Устройство и виды автомобильных шин

Виды конструкций автошин

Строение автошины может предполагать наличие камеры, или обходиться без этого элемента. Рассмотрим, основные различия.

• Камерная авторезина. Предполагается наличие герметичной камеры, находящейся внутри шины. Камера делается в виде герметичного тора, накачиваемого воздухом. Сейчас применяется нечасто, в основном на спецтехнике. Недостатком является быстрая потеря воздуха при проколах.
• Бескамерная шина. Воздух накачивается непосредственно в полость, образующуюся внутри покрышки. Сейчас технология используется повсеместно. Основное преимущество — при большей части повреждений воздух выходит медленно. Прокол возможно отремонтировать прямо на дороге.

Автомобильная резина подразделяется по типу конструкции. Этот параметр определяется размещением корда внутри покрышки. Особенности конструкции влияют на технические характеристики, особенности эксплуатации автошины.

• Диагональная покрышка. Маркируется буквой D. Корд тут расположен по диагонали к радиусу шины. Отклонение составляет 34–38°. Важным моментом является размещение слоев с уклоном противоположным друг другу. То есть, корд слоев пересекается друг с другом под перпендикуляром. Корд всегда размещен парными слоями, это увеличивает прочность конструкции. Преимуществом считается высокая устойчивость к боковым порезам. При этом, срок службы покрышек данного типа несколько ниже. Степень амортизации у автошин снижена.
• Радиальная покрышка имеет корд размещенный параллельно радиусу автошины. Обозначаются такие покрышки латинской буквой R, она размещается в типоразмере. Основным преимуществом такой конструкции является более высокие амортизационные свойства. Подобное устройство покрышки позволяет максимально эффективно гасить удары от неровностей дороги. Итогом становится улучшение устойчивости автомобиля на дороге, повышение экономичности. Недостатком можно назвать полную непереносимость боковых порезов, при таком повреждении ремонт автопокрышки невозможен.

Иногда встречаются комбинированные покрышки, имеющие участки диагональной и радиальной конструкции.

Наша стезя — кастомайзинг

И сегодня осмос-колеса остаются диковинкой. Преимущества есть, но они не окупаются: слишком сложная и дорогая система по сравнению с обычным колесом. Для серийного производства орбитальное колесо явно не приспособлено. А вот для мелкосерийного тюнинга…

В 2002 году известный американский чоппермейкер Билли Лэйн, владелец тюнинговой компании Choppers, Inc., построил и представил на суд публики огромный чоппер Psycho Billy Cadillac, заднее, ведущее колесо которого было сделано по принципу хаблесса. Мотоцикл произвел фурор и сорвал целую череду наград на различных шоу, выставках и конкурсах чоппермейкерства. Самое смешное, что Лэйн видел только изображения машин Сбарро/Мотты и всю техническую часть своего хаблесса разработал сам. Огромный подшипник-колесо он заказывал на вертолетном заводе по соответствующей цене в $8000. Зато привод колеса Лэйн организовал очень просто. Он прикрепил слева от хаблесса фрикционное колесо для шкива, не заморачиваясь показушной эстетикой. Мотта сознательно отказывался от такого решения, руководствуясь футуристичностью конструкции и ее загадочностью. А Лэйн сделал все просто, понятно — и правильно.

После успеха первого байка Лэйн построил еще ряд подобных — Money Shot, The Chronic, Miss Treated, King of NY. Уже на втором цепная передача была не сразу заметна для посторонних глаз — шестерня шла по периметру колеса, как у «белой модификации» мотоцикла Sbarro. Стоит отметить, что у всех чопперов Лэйна переднее колесо было обыкновенным, с центральной ступицей

Но это не важно: все свои удивительные мотоциклы Лэйн продал с немалой прибылью — и больше не возвращался к теме хаблесса

Сегодня многие кастомайзеры обращаются к теме осмос-колес и строят с их использованием великолепные мотоциклы. Это Shine немца Фреда Кодлина, Irregular итальянской компании Special Project Custom, Phenom от канадской Zeel Design… Последние подошли к вопросу творчески и укрепили бесступичное колесо на трех роликах, расположенных на концах равностороннего треугольника. Это заметно упростило конструкцию, хотя и сняло ряд преимущество хаблесса.

А Доминик Мотта по‑прежнему верит в то, что орбитальное колесо — это будущее. Он неплохо относится к тому, что его изобретение взяли на вооружение многочисленные кастомайзеры, но все-таки надеется, что какая-нибудь крупная компания начнет строить автомобили с хаблесс-колесами и его имя наконец-то будет у всех на устах. Ведь он не кто-нибудь, а самый что ни на есть настоящий Человек, Который Изобрел Колесо.

