Автомобильное колесо: думаете, не бывает ничего проще?

На повестке дня устройство автомобильного колеса.

Казалось бы, что особенного в колесе? Изобретение из далёкой древности, которое с успехом используется человечеством на протяжении почти всей его истории.

Но если мы говорим о колесе современного авто, а не о каменном круге возрастом в несколько тысячелетий, то сказать о нём есть что. Несмотря на кажущуюся простоту, оно является настоящим инженерным шедевром, а его роль в жизни машины сложно переоценить.

Устройство автомобильного колеса. Не такое простое, как кажется

Формально эта деталь является частью ходовой, и в первую очередь на него возложена задача связать сложный организм машины с дорогой.

По сути, оно является конечной точкой процесса, зарождающегося в двигателе – процесса преобразования энергии топлива во вращение.

В дополнение к этому, наш сегодняшний герой отыгрывает не последнюю роль в безопасности автомобиля, надёжно сцепляясь с покрытием дороги, обеспечивая управляемость машины и её устойчивость.

Одним словом, груз ответственности на нём лежит довольно серьёзный.

Каким образом колесо надёжно выполняет все эти функции? Для этого инженеры придумали особую конструкцию автомобильного колеса, которая состоит из таких частей:

Первый элемент из этой тройки служит для соединения колеса с осью. На современных автомобилях делается это при помощи болтовых соединений, причём их количество для гражданских легковых машин может варьироваться от 4 до 6.

Обод в свою очередь выполняет роль посредника между диском и шиной, которая является крайне важным элементом для колеса и связующим звеном между всем автомобилем и дорогой.

Конечно же, с развитием автомобильной промышленности все эти части совершенствовались и преобразовывались, поэтому нам предстоит познакомиться с их разновидностями, устройством и, как следствие, существующими видами колёс.

Колёсный диск: труд инженеров и дизайнеров

Обод и диск – они, по сути, представляют собой единое целое, поэтому разделение между этими элементами весьма условное. Зачастую, когда говорят о диске, имеют в виду обе эти детали вместе – мы поступим так же. Различают такие разновидности дисков:

• стальные (обод и диск соединены сваркой). Это классика – дёшево и сердито, из-за чего они получили большое распространение. Недостатки – вес и невозможность придания оригинального дизайна;
• легкосплавные (полностью монолитные). Бывают литые диски и кованые. Первые, хотя и позволяют играть с дизайном, но достаточно хрупкие. Вторые — гораздо более крепкие и вообще практически лишены каких-либо недостатков за исключением одного — цены, из-за сложности изготовления. В целом же легкосплавные изделия во многом превосходят своих стальных собратьев – помимо веса и эстетики они ещё и эффективнее охлаждают тормоза, а также не требуют столь кропотливой балансировки.

Шина: под грузом ответственности и автомобиля

Идём дальше – шины. В наши дни покрышки это не просто куски резины, как было на заре автомобилестроения – это поистине высокотехнологичная деталь.

Современные легковушки, как правило, комплектуются бескамерными шинами, варианты с камерами уже давно стали архаизмом и используются иногда на грузовой или специальной технике.

Нас, конечно же, интересует то, что чаще всего встречается на гражданском транспорте.

Бескамерная шина состоит из таких частей:

Основа шины – каркас, который также часто называют кордом. Он представляет собой множество синтетических, стекловолоконных или стальных нитей, которые проложены от одного края покрышки к другому.

1. ребро;
2. блок протектора;
3. канавка;
4. плечо протектора;
5. нейлоновый бандаж;
6. стальной брекер;
7. радиальный каркас;
8. кольцо;
9. борт.

Такая конфигурация корда на сегодняшний день считается наиболее оптимальной. Брекер, по своей сути, тоже состоит из прочных нитей, но расположен исключительно между каркасом и протектором и защищает последний от отслоения и излишних нагрузок.

Наверное, самая знакомая часть шины, которая всегда на виду – протектор. Он представляет собой толстый слой специальной резины, которая имеет специфический рисунок на поверхности.

Форма этого рисунка может быть разной в зависимости от назначения покрышки (летняя, зимняя, всесезонная и так далее).

