Шина дыбысы және тыныш шина технологиясы

1. «Елемей қарым-қатынас» пайда болуы: шина дабылдарының тарихи түрленуі

Автокөлік өнеркәсібінің ұзақ тарихы бойы шиналардың дыбысы елемеулі болып келді. Ерте кезде отынмен жұмыс істейтін автомобильдердің қозғалтқышының гүрсілеуі, берілістердің механикалық дыбысы мен шасси мен жетектің тербелісі автомобиль дыбысының негізгі көздері болып табылды.

Сол кезде шина мен жол арасындағы үйкеліс нәтижесінде пайда болатын дыбыс осы қатаң дыбыстармен жабырылды. Әртүрлі шинаның тыныштық жұмысында айырмашылықтар болса да, тұтынушылар оны тікелей сезінуі қиын болды және тыныштық табиғи түрде шинаны таңдаудың негізгі критерийіне айналмады.

Бірақ, автомобиль өнеркәсібінің «электрлендіруге, интеллектуалдылыққа және тыныштыққа» өтуі осы жағдайды толығымен өзгертті. Шиналардың шуы «артаға» қарай емес, «алдыға» шықты және жүргізуші тәжірибесіне әсер ететін негізгі факторға айналды, бұл бүкіл шина өнеркәсібін тыныштық технологиясын дамыту бойынша ірі жұмыстар жүргізуге мәжбүр етті.

However, with the automotive industry's transition toward "electrification, intelligence, and quietness," this situation has been completely changed. Tire noise has moved from the "backstage" to the "front stage," becoming a key factor affecting the driving experience and forcing the entire tire industry to embark on a major effort in developing quieting technology.

2. Оттық қозғалтқышты көліктердің дыбыс ышылын төмендету: Шиналардың шуыл проблемасының туындауының тікелей себебі

Автомобильдың тыныштығын жан-жақты жақсарту - шина дабылына қатысты қайғы-қасіреттің артуына тікелей әкеп соқтырады. Соңғы жылдары бірқатар жоғарғы санаттағы бензинді автомобильдер мен негізгі отбасылық автомобильдер де дыбыстан қорғауға көп инвестиция салуда: кузовға дыбыстан оқшаулау материалдары қосылды, терезелер екі қабатты ламинатты шыныға ауыстырылды, қозғалтқыш бөліміне дыбыстан оқшаулау жабыны қойылды және шассиға дыбыстан оқшаулау панельдері орнатылды. Бұл шаралар автомобильдің дыбысын бақылауды жаңа деңгейге көтерді.

Мәліметтерге сәйкес, он жыл бұрын 60 км/сағ жылдамдықпен жүргендегі негізгі бензинді автомобильдердің ішкі дыбыс деңгейі шамамен 65 децибелді құрады. Қазір осындай классқа жататын автомобильдердің ішкі дыбыс деңгейі жалпы алғанда 58-62 децибелге дейін төмендеді, кейбір жоғары сапалы модельдерде 55 децибелден төмен мәнге жетіп, кітапхана тыныштығына жақындайды.

Бұл «төменгі дыбыс деңгейінде» шиналардың шуы әлдеқайда көп байқалатын болды. Бұрын қозғалтқыштың шуымен жабылған шиналардың шуы енді ішкі шудың ең байқаларлық көзіне айналды. Тұрақты жылдамдықта осындай «шуылдау» немесе «сырқылдау» дыбысы ерекше қажетін туғызады, ұзақ уақыт бойы шаршауды тудырады және жол жылуына үлкен әсер етеді.

Data shows that ten years ago, the average interior noise level of mainstream gasoline-powered vehicles at 60 km/h was approximately 65 decibels. Today, the interior noise level of vehicles in the same class has generally dropped to 58-62 decibels, with some high-end models even achieving levels below 55 decibels, approaching the quietness of a library.

With this "low noise floor," tire noise has become dramatically more noticeable. Previously masked by engine noise, tire noise has now become the most noticeable source of interior noise. This "buzzing" or "rustling" sound is particularly disturbing at a constant speed, causing fatigue over extended periods and significantly impacting ride comfort.

