Колесо автомобиля
Колеса – составляющие ходовой части, обеспечивают связь автомобиля с дорогой, причем это единственные элементы в конструкции машины контактирующие с дорожной поверхностью. Основная функция колес – обеспечение движения авто. Именно они за счет взаимодействия с дорожным полотном преобразуют вращение, полученное от силовой установки и трансмиссии, в перемещение автомобиля.
Назначение, функции
В целом, колеса автомобиля делятся на три категории, в зависимости от выполняемой ими функции, — ведущие, управляемые, поддерживающие. На ведущие колеса подается вращение и благодаря контакту с дорогой они заставляют автомобиль двигаться. Но в процессе передвижения авто необходимо изменять направление движение, маневрировать и за это отвечают управляемые колеса.
Грузовые авто предназначены для транспортировки грузов и для снижения нагрузки на ведущие и управляемые колеса, в конструкцию ходовой части добавлены поддерживающие. Они не приводят в движение авто, не участвуют в обеспечении маневрирования, их задача – принятие части нагрузки «на себя».
В легковых авто используется 4 колеса, в грузовиках же их количество может достигать и 12, а в спецтехнике – до 24. Примечательно, что на грузовиках обычно колеса разделены по категориям – одни из них ведущие, вторые – управляемые, остальные – поддерживающие.
Что касается легкового транспорта, то у них используемые виды колес автомобиля могут делиться как по назначению, так и быть совмещенными. К примеру, в заднеприводных моделях колеса, установленные на задней оси – ведущие, а на передней – управляемые. А вот в переднеприводных версиях – колеса передней оси являются одновременно и ведущими, и управляемыми, задние же выполняют лишь поддерживающую функцию.
Требования к колесам. Составные элементы
Конструкция этих составляющих ходовой части включает в себя два компонента – диск и шину. Но несмотря на это, устройство колеса автомобиля – достаточно сложное и к ним выдвигается немало требований:
- быть прочными;
- обеспечивать хорошее сцепление с дорожным покрытием;
- надежно крепиться к ходовой части;
- поглощать воздействия от мелких неровностей дороги;
- служить длительный срок.
Колесный диск выступает в качестве посадочной основы для шины и одновременно обеспечивает крепление колеса к ходовой части. На эту составляющую воздействуют значительные нагрузки во время движения, поскольку они первые принимают на себя колебания от неровностей дороги и передают их на подвеску.
Колесный диск состоит из двух элементов – самого диска и обода. Выпускается четыре вида автомобильных дисков – стальные сварные (штампованные), цельнолитые (легкосплавные, кованные), комбинированные и композитные. В первом виде диск и обод – два разных элемента, соединенных между собой при помощи сварки. В литых дисках его составляющие – единая неразъемная конструкция.
Третий тип – это так называемые комбинированные или разборные диски, бывают двух- или трехсоставными. Являются лучшими дисками по всем характеристикам, поскольку центральная секция обычно выполняется литой и соответственно можно получить любой дизайн, а обод выполняется методом штамповки. Четвертый и самый редкий тип – композитные, стоимость их просто запредельная из-за сложной технологии производства и поэтому увидеть их можно только на спорткарах.
Диск – элемент обеспечивающий крепление колеса. Для этого в нем по центру проделано посадочное отверстие, по окружности которого расположены крепежные отверстия. Количество крепежных отверстий на легковых авто варьируется от 3 до 5, на грузовых же их обычно 6-8. Фиксация диска на ступице осуществляется либо болтами, либо шпильками с гайками.
Конструкция литого диска
Обод предназначен для установки шины. Он обладает сложным поперечным профилем, которое необходимо для правильной и надежной посадки ската. Если рассматривать обод в профиль, то он имеет ступенчатую форму.
Центр обода представлен в виде утопленной площадки, к которой примыкается диск. С обоих сторон от центра сделаны ступеньки, которые сформированы кольцевым выступом (хампом), полкой и бортом.
Хамп предназначен для фиксации шины в ободе и предотвращает ее уход к центру обода. Полка выступает в качестве посадочной площадки для борта ската. Борт обода удерживает шину на полке и не дает ей «слезть».
Отметим, что это самый распространенный тип диска. Но на грузовых авто и спецтехнике можно встретить иные виды дисков авто – с фиксирующим кольцом, разборные (диск состоит из двух половин, стягивающихся болтовым соединением).
Устройство шины
Шина – вторая составляющая колеса. Она также обладает достаточно сложной конструкцией, поскольку в ее задачу входит обеспечение сцепления с дорожным полотном, принятие и гашение колебаний от мелких неровностей, удержание веса. Для выполнения своих функций шина должна быть прочной, но при этом и эластичной. Отметим, что шина является своего рода оболочкой, которая заполняется наполнителем – воздухом или специальными газами.