Протектор с обоих боков переходит в боковины. В современных автомобилях они невысокие (иногда вообще тонюсенькие, если это низкопрофильная резина). И последний элемент – борт. Он отвечает за надёжное крепление к ободу и герметичность всей бескамерной шины, для чего армируется специальным нерастяжимым кольцом.

Когда выбираем колесо…

И в завершение темы, устройство автомобильного колеса, несколько слов о маркировке шин и дисков. Вы наверняка замечали, что на боковинах покрышек нанесено множество разных символов – все они нужны для того, чтобы правильно подобрать резину для автомобиля.

Основными параметрами являются ширина и высота профиля, разновидность шины и посадочный диаметр. Для диска важными значениями считаются его диаметр, ширина обода, а также расстояние между поперечной осью и плоскостью крепления к ступице – так называемый вылет.

Расшифровка индексов нагрузки и скорости:

Как видите, друзья, об автомобильном колесе можно рассказать очень много полезного, хотя на первый взгляд оно и не выглядит такой уж сложной конструкцией.

Надеюсь, вам было интересно! До новых встреч на блоге и не забывайте подписываться!

Что такое ступицы колеса

Ступица – сердцевина во вращающемся механизме, с отверстием для посадки на вал/ось. Служит основной деталью колеса и подвески, предназначена для фиксации и установки колеса, а также всех его компонентов. Обеспечивает доступ к другим деталям в случае поломки, кроме тех ситуаций, когда выходит из строя тормозной барабан, диск или подшипник.

Классификация ступиц

Для ведущих управляемых и неуправляемых колес. Для неуправляемых: деталь устанавливается на ведущих осях легковых/грузовых автомобилях, в том числе и спецтехнике, но только с задним приводом. Для управляемых: ступица размещается на переднем мосту автотранспортных средств с передним приводом, оптимальна также и для полноприводных автомобилей.
Для ведомых управляемых и неуправляемых колес. Для управляемых колес: крепится на передних колесах, но для машин с задним приводом. Для неуправляемых: установка ступицы предусмотрена на задние колеса, но с передним приводом.

Функции и задачи ступиц

Ступица, как часть подшипника, обеспечивает колёсам автомобиля полноценное вращение. Все ступицы передают крутящий момент колесу, удерживают тормозную систему авто, крепят колесо к подвеске, вращают его вокруг оси. За счёт этого автомобиль осуществляет свою главную функцию – едет.
В передних и задних колёсах детали подшипника выполняют немного разные функции.
Основные задачи ступиц передних колёс – соединение диска с поворотным механизмом, торможение и движение автомобиля в целом, если он переднеприводный. Дело в том, что в этом случае именно через эту запчасть происходит вращение колеса. В заднеприводных автомобилях важными являются не только передние, но и задние ступицы. Они обеспечивают крутящий момент, ответственные за тормозной путь машины, оснащены датчиками движения и скорости (в современных иномарках).

Для чего нужна ступица колеса

1. • передача крутящего момента колесу;
2. • удержание узлов на полуоси;
3. • обеспечение вращения колеса;
4. • удержание барабана и тормозного диска;
5. • фиксация диска колеса.

Конструкционные особенности

Конструкция ступицы состоит из обода со шпильками или отверстиями – они нужны для крепежа колеса. Во внутренней части изделия есть специальное посадочное место для подшипника. В запчасти есть также отверстие, чтобы установить полуось. А в дорогих современных авто можно также увидеть «гнездо» — это посадочное место для датчика АБС. Конструкция подшипника может отличаться: бывают конусообразные и роликовые. Бывают ещё шариковые, но их сейчас использовать не рекомендуют.

Чертеж ступицы

Назначение

Функциональные особенности детали в первую очередь сказываются на работе тормозного и рулевого управления. Благодаря работе ступицы осуществляется вращения колеса вокруг оси, при этом подвеска закреплена и надежно удерживается на посадочном месте.

Особенности крепления

Ступица крепится к подшипнику или двум, благодаря чему имеет возможность вращаться и передавать это вращение колесу. Металлическую запчасть прикрепляют шайбой или несколькими гайками. Само изделие устанавливают на край коленвала с помощью подшипника. Сейчас обычно ступицы крепят к роликовым или конусным подшипникам. Изделие для крепления колеса изготавливают из высокопрочного металла в виде цельнолитой болванки. Заготовку потом мастер обрабатывает на станке до готовой запчасти.

