І не так вже й важливо, вилетів цей шип безпосередньо з колеса автомобіля, що йде попереду, або його «втратили» раніше, а зараз ваш мателот просто зачепив його протектором, а відцентрова сила відправила шматочок металу в політ вам назустріч. Підсумок один: винного не знайти, а вам належить дорогий ремонт. Виходить, що від шипів одна шкода, вони ж ще й асфальтове покриття псують? але і без шипів в ряді ситуацій ніяк не обійтися… Якщо зі сніговою кашею на асфальті наших міст зимові фрикційні шини справляються цілком впевнено, то на чистому льоду і сніжному накаті шипована гума показує впевнену перевагу. Ось тільки проблема утримання самих шипів в тілі протектора нікуди не дівається і вимагає постійної уваги, причому не тільки тому, що вивалилися шипи становлять небезпеку для інших автомобілів, що рухаються по тій же дорозі. Розгубила шипи шина втрачає разом з ними і зчіпні властивості, що в свою чергу може привести до виникнення аварійної ситуації. Звичайно, для цього потрібно втратити не один і не два шипа, а досить багато. Вважається, що шипована шина повністю втрачає ті переваги на льоду і накаті, які дають шипи, при втраті 70% цих «сталевих кігтів», так що доводити шини до такого стану явно не варто… Крім того, несиметрична втрата (наприклад, після гальмування в юз на невдалому місці) може привести до появи дисбалансу, який змусить вас відчути вібрації на кермі і загальний дискомфорт.

Але щоб зрозуміти, як сьогодні вирішується ця проблема, варто згадати історію виникнення і вдосконалення зимових шипованих шин. Поки автомобілів було відносно мало, а їх швидкості – невеликі, для пересування в снігу успішно використовувалися ланцюги протиковзання (вони і зараз не втратили своєї актуальності, і їх широко застосовують в особливо екстремальних умовах). Але ланцюги і швидкість-речі несумісні. І ось в тридцятих роках виникла ідея забезпечити шини шипами, здатними врізатися в лід, таким чином радикально покращуючи зчеплення з дорогою. Власне кажучи, в цій ідеї не було нічого принципово нового: зимові підкови з шипами на той час були річчю цілком буденною.

Як і в багатьох інших випадках, нові технології для початку були апробовані на гоночних трасах. Перші шиповані шини робили так: свердлили в шинах наскрізні отвори і з внутрішньої сторони вставляли в них болти з конічною головкою і шліцом. Зовні борт затягувався гайкою, так що головка утапливалась в гуму і не загрожувала прорвати камеру. Ходимість таких конструкцій була дуже невелика, дві-три сотні кілометрів вони витримували, і цього цілком вистачало на одну зимову гонку.

Після закінчення другої світової війни парк автомобілів, їх швидкість руху і дорожня мережа почали швидко зростати, в тому числі і в країнах, де є справжня зима. Це вимагало знайти рішення, яке дозволяло б радикально покращувати зчеплення шин з дорогою в умовах снігу та ожеледиці, але при цьому мало б достатню довговічність, і таке рішення було знайдено в 50-х роках минулого століття. Так з’явилися шипи сучасного типу. Виглядали ці шипи, як звичайна заклепка, в центрі якої розміщувалася вставка з твердого сплаву. Оснащувалися такими шипами звичайні масові моделі покришок, але вже до 1969 року стало ясно, що поєднання сталевого шипа і швидко дубіючої на морозі гуми далеко від ідеалу в плані функціональності.

Може здатися, що сам по собі шип – не такий вже хайтек. Він складається всього з двох деталей, корпусу і твердого сердечника. З одного боку є фланець, своєрідна капелюшок, якої шип і закріплюється в гумовому блоці протектора, з іншого – виступаюча частина сердечника. Але, з точки зору інженерії, чим простіше той чи інший виріб або деталь, тим складніше його вдосконалити!

Отже, перші шипи виготовлялися зі сталі, мали діаметр близько 9 мм, висоту 14 мм і вагу близько 3 м однак швидко з’ясувалося, що такі шипи неабияк шкодять асфальтовому покриттю: проведені дослідження показали, що встановлені на одному автомобілі шини такого типу «вигризають» з кожного кілометра дороги більше 150 грамів асфальту!

Шинникам довелося розгорнути серйозні науково-конструкторські роботи, адже вага шипа був законодавчо обмежений, і на сьогоднішній день становить близько 1 грама. Домогтися цього вдалося, відмовившись від сталевих корпусів і перейшовши до виготовлення їх з легких, але міцних алюмінієвих сплавів.

