего количества воды. В модельном ряде «Росавы» всесезонные шины имеют ненаправленный рисунок протектора.
Широкие продольные окружные канавки предназначены для приема и быстрого отвода воды, снега, предотвращения аквапланирования шины, достижения максимального контакта с влажной поверхностью дорожного покрытия при любых погодных условиях. Ножевые прорези рассекают водяную пленку, повышают эластичность массивов резины и сокращают тормозной путь. Продольные и поперечные канавки направлены на уменьшение теплообразования и быстрое самоочищение протектора шины от грязи или снега.
Создание комфорта — основная задача конструкторов шин, а шум шины — большая проблема для потребителей, и именно протектор влияет на шум, который производит шина. В таких моделях как AS-701, TRL-502 и Vimero реализован переменный размер канавок и отдельных элементов рисунка протектора. Такая конструкция предназначена для борьбы с резонансными явлениями, которые могут возникать на высоких скоростях.
Шины с асимметричным рисунком протектора
Последняя тенденция в шиностроении — повышение эффективности с помощью асимметричного рисунка протектора. Данная концепция, с непохожими внутренними и внешними частями, позволят реализовать различные свойства в одной шине. Это самый сложный тип рисунка протектора, но сегодня он дает лучшие эксплуатационные результаты — лучшее сцепление с дорогой, эффективный отвод воды и грязи из пятна контакта.
Как показано на примере шины Solazo S Plus, протектор разделен по ширине на несколько зон, каждая из которых отвечает за свой участок работы, и формируется центральным продольным ребром, двумя мощными ребрами плечевой зоны в виде внутреннего и внешнего блоков и четырьмя глубокими широкими продольными окружными канавками. Центральное продольное ребро поддерживает передачи тяговых сил при разгоне и торможении автомобиля, а также стабилизирует шину, обеспечивая ей курсовую устойчивость на высоких скоростях. Дренажная система, основу которой составляют продольные окружные канавки, делает шину устойчивой к аквапланированию.
Элементы протектора внешнего блока ребер плечевой зоны асимметричного рисунка протектора включают в себя большие и более упругие блоки протектора, которые в значительной степени улучшают движение авто на поворотах. Специальная геометрия расположения элементов протектора внешнего блока ребер плечевой зоны позволяет равномерно распределить нагрузку по всей площади пятна контакта шины с дорожным покрытием. Элементы протектора внутреннего блока ребер плечевой зоны сконструированы таким образом, чтобы обеспечить лучший отвод воды и тем самым улучшить контакт шины с дорогой. Закрытое строение внешней плечевой зоны, частично открытые блоки внутренней зоны, ножевые прорези и ламели снижают шум шины, повышая тем самым акустический комфорт в салоне автомобиля.