Для каких видов спецтехники применяется

1. • строительной: бетономешалки, автокраны и экскаваторы;
2. • подъемной: автовышки, краны-манипуляторы, погрузчики;
3. • коммунальной: снегоуборочные машины;
4. • сельскохозяйственной: уборочные машины;
5. • дорожной: бетоноукладчики и асфальтоукладчики, а также катки.

Стандартные характеристики и размеры

Подшипниковые детали для крепления колёс изготавливают разного размера. Речь идёт о диаметре ступицы. Размерные характеристики запчасти всегда будут зависеть от марки автомобиля и размера колёсных дисков. Производители придерживаются правила: цилиндр металлического изделия должен всегда совпадать с размером колеса автомобиля. Определением этих параметров занимается специальная система – DLA. Дело в том, что большие колёса на ступицах маленького диаметра будут болтаться. Иногда для колёсных дисков большого диаметра, под которые не подходит стандартная ступица, устанавливают дополнительное переходное кольцо.

Причины поломки и замена ступицы

Из-за поломанной ступицы может барахлить тормозная система. Если вовремя обнаружить и устранить поломку детали, можно избежать серьёзных аварий и трат на более сложный ремонт. Причинами поломки детали подшипника могут стать: агрессивная и неаккуратная езда, «дрифтование», протирание брюхом автомобиля гравия, песка или грязевой жижи на дорогах, регулярное попадание колёсами в ямы и на кочки, перегруз. В некоторых случаях, запчасть может выйти из строя из-за изначального брака при сборке на заводе. Среди основных признаков выхода из строя запчасти – слабые толчки, неприятный звук, ощущение вибрации кузова, укачивание.

Определить поломку ступицы поможет стук и слух

— Первый способ – постучать о колесо ногой. От лёгких ударов шины не должны ни шататься, ни люфтовать. Если же ощутили шатание или заметили зазор между запчастями при постукивании, то это сигнал о поломке.

— Другой вариант – прислушаться во время езды. Если из-под колёс доносится неприятный режущий звук или любой другой посторонний шорох – деталь колеса следует немедленно заменить.

На передних и задних колёсах неисправность запчасти определяют по-разному.
На передних шинах это сделать проще. Нужно разогнать автомобиль до скорости 60 км/час и выше и повилять по дороге в разные стороны. Если поломался левый подшипник, то звук будет усиливаться на левом повороте, а если правый – соответственно при повороте вправо.
Неисправные ступицы на задних колёсах ведут себя иначе. Определить, какая поломалась – трудно. Бывает, что неприятный звук доносится справа, но сломана левая запчасть. Опытные автомобилисты советуют приподнять корму авто, после чего покрутить колесо в разные стороны. Одно и другое. Там, где услышите хруст, посторонний звук или обнаружите люфт – нужен ремонт либо замена детали.

Подшипники ступицы

Данная деталь представляет собой подшипник качения, состоящий из внутренних/наружных колец и сепаратора. Какие виды выделяют:

1. • упорные;
2. • радиальные;
3. • упорно-радиальные;
4. • радиально-упорные.

Устройство автомобильного колеса

Устройство автомобильного колеса:
1 — шина;
2 — обод;
3 — ступица

Колесо автомобиля состоит из пневматической шины, обода, соединительного элемента (диска), ступицы и пневматических шин.
В зависимости от конструкции обода и соединительного элемента колеса могут быть разборными и неразборными, дисковыми и бездисковыми. Ступица колеса обеспечивает его свободную установку на оси автомобиля.

Неразборное колесо с глубоким ободом

Обод служит для соединения шины с колесом. С этой целью ему придается специальная форма. Колесо в сборе должно быть сбалансировано, балансировочные грузики крепятся к ободу с помощью пружинных зажимов или клея. На большинстве легковых автомобилей и грузовых небольшой грузоподъемности используются глубокие, неразборные ободья.
Глубокий обод жестко соединяется с диском, который служит для крепления колеса к ступице с помощью болтов или гаек со шпильками. Полки глубокого обода имеют конусную форму для плотной посадки шины на обод. Угол наклона полок составляет, как правило (5±1)°. Полки обода заканчиваются закраинами, имеющими определенную форму и служащих боковыми упорами для шины.
Расстояние между закраинами называется шириной профиля обода. В средней части обода имеется углубление, необходимое для облегчения монтажа и демонтажа шины на обод. Это углубление (ручей) может быть расположено симметрично относительно плоскости колеса или со смещением.

