Изобретенному в конце XIX века пневматическому колесу надлежало пружинить и амортизировать, выдерживать большие нагрузки и обеспечивать надежное сцепление с дорожным покрытием. Таким же требованиям должны отвечать и шины современных скоростных автомобилей.
Однако между "самобеглыми колясками" и нынешними автомобилями - дистанция огромного размера. Вот и автомобильные покрышки проделали в своем развитии немалый путь. Если первые пневматические шины представляли собой покрытый каучуком каркас из льняной ткани, то их современные аналоги включают в себя до 25 конструктивных частей, при изготовлении которых используются до 12 различных материалов. Основными элементами покрышки являются силовой каркас, боковины, борта и протектор.
Каркас воспринимает давление заключенного в покрышке воздуха и все основные нагрузки, действующие на шину в результате взаимодействия колеса с дорогой. Каркас должен быть одновременно и прочным, чтобы обеспечить долговечность покрышки, и эластичным, потому что от этого зависит комфортабельность езды и величина сил, передающихся на детали ходовой части автомобиля. Каркас состоит из нескольких слоев кордовой ткани. Чем больше слоев, тем выше грузоподъемность покрышки. У радиальных покрышек, которые уже почти полностью вытеснили из производства диагональные шины, нити корда уложены под прямым углом к направлению качения. При такой конструкции каркаса достигается заметное уменьшение веса покрышки, однако радиальный каркас недостаточно стоек к поперечным нагрузкам, действующим на колесо при движении в вираже, а также к усилиям, нагружающим покрышку при резких ускорениях.
Следовательно, каркас радиальной покрышки нуждается в усилении, и это достигается за счет введения в конструкцию двух слоев стального корда, которые накладываются друг на друга под острым углом. Кроме этого, каркас многих покрышек включает еще и нейлоновый бандаж. Каждая нить корда изолируется от соседних резиной, предохраняющей нити от перетирания и воздействия влаги. От влаги и механических повреждений защищает каркас и боковина - слой резины, покрывающий внешние боковые стенки покрышки.
Борт - жесткая краевая часть покрышки, служащая для прочной ее посадки на обод колеса. Борт состоит из кольцевого стержня, изготовленного из стальной, покрытой каучуком проволоки. За стержень, как за сердечник, закрепляются нити корда каркаса. Для усиления борта и его предохранения от износа служит бортовая защитная лента.
Самый значимый элемент покрышки - протектор. Именно эта часть автомобильного колеса непосредственно соприкасается с дорогой, а значит, только от протектора зависит сцепление с покрытием, сопротивление качению, влияние на расход топлива, ресурс покрышки. На поверхность протектора нанесен специальный рельефный рисунок, представляющий собой совокупность продольных и поперечных канавок. Каждая из канавок протектора решает какую-нибудь определенную задачу. Так, например, широкие продольные канавки, способные принимать в свой объем большое количество воды, служат для предотвращения аквапланирования на мокрой дороге. А поперечные канавки, работая против проскальзывания, обеспечивают колесу прямолинейность движения, четкую управляемость, эффективность торможения.
Рисунок протектора определяется функциональным назначением шины. Если не обращать внимания на некоторые особенности химического состава резины, то покрышки, предназначенные для эксплуатации в летний или зимний период, различаются именно рисунком протектора. Зимний протектор имеет четко выраженный рельеф с развитыми грунтозацепами, имеющими сложную фигурную форму, и широкие, глубокие канавки. Зимние покрышки призваны обеспечить высокую проходимость вкупе с боковой и курсовой устойчивостью, но они же являются более шумными в движении и имеют повышенное сопротивление качению, что в конечном итоге увеличивает расход топлива.
Требования к покрышкам, действительно, не только противоречат, но и часто взаимно исключают друг друга. Ежегодно шинные производители "вбрасывают" на рынок новые образцы своей продукции, и тем не менее до сих пор не существует и в обозримом будущем не предвидится универсальных по рабочим свойствам покрышек, идеально подходящих для любых условий эксплуатации. Конфликт интересов и поиск компромиссных решений при конструировании шин нередко иллюстрируют в виде замкнутого круга, в котором улучшение каждого отдельного аспекта, как правило, ведет к ухудшению остальных свойств покрышки.
