Устройство автомобилей

Колеса автомобилей

Общие сведения о колесах

Колесо – одно из величайших изобретений человека. В природе ни одно живое существо не снабжено подобным движителем – кто-то бегает на ногах, кто-то плавает при помощи плавников и хвоста, кто-то летает, ползает, использует реактивную энергию, в общем – животные и даже некоторые растения передвигаются по поверхности и недрам нашей планеты, в ее атмосфере и водной среде при помощи самых разнообразных средств перемещения, но колесами не пользуется никто.
А ведь во многих случаях колесо – незаменимый движитель, способный быстро и экономично перемещать по земной поверхности тела любой массы и формы. По этой причине можно считать колесный движитель уникальным продуктом человеческого гения. И этот движитель в качестве средства передвижения по суше используется автомобилями.

Конечно же, колеса современных автомобилей существенно отличаются от тех примитивных катков и деревянных кругов, которые использовались человеком в качестве движителя древних повозок и колесниц. Конструкция автомобильного колеса в результате «технической эволюции» претерпела значительные изменения, поскольку на этот элемент автомобиля возлагаются важные функции, влекущие за собой строгие требования.

Требования, предъявляемые к колесам

Колеса обеспечивают связь автомобиля с дорогой, воспринимая всю массу автомобиля с пассажирами и грузом, а также динамические нагрузки, передаваемые на раму или кузов автомобиля. Они обеспечивают поступательное движение автомобиля и изменение направления его движения, а обладая эластичной шиной, они смягчают толчки и удары, возникающие при движении.
От характера взаимодействия колес с дорогой зависят тяговые и тормозные свойства автомобиля, плавность хода, экономичность, проходимость, устойчивость, управляемость, и, конечно же, комфорт и безопасность самого перемещения.

К автомобильным колесам предъявляются следующие требования:

• минимальное сопротивление качению;
• высокие долговечность и износостойкость;
• демпфирующие (смягчающие) свойства;
• бесшумность работы;
• легкость монтажа и демонтажа;
• самоочищаемость беговой части шины при движении по деформируемым грунтам;
• минимальные биение и дисбаланс;
• для повышения плавности хода автомобиля колеса должны иметь минимальный вес.

К основным элементам автомобильного колеса относятся шины, ободья, соединительные элементы и ступицы. Все эти составные части могут быть выполнены в широком диапазоне конструктивных особенностей в зависимости от назначения автомобиля, условий его эксплуатации и других требований.

Типы автомобильных колес

Автомобильное колесо состоит из следующих элементов (рис. 1): шины, ободьев 3, 10, соединительных частей с деталями крепления и ступицы. Соединительной частью может быть диск 4, неразборно присоединенный к ободу (дисковое колесо) или спицы, представляющие собой часть ступицы (бездисковое колесо или спицевое колесо).

Ступица обеспечивает установку колеса на балке моста на подшипниках. Если ступица отсутствует, колесо устанавливается на фланце полуоси, которая, в свою очередь, устанавливается на подшипниках в балке моста.

Автомобильные колеса классифицируются по двум основным показателям – назначению и конструкции.

По назначению различают ведущие, управляемые, комбинированные и поддерживающие колеса.

Ведущие колеса преобразуют подводимый к ним крутящий момент в тяговую силу, а свое вращение – в поступательное движение автомобиля.

Управляемые колеса изменяют направление движения автомобиля, оставаясь ведомыми, т. е. они не воспринимают крутящий момент от трансмиссии автомобиля и служат лишь для маневрирования.

Поддерживающие колеса также являются ведомыми и служат для восприятия осевой нагрузки и толкающей силы от рамы или кузова автомобиля, преобразуя ее в свое вращательное движение. Поддерживающие колеса часто выполняют на специальной подъемной оси грузовых автомобилей или полуприцепов, и при движении автомобиля без груза они вместе с осью поднимаются к раме автомобиля, чтобы уменьшить сопротивление качению. Колеса задних осей автомобильных прицепов тоже в большинстве случаев являются поддерживающими.

Комбинированные автомобильные колеса являются одновременно и ведущими и управляемыми. К такому типу колес, например, относятся передние колеса переднеприводных легковых автомобилей.

По конструкции колеса бывают дисковые, бездисковые и спицевые.

