Устройство автомобильного колеса — Энциклопедия журнала За рулем

Устройство автомобильного колеса — Энциклопедия журнала За рулем

Из чего состоит колесо автомобиля

Из каких элементов состоит конструкция шины

Чтобы разобраться, как устроена шина рассмотрим все ее конструктивные элементы.

  • Каркас. Часто этот элемент называют – корд. Это нити корда, придающие автошине достаточную прочность и жесткость. Существует несколько типов покрышек по типу расположения корда в каркасе.
  • Брекер. Прослойка отделяющая протектор и каркас. Состоит из нескольких слоев корда, между которыми помещают резину. Обеспечивает дополнительную надежность и устойчивость к повреждениям, при этом достаточно гибкий.
  • Протектор. Внешний слой резины на профиле шины. Отличается не только высокой прочностью, но и специальным рисунком, который обеспечивает более надежное сцепление с дорогой.
  • Боковина. Слой резины над боковыми частями каркаса, обязательно имеют брекер.
  • Борт. Позволяет покрышке наиболее эффективно садиться на обод диска.
  • Бортовое кольцо. Специальный элемент борта, который позволяет добиться герметичности при сборке шины и колесного диска.
  • Плечо. Часть протектора, которая размещена сбоку профиля. Зимние шины обычно имеют развитую плечевую часть, что улучшает проходимость на снегу.

Как видите, строение автошины достаточно сложное. Ниже рассмотрим основные элементы более подробно.

Требования, предъявляемые к колесам

К колесам автомобилей и тракторов предъявляются следующие требования:

  • по геометрическим размерам, форме и грузоподъемности колеса должны соответствовать конструкциям шин и условиям их работы;
  • колеса должны иметь минимальные массу и момент инерции при заданных конструкционном исполнении и долговечности;
  • надежность работы и установки колес должна быть обеспечена в течение всего срока службы колесной машины;
  • конструкция колес должна обеспечивать эффективное охлаждение тормозных механизмов;
  • конструкция колес для бескамерных шин должна обеспечивать поддержание герметичности шин и надежную посадку их бортов на полки ободов (предотвращать сползание бортов шины с полок обода, особенно с наружной стороны колеса, в том числе, при понижении давления воздуха в шине);
  • конструкция ободов для шин регулируемого давления должна исключать возможность проворачивания шины на ободе, как при номинальном, так и при минимально-допустимом внутреннем давлении воздуха;
  • конструкция ободов для перспективных шин для ВАТ должна обеспечивать возможность монтажа на них этих шин и, при необходимости, внутреннего ограничителя деформации, а потому должна быть разъемной и герметичной;
  • колеса должны соответствовать международным нормам, предъявляемым к основным геометрическим, посадочным, крепежным размерам и нагрузочным характеристикам в целях обеспечения их взаимозаменяемости;
  • биение колес, допустимый дисбаланс, допуски на размеры и наклон посадочных полок ободов и установочные размеры, необходимые для нормальной работы шин, не должны превышать установленных норм;
  • конструкция колес должна быть приспособлена для выполнения монтажно- демонтажных работ, проводимых при повреждениях шин;
  • окраска колес должна предохранять их от коррозии в течение срока службы колесной машины, а внешний вид – гармонировать с внешним видом колесной машины.

Виды конструкций шины

Одним из важных факторов выбора является наличие камеры или ее отсутствие. Технически камерная и бескамерная резина различаются достаточно сильно.

  • Камерные шины имеют резиновую камеру, которая наполняется воздухом. Такие покрышки немного более простые, это классическая пневматическая шина. Но, есть недостаток, при проколе колесо спускает практически мгновенно.
  • Бескамерная покрышка имеет специальное бортовое кольцо, обеспечивающие герметичность. Также для них требуются специальные диски, подходящие для такой эксплуатации.

Сейчас больше распространены бескамерные шины. Они проще и дешевле в обслуживании, надежность их значительно выше.

Еще разделяют покрышки по конструкции корда. Тут выделяются диагональные и радиальные шины.

