Izdelava vašega kompleta pnevmatik je veliko večja, kot si mislite

"Večina ljudi jemlje pnevmatike na svojih avtomobilih za samoumevne," je dejal Jay Jakupca. »Kupiš jih, uporabljaš, ali so ti všeč ali pa ne. Povzročajo hrup ali pa ne, iz katerega koli razloga. Vemo, da je tam nekaj jeklenih pasov in vemo, da je nekaj gume na vrhu in ima vzorec tekalne plasti. Toda poleg tega se ne nagibamo k temu, da bi vedeli veliko ali se poglobili v to.«

Jakupca ve več kot to; on je terenec pnevmatika oblikovalec za BFGoodrich. Ko je ekipa Digital Trends ugotovila, da v resnici ne vemo niti približno dovolj o pnevmatikah, smo poklicali Jakupca in njegovega kolega na cesti pri BFGoodrich, da bi videli, ali lahko ujamemo namig.

Izdelava pnevmatik je precej zapletena

Če dobro pomislite, je navadna pnevmatika neverjeten kos dela. Je dovolj mehak, da lahko na njem pustite sled z nohtom, vendar zdrži 20.000 do 50.000 milj na vašem avtomobilu. Med povprečno življenjsko dobo pnevmatike bo morda morala delovati pri temperaturah pod ničlo v snežnem metežu ali nad 150 stopinj v vročem poletnem dnevu. Prekotalil se bo po skalah, robnikih, luknjah in še kaj, in nadaljeval. Da preživi, ​​mora biti pnevmatika dovolj močna, da prenese udarec, in dovolj prožna, da se milijonkrat odbije.

Ta trdnost je vgrajena, ko a pnevmatika je narejen. Začne se z dvojnimi obroči, ki tesnijo pnevmatiko na kolo. Vsaka pnevmatika je zgrajena okoli teh dveh togih žičnih obročev. Plasti gume, ojačane z najlonom, poliestrom, kevlarjem ali drugimi materiali, gredo naprej, da ustvarijo tisto, kar proizvajalci pnevmatik imenujejo karkasa. Nato se z gumo prevlečene plasti prožne jeklene žice nanesejo na zunanjo stran. Vsaka plast je pritrjena z lepilom. Nazadnje se nanese in prilepi mehka guma, ki tvori tekalno površino in bočnico.

Ko je »zelena« pnevmatika izdelana, gre v kalup za sušenje. Kalup ima vzorec tekalne plasti na svoji notranji strani, pnevmatika pa je segreta in pod pritiskom v kalup. To dejanje tvori tekalno plast skupaj z dvignjenimi napisi, ki jih najdete na bočnicah. Ko pride pnevmatika iz kalupa, je pripravljena za testiranje in odpremo.

Seveda je več kot to. Gumene zmesi se dramatično razlikujejo med zimskimi pnevmatikami, visokozmogljivimi pnevmatikami, pnevmatikami za tovornjake in težkimi pnevmatikami pnevmatike za opremo in pnevmatike z nizkim kotalnim uporom, ki se uporabljajo na številnih hibridih in električnih vozilih za izboljšanje energije učinkovitost. Gumijasta zmes, ki jo uporablja vsak proizvajalec pnevmatik, je skrbno varovana skrivnost; ne bodo niti razpravljali o sestavinah, še manj o formuli.

"Gre za zelo dodelan in dolgotrajen proces," je dejal Jakupca. »Preizkušamo veliko, veliko zmesi, ker vam bodo različne zmesi zagotovile nekaj odstotkov oprijema na mokrem ali pa vam lahko dajo dva odstotka boljšo vodljivost. Morda se ne zdi veliko, vendar je spojina zelo pomembna. Nočete uporabljati letne zmesi na zimski pnevmatiki.«

Oblikovanje pnevmatik je super zapleteno

Ko ste na točki dejanske izdelave pnevmatik, je težko delo že opravljeno. Da bi si podrobneje ogledali proces oblikovanja, smo stopili v stik s Kevinom Reimom, vodjo globalne kategorije izdelkov za B.F. Goodrich On-Road Products.

»Zmes, dizajn tekalne plasti in arhitektura, vse to je dokazano z našimi izkušnjami na dirkah in nam pomaga pri razvoju,« je izjavil Reim. »Vendar izvajamo tudi naš tradicionalni razvojni proces, kjer ustvarjamo koncepte, jih modeliramo znotraj naših računalniških sistemov in jih nato testiramo, dejansko simuliramo znotraj našega računalnika sistemi."

Računalniška simulacija omogoča inženirjem, kot sta Jakupca in Reim, da obdelajo čim več možnih načrtov, kot je potrebno, preden se morajo posvetiti prototipu. Prvi korak pri načrtovanju nove pnevmatike je postavljanje vprašanj.

