Шипы для зимних шин — все подробности — журнал За рулем
Мы побывали на заводе по производству шипов для зимних шин и своими глазами увидели весь процесс. А еще узнали, как менялись эти крошечные изделия за последние годы.
В 270 километрах к северу от Хельсинки есть городок Ювяскюля с населением менее 130 тысяч жителей. Неподалеку от него расположен завод Tikka (фин. tikka — дятел), выпускающий шипы для зимних шин. С 2008 года им владеет компания Continental.
Корпус и сердечник шипа изготавливают по отдельности. Корпус получают из стальной или алюминиевой проволоки методом холодной формовки. На фото показана начальная стадия производства: металлическая нить отправляется в станок на резку. На заводе в городе Ювяскюля — шесть линий мощностью 180 заготовок в минуту.
Около 80% выпускаемых здесь шипов имеют алюминиевый корпус. Сталь не запрещена, но из-за законодательных ограничений массы, принятых в некоторых странах, используют крылатый металл, как более легкий. К примеру, у покрышек, продающихся в Финляндии, шип должен весить не более 1,1 г, а в России — не более 1,6 г. Корпус и сердечник шипа изготавливают по отдельности. Корпус получают из стальной или алюминиевой проволоки методом холодной формовки. На фото показана начальная стадия производства: металлическая нить отправляется в станок на резку. На заводе в городе Ювяскюля — шесть линий мощностью 180 заготовок в минуту. Около 80% выпускаемых здесь шипов имеют алюминиевый корпус. Сталь не запрещена, но из-за законодательных ограничений массы, принятых в некоторых странах, используют крылатый металл, как более легкий. К примеру, у покрышек, продающихся в Финляндии, шип должен весить не более 1,1 г, а в России — не более 1,6 г. | |
После резки и формовки корпуса шипов промывают и ссыпают в большие ящики для отправки на следующий этап производства. После резки и формовки корпуса шипов промывают и ссыпают в большие ящики для отправки на следующий этап производства. | Сердечники изготавливают из стали. Сырьем служит металлический порошок, который спрессовывают в соответствующей форме. Сердечники изготавливают из стали. Сырьем служит металлический порошок, который спрессовывают в соответствующей форме. |
Tikka обеспечивает работой 72 сотрудников, включая административный персонал. Они успевают заниматься исследованиями, производством, тестами, сертификацией и продажами — иными словами, полным циклом. Даже львиную долю станков и прочего оборудования делают здесь же по собственным чертежам. Отсюда высочайшее качество и гибкий подход к требованиям заказчика. И это при внушительном объеме производства: 600 млн шипов в год.
Шипы развиваются вместе с шиной, ведь они вносят свой вклад в ее основные характеристики — сцепные свойства с дорогой всех типов, расход топлива и комфорт при езде. Одна из самых сложных задач — сделать так, чтобы «железный гвоздь» сохранял свои свойства в течение многих тысяч километров пробега и при этом изнашивался одновременно с протектором. Если поставлена цель разработать первоклассную зимнюю шину, шипы под нее тщательно подбирают и даже изготавливают индивидуально.
Резиновые… шипы? — Авторевю
Презентация новых зимних шин VikingContact 7 на северном полигоне компании Continental стала событием: я впервые в жизни гонял по трассе управляемости на автопилоте и ездил на резиновых шипах!
Рядом два автомобиля BMW — 318ti Compact, выпущенный двадцать лет назад, и новенькая «единичка» BMW 118i. У обоих моторы схожей мощности. Но первый обут в новейшие фрикционные зимние покрышки VikingContact 7, а второй — в шины ContiVikingContact 5 позапрошлого поколения.
Да-да, я тоже удивился: журналистам предложили сравнить старый автомобиль на новых шинах с новым, но на старых! И на Компакте никакой системы стабилизации нет и в помине. Однако по извилистой заснеженной трассе я увереннее мчал именно на нем — а новая «единичка» резко срывалась в скольжения. Мораль сей басни проста: никакая электроника не в силах компенсировать нехватку сцепных свойств. И если раньше шины пятого поколения казались нам хорошими, то новые поднялись на следующую ступень развития.
