Колеса здійснюють зв'язок автомобіля із дорогою. Вони забезпечують рух, поворот, передають вертикальні навантаження від автомобіля на дорогу, сприймають удари та коливання, що передаються від дороги.

Будова колеса

Колесо автомобіля складається з пневматичної шини, власне колеса (обода та сполучного елемента – диска) і маточини.

Маточина колеса забезпечує його вільне встановлення на осі автомобіля.

Обід служить для з'єднання шини з колесом. З цією метою йому надається спеціальна форма. Колесо в зборі має бути збалансоване, балансувальні грузики кріпляться до обода за допомогою пружинних затискачів або клею. На більшості легкових автомобілів та вантажних невеликої вантажопідйомності використовуються глибокі, нерозбірні ободи.

Глибокий обід жорстко з'єднується з диском, який служить для кріплення колеса до маточини за допомогою болтів або гайок зі шпильками. Полиці глибокого обода мають конусну форму для щільної посадки шини на обід. Кут нахилу полиць становить, як правило, 4...6°. Полиці обода закінчуються закраїнами, що мають певну форму і слугують бічними упорами для шини.

Відстань між закраїнами називається шириною профілю обода. У середній частині обода є поглиблення, необхідне для полегшення монтажу і демонтажу шини на обід. Це поглиблення може бути розташоване симетрично відносно площини колеса, або зі зміщенням.

Розміри та профіль обода регламентовані відповідними стандартами. На кожен обід наноситься відповідне маркування, з якого можна дізнатися розміри та профіль.

Основні параметри коліс

Максимальне допустиме статичне навантаження на колесо повинно бути не менше ніж 1/4 дозволеної максимальної маси автомобіля (в кгс), зазначеної в паспорті або свідоцтві про реєстрацію транспортного засобу.

Основні розміри коліс в основному визначаються навантаженням, що діє на них, і габаритами гальмівних механізмів. У зарубіжних каталогах розмір "в" позначається як ET; "г" - DIA; "д" - PCD.

Посадковий діаметр – діаметр поверхні обода (у дюймах), на яку монтується шина, наприклад, 12; 13; 14; 15; 16 і т.д. Цей розмір повинен точно відповідати посадковому діаметру використовуваної шини.

Посадкова ширина – відстань між внутрішніми поверхнями бортових закраїн обода (у дюймах), наприклад, 4,0; 4,5; 5,0; 5,5; 6,0; 6,5 і т.д.

Виліт обода – відстань (в мм) від привалочної площини (прилеглої до маточини) колеса до площини, що проходить через середину обода. Цей розмір визначається, якщо провести умовну площину через середину обода колеса та виміряти відстань від неї до кріпильної площини. Якщо площині збігаються, то виліт нульовий. Якщо привалочна площина виступає за площину симетрії, виліт позитивний. Якщо привалочна площина не сягає площині симетрії – виліт негативний.

Слід зазначити, що зміна величини вильоту позначається на кінематиці підвіски, на керованості, термін служби підшипників, на стійкості автомобіля. Зменшення вильоту в порівнянні зі значенням, прийнятим автовиробником, призводить до збільшення колії та більшого виступу коліс з арок. Якщо при цьому використовуються обода зі збільшеною шириною, то надмірно виступаючі шини будуть інтенсивніше забруднювати автомобіль. Крім цього, знизиться рівень безпеки.

Величина виступу особливо важлива для керованих коліс, тому що положення плям контакту відносно осі повороту колеса відіграє важливу роль у визначенні характеристик повороту автомобіля.

Діаметр розташування центрів отворів кріплення (визначається в мм) повинен точно відповідати діаметру кола, на якому розташовані центри кріпильних (різьбових) отворів або шпильок маточини. Зазвичай, цей розмір відображається двома цифрами: перед умовним діаметром позначається кількість отворів, наприклад 4x114,3 (чотири отвори на колі діаметром 114,3 мм). Так як автовиробники не домовилися про уніфікацію діаметрів розташування отворів кріплення, то існує ряд досить близьких розмірів: 4x98 і 4x100; 4x112 та 4x114,3; 5x98 та 5x100; 5x108 та 5x110; 5x112 та 5x114,3; 5x120 та 5x120,7 тощо. Визначати цей розмір «на око» не слід. Помилка може призвести до того, що навіть правильно відбалансоване колесо матиме сильне биття, крім того, можливе пошкодження різьбових з'єднань. За допомогою штангенциркуля можна виміряти цей розмір, але краще отримати дані у керівництві з експлуатації автомобіля.