  • Диагональная конструкция подразумевает расположение нитей корда под углом к меридиану шины. Обычно угол наклона примерно 50°-55°. Есть еще один нюанс, каждый следующий слой корда, по отношению к предыдущему находится под углом в 100°. Такое размещение корда позволяет добиться высокой прочности в сочетании с высокой эластичностью. Так как нити постоянно смещаются друг относительно друга, это приводит к высокому выделению теплоты. Количество слоев корда всегда четное.
  • Радиальные шины имеют нити расположенные в соответствии с радиусом. Каждая нить располагается от одного борта до другого. Диагональное размещение корда только у брекера. Так как нити не сильно растягиваются, их защищает брекер, они выделяют меньше теплоты, а также служат дольше. Низкий нагрев позволяет делать низкопрофильные покрышки. Такое устройство также позволяет сделать автомобиль более устойчивым на дороге. Основным недостатком является жесткое качение.

Маркируется радиальная резина буквой «R», она находится в индексе типоразмера на боковине. Если этой маркировки нет, перед вами диагональная шина. Но, сейчас практически не производятся диагональные покрышки для легковых автомобилей, так как по эксплуатационным характеристикам они уступают радиальным.

Обозначения колес

Устанавливаемые стандартами различных стран обозначения колес наносятся на одну из сторон диска колеса или обода бездискового колеса и включают:

  • товарный знак предприятия-изготовителя;
  • номер колеса;
  • размеры обода и конструкцию полок;
  • стандарт, которому соответствуют размеры колеса (DIN, ГОСТ);
  • дату изготовления (месяц или неделю и год изготовления).

Размеры ободов дисковых колес включают ширину профиля и посадочный диаметр обода в дюймах или миллиметрах, разделенные знаком «х» для неразборных глубоких ободов (5Jх13) и ободов с крутыми полками (9.00х19,5) и знаком «-» – для разборных полуглубоких (228Г-508) и плоских ободов (10.0-20; 330-533). Буквы между цифрами указывают на различную форму закраин и различное исполнение полок и ручья (информацию можно найти в справочной литературе).

При наличии безопасного контура на полках ободов для легковых автомобилей этот контур указывается в обозначении после размеров обода (например, 5Jх13Н2, где Н2 означает двусторонний подкат). Также указывается вылет колеса (ЕТ) в миллиметрах, например, ЕТ30. Таким образом, полная характеристика дисковых колес для легковых автомобилей имеет вид, приведенный на рисунке 20.

Читайте также:  Замена салонного фильтра Ниссан Тиида Пошаговая технология фотографии

Рисунок 20. Характеристика дискового колеса легкового автомобиля

Расположение ручья глубокого обода колеса (симметричное или асимметричное) видно по колесу и не маркируется.

Соответствие размеров шин легковых автомобилей размерам профиля ободьев колес приведено в таблице 2.

Таблица 2. Соответствие размеров шин размерам профилей ободьев колес

245/70R16
225/55R16 265/70R16
255/65R16

Материалы изготовления и их роль

Производится автомобильная резина из нескольких компонентов, которые дополняя друг друга обеспечивают эффективную работу шины. Также смесь в некотором смысле влияет на строение шины. Разберем состав автошины более подробно. Для производства используются следующие компоненты.

  • Каучук. Несмотря на разнообразие состава современной резиновой смеси, основу его составляют все же различные каучуки. На данный момент времени используется искусственный каучук, который производится путем синтеза из нефти. Также может использоваться натуральный и синтетический изопреновый каучук. Но последние применяются ограниченно, только чтобы получить определенные характеристики.
  • Углерод технический. Чаще его называют «сажа». Является обязательным компонентом шины. Именно благодаря его наличию покрышка приобретает черный цвет. Но, основная польза от этого материала – увеличение прочности изделия.
  • Кремневая кислота – аналог технического углерода. Но, полностью его не заменяет, часто используется в «зеленых» шинах так как оказывает меньше влияние на экологию. Применяется ограниченно.
  • Сера – используется в качестве вулканизатора.
  • Масла и смолы. Влияют на жесткость покрышек, а также регулируют уровень износостойкости.
  • Активаторы вулканизации. Обычно применяются стеариновые кислоты или оксид цинка. Они провоцируют вулканизацию каучука, а также обеспечивают образование оксидной полимерной сетки.