Размеры и профиль обода регламентированы соответствующими стандартами. На каждый обод наносится соответствующая маркировка, из которой можно узнать размеры и профиль. Основные размеры обода, ширину профиля и диаметр, как правило, все изготовители указывают в дюймах, за исключением компании Michelin, которая применяет для этого миллиметры.
Пример маркировки: 5J × 13H2 ET 30, где:
5 — ширина обода в дюймах;
13 — диаметр обода в дюймах;
J и H2 — конструктивные особенности профиля обода;
ET 30 — вылет (от немецкого слова Einpresstiefe — ET) 30 мм.

Положительное (а) и отрицательное (б) плечо обката управляемого колеса

Вылет колеса (выступ) является важным параметром. Любое колесо должно «охватывать» ступицу, к которой оно крепится, потому что центр пятна контакта шины с дорогой смещается относительно вертикальной оси, проходящей через центр ступицы на небольшую величину, которая рассчитывается при конструировании подвески и рулевого управления автомобиля.
Величина вылета особенно важна для управляемых колес, потому что положение пятна контакта относительно оси поворота колеса играет важную роль в определении характеристик поворота автомобиля.

Неразборные колеса с глубоким ободом обычно центрируются на ступице с помощью центрального отверстия. Если диаметр центрального отверстия больше, чем у посадочной части ступицы, то центрирование осуществляется по коническим (или сферическим) поверхностям в отверстиях диска, предназначенных для крепления болтами или гайками. Иногда для лучшего центрирования и облегчения монтажа используют пластмассовые кольца, которые устанавливаются перед монтажом колеса на ступицу в центральное отверстие диска.
Колесные диски легковых автомобилей изготавливаются штамповкой из стали с последующей сваркой обода и диска или из легких сплавов (алюминиевых или магниевых). Наиболее прочные колеса из легких сплавов — кованые. Они имеют мелкозернистую структуру и высокую прочность при малой массе. Легкосплавные колеса дороже стальных, но эстетически привлекательнее. Колеса изготавливались и из композитных материалов: например, еще в 70-е гг. фирма Citroёn выпускала армированные углепластиковые колеса, которые весили в два раза меньше металлических. Однако из-за высокой стоимости таких колес они устанавливаются только на дорогих спортивных автомобилях.

Конструкция разборного обода грузового автомобиля:
1 — закраина;
2 — обод;
3 — разрезная часть обода;
М — ширина обода;
D — диаметр обода

Разборные ободья применяют для колес большинства грузовых автомобилей и автобусов. Разборные ободья могут быть дисковыми и бездисковыми. Наиболее часто используются разборные ободья с коническими посадочными полками.

Бездисковое колесо, его общий вид (а) и крепление колеса (б):
1 — секторы колеса;
2 — ступица;
3 — крепление;
4 — шпилька;
5 — гайка

Шины грузовых автомобилей имеют большие размеры и высокую жесткость, поэтому монтаж таких шин на неразборные ободья затруднен. Разборные ободья позволяют облегчить эту задачу. Для некоторых шин грузовых автомобилей большой грузоподъемности применяют разборные ободья с распорными кольцами. Такие ободья состоят из двух частей, соединяемых между собой болтами. Такая конструкция надежно удерживает шину на колесе независимо от значения давления воздуха в шине.
Ступицы колес изготавливают из стали или ковкого чугуна. К ним крепятся элементы тормозных механизмов, диски и барабаны. Ступица устанавливается на подшипниках, которые должны воспринимать не только радиальные, но и осевые усилия от действия боковых сил. В ступицах устанавливают конические роликовые или шариковые радиально-упорные подшипники.
В подшипники колес закладывается смазка, выдерживающая высокие температуры. Для предотвращения вытекания смазки и попадания грязи подшипники уплотняются сальниками.