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.
Робер Томпсон, он же Уильям Томсон, барон Кельвин (Келвин), лорд Кельвин (26 июня 1824 года — 17 декабря 1907 года) — британский физик, механик и инженер. Изобретение пневматической шины далеко не единственное его достижение.
Известен как критик теории эволюции в биологии. В честь лорда Кельвина названа одна из семи основных единиц СИ — единица термодинамической температуры Кельвин (русское обозначение: К; международное: K).
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.
