Při výrobě sady pneumatik je mnohem více, než si myslíte

"Většina lidí považuje pneumatiky na svých autech za samozřejmost," řekl Jay Jakupca. „Kupujete si je, používáte je, buď se vám líbí, nebo ne. Dělají hluk nebo ne, z jakéhokoli důvodu. Víme, že tam jsou nějaké ocelové pásy a víme, že nahoře je nějaká guma a má vzorek běhounu. Ale kromě toho nemáme tendenci toho moc vědět nebo se do toho ponořit."

Jakupca ví víc než to; je to off-road pneumatika designér pro BFGoodrich. Když si tým Digital Trends uvědomil, že toho o pneumatikách nevíme ani zdaleka dost, zavolali jsme Jakupcovi a jeho silničnímu protějšku z BFGoodrich, abychom zjistili, zda můžeme najít vodítko.

Výroba pneumatik je poněkud komplikovaná

Když se nad tím zamyslíte, obyčejná pneumatika je úžasný kus práce. Je dostatečně měkký, že v něm můžete zanechat nehtem, ale na autě vydrží 20 000 až 50 000 mil. V průběhu průměrné životnosti pneumatiky se může stát, že bude muset pracovat při teplotách pod nulou ve vánici nebo nad 150 stupňů v horkém letním dni. Bude se válet přes kameny, obrubníky, výmoly a ještě něco horšího a bude to pokračovat. Aby pneumatika přežila, musí být dostatečně pevná, aby unesla náraz, a dostatečně pružná, aby se milionkrát odrazila.

Tato houževnatost je zabudována, když a pneumatika je vyrobeno. Začíná to dvojitými kroužky, které těsní pneumatiku ke kolu. Každá pneumatika je postavena kolem těchto dvou tuhých drátěných kroužků. Vrstvy pryže, vyztužené nylonem, polyesterem, kevlarem nebo jinými materiály, vytvářejí to, čemu výrobci pneumatik říkají kostra. Poté se na vnější stranu navrství pogumované vrstvy pružného ocelového drátu. Každá vrstva je připevněna lepidlem. Nakonec se nanese a přilepí měkká pryž, která tvoří povrch běhounu a bočnici.

Jakmile je „zelená“ pneumatika vyrobena, jde do formy pro vytvrzení. Forma má vzorek běhounu na svém vnitřním povrchu a pneumatika se zahřívá a natlakuje do formy. Tato akce tvoří běhoun spolu s vyvýšeným nápisem, který najdete na bočních stěnách. Když pneumatika vyjede z formy, je připravena k testování a expedici.

Je toho samozřejmě víc. Pryžové směsi se dramaticky liší mezi zimními pneumatikami, vysoce výkonnými pneumatikami, nákladními a těžkými pneumatikami pneumatiky pro vybavení a pneumatiky s nízkým valivým odporem používané u mnoha hybridů a elektromobilů ke zlepšení energie účinnost. Gumová směs, kterou používá každý výrobce pneumatik, je přísně střeženým tajemstvím; nebudou ani diskutovat o složkách, natož o složení.

"Je to velmi propracovaný a dlouhý proces," řekl Jakupca. "Procházíme mnoha a mnoha směsmi, protože různé směsi vám poskytnou pár procent trakce na mokru nebo vám mohou poskytnout o dvě procenta lepší ovladatelnost." Možná se to nezdá, ale sloučenina je velmi zásadní. Nechcete použít letní směs na zimní pneumatiku."

Konstrukce pneumatik je velmi složitá

Jakmile jste v bodě skutečné výroby pneumatik, těžká práce je již hotová. Abychom se blíže podívali na proces návrhu, kontaktovali jsme Kevina Reima, globálního manažera kategorie produktů pro B.F. Goodrich On-Road Products.

„Směs, design běhounu a architektura, to vše se osvědčilo našimi zkušenostmi v závodění a pomáhá nám to vést ve vývoji,“ prohlásil Reim. „Ale děláme i náš tradiční vývojový proces, kdy vytváříme koncepty, modelujeme je v našich počítačových systémech a poté je testujeme, vlastně simulujeme v našem počítači systémy.”

Počítačová simulace umožňuje inženýrům jako Jakupca a Reim propracovat tolik potenciálních návrhů, kolik je potřeba, než se budou muset zavázat k vytvoření prototypu. Prvním krokem k návrhu nové pneumatiky je kladení otázek.

"O co konkrétně se snažíme usilovat?" zeptal se Jakupca. „Pokud například říkáte, že chcete mít nejlepší přilnavost v blátě, jaká existuje. No, dojde k nějakému kompromisu. Mnohokrát možná budete muset obětovat hluk nebo budete muset obětovat opotřebení. Například naše terénní pneumatika BFGoodrich KM3 je stvořena ke stoupání, stavěna k dobývání. Takže potřebujeme mít přilnavost v blátě, skále a také potřebujeme mít tuto velmi robustní bočnici.“

„Provádíme mnoho studií zaměřených na spotřebitele,“ řekl Reim, „a bereme spoustu zpětné vazby od spotřebitelů. Klademe na potřeby spotřebitele i potřeby trhu a všechny regulační požadavky společně ve velmi specifické specifikaci produktu, spolu s klíčovými cíli pro výkon a další brejle."