Ще недавно великі надії покладалися на наступний крок, тобто на перехід до виготовлення корпусів шипів з неметалевих матеріалів, гуми або пластику (природно, твердосплавні сердечники як і раніше складалися з карбід вольфраму (wc) з домішкою карбідів титану і ніобію (tic, nbc). За ідеєю, такі шипи повинні краще триматися в тілі протектора, а можливість деформації повинна була давати можливість шипу краще вгризатися в сніжно-льодову поверхню, причому випробування все це підтверджували. Однак виявилося, що полігонні тести – це одне, а ось реальна експлуатація – це дещо інше. Корпуси розрекламованих неметалевих шипів почали руйнуватися вже через десяток-другий тисяч кілометрів. А все тому, що пластик і метал мають різні коефіцієнти теплового розширення. Можливо, в майбутньому ми побачимо шипи, виготовлені з металокераміки, проте на сьогоднішній день практично безальтернативним матеріалом для виготовлення корпусів шипів залишається легований алюміній.

Паралельно змінювалися і самі шини: з’явилися моделі, сама конструкція яких була адаптована до установки шипів. Адже одночасно потрібно було вирішувати кілька завдань: підвищувати ефективність роботи шипів, зменшувати їх вплив на асфальтове покриття, ну і домагатися того, щоб шип тримався в гумових блоках якомога надійніше.

Тут всі розробники йдуть своїми шляхами. По-перше, кожна марка намагається знайти оптимальну форму твердосплавного наконечника. Свого часу практично всі використовували сердечники з круглим перетином (виробництво таких «цвяшків» найбільш технологічно). Але рік від року форма наконечників стає все складніше: овальна, шестигранна, з квадратним перетином, у формі прямокутника з виступами на кутах і без них…

Одночасно змінюється і форма корпусу, який все рідше являє собою щось, що нагадує звичайну заклепку або «грибок» з плоскою капелюшком. На “ніжці грибка «з’являється своєрідна» шийка«, що сприяє кращому утриманню шипа в тілі протектора, сам корпус все частіше стає асиметричним, а» капелюшок”, тобто фланець все частіше являє собою геометричну фігуру з округленими кутами: прямокутник, квадрат або трапецію. Однак така асиметрія говорить про те, що шип по-різному буде реагувати на навантаження, що діють в різних напрямках, а значить, при установці шипів потрібно стежити за орієнтацією фланця! відповідно, одна з відомих шинних компаній у своїй популярній моделі використовує два типи шипів, з різною геометрією фланця і формою твердосплавного наконечника, розміщених в різних областях протектора.

Але залишається проблема боротьби з втратою шипів під час руху. Тут теж кожен бренд йде своїм шляхом. Хтось обмежується експериментами з формою і розмірами нижнього фланця і щільністю гуми, а хтось пропонує досить радикальні рішення, наприклад, так звані «впаяні шипи»: на кожен шип наноситься застигає термоадгезионная суміш і потім проводиться ошиповка заготовки шини. У процесі вулканізації покриття шипа і гумова суміш спікаються, утворюючи міцне з’єднання.

Прикладом того, як можна домогтися поставлених цілей, не використовуючи нехай ефективні, але вельми дорогі радикальні рішення, може стати нова шипована зимова шина toyo observe ice-freezer. Ми вже писали про те, яке враження вона справила під час тестів на льодовій трасі, і вельми детально розібрали особливості її конструкції. У тому числі такі фірмові елементи, як “снігові леза” snow blades (спеціальні виступи в плечовій зоні, які підвищують зчеплення в глибокому снігу і колії), асиметричний малюнок зі з’єднаними перемичками блоками протектора, високоамплітудні 3d-ламелі з гострими краями, гумова суміш, виготовлена із застосуванням технології microbit (до розмови про неї ми обов’язково повернемося в майбутньому), багатошарове будова, де під м’яким робочим шаром протектора розташовуються шари більш жорсткої гуми, а також поєднання багатошарового брекера, каркаса з жорсткого поліестеру і боковин з надміцним наповнювальним шнуром.