3. Электр көліктердің танымалдылығы: Дөңгелек шуын алға шығару

Электр қозғалтқышты көліктердің танымалдылығының артуы шина дыбысын одан әрі алға шығарды. Дәстүрлі отынмен жұмыс істейтін көліктерден өзгеше, электр қозғалтқышты көліктерде негізгі дыбыс көзі болып табылатын қозғалтқыш жоқ. Қозғалтқыштан туындайтын дыбыс өте төмен, тіпті төмен жылдамдықта елемеу дәрежеде болады.

Бұл электр қозғалтқышты көліктердегі доңғырақ пен жер арасындағы үйкеліс шуын негізгі шу көзіне айналдырады және оның әсері тағы да маңызды болып табылады. Сынақ деректері бірдей жылдамдықта және жол жағдайында электр қозғалтқышты көліктердегі доңғырақ шуы дәстүрлі отынмен жұмыс істейтін көліктерге қарағанда 3-5 децибелге жоғары екенін көрсетеді. Бұл айырма жоғары жылдамдықтарда одан сайын кеңейеді. «Ең тыныш» жүру тәжірибесін іздейтін электр қозғалтқышты көлік пайдаланушылары үшін доңғырақ шуы көліктің қанағаттануына әлбетте үлкен кемшілікке айналды.

Бір уақытта елдер қозғалыс құралдарының дыбыс шығару стандарттарын қатаңдатқан кезде электр қозғалыс құралдары дыбысты бақылау бойынша тіпті жоғары талаптарға тап болуда. Мысалы, ЕО электр қозғалыс құралдары жаяу жүргіншілердің қауіпсіздігін қамтамасыз ету үшін төменгі жылдамдықта ескерту дыбысын шығаруын талап етеді. Алайда, қалыпты жылдамдықта ішкі және сыртқы дыбыс деңгейлері тағы да қатаң шектеулерге сай болуы керек. Бұл саясат шинакөтеруші компанияларды тыныш технологияларды зерттеуге және дамытуға инвестиция салуға итермеледі.

This makes tire-to-ground friction noise the primary noise source in electric vehicles, and its impact is even more significant. Test data shows that at the same speed and road conditions, tire noise levels in electric vehicles are 3-5 decibels higher than those in traditional fuel-powered vehicles. This gap widens further at higher speeds. For electric vehicle users seeking an "ultimately quiet" driving experience, tire noise has undoubtedly become a significant shortcoming that affects vehicle satisfaction.

At the same time, as countries tighten vehicle noise emission standards, electric vehicles face even higher demands for noise control. For example, the EU mandates that electric vehicles emit warning sounds at low speeds to ensure pedestrian safety. However, at normal speeds, both interior and exterior noise levels must meet stricter limits. This policy has also driven tire companies to invest in quieting technology research and development.

4. Көп өлшемді жаңалықтар: Шина компанияларының дыбыс төмендету технологиясын зерттеу және дамыту бағыты

Тыныш доңғалақтарға деген сұраныс арта түсуіне байланысты шинелер өндіруші компаниялар өздерінің ғылыми-зерттеу жұмыстарын күшейтіп, материалдар, құрылым және орам үлгісін қоса алғанда, бірнеше бағытта тыныштық технологиясындағы жаңалықтарды зерттеп, тыныш шина өнімдерінің үздіксіз жаңартылуы мен жаңаруын ынталандырады.

(I) Материалдар жаңашылдығы: Соққы мен дыбыс төмендетуді жақсарту үшін резеңке құрамын оптимизациялау

Материалдарды зерттеу мен дамыту саласында шина компаниялары шиналардың соққыға және дыбыс төмендетуге төтеп беру қабілетін жақсарту үшін каучук құрамын оптимизациялауда. Дәстүрлі шиналар негізінен табиғи каучук пен стирол-бутадиенді каучук сияқты негізгі материалдарды пайдаланады. Бұл материалдар өте жақсы тозуға және ұстауға төтеп берсе де, тыныштық тұрғысынан айтарлықтай кемшіліктерге ие.

