Как крепятся колеса в автомобилях

Колеса крепятся к ступицам автомобиля болтами или шпильками с гайками (рис. 1). Во втором случае шпильки жестко закреплены в ступице. Наиболее распространенные диаметры резьбы колесного крепежа — 12 и 14 мм с шагом 1,25 или 1,5 мм.

Рис. 1. Разновидности колесного крепежа: а – болт и гайка с конической прижимной частью без подголовка, грани головки выходят на конус; б – болт и гайка с конической прижимной частью и подголовком; в – болт и гайка со сферической прижимной частью и подголовком. Прижимные части болтов и гаек крепления колес могут быть конусными или сферическими и должны обязательно совпадать с профилем отверстий в диске колеса, так как обеспечивают правильную центровку колеса на ступице. Это особенно важно при креплении колеса гайками. Если закрепить колесо только торцами гаек (рис. 2), диск при движении может выскользнуть из-под них, крепление колеса ослабнет, а отверстия и шпильки будут разбиты. В худшем случае автомобиль «потеряет» колесо — надо ли говорить, как опасно это на высокой скорости?

Рис. 2. Неправильное крепление колеса. Диск, зажатый торцом гайки, а не конусом, едва держится и выскальзывает, стоит автомобилю поехать.

С колесами, крепящимися болтами, эта ошибка практически исключена. Однако установить такое колесо труднее, чем крепящееся гайками. В помощь водителю в ступицы таких колес ввернуты 1-2 направляющих штифта, а если их нет, колесо центрирует поясок ступицы, который входит в центральное отверстие диска.

Перед установкой колес посадочные поверхности ступиц и дисков следует очистить от грязи и нанести на них тонкий слой пластичной или графитовой смазки. Нелишне смазать и резьбу гаек (шпилек) и болтов крепления колес. Болты и гайки со смятыми гранями и поврежденной резьбой лучше своевременно заменить новыми, обязательно аналогичными штатным не только по размеру резьбы, но и по прочности, т.е. не кустарного, а заводского изготовления.

Диск легкосплавного колеса всегда зачастую толще, чем диск стального штампованного, поэтому для крепления литых или кованых колес используют более длинные болты (рис. 3). Длина их резьбовой части (А) должна быть не меньше глубины резьбового отверстия в ступице, но и не больше, иначе болты при вращении колеса могут задевать за детали неподвижного тормозного механизма.

Рис. 3.Стандартные болты не подходят для крепления легкосплавных колес: нужны удлиненные. Размер А должен быть равен толщине фланца ступицы.

Твердость материала легкосплавных колес ниже, чем стальных, поэтому микронеровности диска в зонах контакта с головками стальных болтов или ступицами при установке колеса через некоторое время сминаются и соединение ослабляется. Чтобы избежать повреждения дорогостоящих колес, советуем через некоторое время после их установки на автомобиль подтянуть болты крепления.

Болты или гайки крепления колес обычно затягивают моментом около 10-11 кгс/м, если в Руководстве по эксплуатации автомобиля не указано другое. При перетяжке болтов диск колеса деформируется, профиль отверстия нарушается, и колесо перестает удерживаться на ступице с необходимой силой. Излишним усилием можно также смять грани головки болта и даже оборвать головку. А при перетяжке гайки шпилька может провернуться в отверстии ступицы, и тогда гайку вообще невозможно будет отвернуть без специального инструмента или услуг автосервиса.

Для защиты колес от кражи иногда применяют так называемые «секретные» болты (или гайки). Как правило, чтобы не повредить секретный болт или гайку, при их затяжке применяется меньшее усилие. Поэтому ими заменяют только один болт (гайку) крепления каждого колеса.

«Секретный» крепеж предназначен для отворачивания только особым, индивидуальным ключом, который, как предполагается, имеется только у владельца автомобиля.

Конструкции подобного рода встречаются в продаже, а также изготавливаются умельцами. Что надо помнить при их покупке? Во-первых, действительно ли головка «секретки» недоступна для отворачивания — причем не только штатными ключами, но, к примеру, мощными клещами или молотком и зубилом. Во-вторых, не способен ли оригинальный крепеж выйти из строя от воздействия воды и грязи, а главное, из-за поломки ответной части — ключа. Наконец, особо громоздкий болт способен нарушить балансировку колеса.

Вопрос о совместимости крепежа чаще всего возникает в случае установки «запаски» с диском, отличающимся от остальных, имеющихся на автомобиле. Нет ничего проще, чем возить в багажнике необходимое количество болтов или гаек именно для него. Если же вы переходите на другие диски с целью, например, улучшения внешнего вида автомобиля, то вместе с ними необходимо грамотно подобрать и приобрести соответствующие болты или гайки.

Подготовлено по материалам журнала «За рулем».

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.

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!