Діаметр центрального отвору (визначається в міліметрах) повинен відповідати діаметру центруючого виступу на маточині автомобіля. Найбільш точно співвісність колеса забезпечується, коли центральний отвір диска збігається по діаметру з циліндром, що виступає з маточини. У тих випадках, коли діаметр центрального отвору диска більший за діаметр циліндра на маточині, застосовують пластикові центруючі вставки-перехідники (іноді входять в комплект легкосплавних коліс). Перехідники позначаються цифрами, що відповідають діаметру отвору в диску та діаметру півосі, наприклад 67,1–56,6; 67,1-59,1. Центрування колеса за допомогою болтів або гайок, що додаються до диска, неприпустимо, тому що їх основне призначення - притиснути диск до маточини автомобіля і зафіксувати остаточне положення колеса.

Кільцеві виступи (хампи) служать для додаткової фіксації безкамерної шини на обід колеса. Їх позначають "H" або "H2", що означає наявність на ободі одного або двох кільцевих виступів певного профілю. Обода з кільцевим виступом типу H2 зазвичай використовуються для шин з посиленою несучою боковиною (Run Flat).

Типи коліс

Залежно від виконуваних функцій:

• Ведучі колеса приводяться у обертання від трансмісії автомобіля та створюють у контакті колеса з дорогою тягове зусилля.

• Керовані колеса можуть повертатися по команді водія, при цьому в контакті колеса з дорогою виникають бічні зусилля, які дають змогу автомобілю змінити напрямок руху.

• Підтримуючі колеса не рухають автомобіль і не повертаються, а тільки сприймають частину навантаження автомобіля, що зменшує сумарний тиск на опорну поверхню дороги.

Залежно від конструкції:

Спицеві колеса - в даний час їх носіями є в основному велосипеди, мотоцикли, тощо. Також спицеві колеса можна зустріти на виставкових автомобілях та ретро-карах. Переваги спицевих коліс полягають у їхній невеликій вазі, дуже хорошому відведенні тепла від гальмівних механізмів і високій енергоємності (амортизуючій здатності). До недоліків можна віднести високу трудомісткість у виробництві коліс і невисоку точність геометрії колеса.

Штамповані (сталеві) колеса є найбільш поширеним і дешевим типом коліс у світі. Виконуються як правило з листової сталі, достатньо міцні. Перевагою таких дисків є те, що вони підлягають ремонту у разі деформації. З недоліків відзначається зайва вага. На автомобільні сталеві колеса через скромність їхнього дизайну часто встановлюють декоративні ковпаки.

Легкосплавні колеса - колеса з легких сплавів (переважно алюмінієвих), які можна поділити на три категорії:

• Литі колеса виготовляються методом виливки у форму. Використовуються зазвичай алюмінієві, магнієві і дуже рідко титанові сплави. Після виливки у ряді випадків проводять термообробку виливків (для поліпшення механічних властивостей колеса). Свій кінцевий вигляд колесо отримує після механічної обробки та фарбування. За вартістю — це вид виробництва легкосплавних коліс, що найбільш окупається.

• Ковані колеса виготовляються методом об'ємного гарячого штампування. При куванні металевий виріб набуває більш високої міцності, ніж при литті, оскільки відбувається подрібнення зерен металу, їх деформація та витягування в потрібному напрямку, внаслідок чого структура металу стає волокнистою. Тому товщина стінок кованого диска може бути приблизно на 20% менше, ніж у литого, тобто при аналогічній міцності матеріалу ковані диски можуть бути на 20-30% легше литих і на 30-50% легше за сталеві і (за умови однакового типорозміру). Готове поковування проходить обов'язкову термообробку (процес загартування та старіння). Кінцевий вигляд диск отримує після механічної обробки та фарбування. Завдяки високій пластичності кований диск не руйнується після сильного удару, а деформується на кшталт сталевого. Ковані легкосплавні диски також мають більш високу стійкість до корозії в порівнянні з литими: диски з алюмінію можна навіть використовувати без додаткового захисного лакофарбового покриття. Більш стійкі до корозії навіть ковані магнієві диски. Загалом, кований диск поєднує в собі всі переваги литого та сталевого штампованого, і при цьому позбавлений їх недоліків. Але за вартістю це один із найдорожчих видів виробництва легкосплавних коліс (поковка може мати масу до 25 кг, а вихід одного колеса 5 кг плюс великі енерго- та трудовитрати).Спеціального окремого маркування ковані диски не мають. Їх можна відрізнити тільки за меншою масою та товщиною стінок, а також за ціною та фірмовою наклейкою, яка з гордістю повідомляє, що цей диск – кований.

• Комбіновані колеса - тип коліс, який складається з двох і більше частин. Кожна з яких може бути виконана за різними технологіями (приклад: спиці - алюмінієвий сплав, лиття. Обід - титановий прокат, вальцювання). Спицеве ​​колесо також відноситься до цього типу.