Это основные компоненты резиновой смеси. Тут еще нужно учитывать, что каждый производитель имеет свои рецепты, отличающиеся соотношением веществ.

Есть еще и экологические компоненты. Применяются ограниченно в связи с высокой стоимостью. Обычно это кукурузный крахмал, который добавляют в состав протектора. Это позволяет добиться улучшения качения шины.

Процесс изготовления автомобильных шин

Производство автомобильной шины является многоэтапным процессом. Разберем основные этапы.

  • Проектирование. Сейчас обычно используют компьютерное моделирование.
  • Производство отдельных компонентов. Брекер, корд, борт и прорезиненная лента (заготовка протектора) производятся отдельно.
  • Далее производится сборка. Для этого отдельные компоненты собирают вместе на специальном сборочном барабане.
  • После сборки заготовка вулканизируется.

Последним этапом являются тестирование и маркировка.

Современная автомобильная шина – высокотехнологичная продукция, которая имеет целый ряд технических особенностей. Чтобы правильно выбирать и эксплуатировать покрышки необходимо знать из чего состоит конструкция, а также состав резиновой смеси.

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.

Читайте также:  Замена втулок стабилизатора

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:

  1. Летние
  2. Зимние
  3. Всесезонные


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:

  1. Дорожные
  2. Внедорожные
  3. Универсальные


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.

«Пулестойкость” шин и мировой опыт

Вот так выглядит последние сто лет бронеавтомобиль и вообще любая спецмашина с бронированием

Автомобиль «Тигр»
Источник: Internet

Вариант из артиллерии

120-мм самоходное артиллерийское орудие «Флокс» на колесном шасси
Источник: Алексей Жарич / АО «Научно-производственная корпорация «Уралвагонзавод»

Пример с машиной войск ПВО, на фото отлично видно крошечный участок местности, любой взрыв на котором даст море осколков в том числе и по колёсам, ракеты напротив скрыты в корпус

ЗРК ТОР М2
Источник: МО РФ

Повсюду «голые» шины. Это и есть тема.

Стойкость колёс которых часто всего 4 очень не велика и несколько пробитий всего одного колеса не самыми продвинутыми пулями превратит машину в ДОТ. А хочется сидеть (нет конечно же ехать) в машине подвижность которой под любым обстрелом как и основной бронекорпус не подведёт.

Конечно есть системы защиты колёс от взрывов и от пуль. Широко известно само понятие «пулестойкие шины». Столь же широко известно что стойкость их сильно ниже чем средства поражения располагаемых в арсенале. Снайпер, или мина, или АГС оставит на месте любую машину, как и множество машин: для уничтожения обездвиженных целей. Если класс машины высок то её корпус и стёкла выдержат большую часть средств поражения доступных вообще всем армиям всех стран мира. И по прежнему снаряд обратит в решето колёса БТР, а автоматный огонь сожжёт сотни и тысячи конвойных грузовиков в локальных войнах, даже если их кабины были усилены, даже если это не гражданские, а специальные боевые машины. Ну не бывает колёс прочнее стального корпуса, который будучи стальным такие калибры как 12,7 мм ох как не любит. В мире подобных пулемётов несчётные тысячи как и прочего.

Уже не так широко известны колёса скрытые за стальными преградами. Причина элементарна, такой щит при ударе о грунт немедленно отрывает на не самых высоких скоростях. А если и нет, то камни застрянут, или грязь смёрзнется намертво (без кавычек). Причин в сущности много почему весь мир ездит так как на первом снимке.

Как решить задачу роста защиты колеса до равной и большей чем корпус (средства поражения тоже не бесконечны и иссякают в своих действительных возможностях). Решение даётся всё таки не моментально.