Статья «Бесконечная баллада об орбитальном колесе» опубликована в журнале «Популярная механика»
(№3, Март 2011).

Угол схождения колес

Угол схождения колес (разность расстояний между внутренними поверхностями задней и передней частей шин переднего либо заднего моста (Б – А)) необходим для того, чтобы обеспечить параллельное качение колес, так как при движении автомобиля из-за установки колес с развалом возникает усилие, способствующее разворачиванию колес на угол 0,5-1,0 от вертикальной плоскости автомобиля, что приводит к качению колес по расходящимся дугам. Кроме того, угол схождения предохраняет колеса от проскальзывания при наличии люфта в сочленениях рулевых тяг, подшипниках колес.

Углы схождения колес изменяются из-за изнашивания шарнирных соединений рулевой трапеции и деформации ее рычагов.

Угол схождения колес вызывает увеличенный ступенчатый износ протектора с образованием острых кромок, направленных к продольной оси автомобиля (при увеличенном угле) или наружу (при уменьшенном угле).

Характерной особенностью подвески переднеприводных автомобилей являются близкие к нулю или даже отрицательные значения углов развала и схождения колес. Расположение передних колес под такими углами обеспечивает их параллельность при движении, когда на них передается крутящий момент от двигателя автомобиля.

Подшипник ступицы колеса

Функциональный элемент устанавливается на радиально упорных шариковых либо конических роликовых подшипниках. Последние отличаются большей несущей способностью. Объясняется это образованием линейной зоны контакта с беговыми дорожками, в то время как шариковые подшипники создают меньшую площадь соприкосновения с поверхностями.

Широчайшее распространение на легковых автомобилях приобрели радиально-упорные шариковые конструкции. В ходе сборки подшипники данного плана покрываются долговечными смазками, прочно монтируются в ступицу, и поэтому не нуждаются в регулярном обслуживании.

Замена ступицы колеса

При эксплуатации в нормальных условиях ступица нуждается в замене лишь в случае послабления посадочного гнезда подшипника или ухудшения способности наружной обоймы к прочному удержанию колеса. Также ступица заднего колеса может потребовать демонтажа в случае износа резьбовых соединений шпилек и болтов.

Работа выполняется поэтапно:

• Автомобиль поднимается домкратом, снимаются колеса.
• Вывинчиваются крепежные элементы, которые удерживают тормозной суппорт.
• Снимается центральная гайка, тормозной диск демонтируется со ступицы.
• Ослабляется конец приводного вала, после чего выбивается примерно на 10-15 мм медной или резиновой киянкой.
• Снимается винт шпинделя колеса.
• Поворотный кулак откручивается от крепежа передней стойки.
• Удаляется рычаг рулевого управления, а затем приводной вал.
• Устанавливается новая ступица заднего колеса либо переднего и прикручивается новыми болтами, которые входят в ремонтный комплект.
• Винты затягиваются по диагонали, производится монтаж всех элементов конструкции в обратной последовательности.

Требования к колесам

Для обеспечения максимальной эффективности работы специально настроенных систем подвески в современных автомобилях необходим хороший контакт между автомобилем и дорожной поверхностью. Шины автомобиля выполняют эту функцию, причем первоочередную роль здесь играет обеспечение безопасности и комфорта.

Колесо должно:

• Поддерживать автомобиль и демпфировать толчки при движении,
• Передавать движущие силы, силы ускорения, силы торможения и поперечные силы,
• Отводить тепло, выделяющееся в шинах,
• В случае бескамерных шин — обеспечивать герметичность посадки обода.

Шина должна:

• Поддерживать массу автомобиля,
• Обеспечивать хорошее сцепление с дорогой.
• Передавать движущие силы, силы ускорения, силы торможения и реактивные силы при повороте,
• Улучшать ходовые характеристики и повышать комфорт за счет демпфирования толчков при движении,
• Быть достаточно прочной, поддерживать надлежащее давление воздуха и противостоять возможным повреждениям,
• Иметь высокую износостойкость.

Строение автомобильной шины

Шина может быть камерной или бескамерной. В камерной шине находится резиновая камера, которая и заполняется воздухом. А сама шина без камеры называется покрышкой. Покрышка состоит из каркаса (корда) и протектора, а также боковин и бортов.

Каркас шины является главной частью покрышки, ее силовой основой. Он выполняется из нескольких слоев специальной ткани – корда. Корд воспринимает давление сжатого воздуха изнутри и нагрузки от дороги снаружи. Материалом нитей корда могут служить: хлопок, вискоза, капрон, нейлон, металлическая проволока, стекловолокно и прочие материалы.

