Колеса здійснюють зв'язок автомобіля з дорогою. Вони забезпечують рух автомобіля, його підресорювання, зміна напрямку руху і передачу всіх навантажень від автомобіля на дорогу. Колеса діляться на провідні, керовані, комбіновані і підтримують.
Провідні колеса перетворюють підводиться до трансмісії момент в силу тяги, а своє обертання - в поступальне переміщення автомобіля.
У загальному випадку автомобільне колесо складається з пневматичної шини 1 (рис. 12.1), з'єднувального елемента 2, маточини 3 і обода 4.
Шина є одним з основних елементів колеса. Завдяки пружності стисненого повітря, що знаходиться всередині шини, при коченні колеса по нерівностях дороги відбувається пружна деформація шини, яка веде до плавного переміщення осі колеса. Під час поштовхів зростає тиск повітря в шинах і його нагрівання. Тепло розсіюється в навколишній простір. Таким чином, енергія удару гаситься шиною. Пружна деформація шини при ударах розтягнута в часі, так що шина не тільки поглощяют енергію ударів, але і згладжує їх. Чим менше тиск в шинах (до певної межі) тим краще шина згладжує поштовхи. Однак шини з низьким тиском створюють більший опір коченню, так як частина енергії, що витрачається на деформацію шини, безповоротно втрачається на внутрішнє тертя в матеріалі шини. За рахунок внутрішнього тертя шина розігрівається і більше зношується. Тиск в шинах сучасних легкових автомобілів і вантажівок малої вантажопідйомності зазвичай становить 0,2 ... 0,27 МПа. Для більш важких вантажних автомобілів і автобусів тиск в шинах підтримується в межах 0,5 ... 0,7 МПа. На автомобілях високої прохідності встановлюються шини з регульованим, в процесі руху, тиском. Тут воно буває в межах 0,05 ... 0,3 МПа.
Шини автомобільних коліс класифікують за конструктивними ознаками і геометричні розміри. За конструктивними ознаками розрізняють шини камерні, безкамерні, у напрямку ниток корду - радіальні і діагональні. Використовуються й інші ознаки класифікації по конструктивним особливостям, наприклад за профілем малюнка шин і т.п.
До визначальних геометричним параметрам відносять: ширину шини В (рис. 12.2), висоту профілю Н, зовнішній діаметр D і посадковий діаметр d. Залежно від ширини профілю (відношення Н / В) розрізняють шини звичайного профілю - Н / В більш 0,9, широко профільні - Н / В = 0,6 ... 0,9, понад низько профільні - Н / В до 0,7 , арочні - Н / В = 0,39 ... .0,5, і шини Пневмокатки - Н / В = 0,25 ... 0,39. Широкі і низькі шини часто застосовують замість спарених (здвоєних) звичайних шин, а арочні шини і Пневмокатки встановлюються на високопроходімих автомобілях.
У позначеннях шин зазвичай вказую розміри D, B, d і конструкцію каркаса (напрямок ниток основи корду) буквами P або R (для радіальних шин). Розміри D і d можуть даватися в дюймах або міліметрах. Іноді на шинах вказується, так званий, індекс швидкості. Так індекс L відповідає допустимої швидкості 120 км / год, P - 150 км / ч, Q - 160 км / ч і S - 180 км / ч. Зустрічається в маркуванні та індекс вантажопідйомності шини. Наприклад, індекс 75 відповідає вантажопідйомності шини 3870 Н, індекс 85 - 5750 Н, 103 - 8750 Н і т.д.
Маркує так само завод виробник, морозостійкість, можливість шиповки і т.д.
Конструкції камерних і безкамерних шин різні. Камерна шина складається з покришки 9 (рис. 12.3), камери 10 і ободной стрічки 7 (у шинах легкових автомобілів стрічки не ставлять). Покришка шини сприймає тиск стиснутого повітря, що знаходиться в камері, охороняє камеру від пошкодження і забезпечує зчеплення з дорогою.
Виготовляють покришки зі спеціальних марок гум (каучук в суміші з сіркою, крейдою, смолою і ін. Матеріалами).
Покришка складається з протектора 1, подушкового шару 2 (брекер), каркаса 3, боковин 4 і бортів 5 з сердечником 6.
Каркас є основою покришки. Він з'єднує всі елементи в одне ціле, забезпечує міцність і еластичність покришки. Виконується каркас з декількох шарів спеціальної прогумованої тканини, званої кордом. У каркасі покришки легкового автомобіля є 4 ... 6 шарів корду, а для вантажних 6 ... 14 шарів. Шари корду з'єднуються вулканизацией.
Кордна тканина складається, в основному, з поздовжніх ниток з дуже рідкісними поперечними нитками. Кордові нитки бувають бавовняними, віскозними, капроновими, нейлоновими, а так же, металевими. Від матеріалу корду залежить міцність і довговічність шини. Найбільш високі показники характерні для металевого корду.
Якщо поздовжні нитки корду розташовані під кутом 50 - 58 градусів до площини проведеної через вісь колеса, то така покришка називається діагональної, а якщо цей кут дорівнює 0 - то покришка називається радіальної рис. 12.4. Останній тип шин міцніший, еластичний в радіальному напрямку, але дорожче діагональних.