В дисковых колесах стальной штампованный диск приваривается к ободу, а в литых колесах из легких сплавов (алюминиевых, магниевых) диск отливается совместно с ободом.

Бездисковые колеса имеют соединитель, изготовленный совместно со ступицей. Бездисковые колеса имеют ряд существенных преимуществ перед дисковыми – они проще по конструкции, имеют меньшую массу (на 10…15%), большую долговечность, более низкую стоимость, удобнее при монтаже и демонтаже, обеспечивают лучше охлаждение тормозных механизмов.
Кроме того, они дают возможность устанавливать на одной и той же ступице ободья разной ширины, что позволяет использовать различные шины на одном и том же автомобиле. Бездисковые колеса устанавливаются, например, на автомобилях марки «КамАЗ».

В спицевом колесе в качестве соединителя используют спицы. Спицевые колеса применялись на первенцах автомобилестроения, в конструкции колес современных автомобилей спицы встречаются крайне редко, главным образом – на спортивных автомобилях, обеспечивая меньшую массу колеса и лучшее охлаждение тормозных механизмов.
В настоящее время в массовом производстве спицевые колеса для автомобилей практически не применяются из-за недостаточной надежности соединительных элементов – спиц, которые, к тому же, нуждаются в постоянном обслуживании. Их чаще можно увидеть в колесах велосипедов и мотоциклов, где весу колеса уделяется большое внимание.

Различные типы колес: Как они изготовлены

Виды автомобильных колес.

Разнообразие автомобильных колес в современном автомире просто огромно. Уже прошли те давние времена когда в большинстве автомобилей использовали некрасивые стальные штампованные колесные диски. Современной автопромышленностью сегодня выпускается огромное количество разнообразных колес, начиная от обычной классической «штамповки» и «реплик» оригинальных дисков, и заканчивая дорогими инновационными углеродными колесными дисками. Давайте уважаемые друзья узнаем вместе, а какие именно колеса в настоящий момент доступны для покупки в автомире. И еще, наш материал на данную тему поможет вам (автомобилистам) выбрать для своего автомобиля необходимый тип колесных дисков.

На первый взгляд колеса автомобиля могут многим показаться одним из самых простых компонентов в автотранспортном средстве. Но на деле это не так, современная автопромышленность уделяет колесам не меньше внимания, чем разработкам новых например двигателей, трансмиссий и тех же технологий. Многие крупные производители колесных дисков ведут свои исследования и разработки с определенной целью, улучшить саму технологию такого производства. В настоящий момент многие из компаний вкладывают в эти исследования огромные деньги и внедряют в производство колес совсем иные и легкие альтернативные материалы, которые по своим свойствам и характеристикам ничем не будут уступать стальным или кованным колесным дискам.

Также, помимо самих компаний выпускающих колесные диски, параллельно с ними такие разработки новых колес ведут и сами автомобильные фирмы, например такие, как Koenigsegg и Jaguar, которые не только совершенствуют из года в год углеродные колеса для своих суперкаров, но и ведут исследования в области изменения стиля и самой конфигурации автомобильных колес, что позволит в будущем значительно улучшить прочность этих дисков снизив одновременно при этом их собственный вес.

Уважаемые читатели, мы собрали для вас в рамках данной статьи самые популярные на сегодня типы колесных дисков, которые в настоящий момент чаще всего используются автопроизводителями на современных автомобилях.

Стальные колесные диски

Стальные колесные диски для машин являются самыми распространенными в автомире. Этот тип колесных дисков производится из специальных стальных заготовок с применением гидравлического оборудования. Стальные диски для большинства недорогих автомобилей являлись долгое время мировым стандартом и происходило это в течение многих десятилетий. Сталь, применяемая для изготовления колес в самом процессе производства, доминировала над остальными материалами долгое время, и все благодаря низкой себестоимости такого сплава.

Напомним нашим уважаемым читателям, что матетиал сталь, это крепкий сплав железа и углерода. К тому же данный материал (сталь) не очень и дорогой. Вот почему долгое время стальные диски были самыми популярными в мировой автопромышленности. Но главный минус этих стальных дисков — их удельный вес. К большому сожалению и этот факт остается фактом, сталь все-же тяжелее многих других металлов, которые используются в настоящее время для изготовления автомобильных колес. Поэтому естественно, что тяжелые стальные колеса значительно влияют на вес самого автомобиля.