Протектор это толстый слой резины с определенным рисунком, он расположен на наружной поверхности покрышки и непосредственно соприкасается с поверхностью дороги.

Рисунок протектора может быть дорожным, универсальным и специальным, в зависимости от условий эксплуатации автомобиля.

В бескамерной шине отсутствует, и не предусмотрена, резиновая камера для воздуха. Полость, заключенная между покрышкой и ободом должна быть герметичной, так как непосредственно она и заполняется воздухом. Поэтому диск для бескамерной шины отличается от обычного диска наличием уплотняющих буртиков на ободе

При покупке дисков на это следует обращать внимание. Если же вы используете шины с камерой, то подойдут любые диски, буртики вам не помешают

Шины бывают с диагональным и радиальным расположением нитей корда, в зависимости от конструкции каркаса.

В диагональных шинах нити корда располагаются перекрестно, угол их наклона составляет 35 — 38°. То есть они соединяют боковины покрышки по диагонали.

В радиальных шинах нити корда расположены почти под прямым углом по отношению к бортам. Основными достоинствами радиальных шин являются: хорошее сцепление с дорогой, малое сопротивление качению и большой срок службы. Так как они более эластичны, чем диагональные, то поездка на автомобиле становится более комфортной и безопасной. Однако при грубом обращении с радиальными шинами, срок их службы может снизиться до первого наезда на бордюрный камень, ввиду слабых по прочности боковин таких шин.

Маркировка шин

При покупке шин внимательно изучайте их маркировку. Например, на боковине шины можно увидеть надпись 175/70 R13. Это означает:

• 175 –ширина профиля шины в миллиметрах;
• 70 – соотношение высоты профиля шины к ее ширине в процентах;
• R – радиальная шина (с радиальным расположением нитей корда);
• 13 – посадочный диаметр шины в дюймах (один дюйм равен 2,54 сантиметра);

Параметры шин и дисков для конкретной модели вашего автомобиля вы можете найти в заводской инструкции по его эксплуатации.

Угол развала

Угол развала – это угол заключенный между плоскостью колеса и вертикальной плоскостью, параллельной оси автомобиля и считается положительным, если верхняя часть колеса отклонена наружу от вертикальной плоскости. Он необходим, чтобы обеспечить перпендикулярное расположение колес при движении автомобиля нагруженного автомобиля по отношению к поверхности дороги при наличии зазоров в шарнирных соединениях и деформации деталей переднего моста под действием масс передней части автомобиля. При установке колес с углом развала сила реакции дороги в основном передается на внутренний подшипник ступицы колеса, выполняемый обычно большего размера, чем наружный, что разгружает наружный подшипник колеса, а значит, уменьшает толчки, передаваемые на рулевой механизм.

При поперечном наклоне оси повернуть колесо всегда труднее, чем вернуть его в исходное положение – движе­ние по прямой. Это объясняется тем, что при повороте колеса передняя часть автомобиля приподни­мается на небольшую величину, и водитель прила­гает сравнительно большое усилие к рулевому колесу.

При возвращении управляемых ко­лес в положение, соответствующее дви­жению по прямой, масса автомобиля помогает поворачиванию колес и води­тель прикладывает к рулевому колесу небольшое усилие.

Однако при наличии развала колесо стремиться катиться от продольной оси автомобиля по дуге вокруг точки «О» пересечения продолжения оси колеса с плоскостью дороги. Для устранения этого явления колеса устанавливаются со схождением, т. е. не параллельно, а под некоторым углом к продольной оси автомобиля.

Нарушение угла развала колес приводит к одностороннему износу протектора шины. Если угол развала больше нормы, изнашивается наружная сторона протектора и, наоборот, если он меньше нормы – внутренняя сторона протектора. Кроме того, значительная разница в углах развала правого и левого колес вызывают увод автомобиля в сторону колеса с большим развалом.

В процессе эксплуатации автомобилей углы развала управляемых колес изменяются из-за изнашивания шарниров передней подвески, подшипников ступиц передних колес и деформации поперечины передней подвески.

Когда можно качать колеса

Существуют определенные правила накачки. Они включают не только данные, сколько качать воздуха в шину, но и когда это нужно делать. Основное требование – накачивать покрышку стоит только после продолжительной стоянки. Шина в процессе движения нагревается. Согласно физическим законам температура непосредственно влияет на давление газа. Соответственно, сразу после остановки показатель будет не точным.

