Зимние шины: особенности конструкции и поведения

В отдельных регионах России зима длится порой по полгода. Значит и обувь для автомобиля должна быть надежной и по сезону. А что делает ее такой – рассмотрим подробнее.

Протектор

Первое, что бросается в глаза при сравнении зимней и летней резины – существенные различия в рисунке протектора. В то время как у летних шин преобладают массивные плотные блоки и такие же продольные ребра с минимумом стыков, а также скругленная плечевая зона, у зимних моделей все направлено на создание максимального количества сцепных кромок.

Острые кромки с высоким коэффициентом сцепления со снегом и грунтом создаются крупными отдельно расположенными блоками протектора. Мелкие кромки образуются многочисленными ламелями – особо тонкими канавками. Плечевая зона в отличие от летних шин оформлена выступающими краями блоков с выраженным грунтозацепами, нередко выходящими на боковину. Это обеспечивает дополнительное сцепление в глубоком снегу, на рыхлом грунте и в колее.

Расположение кромок блоков и ламелей рассчитано таким образом, что при различном положении руля и управляемых колес всегда найдутся сцепные грани, которые находятся перпендикулярно вектору движения. Это обеспечивает повышенные тяговые и тормозные свойства. Одновременно есть кромки, придающие надежное поперечное сцепление.

Также зимние шины отличаются развитым негативным профилем, то есть совокупностью каналов и канавок. Это позволяет быстро отводить из пятна контакта воду, снег и слякоть.

Рисунок протектора у зимних шин чаще всего бывает направленным симметричным, причем центральная часть сделана стреловидной (V-образной). Это обеспечивает быстрый и равномерный отвод воды, а также образует развитые толкающие кромки.

Встречается и асимметричный рисунок, причем его внутренняя часть, отвечающая за сцепление на снегу, также имеет направленные элементы. Особенно преуспела в разработке зимнего асимметричного рисунка компания Continental.

Отдельно стоящие блоки, да еще и нарезанные ламелями, обладают значительно меньшей жесткостью, чем элементы летних шин. В результате при резких маневрах образуется "люфт" между пятном контакта и ободом. Чтобы хоть как-то уменьшить этот эффект, применяются распорки, перемычки, связующие элементы между блоками. Стенки ламелей сделаны в виде взаимопроникающих пирамидок и углублений (3D-ламели).

Существенным отличием зимних шин от летних является возможность применения шипов.

Резиновая смесь

Вторым элементом зимних шин, радикально отличающимся от летних моделей, является резиновая смесь. Основное ее качество – сохранять эластичность и сцепные свойства при низких температурах. Это достигает особой рецептурой, куда входит повышенное содержание натурального каучука и силики (диоксида кремния).

Эффективно работать зимняя резиновая смесь начинает при среднесуточной температуре ниже +7 градусов. Нижний предел зависит от типа покрышки. У моделей для мягкой европейской зимы это около -20 градусов. Нордические шины высокого качества сохраняют свои свойства при -40-50 градусах.

Использовать зимние шины при теплой погоде крайне нежелательно. Смесь становится излишне мягкой, резина начинает интенсивно стираться. С точки зрения безопасности дела обстоят еще серьезнее – значительно увеличивается тормозной путь и ухудшается поперечное сцепление

Преимущества специальной зимней резиновой смеси для нешипованных покрышек наглядно показывают демонстрационные образцы и заезды от шинных производителей. Так компания Yokohama на показательных тест-драйвах для дилеров и прессы проводит заезды на совершенно гладких сликах по чистому льду – на спортивных катках или тестовых полигонах. При движении со скоростью 5-10 км/ч автомобиль довольно точно и уверенно лавирует между конусами, в то время как транспорту на летних шинах почти невозможно задать четкую траекторию движения. Другой эксперимент с той же смесью проводится на извилистой снежной трассе – машина обута в покрышки с летним рисунком протектора, аналогичным шине Advan Sport. Скорость движения при этом меньше, чем с зимним рисунком протектора, но несоизмеримо выше, чем на летней резине.

Напомним, что фирменная смесь Yokohama представляет собой пористую структуру подобно губчатой. Она моментально впитывает микрослой воды, служащий причиной скольжения на льду, и тут же отбрасывает воду из пор. Каждая пора покрыта сверхтонкой жесткой оболочкой, которая при стачивании образует дополнительные миниатюрные сцепные кромки. Схожую технологию применяет компания Bridgestone с той разницей, что поры ее губчатой резины не имеют оболочки.

Резиновая смесь для шипованных шин по составу и свойствам отличается от резины для нешипованных моделей. Обычно она несколько плотнее, чтобы обеспечить надежное удержание шипов. Многие производители в шипованных моделях используют двухслойный протектор, где нижний слой делается очень плотным, чтобы удерживать нижний фланец шипа.

Несмотря на то, что нижний слой за весь срок службы шины так и не соприкасается с дорогой, ведущие шинные фирмы стараются сделать его высокотехнологичным, чтобы придать ему дополнительные свойства. К примеру, компания Michelin в шине X-Ice North 3 использует термоактивную смесь, которая меняет плотность в зависимости от температуры. Чем теплее на улице, тем мягче резина нижнего слоя, которая позволяет шипам частично утапливаться внутрь. В результате больше задействуется наружная часть протектора, меньше стираются шипы и страдает дорожное покрытие. В мороз смесь твердеет, представляя собой плотную опору для шипа. Тем самым возрастает его прокалывающее действие на льду.

К нижнему слою резины могут добавлять дополнительные элементы. Так Nokian в модели Hakkapelliitta 8 использует амортизирующие "подушечки" под каждым шипом, чтобы снизить их удары о дорогу. По прочности удержания шипов нет равных шине Continental IceContact 2. Каждый шип покрывается специальным адгезирующим составом, который спекается с резиной протектора в процессе вулканизации.

Ездовые характеристики

Из-за мягкой резиновой смеси и не особо жесткого протектора зимние шины существенно уступают летним на сухом асфальте – в разгонной и тормозной динамике, поперечном сцеплении в поворотах и курсовой устойчивости. Нечасто индекс скорости зимних шин превышает 190 км/ч (T). Хотя встречаются модели и с индексом V – 240 км/ч. Вряд ли кто отважится испробовать это на зимней дороге, а высокие скоростные характеристики – это многократный запас надежности. Инженеры считают, что если мощный автомобиль потенциально может создать сильные динамические перегрузки, шина должна этому соответствовать.