Көптеген компаниялар қазір жаңа полимерлі композитті материалдарды әзірлеп, қолдануда. Мысалы, олар резеңке құрамына арнайы дыбыс жұтқыш материалдар немесе эластомерлерді енгізеді. Бұл материалдар доңғалақ-жол үйкелісі салдарынан пайда болатын тербеліс энергиясын тиімді түрде жұтады, сонымен қатар дыбыстың пайда болуы мен таралуын азайтады.

Мысалы, Michelin компаниясының «Дауыс ыдырататын резеңке формуласы» жоғары дәрежеде шашыратылған диоксидті кремнийді пайдаланады, ол ылғал бетте ұстаушылықты жақсартудың өзінде ғана емес, үйкеліс кернеуін шашырату арқылы шиналардың шуын да төмендетеді. Goodyear компаниясы шинаның ішіне арнайы төсеніш қабатын енгізген «SoundComfort» технологиясын жасап шығарды, бұл ауада таралатын тербеліс шуын тиімді сіңіреді және автокөліктің ішіндегі шуды 2-3 децибелге дейін төмендетеді.

(II) Құрылымдық оптимизация: Тербелісті азайту және дыбыс таралу жолдарын қысқарту

Конструкциялық жобалау тұрғысынан алғанда, шина компаниялары шулардың таралу жолдарын азайту үшін шина каркасының құрылымы мен жүріс бетінің пішінін жетілдіруде. Дәстүрлі шина каркасы салыстырмалы түрде қарапайым құрылымға ие, ал жүріс беті мен жақтың арасындағы аудан сәйкессіз болады, ол қозғалыс кезінде қатты тербеліс пен шуды туғызуы мүмкін.

Көп тыныш құрсақтар қазір «асимметриялық корпустық құрылымды» пайдаланады. Корпустың жіп орналасуын және қабаттар санын реттеу арқылы жүктеме кезінде тиімдірек кернеу таралуына қол жеткізіп, тербелісті азайтады. Сонымен қатар, иілген немесе айнымалы бөлікті жиектер сияқты тиімді етілген жиек профилдері жермен байланыс ауданының біркелкі болуын және байланыс қысымының тепе-тең таралуын қамтамасыз етеді, осылайша үйкеліс шуын азайтады.

Сонымен қатар, кейбір доңғалақтардың жақтарында «үндемес ойықтар» бар. Бұл ойықтар ауа ағынын бағыттайды және домалау кезінде пайда болатын турбулентті ауа шуын азайтады, бұл да тыныштық эффектісін одан әрі арттырады.

(III) Үлгіні жаңарту: Резонансты бұзу және дыбыс суперпозициясының әсерін азайту

Өрнек жобасы тұрғысынан алғанда, шина компаниялары дыбыстың «резонанс әсерін» бұзу және дыбыстың суперпозициясын азайту үшін етектің орам үлгілері мен орналасуын жаңартуда. Шина орамы шина дыбысына әсер ететін негізгі фактор болып табылады. Дәстүрлі шиналар көбінесе дұрыс, симметриялық дизайнды қолданады. Жүргізудің кезінде орам блоктары жермен контакті болған кезде периодтық соққы дыбысын шығарады. Бұл дыбыстардың жиіліктері ұқсас болады және резонансқа ұшырап, дыбыстың күшеюіне әкеп соғады.

Бұл мәселені шешу үшін жиі ғана симметриялық емес жүрдек дизайны мен айнымалы қадамды жүрдек орналасуы қолданылады. Симметриялық емес жүрдек жүрдекті екі аймаққа бөледі: ішкі және сыртқы жүрдек. Ішкі жүрдек кең көлденең ойықтар мен кішігірім блоктары бар, тыныштық пен су таратуды басымдық ретінде қарастырады. Ал сыртқы жүрдек үлкен блоктары мен тығыз бойлық ойықтары бар, ұстаушылық пен тозуға төзімділікті басымдық ретінде қарастырады. Осы аймақтар арасындағы функционалдық бөлініс тиімділікті қамтамасыз етеді және дыбысты төмендетеді.