Предыдущие модели шин серии VikingContact были асимметричными, а теперь они направленные — на таких и старый BMW начинает ехать по-новому
За счет чего? Во-первых, Continental изменил сам себе: прежде инженеры компании вопреки моде упорно держались за асимметричный рисунок протектора, а теперь все же перешли на направленный. Именно это, по сравнению с шинами предыдущего поколения, позволило улучшить сразу на семь процентов устойчивость к аквапланированию и на четыре процента поднять сопротивление слэшплэнингу (слэш — это снежно-водяная каша). Обещана прибавка сцепных свойств на льду (плюс 4%), управляемости на снегу и на асфальте (по 2%), а также снижение сопротивления качению (на 3%). Проверим в марте в ходе большого сравнительного теста — и осенью опубликуем результаты.
На вид обычные шиповки Continental IceContact 2, но если очистить протектор от снега, то заметно, что корпуса шипов не алюминиевые, а резиновые. После нескольких десятков торможений и разгонов «в пол» стоят как влитые!
А вот когда удастся поездить на серийных шинах с резиновыми шипами, пока не скажу. Нет, я не спятил — это экспериментальная технология! Шипы не полностью резиновые, как еще лет пятнадцать назад опять-таки в качестве эксперимента предлагали делать японцы: в опытных покрышках Continental IceContact 2 установлены комбинированные шипы — в корпус из резины вмонтирован традиционный стержень из твердого сплава. Помнится, в конце девяностых в шинах Gislaved использовались шипы с пластиковым корпусом, но от них быстро отказались: держались плохо. Однако для надежной фиксации «резиновых» шипов будет применяться тот же процесс горячей вулканизации, что сейчас используется для серийных покрышек Continental IceContact 2. Но вот поверить в то, что на асфальте такие шипы не будут стираться, я пока не готов.
Слева макет резинового однофланцевого шипа, который планируют использовать в шинах Continental IceContact следующего поколения, а справа — нынешний шип покрышек IceContact 2
Зато в их преимуществах на льду убедился лично: проведя серию замеров, выяснил, что на разгоне «резиновые» шипы выигрывают у обычных семь процентов! Однако на торможении превосходство ограничилось лишь одним процентом. Но поскольку такие комбинированные шипы обещают меньшие уровень шума и износ асфальта, то их, скорее всего, будут использовать в серийных шинах IceContact следующего поколения — несмотря на все производственные сложности.
А еще тесты покрышек немцы решили совместить с демонстрацией новых технологий — например, более высокочастотных блоков АБС. Нынешнее поколение, которое немцы называют вторым (АБС2), реагирует на изменение коэффициента сцепления за десять миллисекунд, а электрогидравлика новой генерации (АБС3) — за пять. Чтобы наглядно продемонстрировать разницу, журналистам предложили тормозить с 80 км/ч на «шахматной доске»: белые клетки — лед, черные — сухой (подогреваемый!) асфальт. И если АБС2 помогает остановить Volkswagen Golf за 62,4 метра, то АБС3 — за 44,4! На одинаковых шинах. Вот она, цена быстродействия антиблокировочной системы.
Больше всего преимущества высокочастотной АБС третьего поколения ощущаются при торможении на «шахматном» треке: лед перемежается с подогреваемым асфальтом
Кстати, АБС3 Continental уже поставляется на первичную комплектацию — например, на Volvo XC90 и S90. Так что не случайно в наших тестах мы хвалили «высокочастотные» тормоза этих машин.
Еще журналистам показали массу новых технологий: пневмоподвески, электромоторы для гибридов и электромобилей, колесо с изменяющейся шириной и умные шины с вмонтированными в протектор датчиками… А настоящим апофеозом стал заезд на обычном с виду седане Volkswagen Passat. Сажусь за руль, справа — инженер с ноутбуком. Выезжаем на извилистую трассу «снежной» управляемости — и он просит меня убрать руки с баранки.
— No brake, не тормози!
Но впереди поворот, а Passat мчит во весь опор! Не выдержал, ударил-таки по тормозу. Мой штурман улыбается: видимо, не я первый. Однако, сделав над собой усилие, отпускаю педали, руль и отдаюсь на милость электронному автопилоту. А он, подлец, ведет по трассе машину по оптимальной траектории — и без ошибок!