Также, при производстве стальных дисков процесс их изготовления жестко ограничен особенностями свойства металла и естественно самих технологией изготовления дисков. Главный минус при изготовлении стальных колес — это небольшая гибкость данного материала. Вот почему стальные колеса в основном имеют в априори ужасный и скучный дизайн.

Как мы уже выше сказали, все стальные диски (колеса) производятся при помощи гидравлического пресса-прокатки, который с силой прижимает заготовку колесного диска (стальная лента, соединенная с помощью сварки) формируя тем самым единый стальной диск. Таким образом и получается сам внешний обод стального колеса. Внутренняя часть этого стального диска также изготавливается при помощи специального штамповочного оборудования, которое и формирует стиль штампованного стального диска. К сожалению, из-за особенностей стали и технологии производства эти стальные диски имеют некрасивый внешний вид. В итоге из-за этого многие автопроизводители стараются скрыть такие штампованные колеса с помощью обычных декоративных колпаков, которые имитируют эти красивые легкосплавные колеса.

Легкосплавные колесные диски (литые)

Легкосплавные колесные диски до последнего десятилетия долгое время использовались только на дорогих автомобилях или на автотранспортных средствах с максимальной комплектацией. Но в наши дни легкосплавными колесами оснащаются уже большинство автомобилей эконом-класса. Легкосплавные колесные диски, как правило, производятся из алюминия или магния смешанного с никелем. По сравнению со стальными штампованными колесами такие литые легкосплавные диски намного легче стальных и имеют примерно ту же самую прочность. Такой легкосплавный диск формируется путем литья расплавленного металла в специальную форму, где производитель может перед самим заливом жидкого сплава заранее изготовить для диска красивую форму, которая и сформирует в дальнейшем определенную конфигурацию такого колесного диска когда сплав застынет.

По каким же причинам легкосплавные диски стали появляться даже на автомобилях эконом-класса? Во-первых, прежде всего это связано с удешевлением себестоимости изготовления легкосплавных дисков. Также ключевую роль сыграло само желание автопроизводителей улучшить соотношение подрессоренной и неподрессоренной массы в автомобиле, которая напрямую влияет на эффективность сцепление с дорогой и на управляемость автомобиля. Напомним нашим читателям, что неподрессоренная масса автомобиля — это общая масса колесных дисков, резины, болтов крепления колес, тормозных колодок, суппортов и цилиндров. Подрессоренная же масса — это масса всех компонентов которые находятся над землей и удерживаются подвеской машины. Благодаря использованию легкосплавных колес производители автомобилей добились уменьшения этих неподрессоренных масс, что впрямую повлияло на улучшение сцепления автомобилей, на улучшение управляемости авто и даже на общую динамичность данной продукции.

Кстате, за счет уменьшения количества никеля в сплаве колесный диск становится более пластичным и податливым, что дает возможность производителем создавать красивые дизайнерские колеса с различным рисунком (профилем). Свобода дизайна колесных дисков привела к тому что на рынке появилось огромное количество потрясающе красивых и недорогих дисков. Но к нашему сожалению, вся эта пластичность и податливость конкретно влияет на прочность колесных дисков. Ведь чем пластичнее материал из которого изготавливается колесный диск, тем он хрупче. В итоге получилось, что многие производители колесных дисков в погоне за прибылью начали создавать откровенно говоря просто ненадежные колесные диски. Правда сама эта ненадежность компенсируется шикарным стилем рисунков колес и конечно же их стоимостью. Но сами друзья понимаете, что безопасность на автодороге главнее той красоты и дизайна таких колес. Но беда в том, что это понимают не многие автомобилисты.

Многокомпонентные колесные диски

Самый крупный в мире производитель многокомпонентных колесных дисков — компания «BBS», она изготавливает свою колесную продукцию из двух или трех компонентов. Двухсекционные колеса состоят из конкретного обода и из центрального компонента, которые скрепляются вместе при помощи специальных болтов.

Трехсекционные колеса состоят из двух отдельных ободов (один из которых отвечает за ширину колесного диска) и из центральной части, которые также скрепляются на заводе вместе с помощью болтов.