Але в даному випадку нас цікавить конструкція самого шипа і спосіб його установки. З одного боку, корпус фірмового шипа, що отримав назву ice force, має досить традиційне будова, тобто симетричне круглий перетин. Однак діаметр корпусу зменшений, а діаметр фланця,Навпаки, збільшений, так що шип став нагадувати навіть не грибок, а котушку. Це дозволило, по-перше, підвищити надійність утримання шипа в протекторі (в компанії вважають, що цей параметр виріс на 20%), а по-друге, поліпшити розміщення шипів на поверхні протектора. Насправді дуже важливо, щоб врізається в лід шип не потрапляв в виїмку, залишену іншим шипом – так його робота буде істотно ефективніше. Відповідно, шипи в протекторі розташовуються поздовжніми рядами, і зазвичай число рядів обмежується 10-16. Зрідка зустрічається і двадцятирядна ошиповка, і це вважається серйозним досягненням. Так ось, інженери toyo зуміли довести кількість рядів до 28!

Наконечник твердосплавного сердечника шипа ice force зроблений п’ятикутним, і це забезпечує відмінне зчеплення з льодом, причому як при розгоні і гальмуванні, так і в поворотах, коли шипу доводиться боротися з бічними навантаженнями. Втім, на ефективність роботи впливає і особлива форма отворів, в яких монтуються шипи. Виїмки навколо них мають зазубрені кромки, що забезпечує додаткове зчеплення, а також допомагає відвести крижану крихту з області контакту.

Природно, шипи встановлюються в шини toyo observe ice-freezer за допомогою спеціального обладнання і під суворим контролем. Шини, вироблені на заводі в малайзії, шипують прямо на підприємстві, а ті, які виготовлені в японії, шипують вже в росії (оскільки використання шипів в країні висхідного сонця заборонено законом). В принципі, саме надійність утримання шипів і відрізняє фірмову шиповану шину від універсальних шипованих шин, ошиповка яких проведена в якомусь гаражі. Адже ніхто не заважає придбати пневмопістолет (ну або знайти організацію, в якій є це інструмент), запастися на будь-якому авторинку недорогими шипами і самостійно перетворити нешиповані шини в шиповані. Більш того, є і зовсім недорогі вкручуються шипи, зовні схожі на шуруп-саморіз. Для їх установки і пневмопістолет не потрібен. Все питання в тому, скільки шипів залишиться на таких колесах після перших же інтенсивних гальмувань. Ну а шини toyo observe ice-freezer являють собою прекрасний приклад того, як можна домагатися відмінних результатів, використовуючи і розвиваючи досить традиційні підходи і обходячись без ускладнення (а значить, і подорожчання) конструкції.

Але в будь-якому випадку варто врахувати, що одним з найважливіших факторів в питанні збереження шипів є манера водіння. Якщо ви і взимку постійно їздите “в літній манері”, зловживаєте різкими розгонами і гальмуваннями, різко і активно перебудовуєтеся, регулярно наїжджаєте на бордюри, то шанс розгубити шипи протягом одного сезону у вас істотно вище, ніж у того, хто взимку перемикається на плавне і спокійне водіння. Ще один момент: сучасні гідро – і електропідсилювачі рульового управління мають цілком достатню потужність для того, щоб при інтенсивному обертанні кермом в той момент, коли автомобіль не рухається і при цьому стоїть на асфальті, вирвати всі шипи в області плями контакту. Шипи просто не розраховані на такі бічні навантаження.

Знову ж таки, шинники не втомлюються повторювати, що нові шиповані шини в обов’язковому порядку вимагають обкатки, але занадто багато автовласників про це «забувають» або просто не звертають уваги. Адже правильна обкатка має на увазі, що перші 500-800 км потрібно проїхати на відносно невисокій швидкості, не більше 60-70 км/год, уникаючи різких маневрів і гальмувань, ретельно контролюючи балансування коліс і підтримуючи в шинах рекомендований тиск. Причому проїхати ці 500 км потрібно по асфальту, до випадання снігу. Навіщо це потрібно? так для того, щоб шипи зайняли в тілі протектора правильне положення, гума і метал «прикаталися» один до одного, а мастило, якою покривають шип перед тим, як встановити його в шину, випарувалася. Якщо все зробити правильно, то навколишня шипи гума “звикне «до форми впроваджених в неї» сторонніх тіл”, а шина почне працювати так, як це було передбачено конструкторами. Але в будь-якому випадку автовласник, який вважає, що, встановивши шиповані зимові шини, він зловив бога за бороду і може тепер носитися по трасі і місту в тій же манері, в якій він робив це влітку, ризикує і своїм життям, і життям своїх близьких, і життями інших учасників руху. Так що в черговий раз хочемо сказати: друзі, будь ласка, взимку водите свої машини акуратно і обережно, навіть якщо ви обзавелися комплектом відмінних шипованих шин і правильно їх прикатали.