Для отработки технологий автоматического торможения используется «мул» на базе пикапа Dodge Ram
Страшно. Страшно интересно. Тем более когда инженер справа предлагает поднять лимит по сцеплению до 100 процентов — автомобиль проходит повороты с легкими скольжениями и даже корректирует заносы! Для этого необходима не только высочайшая точность позиционирования по GPS-приемнику, но и оперативная обратная связь: электроника постоянно анализирует сигналы с колесных датчиков, сверяет их с линейной скоростью машины и нагрузкой (тяговым моментом на колесах) и вычисляет текущий коэффициент сцепления с дорогой. Понятно, что и здесь нужна очень высокая частота обработки данных, которая уже достигнута, — пройдет еще несколько лет, и все эти компоненты подразделения Continental Automotive начнут применять в серийных робомобилях.
А может, будем устраивать еще и беспилотные испытания шин?
Все о шипах для зимней резины
Когда зимой под колеса на дороге попадает гладкий, как Днепр при тихой погоде, и скользкий, как продажный политик, лед, от аварии автомобиль могут удержать только эти маленькие металлические детальки.
В романе американского фантаста Вернора Винджа «Пламя над бездной» люди попадают на планету, населенную расой собакоподобных разумных существ. Один из героев книги, испытав страх перед накладными шипами на когтях солдат, дает расе очень меткое прозвище, символизирующее их власть над окружающей природой: «Стальные когти». Вряд ли можно найти образное название, которое лучше отражало бы главную функцию шипов — очень важной детали шипованных зимних шин.
Шиповки и липучки
Сложно точно установить, когда и кто впервые додумался оснастить шины автомобилей шипами, но появились они еще в конце XIX века. Первые шипы были самоделками, изготовленными из подручных материалов — гвоздей или саморезов, но в середине XX столетия в странах, где зимой землю укрывает толстый слой снега и льда, обратили внимание на отличные сцепные свойства шипованных шин. С тех пор именно такие шины стали в скандинавских странах своеобразным зимним стандартом, и лишь в последнее время их на рынке теснят фрикционные («липучки»).Клубок противоречий
Основная проблема состоит в том, что шипы должны сочетать ряд весьма противоречивых свойств: не должны изнашиваться быстро, иначе шина потеряет свои «ледовые» качества, и не должны изнашиваться слишком медленно, потому что протектор шины тоже стирается. Если шип будет мало выступать над протектором, он не сможет прокалывать лед. Если же будет выступать из протектора слишком сильно, увеличится вероятность его выпадения. Кроме того, такой шип сильно разрушает дорожное покрытие, поэтому сейчас введены законодательные ограничения по высоте выступающего шипа (для новых шин — 1,2, для изношенных — 2? мм).Теория эволюции
Чтобы шип удовлетворял всем этим противоречивым требованиям, он должен иметь составную конструкцию: тело (корпус) и пин (твердая износостойкая вставка). Корпуса бывают однофланцевые, похожие по форме на гвоздь, и двухфланцевые (или многофланцевые, но это экзотический вариант). Двухфланцевые гораздо лучше удерживаются в шине и меньше выпадают в процессе эксплуатации. Кроме того, верхний фланец предотвращает попадание воды и грязи в гнездо шипа, что также способствует прочности и долгой службе.Круглые в сечении шипы дешевле и проще вставлять в шины (на заводе), но сегодня производители предпочитают делать шипы направленными: вставка у них не круглая, а имеет сложную форму. В зависимости от ширины и формы вставки (она бывает квадратной, прямо-угольной, ромбовидной, овальной, трапециевидной и др.) можно оптимизировать те или иные характеристики шины на льду — торможение, управляемость, разгон. Если вставка асимметрична, нужно правильно ориентировать ее относительно направления вращения шины при установке шипа, а также предотвратить дальнейшее вращение шипа в посадочном гнезде, так что у таких шипов фланец тоже не круглый.