Шина состоит из эластичного радиального каркаса, задающего форму изделию, на который последовательно нанесены резиновая прослойка, брекер (силовой металлический корд), бандаж из нитей (капроновый корд) и протектор. По внутренней окружности радиальный каркас формирует посадочный борт шины, в который для жесткости установлено проволочное кольцо.
Одна из схем шины
Видимыми элементами шины являются протектор, выступающий в качестве основной рабочей поверхности (он контактирует с дорожным полотном) и боковины. Переход между этими элементами получил название – плечо.
Для обеспечения сцепления с дорогой, протектор обладает сложным узором, который формируется ребрами, блоками с канавками и ламелями.
Разновидности шин
Поскольку автомобили эксплуатируются при разных дорожных условиях, то производителями выпускаются различные виды шин автомобиля. Это позволяет обеспечить оптимальные ходовые качества при тех или иных условиях. Достигаются необходимые показатели двумя факторами – материал изготовления и рисунок протектора.
В целом, все выпускаемые шины можно разделить на две категории по таким критериям как сезонность использования и характер дорожного полотна.
По сезонности использования шины делятся на:
При изготовлении летнего варианта используется твердая резина, что обеспечивает отличное сцепление с дорогой. Предназначены они для использования по твердому сухому покрытию.
Зимние делаются мягкими чтобы в условиях пониженных температур обеспечивалась должная эластичность изделию. Также такие шины отличаются глубоким рисунком протектора. Помимо этого, многие модели оснащаются стальными шипами, обеспечивающими хорошее сцепление колеса на ледяной поверхности.
Что касается всесезонных шин, то в мире такой тип используется только в некоторых северных странах. Эти шины делаются из резины средней жесткости, что обеспечивает приемлемое сцепление с дорогой летом и сохраняет эластичность зимой.
Что касается типов шин, разделяющихся по характеру дорожного полотна, то они делятся на:
Дорожный вариант предназначен для использования на твердом покрытии. Внедорожные шины, отличающиеся более развитым протектором с сильными грунтозацепами, позволяют передвигаться на рыхлых поверхностях – песок, грязь. Универсальные же совмещают в себе качества дорожных и внедорожных шин.
Помимо этих двух критериев шины можно разделить еще по одному критерию – рисунку протектора. Он бывает симметричным, направленным и ассиметричным.
Симметричные шины обладают хорошими ходовыми качествами на сухой поверхности и имеют рисунок, который позволяет устанавливать колеса любым способом (менять местами, перекручивать на 180 град.).
Направленный рисунок обеспечивает самые лучшие ходовые качества в условиях движения по мокрой поверхности, но их ставить нужно только в строго определенном направлении.
Ассиметричные шины отличаются тем, что одна часть протектора обладает направленным рисунком, а вторая – симметричным. Это обеспечивает таким колесам неплохие показатели во время движения как по сухой, так влажной дороге.
Напоследок отметим, что при своей внешней простоте колеса автомобилей играют очень важную роль в обеспечении безопасности движения, поэтому подходить к их выбору следует очень тщательно.
Устройство колесных дисков
Раньше колёсные диски выполняли простую утилитарную функцию. На них крепилась пневматическая шина, призванная обеспечить плавность хода. В большинстве случаев колёсные диски выполнялись методом штамповки из листового металла. Это позволяло снизить затраты при массовом производстве.
Современные колёсные диски выглядят совсем не так, как их прародители. Однако их устройство практически не изменилось. Единственно, что отличает многие современные колёсные диски легковых автомобилей, это декоративность.
Колёсные диски легковых автомобилей отличаются большим разнообразием конструкций. Это разнообразие было обусловлено, прежде всего, назначением автомобиля, материалом, из которого изготовлены диски и особенностью применяемой шины.
В настоящее время именно шина определяет конструкцию диска. Различают два вида шин.
Это камерные шины, внутри каждой покрышки такой шины находится специальная камера. Функции в подобной пневматической шине разделены. Покрышка с протектором на беговой дорожке и довольно жёсткими боковинами служит для обеспечения плавности хода, сцепления с дорогой и защищает камеру от неблагоприятных воздействий. Камера, в свою очередь, обеспечивает необходимое давление воздуха внутри пневматической шины.
Второй вид автомобильных шин это бескамерные шины. В бескамерной шине функцию камеры выполняет герметичная внутренняя полость покрышки.
Соответственно автомобильные диски можно разбить на две большие группы:
Диски для камерных шин;
Диски для бескамерных шин.
Устройство колёсных дисков для камерных шин
Устройство колёсных дисков для камерных шин показано на Рис.1. На рисунке условно не показано отверстие под ниппель.
