Det finns mycket mer att göra din uppsättning däck än du tror

"De flesta tar däcken på sina bilar för givna", säger Jay Jakupca. "Du köper dem, du använder dem, antingen gillar du dem eller inte. De låter eller så gör de inte det, oavsett anledning. Vi vet att det finns några stålbälten där, och vi vet att det finns en del gummi på toppen, och det har ett slitbanemönster. Men bortsett från det tenderar vi inte att riktigt veta mycket eller dyka in i det."

Jakupca vet mer än så; han är en terrängbil däck designer för BFGoodrich. När Digital Trends-teamet insåg att vi egentligen inte visste tillräckligt mycket om däck, ringde vi Jakupca och hans motsvarighet på vägen på BFGoodrich för att se om vi kunde få en ledtråd.

Att tillverka däck är lite komplicerat

När du tänker efter är ett vanligt däck ett fantastiskt arbete. Den är tillräckligt mjuk att du kan lämna ett märke i den med nageln, men den varar 20 000 till 50 000 miles på din bil. Under ett genomsnittligt däcks livslängd kan det behöva fungera i minusgrader i en snöstorm eller över 150 grader en varm sommardag. Den kommer att rulla över stenar, trottoarkanter, gropar och värre, och den kommer att fortsätta. För att överleva måste ett däck vara tillräckligt hårt för att ta en träff och tillräckligt flexibelt för att studsa tillbaka miljontals gånger.

Den segheten är inbyggd när en däck är gjord. Det börjar med tvillingringarna som tätar däcket till hjulet. Varje däck är uppbyggt kring dessa två styva vajerringar. Lager av gummi, förstärkta med nylon, polyester, kevlar eller andra material fortsätter först för att skapa vad däckmakare kallar en stomme. Därefter läggs gummibelagda lager av flexibel ståltråd på utsidan. Varje lager är fäst med ett lim. Slutligen appliceras och limmas det mjuka gummit som gör slitbanan och sidoväggen på plats.

När det "gröna" däcket är tillverkat, går det in i en form för härdning. Formen har slitbanemönstret på sin insida, och däcket värms upp och trycksätts i formen. Denna åtgärd bildar slitbanan, tillsammans med den upphöjda skriften du hittar på sidoväggarna. När däcket kommer ut ur formen är det redo att testas och skickas ut.

Det finns mer än så, så klart. Gummiblandningar skiljer sig dramatiskt mellan vinterdäck, högpresterande däck, lastbilsdäck och tunga utrustningsdäck och däcken med lågt rullmotstånd som används på många hybrider och elbilar för att förbättra energin effektivitet. Gummiblandningen som används av alla däcktillverkare är en noga bevarad hemlighet; de kommer inte ens att diskutera ingredienserna, än mindre formeln.

"Det är en mycket komplicerad och lång process," sa Jakupca. "Vi går igenom många, många föreningar eftersom olika föreningar ger dig ett par procent i våtgrepp, eller så kan det ge dig två procent bättre hantering. Det kanske inte verkar så mycket, men föreningen är väldigt avgörande. Du vill inte använda en sommarblandning på ett vinterdäck."

Att designa däck är superkomplicerat

När du väl är vid punkten för att faktiskt tillverka däcken är det hårda arbetet redan gjort. För att få en närmare titt på designprocessen kontaktade vi Kevin Reim, Global Product Category Manager för B.F. Goodrich On-Road Products.

"Sammansatt, slitbanedesign och arkitektur, allt som bevisas genom vår erfarenhet av racing och hjälper oss att vägleda oss i utvecklingen," förklarade Reim. "Men vi gör vår traditionella utvecklingsprocess också, där vi skapar koncept, modellerar dem inom våra datorsystem och sedan testa dem, faktiskt simulera dem i vår dator system.”

Datorsimulering gör att ingenjörer som Jakupca och Reim kan arbeta igenom så många potentiella konstruktioner som behövs innan de måste förbinda sig till en prototyp. Det första steget för att designa ett nytt däck är att ställa frågor.

"Vad är det speciellt vi försöker sträva efter?" frågade Jakupca. "Till exempel, om du säger att du vill ha den bästa lerkraften som finns. Nåväl, det kommer att bli en kompromiss. Många gånger kanske du måste offra buller, eller så kanske du måste offra slitage. Till exempel är vårt BFGoodrich KM3 terrängdäck byggt för att klättra, byggt för att erövra. Så vi måste kunna ha grepp av lera, stendrag, och vi måste också ha denna mycket robusta sidovägg."