Двадцать лет назад корпус шипа делали стальным, но сейчас такие шипы можно увидеть только на грузовиках и автобусах. Для шин легковых автомобилей используют более легкие алюминиевые корпуса шипов, в которые запрессовывают изготовленную методом спекания из порошка вставку из карбида вольфрама. Были попытки делать корпуса шипов из пластика, но по разным причинам (в основном из-за малой прочности) от них отказались.
Новый регламент на шипованные шины, вступивший в силу в Скандинавии в прошлом году, ограничивает количество шипов 50 штуками на погонный метр окружности шины. Но в законе есть лазейка: количество шипов может быть больше, если производитель продемонстрирует, что воздействие такой шины на дорожное покрытие ниже определенного уровня. Лазейкой уже воспользовались два крупных производителя — Nokian и Continental. Ограничена и масса одного шипа — 1,1 г, так что шипы стали меньше и легче. Но на цепкость новых шин, разработанных с учетом этих требований, как показали практические тесты, это почти не повлияло. Ведь шипы — это лишь один, хотя и довольно важный, элемент конструкции шины. Они не работают отдельно от шины, а только вместе со всеми ее элементами. И конечно, вместе с главным элементом, предотвращающим аварии, — тем, который находится между рулем и сиденьем.
Michelin
X-Ice North (2005) [RICH_HTML type=imageset] [/RICH_HTML] Тип: двухфланцевый Материал: алюминий Форма вставки: круглаяВ этой модели первого поколения использован классический двухфланцевый шип с круглым сечением. Инженеры компании посчитали, что им нужны именно всенаправленные сцепные характеристики на льду, которые лучше всего обеспечивают круглые шипы.
X-Ice North 2 (2009) Тип: двухфланцевый Материал: алюминий Форма вставки: круглая
Второе поколение шин снабжено шипами несколько измененной формы, но общая идеология осталась той же: шипы с всенаправленными сцепными характеристиками дополняют то, что обеспечивает протектор.
X-Ice North 3 (2013) Тип: двухфланцевый Материал: алюминий Форма вставки: круглая
Шипы третьего поколения увеличились в размерах, причем значительно, изменилась и форма верхнего фланца — теперь он конический (причем конус не обратный, а прямой). Но за счет выборки-углубления в опорном нижнем фланце масса шипа осталась такой же (1,1 г) для соответствия новому регламенту. За счет увеличения размеров нижнего фланца шипы прочнее «сидят» в шине. Двухслойный протектор с нижним слоем из термоактивной смеси помогает удерживать шип (и «выдвигать» его при необходимости).
Continental
ContiWinterViking (1999) [RICH_HTML type=imageset] [/RICH_HTML] Тип: двухфланцевый Материал: алюминий Форма вставки: круглаяПростые двухфланцевые шипы с круглой вставкой устанавливались на ранней модификации первого поколения этого семейства шин. Выпуск данной модификации продолжался четыре года.
ContiWinterViking 1 (2003) Тип: двухфланцевый Материал: алюминий Форма вставки: овальная
Вторая модификация шины ощетинилась измененными шипами с овальной вставкой, ориентированной поперек направления движения. Такая форма позволила улучшить характеристики разгона и торможения на льду. Чтобы шип не вращался в гнезде, на нижнем фланце были сделаны два среза.
ContiWinterViking 2 (2005) Тип: двухфланцевый Материал: алюминий Форма вставки: «бриллиант»
Такое романтичное название производитель дал вставкам с прямоугольным сечением и огранкой в виде «крыши». Правда, огранка эта быстро стирается при эксплуатации. Вставка ориентирована поперек направления движения. Два среза нижнего фланца предотвращали вращение шипа в гнезде.
ContiIceContact (2009) Тип: двухфланцевый Материал: алюминий Форма вставки: «бриллиант плюс» (прямоугольная с вогнутыми сторонами)
За счет формы, напоминающей кость, вставка, по утверждению производителя, более эффективно работает в поперечном направлении. Кроме того, эти шипы не просто устанавливаются, а вклеиваются в посадочное место, в результате чего их потеря в процессе эксплуатации минимальна.