"Za kaj si še posebej prizadevamo?" je vprašal Jakupca. »Na primer, če rečete, da želite imeti najboljši oprijem v blatu. No, nekaj kompromisov bo. Velikokrat boste morda morali žrtvovati hrup ali pa boste morali žrtvovati obrabo. Na primer, naša terenska pnevmatika BFGoodrich KM3 je narejena za plezanje, narejena za osvajanje. Zato moramo imeti oprijem v blatu, v skalah in prav tako moramo imeti to zelo robustno stransko steno.«

»Izvajamo veliko študij med trgi in potrošniki,« je dejal Reim, »in sprejemamo veliko povratnih informacij od potrošnikov. Upoštevamo tako potrebe potrošnika kot potrebe trga in vse zakonske zahteve skupaj v zelo specifični specifikaciji izdelka, skupaj s ključnimi cilji za uspešnost in drugo specifikacije."

Ko inženirji vedo, kaj hočejo, uporabijo prefinjen model virtualnega testiranja.

"Imamo simulacije za oprijem in različne elemente, kot je moker pločnik," je Reim povedal za Digital Trends. »Imamo nekaj simulacij akvaplaninga, ki jih izvajamo. Vse te stvari pomagajo razviti in dokazati naše koncepte. Ko bomo mislili, da imamo idealno kombinacijo, bomo zgradili svoje prototipne različice. V resnici gre za preizkušanje čim več idej v razumnih mejah, potem ko smo simulirali, kar želimo. Potem gre ta pnevmatika na testiranje.”

Testiranje v resničnem svetu

Testiranje nove zasnove pnevmatik je metodično, ponovljivo in temelji na podatkih.

"Na točki, ko gremo na testiranje, imamo številne prototipne različice pnevmatik," je pojasnil Reim. »Potem gremo v naš testni obrat v Južni Karolini. Tam imamo številne proge in številna vozila. Bistvo je v tem, da poskušamo simulirati ali posnemati pogoje, v katerih se bodo te pnevmatike uporabljale, in celo bolj ekstremne pogoje.«

Za ljubitelje vožnje bi lahko bil testni voznik pnevmatik najboljša kariera.

»Naši testni vozniki so zelo dobro usposobljeni in imajo izkušnje z odkrivanjem nians med temi izdelki in nam dajejo povratne informacije o različnih testiranjih, ki smo jih zahtevali,« je dejal Reim. »Testiranje običajno vključuje običajno zaviranje na mokri in suhi podlagi, hrup in udobje. Vendar veliko delamo na avtokrosu na mokrem in suhem.” Torej so preizkuševalci plačani za avtokros. Prijavi nas!

Poleg človeškega testiranja obstaja avtomatizirano strojno testiranje.

"To je zelo objektivno," je dejal Reim. »Strojno testiranje je bolj namenjeno trajnosti in vzdržljivosti. Zbiramo vse te podatke in jih strnemo, da sprejmemo odločitve o naši naslednji potezi v razvojnem ciklu izdelka. Običajno gremo skozi več krogov ustvarjanja koncepta do izdelave prototipov in testiranja, preden pridemo do izdelka, za katerega menimo, da je najboljši za trg. Zato je v vsak nov izdelek vključeno veliko.”

Končni preizkus je resnično življenje

Jakupčeva naloga je narediti brezpotje pnevmatike, ki bodo premagale najtežje dirke na svetu, kot je Baja 1000. Vozniki s pnevmatikami BFGoodrich so skupno 30-krat zmagali na dirki Baja. Leta 2018 je osem od desetih najboljših voznikov na dirki Baja 1000 dirkalo na pnevmatikah BFGoodrich. Ta dirka velja za ultimativni preizkus.

"Dobili smo nekaj podatkov iz Baje 2016," je dejal Jakupca. »Te informacije so bile za nas ključne, da smo ugotovili, kaj je treba prilagoditi. Z vidika terenske vožnje nam je Baja v KM3 vlil zaupanje, ki smo ga potrebovali.”

"Smo zmogljiva blagovna znamka," je vztrajal Reim. »Proizvajamo izdelke, ki resnično poskrbijo za tiste, ki iščejo uspešnost. Ljudje, ki resnično cenijo zmogljivost, ki jo lahko dobijo iz vozil, in seveda komponente, ki ustrezajo tem vozilom. Tako smo vključeni v številna prizorišča motošporta za razvoj na cesti. Ne glede na to, ali gre za konstrukcijo karkase ali zmes za tekalno plast ali celo za dizajn tekalne plasti, to nam daje znanje in izkušnje, ki je potrebno za proizvodnjo več izdelkov za množični trg.«

Naslednji izziv

Avtomobili, tovornjaki in športna terenska vozila nenehno prihajajo z več navora in več konjskih moči, kar povzroča vedno večje povpraševanje po proizvajalcih pnevmatik, kot sta Jakupca in Reim. Poleg tega ne gre le za več surovega navora in hitrosti; to je, kdaj in kako se ta navor uporabi.

"Pri električnih sistemih začne navor iti čez streho in pričakujemo, da bo tako tudi naprej," je Reim povedal za Digital Trends. »Torej takoj razumemo, kam moramo iti z našim izdelkom. Morali bomo pripraviti dezene tekalne plasti, ki bodo bolj togi, da bomo lahko obvladovali ta navor.«

Ko enkrat razumete delo, ki ga opravljajo vaše pnevmatike, jih je težko vzeti za samoumevne. Imejte to v mislih, ko boste naslednjič povozili kamen ali luknjo.