„Większość ludzi uważa, że opony w ich samochodach są czymś oczywistym” – powiedział Jay Jakupca. „Kupujesz je, używasz ich, albo je lubisz, albo nie. Hałasują lub nie, z jakiegokolwiek powodu. Wiemy, że jest tam kilka stalowych pasów i wiemy, że na górze jest trochę gumy i ma wzór bieżnika. Ale poza tym zwykle nie wiemy zbyt wiele ani nie zagłębiamy się w to.
Zawartość
- Produkcja opon jest dość skomplikowana
- Projektowanie opon jest niezwykle skomplikowane
- Testowanie w prawdziwym świecie
- Ostatecznym testem jest prawdziwe życie
- Następne wyzwanie
Jakupca wie więcej; jest terenowcem opona projektant dla BFGoodrich. Kiedy zespół Digital Trends zdał sobie sprawę, że tak naprawdę nie wiemy wystarczająco dużo o oponach, zadzwoniliśmy do Jakupcy i jego drogowego odpowiednika w BFGoodrich, aby sprawdzić, czy uda nam się złapać wskazówkę.
Polecane filmy
Produkcja opon jest dość skomplikowana
Kiedy się nad tym zastanowić, zwykła opona to niesamowite dzieło. Jest na tyle miękki, że można na nim zostawić ślad paznokciem, ale wytrzymuje w samochodzie od 20 000 do 50 000 mil. W przeciętnym okresie użytkowania opony może ona pracować w temperaturach poniżej zera podczas zamieci lub w temperaturze powyżej 150 stopni w gorący letni dzień. Będzie się przewracał po kamieniach, krawężnikach, dziurach i tym podobnych rzeczach i będzie jechał dalej. Aby przetrwać, opona musi być wystarczająco wytrzymała, aby przyjąć uderzenie i wystarczająco elastyczna, aby odbić się miliony razy.
Ta wytrzymałość jest wbudowana, gdy: opona jest zrobione. Zaczyna się od bliźniaczych pierścieni uszczelniających oponę do koła. Każda opona zbudowana jest wokół dwóch sztywnych pierścieni z drutu. Najpierw powstają warstwy gumy wzmocnione nylonem, poliestrem, kevlarem lub innymi materiałami, które tworzą coś, co producenci opon nazywają karkasem. Następnie na zewnątrz nakładane są gumowane warstwy elastycznego drutu stalowego. Każda warstwa jest sklejana za pomocą kleju. Na koniec nakładana jest i przyklejana miękka guma, z której wykonana jest powierzchnia bieżnika oraz ściana boczna.
Po wytworzeniu „zielona” opona trafia do formy w celu utwardzania. Forma ma wzór bieżnika na swojej wewnętrznej powierzchni, a opona jest podgrzewana i wtłaczana do formy pod ciśnieniem. To działanie tworzy bieżnik wraz z wypukłymi napisami na ścianach bocznych. Gdy opona wyjdzie z formy, jest gotowa do przetestowania i wysyłki.
„…Jeśli mówisz, że chcesz mieć najlepszą przyczepność w błocie, jaką można mieć, cóż, będzie pewien kompromis”.
To oczywiście coś więcej. Mieszanki gumowe różnią się znacznie w oponach zimowych, oponach o wysokich osiągach, oponach do samochodów ciężarowych i ciężkich opony do wyposażenia oraz opony o niskim oporze toczenia stosowane w wielu pojazdach hybrydowych i elektrycznych w celu poprawy zużycia energii efektywność. Mieszanka gumowa stosowana przez każdego producenta opon jest ściśle strzeżoną tajemnicą; nie będą nawet omawiać składników, a tym bardziej receptury.
„To bardzo skomplikowany i długi proces” – powiedział Jakupca. „Przechodzimy przez wiele, wiele mieszanek, ponieważ różne mieszanki zapewniają kilka procent przyczepności na mokrej nawierzchni lub mogą zapewnić o dwa procent lepsze prowadzenie. Może to nie wydawać się dużo, ale związek jest bardzo istotny. Nie chcesz używać letniej mieszanki w oponie zimowej.
Projektowanie opon jest niezwykle skomplikowane
Kiedy już zaczniesz produkować opony, ciężka praca jest już wykonana. Aby bliżej przyjrzeć się procesowi projektowania, skontaktowaliśmy się z Kevinem Reimem, globalnym menedżerem kategorii produktów w firmie B.F. Goodrich On-Road Products.
„Związek, konstrukcja bieżnika i architektura – wszystko to potwierdza nasze doświadczenie w wyścigach i pomaga nam w rozwoju” – oświadczył Reim. „Ale realizujemy również nasz tradycyjny proces rozwoju, podczas którego tworzymy koncepcje i modelujemy je w naszych systemach komputerowych, a następnie je testujemy, właściwie symulując je w naszym komputerze systemy.”
Symulacja komputerowa pozwala inżynierom takim jak Jakupca i Reim przepracować tyle potencjalnych projektów, ile potrzeba, zanim będą musieli stworzyć prototyp. Pierwszym krokiem przy projektowaniu nowej opony jest zadanie pytań.
„Tak naprawdę chodzi o wypróbowanie jak największej liczby pomysłów, w granicach rozsądku, po przeprowadzeniu symulacji tego, co chcemy. Następnie opona trafia do testów.”
„Do czego w szczególności staramy się dążyć?” – zapytał Jakupca. „Na przykład, jeśli mówisz, że chcesz mieć najlepszą przyczepność w błocie, jaka istnieje. Cóż, będzie jakiś kompromis. W wielu przypadkach konieczne może być poświęcenie hałasu lub zużycia. Na przykład nasza opona terenowa BFGoodrich KM3 została stworzona do wspinaczki i do podbojów. Musimy więc mieć przyczepność w błocie i na skałach, a także bardzo solidną ścianę boczną.