Остаётся объединить свободу движения и сплошной жёсткий каркас, не менее и даже более устойчивый к обстрелу чем бронекорпус. Но как?. Из разрекламированных в России можно взять Тайфун (сугубо для примера), грузовик с сплошной стальной коробкой помимо колёс.

  1. можно прилепить сбоку прям на колесо ещё слой «пулестойкой резины».
  2. потом добавить её же, но как фальшборт (как на танках) с опорой на корпус и не забыв для рулевого колеса сохранить опору на ось чтобы поворачивалось.
  3. добавить всё тоже для рабочей поверхности колеса.
  4. можно было как бы насчитать трёх кратный прирост защиты от пуль и осколков и даже зачесть защиту от огня и взрыва (уже не те граммы ВВ сорвут колесо с оси).

Однако можно на пункт под номером 4 добавить броневую сталь (для особых машин можно и более устойчивые варианты типа СТБ и прочих более прочных, но более дорогих, и при меньшем весе). И заставить эту сталь свободно гнуться. Для чего нормальная броня вешается на фальшборт из резины в нарезанном на кусочки виде. Чётные с одной стороны, нечётные с противоположной. Можно представить носовой платок весь обшитый пусть и с 1 стороны пуговицами — очевидно он станет трудно прокалываемым и столь же очевидно что такой платок свободно мнётся под нажимом с любой стороны в любую сторону. В принципе это уже вариант защиты колёс эффективной бронёй с любой стороны без каких либо потерь в подвижности, ремонтопригодности (и колеса, и защиты). Без тяжких проблем при суточных перепадах температур вокруг нуля, Без потерь защиты при движении по сложно пересечённой местности любого ландшафта.

Теоретическая часть позволяет составить множество принципиально отличных от описанного стального, но резинового бронирования с стойкостью колёс хоть в разы большей чем у БТР или бронеавтомобиля собственно прочный корпус, тем более комплекса ПВО и спецмашин для спецопераций или конвоирования стратегических элементов безопасности страны в целом. Конечно такую тяжёлую защиту в мирное время можно снимать.

Каждый попавший под обстрел хочет иметь все 4 колеса, не 3 и не 2 и не 3,5. Зачем нательный бронежилет если машина встала, и из средства защиты от шальной пули обратилась в идеальную мечту гранатомётчика. Естественно что при наличии финансов вес защиты на колесо может составлять вес не намного больший чем личная броня солдата (менее 10 кг для сопоставимой площади). Грузоподъёмность чистая же у машины часто более чем 2 и даже 8 тонн. Да и цена машин артиллерии, ПВО и конечно машин для эвакуации раненых с передовой (в России такие есть, они и низкие, и на колёсах, и защищают от многих факторов поражения), цена таких машин громадна, известны варианты с ценой в десятки миллионов.

Известны и множество «лёгких» колёсных машин которые в разы дешевле в эксплуатации чем не убиваемые в бою гусеничные коллеги (ходовая сельского трактора бессмертна в сравнении с ходовой боевого колёсного танка). Описанный патент предлагает их колёсам защиту равную и более прочную чем основной бронекорпус, без утраты подвижности.

Ссылка на основную публикацию
Установка аудиоподготовки (магнитола, динамики) на Лада Веста
Диаметр динамиков лада веста – АвтоТоп Сегодня магнитола стала незаменимым атрибутом современного автомобиля. Это касается и новинки отечественного рынка –...
Указано ли в пдд за сколько метров до поворота нужно включать поворотник вопросы к юристу — 2020
За сколько метров нужно включать поворотник Автомобильный блог Казани А вообще, кто-нибудь включает поворотник? Или от случая к случаю? Мало...
Ультрабюджетный межблочник аудиофильного класса
Межблочный кабель своими руками Читайте далее Снятие и замена шруса Лада Приора Межблочный кабель, то есть кабель, соединяющий головное устройство...
Установка вытяжки на кухне — этапы монтажа своими руками
Шумоизоляция вытяжки на кухне своими руками 1 Шумоизоляция вытяжки на кухне своими руками Если возникла идея создания шумоизоляции, очень важно...
Adblock detector