Необходимо дождаться момента, когда температура воздуха в шине сравняется с внешней. Уходит на это 3-4 часа. Подождав столько времени можно точно замерить давление. Удобнее всего делать замер давления и подкачку утром, после ночной стоянки.

Рецепт шины

Однако шина состоит не только из резины. Один из непременных элементов состава шины и резины как таковой — сера. Она используется в ходе процесса вулканизации и превращает липкий и ломкий латекс в прочную, устойчивую к воздействию температуры резину.

Примерно с 1915 года в шины стали также добавлять сажу. Именно благодаря этому наполнителю шины имеют черный цвет. Ведь сам латекс белый. Молекулы углерода, встраивающиеся в цепочки латекса, дополнительно упрочняют состав, предотвращают вероятность образования трещин. Углеродные добавки также повышают износостойкость протектора.

Сравнительно недавно в шинах стали использовать новый наполнитель — кремнезем. Благодаря этому удалось снизить сопротивление качения колес (а соответственно, и расходы топлива) и при этом обеспечить хорошее сцепление колес с дорожным полотном при низкой температуре, не потеряв в ходимости шин.

Ну а что нас ждет в будущем? Какими будут шины через 10−20 лет? Специалисты нескольких шинных компаний, которым мы задали этот вопрос, не дали нам точного рецепта таких шин, но сообщили, что состав протектора будет изощренней; вполне возможно, что найдут применение новые материалы, новые типы синтетической резины. А вот соотношение между натуральной и синтетической резиной в шинах будущего, скорее всего, сильно не изменится. По крайней мере производители на это надеются. Микроциклус пока еще живет только в Южной Америке…

Статья опубликована в журнале «Популярная механика»
(№2, Февраль 2008).

Как накачать колесо своими руками

Накачать колесо автомобиля несложно, но у новичка может возникнуть несколько вопросов. Разберем этапы процесса, в итоге вы будете знать, как правильно подкачать колесо. Для работы вам понадобится насос, можно использовать ножной, или компрессор. Сейчас есть компрессоры, работающие от прикуривателя. Если в насосе отсутствует манометр, понадобится и этот прибор.

Рассмотрим по шагам, как накачивается бескамерная шина.

• Ставим автомобиль на ручник. Желательно выбирать ровное место.
• Достаем насос и манометр. Если компрессор электрический подключаем его к питанию. Обычно подключение происходит через прикуриватель, просто вставляем наконечник шнура в прикуриватель.
• Откручиваем защитный колпачок с соска шины. Колпачок нужно положить аккуратно в сторону, чтобы не потерять.
• Подсоединяем наконечник шланга к колесу. Для этого наконечник просто надевается на сосок, в начале послышится звук выходящего воздуха. Это нормально. Наденьте наконечник полностью.
• После ручку наконечника поворачиваем под углом 90°. Так мы закрепим шланг на соске.
• Смотрим на манометр. Он показывает давление в шине, если его недостаточно включаем компрессор. Ждем пока манометр покажет нормальный параметр.
• Отсоединяем наконечник. Делать это нужно аккуратно, но достаточно быстро.
• Накручиваем снятый ранее колпачок.

Далее все описанные процедуры повторяем на остальных колесах, включая запасное. Теперь машина готова к поездке.

Если насос ножной, все действия аналогичны, за исключением подключения к питанию. Подача воздуха осуществляется приведением в движение поршня насоса, делается это ногой.

Накачать покрышку автомобиля – несложная работа. Это может сделать каждый автовладелец, даже совсем без опыта. Главное, знать основные правила, они несложные, исполнить их не составит труда. Зато сэкономите время на поездку в автосервис.

Что такое колеса?

Колесо — это вращающийся и передающий элемент ходовой части, расположенный между шиной и ступицей.

Колеса транспортных средств подразделяются на одинарные и сдвоенные. Одинарное колесо устанавливается на одной ступице и несет одну шину, а сдвоенное имеет два обода, смонтированных на одной ступице и несущих две шины.

На автомобилях применяются следующие виды колес:

• дисковые колеса
• колеса с разборным ободом
• составные колеса

Дисковое колесо — это неразборный узел, состоящий из обода колесного диска. Дисковое колесо грузового автомобиля может иметь составной обод, один из бортов которого состоит из съемного разрезного замочно-посадочного кольца и съемного бортового кольца, которые в сборе образуют обод. Варианты исполнения дисковых колес представлены на рисунке:

Колесо с разборным ободом — это колесо, в котором один или два разборных обода крепятся непосредственно на ступице, развитой до размера обода. Такие колеса широко применяются на тяжелых автомобилях и автобусах.