Jakmile inženýři vědí, co chtějí, použijí sofistikovaný virtuální testovací model.

„Máme simulace trakce a různých prvků, jako je mokrá vozovka,“ řekl Reim pro Digital Trends. „Máme nějaké simulace hydroplaningu, které provozujeme. Všechny tyto věci pomáhají rozvíjet a dokazovat naše koncepty. Jakmile si myslíme, že máme ideální kombinaci, postavíme naše prototypové varianty. Je to opravdu o tom, vyzkoušet co nejvíce nápadů, v rámci rozumu, poté, co jsme nasimulovali to, co chceme. Pak jde pneumatika na testování."

Testování v reálném světě

Testování nového designu pneumatiky je metodické, opakovatelné a založené na datech.

„V okamžiku, kdy jdeme na testování, máme řadu prototypových variant pneumatik,“ vysvětlil Reim. "Pak jdeme do našeho testovacího zařízení v Jižní Karolíně." Máme tam řadu tratí a řadu vozidel. Celá podstata spočívá v tom, že se snažíme simulovat nebo replikovat podmínky, ve kterých budou tyto pneumatiky používány, a ještě extrémnější podmínky.

Pro nadšence do řízení může být testovací řidič pneumatik tou nejlepší kariérou.

"Naši testovací řidiči jsou velmi dobře vyškoleni a mají zkušenosti s odhalováním nuancí mezi těmito produkty a poskytováním zpětné vazby k různým testům, které jsme požadovali," řekl Reim. "Testování obvykle zahrnuje obvyklé mokré a suché brzdění, hluk a pohodlí. Ale děláme hodně autokrosu na mokru i na suchu." Testeři jsou tedy placeni do autokrosu. Přihlaste se k nám!

Kromě testování na lidech existuje automatizované strojové testování.

"Je to velmi objektivní," řekl Reim. „Strojové testování je zaměřeno spíše na odolnost a výdrž. Shromažďujeme všechna tato data a zpracováváme je, abychom mohli rozhodnout o našem dalším kroku v cyklu vývoje produktu. Obvykle procházíme několika koly generování konceptů do prototypování a testování, než dojdeme k tomu, o čem jsme přesvědčeni, že je pro trh nejlepším produktem. Takže do každého nového produktu jde hodně.“

Ultimate Test je skutečný život

Jakupcův úkol je vyrobit terénní pneumatiky, které zdolají nejtěžší závody na světě, jako je Baja 1000. Jezdci s pneumatikami BFGoodrich vyhráli závod Baja celkem 30krát. V roce 2018 závodilo osm z deseti nejlepších jezdců na Baja 1000 na pneumatikách BFGoodrich. Tento závod je považován za konečný test.

"Získali jsme některá data z Baja 2016," řekl Jakupca. „Tyto informace byly pro nás zásadní, abychom se podívali na to, co je potřeba vyladit. Z pohledu off-roadu nám Baja dala důvěru, kterou jsme v KM3 potřebovali.“

"Jsme výkonnostní značka," trval na svém Reim. „Vydáváme produkty, které skutečně uspokojí ty, kteří hledají výkon. Lidé, kteří opravdu oceňují výkon, který dokážou z vozidel dostat, a samozřejmě komponenty, které do těchto vozidel pasují. Takže jsme zapojeni do řady motoristických sportovišť pro rozvoj na silnici. Ať už je to konstrukce kostry nebo je to směs pro běhoun nebo dokonce design běhounu, to nám přináší know-how, které je zapotřebí k výrobě produktů pro masovější trh.“

Další výzva

Auta, nákladní auta a SUV neustále přicházejí s vyšším točivým momentem a vyšším výkonem, což klade stále větší požadavky na výrobce pneumatik, jako je Jakupca a Reim. Dále nejde jen o to, že je zde více surového točivého momentu a rychlosti; jde o to, kdy a jak je tento točivý moment aplikován.

„U elektrických systémů točivý moment začíná procházet střechou a očekáváme, že to tak bude pokračovat,“ řekl Reim pro Digital Trends. „Takže právě tam chápeme, kam se musíme s naším produktem dostat. Budeme muset vymyslet design běhounu, který bude tužší, abychom byli schopni zvládnout tento točivý moment."

Jakmile pochopíte práci, která je spojena s vašimi pneumatikami, je těžké je považovat za samozřejmost. Mějte to na paměti, až se příště chystáte přejet přes kámen nebo výmol.