Технология автомобильных шин опирается на материаловедение и электронику

Первые шины были довольно примитивными - просто полоски из цельной резины. Затем изобретение Чарльзом Гудиером вулканизированной резины позволило Роберту Томсону запатентовать пневматическую шину из вулканизированной резины в 1846 году, за четыре десятилетия до появления автомобилей и проигранной им битвы за патент с Джоном Данлопом. Съемные шины быстро последовали благодаря братьям Мишлен, и к 1970-м годам пневматические радиальные шины с протектором, которые до сих пор используются на большинстве автомобилей, стали стандартом.

Помимо некоторых необычных инноваций в области шин, современные производители автомобилей принимают во внимание не только безопасность, долговечность и производительность, но и экологичность. Он закладывает основу для революционного прогресса в шинных технологиях.

Современные шинные технологии

Возьмем, к примеру, шум от шин. Есть две основные причины шума от шин. Один из них - это структурный шум, звук неудобно высоких частот, сопоставимых с человеческой речью, вызванный постоянным выпуском пузырьков воздуха, застрявших в протекторе. Другой - это полостной шум, вызванный "подпрыгиванием" воздуха внутри шины и сжатием колеса. Естественно, с изобретением более тонких электродвигателей спрос на более тихие шины также увеличился.

Шина Bridgestone QuietTrack, выпущенная в марте 2019 года, имеет несколько коротких диагональных канавок, ведущих к плечу шины, что позволяет воздуху выходить, а не сжиматься при вращении шины (рис. 1). Канавки имеют три разные ширины, чтобы мешать шуму друг друга, уменьшая его на частотах человеческой речи. Кроме того, шины QuietTrack имеют тонкие продольные каналы с зубцами высотой до миллиметра в желобе, чтобы заглушить высокочастотные звуки. Оказалось, что он улучшает сцепление с дорогой на снегу и на мокрой дороге.

Рис. 1. Шины QuietTrack подавляют раздражающий шум, что является ключевой особенностью электромобилей (EV), в которых отсутствие оборотов двигателя делает звук резины более заметным. (Источник:Bridgestone)

Эта шина содержит Contiseal, вязкий слой герметика, нанесенный на внутреннюю часть протектора, который может вытекать и герметизировать до 80% прокола. Подходящая для проколов диаметром до 5 мм, эта технология снижает риск спуска шины и замены придорожной шины.

Технологии шин завтрашнего дня

Goodyear Eagle 350 Urban, представленная в 2017 году, представляет собой концептуальную шину сферической формы, которая позволяет автомобилю двигаться в любом направлении. Встроенный искусственный интеллект (AI), связанный с датчиками на внешней стороне шины, обнаруживает различные дорожные покрытия и условия движения, чтобы адаптировать форму шины и протектор с помощью исполнительных механизмов. Помимо передачи данных для улучшения торможения, управляемости и эффективности, Eagle 350 Urban облегчает процесс ремонта при проколе.

Обладая уникальной открытой структурой, непневматическая шина Oxygene, не поддерживаемая давлением воздуха, напечатана на 3D-принтере из переработанной автомобильной пыли и несет на своей боковой стенке живой мох. Он поглощает воду с дороги и CO ₂ из воздуха для питания мха, стимулирующего фотосинтез и выработку кислорода. Он также использует Li-Fi, мобильную беспроводную технологию, основанную на свете, для подключения к инфраструктуре Интернета вещей (IoT) для обмена данными между транспортными средствами (V2V) и между транспортными средствами и инфраструктурой (V2I).

Теперь, в 2020 году, в непневматической шине reCharge используются капсулы, содержащие биоразлагаемый жидкий состав, используемый для регенерации протектора. AI позволяет адаптировать состав к профилю водителя, а шину - к дорожным условиям.

Шина Cyber ​​от Pirelli - первая интеллектуальная шина, которая наглядно передает информацию через сеть 5G, облегчая связь с транспортным средством, водителем и более широкой дорожной инфраструктурой (рис. 2).

щелкните, чтобы увеличить изображение

Рис. 2. Pirelli утверждает, что является первой шинной компанией, которая взаимодействовала с сетью 5G. (Источник:Pirelli)

Затем шины Uptis от Michelin могут появиться в продаже уже в 2024 году. Его «технология сборки безвоздушных колес» исключает риск проколов, разрывов и спущенных шин. За счет сокращения использования сырья, брака шин и потребности в запасных шинах шины Uptis сводят к минимуму использование ресурсов, а также отходы.

Для тех, кто интересуется более конкретными примерами, шины Goodyear для Tesla оснащены специальной шумопоглощающей пеной - если вам нравится тишина, - в то время как шины для автономной концепции Citroen 19_19 EV предназначены для повышения жесткости в сухих условиях и смягчения при воздействии влаги.

Впереди соединенная дорога

Возможности подключения будут огромными:5G и IoT будут использоваться для передачи информации с шин, чтобы повысить безопасность и производительность как в современных системах помощи водителю (ADAS), так и в автономных транспортных средствах. Показательный пример:платформа Goodyear AndGo будет использовать программное обеспечение для прогнозирования для подключения автопарков к своей сервисной сети.

3D-печать шин, использование переработанных и экологически чистых материалов, а также сокращение износа и брака шин будут ключевыми составляющими в усилиях производителей шин по обеспечению устойчивости. Более прочные непневматические шины и технологии шин и колес 2-в-1 также обещают повышенную безопасность и сокращение затрат на техническое обслуживание, что особенно важно для автомобилей без водителя.

После десятилетий статус-кво шин, похоже, все должно измениться.

>> Эта статья была первоначально опубликована на наш дочерний сайт EDN.