Основні переваги легкосплавних коліс перед сталевими:

• геометрична точність,

• менша вага (як правило),

• покращене відведення тепла від гальмівних систем,

Композитні колеса в даний час стоять на деяких спорткарах. Широке поширення цього типу обмежено їх високою вартістю.

Розбірні ободи застосовують для коліс більшості вантажних автомобілів та автобусів. Розбірні ободи можуть бути дисковими та бездисковими. Найчастіше використовуються розбірні ободи з конічними посадковими полицями. Шини вантажних автомобілів мають великі розміри і високу жорсткість, тому монтаж таких шин на нерозбірні ободи ускладнений. Розбірні ободи дозволяють полегшити це завдання.

Бездискові колеса - особливий вид автомобільного колеса, яке не має диска, а обід такого колеса кріпиться безпосередньо до маточини колеса. Як правило, такі колеса використовуються на вантажних автомобілях або спецтехніці великої вантажопідйомності, а також на автобусах та тролейбусах великої або особливо великої місткості.

Маточини коліс виготовляють із сталі або ковкого чавуну. До них кріпляться елементи гальмівних механізмів, диски та барабани. Маточина встановлюється на підшипниках, які повинні сприймати не тільки радіальні, а й осьові зусилля від дії бічних сил. У маточинах встановлюють конічні роликові або кулькові радіально-упорні підшипники. У підшипники коліс закладається мастило, що витримує високі температури. Для запобігання витіканню мастила та попадання бруду підшипники ущільнюються сальниками.

Кріплення колеса

Кріплення колеса до маточини здійснюється болтами або гайками, що мають конічну, сферичну або плоску притискну частини. Відповідно, в отворах кріплення диска виконані конічні або сферичні поверхні.

Кожен елемент кріплення повинен закручуватися не менше ніж на 5...6 обертів. Болти, закручені більше ніж на 6...10 обертів, можуть зачіпати деталі гальмівних механізмів.

У легкосплавних коліс центральна частина диска товща, ніж у сталевих і вимагає довших болтів або шпильок. Болти та гайки для таких коліс повинні мати підголовок, що виключає «фрезерування» країв отвору кріплення колеса гранями головки.

Для деяких шин вантажних автомобілів великої вантажопідйомності застосовують розбірні ободи з розпірними кільцями. Такі ободи складаються з двох частин, що з'єднуються між собою болтами. Така конструкція надійно утримує шину на колесі, незалежно від значення тиску повітря в шині.

Маркування типорозмірів коліс

Усі колеса мають стандартне маркування параметрів, незалежно від того, яке це колесо легкосплавне (лите) або сталеве (штамповане). Наприклад, 6,5J×16H2 PCD 5×114,3 ET48 DIA67,1.

• 6,5 — монтажна ширина обода колеса в дюймах.

• J — профіль обода колеса (приклад: JJ, C, CH, HJ тощо).

• 16 — монтажний діаметр обода колеса в дюймах.

• H2 — кількість «хампів» (HUMP) – кільцевих виступів на ободы колеса вздовж закраїн (призначені для запобігання сходу шини з посадкових місць, при збільшенні бічних сил).

• 5×114,3 — LZ×PCD – кількість кріпильних точок (у даному випадку 5) і діаметр кола (Pitch Circle Diameter), де розташовані центри кріпильних отворів, (у даному випадку 114,3 мм). У дисків з чотирма отворами кріплення PCD вимірюється як відстань між центрами протилежних отворів.

• ET48 (або Offset 48) — (ET-EinpressTiefe) – виліт (винос) привалочної площини колеса відносно осі симетрії обода. Виліт буває як позитивний, і негативний (приклад: ЕТ40 - позитивний, ЕТ-4 - негативний) вимірюється у мм. У даному випадку він дорівнює 48 мм.

• DIA67,1 — (DIA) – діаметр центрального отвору, який відповідає за центрування всього колеса в зборі на маточині автомобіля. Вимірюється з боку привалочної площини. У даному випадку дорівнює 67,1 мм. Багато виробників коліс роблять DIA більшого діаметру, а для центрування на маточині використовують перехідні кільця (адаптери).

Додаткове маркування

• 0407 – дата виготовлення. Як правило, тиждень і рік. В даному випадку інформація означає, що колесо випущено в 4 тиждень 2007 року.

• SAE, ISO, TUV – тавро контролюючого органу. Маркування свідчить про відповідність коліс міжнародним правилам чи стандартам.

• MAX LOAD 2000LB – позначення максимального навантаження на колесо (позначають у кілограмах чи фунтах). У даному випадку дорівнює 2000 фунтів (908 кг)

• MAX PSI 50 COLD – позначення максимального тиску в шині. У цьому випадку тиск не повинен перевищувати 50 фунтів на квадратний дюйм (3,5 кгс/см²), COLD (холодний) вказує, що необхідно вимірювати тиск холодної шині.