Айнымалы қадамды орамның орналасуы жерге тиіс кезде пайда болатын дыбыстың жиілігін шашырату, резонансты болдырмау және жалпы дыбыс деңгейін тиімді түрде төмендету үшін орам блоктарының өлшемі мен арақашықтығын реттейді.

5. Технологиялық өкім беру: Алдыңғы қатарлы тестілеу мен модельдеу R&D-ны тездетеді

Технологиялық зерттеу мен дамытуға қосымша, шина компаниялары үндемес шиналардың ғылыми-зерттеу тиімділігін және өнім сапасын жақсарту үшін алдыңғы қатарлы тестілеу әдістерін және симуляция технологияларын пайдалануда. Көптеген компанияларда енді кәсіби дабылсыздандыру зертханалары бар, онда алдыңғы қатарлы акустикалық тестілеу жабдықтары орнатылған.

Бұл зертханалар модельдеу мүмкіндігіне ие

(III) Pattern Innovation: Breaking Resonance and Reducing the Effect of Noise Superposition

In terms of pattern design, tire companies are innovating in tread patterns and arrangements to break the "resonance effect" of noise and reduce the superposition of noise. Tire pattern is a key factor influencing tire noise. Traditional tires often use a regular, symmetrical design. During driving, the tread blocks generate periodic impact noise when they come into contact with the ground. These noises have similar frequencies and are prone to resonance, leading to noise amplification.

To address this issue, silent tires commonly utilize an asymmetric tread design and a variable-pitch tread arrangement. The asymmetric tread design divides the tread into two areas: an inner and outer tread. The inner tread prioritizes quietness and drainage, featuring wider transverse grooves and smaller blocks. The outer tread, on the other hand, prioritizes grip and wear resistance, featuring wider blocks and denser longitudinal grooves. This functional division of labor between these areas ensures performance while reducing noise.

The variable-pitch tread arrangement adjusts the size and spacing of the tread blocks to disperse the frequency of the noise generated when they contact the ground, preventing resonance and effectively reducing overall noise levels.

5. Technological Empowerment: Advanced Testing and Simulation Accelerate R&D

In addition to technological research and development, tire companies are also utilizing advanced testing methods and simulation technologies to improve the R&D efficiency and product performance of silent tires. Many companies now have professional noise testing laboratories equipped with advanced acoustic testing equipment.

These labs are capable of simulating доңғалақәртүрлі жол жағдайлары мен қозғалыс жылдамдықтарында дыбыс шығару және шиналардың дыбыс деңгейлерін дәл өлшеу мен талдау.

Сонымен қатар, компьютерлік модельдеу технологиясын қолдана отырып, компаниялар өнімді әзірлеу кезеңінде шиналардың дыбыс өткізгіштігін болжап, оны жетілдіре алады, нақты үлгілер санын азайтады, зерттеу мен дамыту циклын қысқартады және оның құнын төмендетеді.

Мысалы, Пирелли шинаның бастапқы құрылымының сатысында түрлі жиектердің, құрылымдардың және материалдық нұсқалардың дыбыс өткізгіштік қасиеттерін модельдеу үшін «виртуалды акустикалық симуляциялық платформа» қолданады. Салыстырмалы талдау арқылы ең оңтайлы шешім таңдалады да, кейін физикалық үлгілер сынама ретінде жасалып, сынақтан өткізіледі, бұл тыныш шиналарды зерттеу мен дамытудың тиімділігін едәуір арттырады.

For example, Pirelli utilizes a "virtual acoustic simulation platform" to simulate the noise performance of different tread patterns, structures, and material options during the initial stages of tire design. Through comparative analysis, the optimal solution is selected, and then physical prototypes are trial-produced and tested, significantly improving the efficiency of quiet tire R&D.