Протектор забезпечує зчеплення шини з дорогою і захищає каркас. Виготовляють протектор з твердих зносостійких гум. У ньому розрізняють розчленовану частину і подканавочний шар. Товщина протектора від 10 ... 20 мм - для легкових і до 15 ... 30 мм - для вантажних шин.
Малюнок протектора залежить від призначення шини (рис. 12.5). Видно, що з погіршенням дорожніх умов малюнок протектора укрупнюється з метою збільшення сцепляемости шини з поверхнею дороги. Однак при русі на високо прохідних шинах по твердих дорогах збільшується знос протекторного шару, зростає шум. Крім зазначених на рис. 12.5 малюнках протектора, існує, так званий, зимовий малюнок (рис. 12.6а). Він призначений для руху по засніжених і зледенілих дорогах і складається, зазвичай, з окремих незграбних блоків, розчленованих надрізами, і глибоких канавок. Такий протектор призначений для установки шипів рис. 12.6.
Шип складається з корпусу 2 і сердечника 1. Корпус виконаний зі сплаву сталі зі свинцем, а сердечник - з твердих зносостійких матеріалів.
Подушковий шар (брекер) зв'язує протектор з каркасом. Він розподіляє навантаження з протектора на каркас і складається з декількох шарів розрідженого корду. Товщина брекера 3 ... 7 мм. У шинах легкових автомобілів брекер іноді не встановлюють.
Боковини захищають каркас і замикають протектор на борту. Вони виконуються з протекторної гуми товщини 1,5 ... 3,5 мм.
Борти служать для кріплення покришки на ободі. Усередині бортів закладені сталеві дротяні сердечники, що збільшують міцність бортів на розтягнення. Сердечник обмотаний кінцями шарів корду, що утворює каркас.
Камера утримує стиснене повітря всередині шини. Це еластична гумова оболонка. Вона трохи менше внутрішнього обсягу покришки так, що, в накоченому вигляді камера перебувати в розтягнутому стані. Товщина стінки камери 1,5 ... 2,5 мм. або 2,5 ... 5 мм - для шин легкових і вантажних автомобілів відповідно.
Для накачування і випуску повітря камера оснащена спеціальним клапан-вентилем.
Ободная стрічка оберігає камеру від стирання об борти і обід, а також від защемлення камери між бортами і ободом. Вона виготовляється з гумової профільної стрічки.
Безкамерні шини (рис. 12.3б) не мають камери й ободной стрічки. Основна відмінність їх від камерних полягає в тому, що беськамерная шина зсередини має герметизуючий гумовий шар 11 товщиною 1,5 ... 3,5 мм, прівулканізірованний до каркасу. Крім того, на ботах безкамерної шини є гумовий шар, що ущільнює стик борту з ободом. Матеріал каркаса так само має підвищену газонепроникність. Безкамерна шина монтується з натягом на герметичний обід. Вентиль кріпиться на ободі. Безкамерні шини міцніше, надійніше і безпечніше камерних шин. При втраті герметичності вони можуть використовуватися з камерою.
Обід разом з сполучної жорсткої частиною колеса утримує шину і передає навантаження від неї на маточину. Він повинен строго відповідати за розмірами шині. З'єднувальні елементи можуть виконуватися у вигляді диска або окремих спиць. Конструктивні схеми ободів показані на рис 12.7 і рис 12.8.
Обіддя, диски і спиці виконуються штампуванням з листової сталі і з'єднуються, зварюванням (найчастіше) або болтами.
Розташування привалочной площині диска щодо середньої площині обода характеризує виліт колеса (розмір а, рис. 12.7).
Прівалочная площину диска може бути розташована всередину від площини симетрії обода (виліт позитивний) або навпаки. Розрізняють цільні і розбірні обіддя. Цілісні обіддя застосовують для шин легкових автомобілів, а розбірні - для вантажних шин. Ободи коліс вантажних автомобілів роблять розбірними, тому що через високу жорсткості бортів і боковин вантажний шини неможливо зробити установку шини через закраїни обода.
З'єднання колеса з маточиною має забезпечити передачу крутного моменту і центрування колеса на ступиці. Дискові колеса кріплять на ступиці болтами або шпильками. Центрування коліс здійснюється за сферичним або конічним фаскам кріпильних отворів, по центральному отвору диска або по виступах на диску.
Кріплення коліс легкового автомобіля показано на ріс.12.9. а вантажного на рис. 12.10.
Для балансування коліс на ободах встановлюють спеціальні важки.
Безпечна шина рис. 12.11 за зовнішнім виглядом і конструкції близька до звичайної шині, але має більш широку бігову доріжку і посилену надбортную частина. При виході повітря, спеціально виконані закраїни обода, (рис. 12.11б) спираються на бігову частину шини, в слідстві чого борту шини не сходять з полиць обода (як у випадку зі звичайною шиною рис. 12.11а). Боковини і бігова частина шини служать амортизаційної середовищем, що забезпечує можливість безпечної зупинки автомобіля. Щоб знизити тертя надбортной частини по гумі бігової доріжки всередині шини на ободі розташовують балончики зі змазує рідиною, яка видавлюється всередину шини при падінні тиску в шині.
Мал. 12.1 Схема автомобільного колеса