Рис.1. Устройство колёсных дисков для камерных шин (сечение)
Бортик не даёт покрышке соскакивать с диска. В некоторых конструкциях дисков легковых автомобилей наружный бортик заменяется наружным запорным кольцом, позволяющим снимать покрышку, сдвигая её наружу после снятия запорного кольца, без разбортовки. Существуют разные конструкции запорных колец.
Посадочный диаметр диска. Именно этот диаметр указывается в обозначении размера диска и в обозначении размера шины.
Специальная монтажная выемка. Эта выемка служит для разбортовки колеса. Разбортовку производят таким образом, чтобы часть покрышки входила в монтажную выемку, тогда с противоположной стороны покрышку можно вывести за край бортика – разбортовать. Не все колёсные диски легковых автомобилей имеют такую монтажную выемку. Например, диски с наружным запорным кольцом или разборные диски, состоящие из двух половин, не имеют такой монтажной выемки.
Центральное отверстие диска. Практически все диски легковых автомобилей имеют центральное отверстие. Обычно через центральное отверстие осуществляется доступ к гайке и шплинту подшипников ступицы. У автомобилей с задним приводом осуществляется доступ к ступицам передних колес, а у автомобилей с передним приводом – к ступицам задних колес. Центральное отверстие колёсного диска обычно не отвечает за центровку колеса на оси.
Отверстия для крепёжных шпилек или крепёжных болтов. Эти отверстия имеют коническую конфигурацию. Именно эти отверстия отвечают за центровку колеса на оси. Наиболее распространённое количество шпилек или болтов 4 или 5. Специальные гайки или специальные болты имеют конический участок. Конические участки крепёжных элементов входят в конусообразные отверстия диска, центрируя его.
Тормозные механизмы. На рисунке специально выделены тормозные механизмы. Тормозные механизмы барабанных или дисковых тормозов имеют определённые размеры и конструктивно входят внутрь диска колеса. Именно поэтому размеры колёсных дисков и высота профиля резины так тесно конструктивно увязаны с размером тормозных механизмов.
Устройство колёсных дисков для бескамерных шин
Устройство колёсных дисков для бескамерных шин показано на Рис.2. Основное отличие диска для установки бескамерной шины – это его герметичность. Чаще всего никакие варианты разборных дисков не применяются. На рисунке условно не показано отверстие под ниппель.
Рис.2. Устройство колёсных дисков для бескамерных шин (сечение)
Бортик не даёт покрышке соскакивать с диска. Для обеспечения герметичности бескамерных шин другая конструкция используется редко.
Посадочный диаметр диска. Именно этот диаметр указывается в обозначении размера диска и в обозначении размера шины.
У автомобильных колёсных дисков, предназначенных для монтажа бескамерных шин, могут быть предусмотрены специальные кольцевые выступы – hump. Hump в переводе с английского означает горб, бугорок. Эти выступы служат для улучшения фиксации борта покрышки. Hump бывает как на штампованных стальных колёсных дисках (например, на дисках автомобиля «Волга ГАЗ-31105») так и на легкосплавных дисках.
Специальная монтажная выемка. Эта выемка служит для разбортовки колеса. Разбортовку производят таким образом, чтобы часть покрышки входила в монтажную выемку, тогда с противоположной стороны покрышку можно вывести за край бортика – разбортовать.
Центральное отверстие диска. Практически все диски легковых автомобилей имеют центральное отверстие. Обычно через центральное отверстие осуществляется доступ к гайке и шплинту подшипников ступицы. У автомобилей с задним приводом осуществляется доступ к ступицам передних колес, а у автомобилей с передним приводом – к ступицам задних колес. Центральное отверстие колёсного диска обычно не отвечает за центровку колеса на оси.
Отверстия для крепёжных шпилек или крепёжных болтов. Эти отверстия имеют коническую конфигурацию. Именно эти отверстия отвечают за центровку колеса на оси. Наиболее распространённое количество шпилек или болтов 4 или 5. Специальные гайки или специальные болты имеют конический участок. Конические участки крепёжных элементов входят в конусообразные отверстия диска, центрируя его.
Тормозные механизмы. На рисунке специально выделены тормозные механизмы. Тормозные механизмы барабанных или дисковых тормозов имеют определённые размеры и конструктивно входят внутрь диска колеса. Именно поэтому размеры колёсных дисков и высота профиля резины так тесно конструктивно увязаны с размером тормозных механизмов.
Диски для монтажа бескамерных шин отличает герметичность, поэтому внутри смонтированной на такой диск шине образуется герметичная полость. В эту полость закачивается либо обычный воздух, либо азот.