„Przeprowadzamy wiele badań rynku wśród konsumentów” – powiedział Reim, „i zbieramy wiele informacji zwrotnych od konsumentów. Uwzględniamy potrzeby konsumenta, potrzeby rynku i wszelkie wymogi regulacyjne razem w bardzo szczegółowej specyfikacji produktu, wraz z kluczowymi celami dotyczącymi wydajności i innymi okular."
Kiedy już wiedzą, czego chcą, inżynierowie korzystają z wyrafinowanego wirtualnego modelu testowania.
„Mamy symulacje trakcji i różnych elementów, takich jak mokra nawierzchnia” – powiedział Reim Digital Trends. „Przeprowadzamy kilka symulacji aquaplaningu. Wszystkie te rzeczy pomagają rozwijać i weryfikować nasze koncepcje. Gdy uznamy, że mamy idealną kombinację, zbudujemy nasze prototypowe warianty. Tak naprawdę chodzi o wypróbowanie jak największej liczby pomysłów, w granicach rozsądku, po przeprowadzeniu symulacji tego, co chcemy. Następnie opona trafia do testów.”
Testowanie w prawdziwym świecie
Testowanie nowego projektu opony jest metodyczne, powtarzalne i oparte na danych.
Zbieramy wszystkie te dane i analizujemy je, aby podjąć decyzje dotyczące kolejnego ruchu w cyklu rozwoju produktu.
„W momencie przystąpienia do testów mamy kilka prototypowych odmian opon” – wyjaśnił Reim. „Następnie udajemy się do naszego ośrodka testowego w Południowej Karolinie. Mamy tam wiele torów i wiele pojazdów. Chodzi o to, że staramy się symulować lub odtworzyć warunki, w jakich te opony będą używane, a nawet bardziej ekstremalne”.
Dla entuzjasty jazdy bycie kierowcą testującym opony może być ostateczną karierą.
„Nasi kierowcy testowi są bardzo dobrze przeszkoleni i doświadczeni w wykrywaniu niuansów między tymi produktami i przekazywaniu nam informacji zwrotnych na temat różnych testów, o które prosiliśmy” – powiedział Reim. „Testy zazwyczaj obejmują typowe hamowanie na mokrej i suchej nawierzchni, hałas i komfort. Ale dużo jeździmy autocrossem na mokrej i suchej nawierzchni”. Testerzy otrzymują więc wynagrodzenie za autocross. Zarejestruj nas!
Oprócz testów na ludziach istnieją zautomatyzowane testy maszynowe.
„To bardzo obiektywne” – stwierdził Reim. „Testy maszynowe służą raczej trwałości i wytrzymałości. Zbieramy wszystkie te dane i analizujemy je, aby podjąć decyzje dotyczące kolejnego ruchu w cyklu rozwoju produktu. Zwykle przechodzimy przez kilka rund generowania koncepcji, prototypowania i testowania, zanim dotrzemy do tego, co naszym zdaniem jest najlepszym produktem na rynku. Dlatego w każdym nowym produkcie wiele się dzieje.”
Ostatecznym testem jest prawdziwe życie
Zadaniem Jakupcy jest zrobienie poza drogą opony, które podołają najtrudniejszym wyścigom na świecie, takim jak Baja 1000. Kierowcy jeżdżący na oponach BFGoodrich w sumie zwyciężyli w Baja 30 razy. W 2018 roku ośmiu z dziesięciu najlepszych kierowców wyścigu Baja 1000 ścigało się na oponach BFGoodrich. Ten wyścig jest postrzegany jako ostateczny sprawdzian.
Opony BFGoodrich — Baja-Tough
„Mamy część danych z Baja 2016” – powiedział Jakupca. „Te informacje były dla nas kluczowe, ponieważ chcieliśmy sprawdzić, co należy dostroić. Z perspektywy terenowej Baja dała nam pewność, której potrzebowaliśmy w KM3.
„Jesteśmy marką wyczynową” – upierał się Reim. „Wydajemy produkty, które naprawdę zaspokajają potrzeby osób poszukujących wydajności. Ludzie, którzy naprawdę doceniają osiągi, jakie mogą uzyskać z pojazdów i oczywiście komponenty pasujące do tych pojazdów. Dlatego angażujemy się w rozwój wielu obiektów sportów motorowych na drogach. Niezależnie od tego, czy chodzi o konstrukcję osnowy, mieszankę bieżnika, czy nawet konstrukcję bieżnika, zdobywamy wiedzę niezbędną do wytwarzania większej liczby produktów na rynek masowy”.
Następne wyzwanie
Samochody osobowe, ciężarowe i SUV-y stale charakteryzują się większym momentem obrotowym i większą mocą, co stawia coraz większe wymagania producentom opon, takim jak Jakupca i Reim. Co więcej, nie chodzi tylko o większy pierwotny moment obrotowy i prędkość; ważne jest, kiedy i w jaki sposób przykładany jest ten moment obrotowy.
„W przypadku układów elektrycznych moment obrotowy zaczyna osiągać szczyt i spodziewamy się, że tak będzie nadal” – powiedział Reim Digital Trends. „Więc już na tym etapie rozumiemy, dokąd musimy zmierzać z naszym produktem. Będziemy musieli opracować sztywniejsze konstrukcje bieżnika, aby wytrzymać taki moment obrotowy”.
Kiedy zrozumiesz, jaką pracę wkładają Twoje opony, trudno uznać je za coś oczywistego. Pamiętaj o tym, gdy następnym razem będziesz miał zamiar przejechać przez kamień lub dziurę.