"Vi gör en hel del marknad-till-konsumentstudier," sa Reim, "och vi tar mycket feedback från konsumenter. Vi sätter konsumentens behov såväl som marknadens behov och alla regulatoriska krav tillsammans i en mycket specifik produktspecifikation, tillsammans med nyckelmål för prestanda och annat specifikationer."

När de väl vet vad de vill ha använder ingenjörerna en sofistikerad virtuell testmodell.

"Vi har simuleringar för dragkraft och olika element som våt beläggning," sa Reim till Digital Trends. "Vi har några vattenplaningssimuleringar som vi kör. Alla dessa saker hjälper till att utveckla och bevisa våra koncept. När vi tror att vi har den perfekta kombinationen kommer vi att bygga våra prototypvarianter. Det handlar verkligen om att pröva så många idéer som möjligt, inom rimliga gränser, efter att vi har simulerat vad vi vill. Sedan går det däcket till test."

Tester i verkliga världen

Att testa en ny däckdesign är metodiskt, repeterbart och datadrivet.

"När vi går till testning har vi ett antal prototypvariationer av däck," förklarade Reim. ”Då åker vi till vår testanläggning i South Carolina. Vi har ett antal spår och ett antal fordon där. Hela poängen är att vi försöker simulera eller replikera de förhållanden som dessa däck kommer att användas i, och ännu mer extrema förhållanden."

För en körentusiast kan vara en däcktestförare vara den ultimata karriären.

"Våra testförare är mycket välutbildade och erfarna i att upptäcka nyanser mellan dessa produkter och ge oss feedback till de olika tester som vi har begärt," sa Reim. "Tester innebär vanligtvis den vanliga våta och torra bromsningen, buller och komfort. Men vi kör mycket autocross i vått och torrt.” Så testarna får betalt för autocross. Anmäl oss!

Förutom mänskliga tester finns det automatiserad maskintestning.

"Det är väldigt objektivt," sa Reim. "Maskintestning är mer för hållbarhet och uthållighet. Vi samlar in all denna data och vi krossar den för att fatta beslut om vårt nästa steg i produktutvecklingscykeln. Vi går vanligtvis igenom flera omgångar av konceptgenerering till prototyper och tester innan vi kommer fram till vad vi anser är den bästa produkten för marknaden. Så mycket går in i varje ny produkt.”

Det ultimata testet är det verkliga livet

Jakupcas jobb är att göra av vägen däck som kommer att erövra de tuffaste loppen i världen, som Baja 1000. Förare som kör BFGoodrich-däck har vunnit Baja totalt 30 gånger. Under 2018 tävlade åtta av de tio bästa förarna i Baja 1000 på BFGoodrich-däck. Det loppet ses som det ultimata testet.

"Vi fick en del av data från 2016 Baja," sa Jakupca. "Denna informationen var avgörande för oss för att titta på vad som behövde trimmas. Ur terrängperspektivet gav Baja oss det förtroende vi behövde i KM3.”

"Vi är ett prestandamärke", insisterade Reim. "Vi lägger ut produkter som verkligen vänder sig till prestationssökande. Folk som verkligen uppskattar prestandan som de kan få ur fordon och naturligtvis komponenterna som passar dessa fordon. Så vi är involverade i ett antal motorsportplatser för utveckling på väg. Oavsett om det är stomkonstruktion eller det är sammansättningen för slitbanan eller till och med slitbanans design, som ger oss den kunskap som krävs för att producera fler massmarknadsprodukter."

Nästa utmaning

Bilar, lastbilar och stadsjeepar kommer hela tiden med mer vridmoment och fler hästkrafter, och det ställer ett ständigt ökande krav på däcktillverkare som Jakupca och Reim. Dessutom är det inte bara så att det finns mer råvridmoment och hastighet; det är när och hur det vridmomentet appliceras.

"Med elektriska system börjar vridmomentet gå genom taket och vi förväntar oss att det kommer att fortsätta på det sättet", sa Reim till Digital Trends. "Så precis där förstår vi vart vi behöver gå med vår produkt. Vi kommer att behöva komma med slitbanor som är styvare för att kunna hantera det vridmomentet."

När du väl förstår det arbete som ligger i dina däck är det svårt att ta dem för givet. Tänk på det nästa gång du ska köra över en sten eller ett hål.