Из-за особенностей многокомпонентной технологии изготовления таких колес, автомобильные диски этого типа немного тяжелее и немного слабее, чем некоторые типы колесных дисков. Но компания «BBS» недавно разработала новую технологию, которая позволит оснастить многокомпонентные диски профилями прочности. В итоге современные многокомпонентные колесные диски от компании «BBS» по надежности будут немного уступать лишь кованым колесам.

Кованые диски

Одними из самых прочных колес в мире являются кованные диски, которые производятся путем ковки алюминия. Чтобы изготовить такой кованый колесный диск необходимо изготовить алюминиевую заготовку, которая в последующем нагревается до определенной температуры и с силой сжимается определенное количество раз под давлением 900 бар. Это происходит на специальном прессе, который по своей сути просто вдавливает мягкую (нагретую) алюминиевую заготовку колесного диска под нагрузкой в 10 тыс. тонн.

В итоге после этого получается очень плотный кованый колесный диск. Поэтому это делает его одним из самых прочных дисков в мире. Все это происходит благодаря силе сжатия специального пресса. Также кованые диски несмотря на свою прочность очень легкие. Кстати, прочность этих кованых дисков во много раз выше чем у литых легкосплавных колес.

Колесные диски — «Реплика» (копии дорогих дисков)

Такое создается ощущение, что объем производства копий (реплики) колесных дисков в скором времени превысит сам объем качественных официальных заводских колес. Особенно сильно распространены низкокачественные китайские «реплики», которые массово продаются в Интернете по заманчивым скажем ценам. Как правило, такие колесные диски «реплика» имитируют тот красивый рисунок дорогих колесных дисков, которые производят крупные производители или автомобильные бренды. Стоит сегодня признать, что многие экземпляры «реплики» выглядят вполне достойно и похожи на сам оригинал. Но к нашему сожалению большинство этих копий не очень надежны и не так прочны. Дело в том, что производители колесной реплики стараются максимально снизить себестоимость таких дисков и все за счет снижения производственных затрат. Это означает, что в процессе изготовления копий колесных дисков из процесса производства исключаются некоторые важные моменты такого процесса, которые и влияют на прочность этих колес.

Большинство колесных «реплик» производятся с использованием определенного метода, который называется- гравитационное литье. Производитель «реплики» по этой самой технологии заливает расправленный металл в специальную форму но без пресса. Процесс отлива диска происходит под давлением самой силы тяжести. Это означает, что сплав колес «реплики» не имеет ту же самую плотность, как дорогие заводские легкосплавные диски, которые при изготовлении проходят через специальное оборудование которое сжимает расправленный металл при заливе в форму.

Естественно, что большинство таких колесных дисков «реплика» будет хрупче тех оригинальных колес. В итоге получается, что диски «реплика» имеют большие риски повредиться на автодороге.

Обращаем ваше внимание друзья на следующее, что в нашем сегодняшнем обзоре мы представили не весь ассортимент колесных дисков, которые доступны для покупки в сегодняшнем современном автомире. Но мы постарались собрать и выставить для обзора читателя в основном самые популярные на сегодня колеса, которые используются на многих современных автомобилях.

Хотим также отметить, что при выборе колесных дисков вы автомобилисты должны всегда учитывать следующее, а именно,- как вы планируете использовать свой автомобиль и в каких целях. Например, если вы планируете частые скоростные поездки, то вам стоит рассмотреть те колеса, которые больше подходят именно для такого режима использования. Если же вы все основное время будете использовать свой автомобиль на небольшой скорости, то вам нет такой необходимости покупать на машину дорогие спортивные колеса. Также учитывайте, по каким дорогам чаще всего вы будет эксплуатироваться свой автомобиль. Если вы проживаете в районе где качество дорог оставляет желать лучшего, то не советуем вам приобретать «реплику» дорогих оригинальных колес. Помните всегда о том, что их красота может выйти вам однажды боком.

Многообразие типов разных колесных дисков в современной автопромышленности тоже повлияло на количество различных технических характеристик колес. Так что помните и не забывайте, при выборе колес всегда надо учитывать техническую спецификацию тех или иных колесных дисков. Во-первых, вы должны точно знать, подойдут ли данные колеса именно вашему автомобилю. Также, лучше заранее определиться с тем, какие колеса вы хотели бы видеть на своей машине. Ведь это намного сподручней и лучше, чем купить на свою машину дорогие диски, которые по сути вам будут просто не нужны.