ContiIceContact (2013) Тип: двухфланцевый Материал: алюминий Форма вставки: «гибридная»
В связи с введением новых требований в 2013 году производитель обновил свою флагманскую шину, изменив состав резиновой смеси и конструкцию шипов. Новые шипы (HD, Hybrid Dubb) меньше и легче, чем «бриллиантовые» (BD, Brilliant Plus Dubb). Вставка имеет меньший поперечный размер, изменилась и геометрия шипа, за счет чего шины прошли тест на износ дорожного покрытия без уменьшения количества шипов.
Nokian
Nordman 4 (2009) [RICH_HTML type=imageset] [/RICH_HTML] Тип: двухфланцевый Материал: алюминий Форма вставки: круглаяМодель для бюджетного сегмента рынка снабжена классическими алюминиевыми двухфланцевыми шипами с круглой вставкой (такими же оснащалась модель Hakkapeliitta 2).
Nordman 5 SUV (2014) Тип: двухфланцевый Материал: алюминий Форма вставки: квадратная
Для новых шин бюджетного сегмента используются шипы с квадратной вставкой и квадратными фланцами, проверенные на шине Hakkapeliitta 5.
Hakkapeliitta 7 (2009) Тип: двухфланцевый Материал: алюминий Форма вставки: шестигранная
В этом поколении вставка имеет форму вытянутого шестигранника, ориентированного поперек направления движения. Чтобы шипы прочнее держались, нижний фланец увеличен в размерах.
Hakkapeliitta 8 (2013) Тип: двухфланцевый Материал: алюминий Форма вставки: шестигранная
Компания Nokian в стремлении соответствовать новому регламенту пошла по альтернативному пути. Новый алюминиевый шип с шестигранной вставкой стал короче и легче (0,8 г), чем шип прошлого поколения. Поскольку это серьезно снижает воздействие на дорожное покрытие, количество шипов не нормируется.
Goodyear
Ultragrip 400 (1996) [RICH_HTML type=imageset] [/RICH_HTML] Тип: однофланцевый Материал: сталь Форма вставки: круглаяШипы-«гвозди» — однофланцевые, с круглой вставкой и стальным корпусом. Это было последнее поколение зимних шипованных шин Goodyear с однофланцевыми шипами.
Ultragrip 500 (2001) Тип: двухфланцевый Материал: сталь Форма вставки: круглая
В вышедшей в 2001 году шине был использован двухфланцевый шип со стальным корпусом (правда, верхний фланец был ненамного шире талии) и обычной круглой вставкой.
Ultragrip Extreme (2007) Тип: двухфланцевый Материал: алюминий Форма вставки: круглая
Первая модификация этой шины вышла с двухфланцевым шипом и круглой вставкой, но кожух уже был заменен на алюминиевый, в результате чего шипы стали легче.
Ultragrip Extreme (2010) Тип: двухфланцевый Материал: алюминий Форма вставки: шестигранная
Вставка шестигранной формы улучшила сцепные свойства шины, поскольку острые грани лучше разбивают лед.
Ultragrip Ice Arctic (2012) Тип: двухфланцевый Материал: алюминий Форма вставки: трапециевидная
На сегодня это, вероятно, самый сложный по форме шип. Длинное основание трапециевидной вставки имеет форму дуги. Именно эта дуга отвечает за сцепление со льдом при торможении, что значительно сказывается на сокращении тормозного пути на льду. Короткое прямое основание трапеции отвечает за сцепные свойства при разгоне, а скошенные боковые стороны улучшают управляемость. Для правильной установки шипа нижний фланец сделан треугольным, а в шине шип удерживает специальный двухслойный резиновый «чехол». Его нижний слой из более твердой резины надежно фиксирует шипы, а внешний, более мягкий, отвечает за сцепные свойства шины.
Gislaved
Nord Frost 3 (2000) [RICH_HTML type=imageset] [/RICH_HTML] Тип: двухфланцевый Материал: алюминий Форма вставки: круглаяНа предыдущей версии стояли очень оригинальные шипы с пластиковым корпусом, но производитель решил вернуться к более традиционным.
Nord Frost 3 (2003) Тип: двухфланцевый Материал: алюминий Форма вставки: овальная
Во второй модификации шины оснастили шипами с овальной вставкой, ориентированной поперек направления движения, чтобы повысить разгонные и тормозные характеристики на льду.