Составное колесо состоит из двух элементов, каждый из которых включает часть обода. После сборки элементы образуют обод с двумя закраинами. Такие колеса применяются для крупногабаритных широкопрофильных шин и шин с регулируемым давлением.

Типоразмер колесного диска может быть обозначен следующим образом:

Соединение колеса со ступицей обеспечивает передачу крутящего момента и центрирование колеса на ступице. Крепление штампованных дисковых колес легковых автомобилей производится, как правило, с помощью болтов или гаек, имеющих коническую центрирующую поверхность. Центрирование литых дисков колес осуществляется по посадочному пояску ступицы. Узел крепления включает шпильки и унифицированные гайки, снабженные свободно вращающимися шайбами, которые исключают возможность повреждения диска. Вместо шпилек и гаек могут использоваться болты.

Соединение дискового колеса со ступицей грузовых автомобилей осуществляется с помощью шпилек и гаек со сферической опорной поверхностью или шпилек и унифицированных гаек со свободно вращающимися шайбами.

Крепление колес с разборным ободом производится специальными крепежными элементами (прижимами), которые прижимают коническую посадочную поверхность обода к соответствующей поверхности ступицы, имеющей угол наклона 28°.

Пневматическая шина — это упругая оболочка, предназначенная для установки на ободе колеса и заполняемая воздухом под давлением. Основным элементом шины является покрышка, непосредственно воспринимающая нагрузки на шину со стороны дороги. Она состоит из каркаса, протектора, брекера, бортов и боковин.

Каркас — это силовая часть покрышки, состоящая из одного или нескольких слоев корда, закрепленных на боковых кольцах.

Протектор — наружная резиновая часть покрышки с рельефным рисунком, обеспечивающая сцепление шины с дорогой предохраняющая каркас от повреждений.

Брекер — часть покрышки, состоящая из слоев корда или резины и способствующая более равномерному распределению по поверхности колеса действующих на него нагрузок.

Борта — это жесткие части покрышки, служащие для крепления шины на ободе.

Боковины — резиновый слой, покрывающий боковые стенки каркаса и предохраняющий его от механических повреждений и проникновения влаги.

По конструкции каркаса и брекера различают диагональные и радиальные шины. По способу герметизации внутренней полости (при сборке с ободом) шины бывают камерные и бескамерные.

По типу рисунка протектора различают шины:

• с дорожным рисунком в виде шашек или ребер, разделенных канавками; предназначены для эксплуатации преимущественно на дорогах с усовершенствованным капитальным покрытием
• с универсальным рисунком в виде шашек и ребер в центральной зоне беговой дорожки и грунтозацепами по ее краям; предназначены для эксплуатации на дорогах с усовершенствованным и облегченным покрытием
• с рисунком повышенной проходимости, в котором имеются высокие грунтозацепы, разделенные выемками; предназначены для эксплуатации в условиях бездорожья и на мягких грунтах
• с зимним рисунком, имеющим острые кромки выступов; предназначены для эксплуатации на заснеженных и обледенелых дорогах и могут оснащаться шипами противоскольжения
• с направленным рисунком, не симметричным относительно радиальной плоскости колеса
• с всесезонным рисунком

Регулировку схождения передних колес

Регулировку схождения передних колес у всех легковых автомобилей производят изменением длины тяг за счет вращения регулировочных муфт рулевой трапеции.

После регулировки муфты затягивают гайками или стяжными хомутами. При регулировке необходимо длину левой и правой тяг изменять на одинаковую величину, иначе изменится исходное положение рулевого колеса. Схождение колес можно измерять как в миллиметрах, так и в градусах. Для отдельных автомобилей регулируется схождение не только передней, но и задней оси установки специальных резинометаллических шарниров со смещенной осью рычагов подвески.

Необходимый угол наклона оси устанавливают регулировочными шайбами, расположенными между осью нижнего рычага и поперечиной, снимая их с одной оси и добавляя в другую (ВАЗ, “Опель”), или эксцентриковыми болтами рычага подвески при ослабленных гайках крепления переднего болта (“Мерседес”). Угол развала устанавливают регулировочными шайбами, добавляя либо убирая их одновременно с обеих осей (ВАЗ, “Опель”), или эксцентриковыми болтами (“Мерседес”, “Москвич – 2141”, ВАЗ — 2109).

Углы поворота колес регулируются положением регулировочных болтов, ограничивающих угол поворота.

Для определенных легковых автомобилей углы установки регулируют поворотом верхней телескопической стойки при ослаблении гаек ее крепления (“Вольво”). Для некоторых моделей автомобилей (БМВ) предусматривается регулировка только схождения колес.