Nord Frost 5 (2006) Тип: двухфланцевый Материал: алюминий Форма вставки: «бриллиант» (прямоугольная)
Пропустив одну цифру в нумерации поколений, новая модель шины получила шипы, полностью аналогичные тем, которыми оснащались шины ContiWinterViking 2.
Nord Frost 100 (2013) Тип: двухфланцевый Материал: алюминий Форма вставки: трехлучевая звезда
Количество шипов ограничено, в соответствии с новым регламентом, 50 штуками на погонный метр. Однако сами шипы очень интересны: форма вставки увеличивает ее эффективный поперечный размер, улучшая сцепные характеристики шины. Корпус шипа круглый, верхний фланец в виде обратного конуса («рюмка») прочнее удерживает шип в шине.
Matador
MP50 Sibir Ice (2012) [RICH_HTML type=imageset] [/RICH_HTML] Тип: двухфланцевый Материал: сталь Форма вставки: круглаяШина бюджетного сегмента снабжена простым стальным двухфланцевым шипом с круглой вставкой.
Cordiant
Snow Cross (2013) [RICH_HTML type=imageset] [/RICH_HTML] Тип: двухфланцевый Материал: алюминий Форма вставки: круглаяАлюминиевый корпус с верхним фланцем в виде обратного конуса («рюмка») и круглой вставкой. На верхнем торце фланца нанесены канавки в виде снежинки, дополняющие дизайн протектора шины. Двухслойный протектор шины с нижним более твердым слоем прочно удерживает шипы и предотвращает их потерю.
Статья «Стальные когти» опубликована в журнале «Популярная механика» (№10, Октябрь 2014).Ремонтная ошиповка зимних шин в Москве и области
Восстановление работоспособности шипованной шины при помощи ремонтной ошиповки – особой технологии с применением специального ремонтного шипа разработанного по уникальной технологии «Теком».
Эта технология увеличивает срок эксплуатации шины примерно в 2 раза, позволяя автовладельцу сэкономить на покупке новых зимних шин.
На услуги по ремонтной ошиповке распространяется действие бонусной программы ШИНСЕРВИС.
Даже дорогие колеса именитых производителей теряют шипы гораздо раньше, чем исчерпывается ресурс покрышки. Обычная ситуация после пары зимних сезонов — протектор как новый, а шипов почти не осталось. Чтобы обеспечить себе безопасность на зимней дороге, приходится покупать новый комплект резины.
Применяемая в наших центрах технология позволяет заменить выпавшие шипы, продлевая срок службы шин как минимум вдвое! Уникальная форма шипа гарантирует ему надежную фиксацию в резине протектора. Тесты, проведенные на базе испытательной лаборатории и на дорогах России, показали, что сила удержания ремонтного шипа в резине протектора такая же, как и при заводской ошиповке. Длина тормозного пути по сравнению с оригинальными шипами при этом остается неизменной.
Ремонтные шипы — это запатентованная технология вторичной ошиповки зимней резины (патент № 98355). Процесс ошиповки аналогичный тому, что применяется при ошиповке новой резины. Шина устанавливается на станок, таким образом, что бы место установки шипа была на сферической платформе (подпятнике). Далее производится диагностика износа протектора, глубина которого должна быть не менее 7 мм. После этого подключается пневматический пистолет к линии, а шип вставляется в приёмник. Перед самой ошиповкой производится очистка установочного отверстия, обработка его водой, после чего в него вводятся разжимные лепестки ударной головки и произвести спуск ремонтного шипа.
Шины рекомендованные к переошиповке
Из шины выпали шипы
Вокруг шипа образовалась щель
Шип легко наклоняется и утапливается в резине
Ремонтные шипы
Шина после ошиповки
Шина после ошиповки
Шина после 10 000 км пробега
Ошиповка автошин производится профессионально, по уникальной технологии, включающей:
- Подбор типоразмера шипов под конкретную шину и условия эксплуатации.
- Контроль качества ошиповки каждой шины.
Требования к зимней резине следующие:
- Резина изначально ошипована заводом-изготовителем.
- Остаточный протектор не менее 7 мм.
- Возраст резины не более 4-х лет (с даты изготовления).
Преимущества:
- Безопасность.
- Срок службы.
- Экономичность.