×
A kerékagyak alakja és mérete jelentősen befolyásolja, hogy egy autó hogyan manőverezhet, mennyi üzemanyagot fogyaszt, és milyen érzés vezetni. Amikor a kerekek szélesebbek, általában jobb tapadást nyújtanak száraz úton, mivel egyszerűen több gumi érintkezik az úttesttel. Tesztek azt mutatják, hogy ez növelheti a kanyartartást körülbelül 8 és 12 százalékkal. Ugyanakkor a keskenyebb kerekek általában gördülékenyebbek, ami üzemanyag-megtakarítást eredményez, a SAE 2023-as kutatása szerint körülbelül 2-4 százalékkal csökkentve a fogyasztást. A küllők száma szintén befolyásoló tényező. A tíz küllős, kovácsolt kerékagyak körülbelül 18 százalékkal könnyebbek, mint az öntött, öt küllős társaik, ami azt jelenti, hogy a felfüggesztés gyorsabban reagál az út egyenetlenségeire. Egyes gyártók kifejezetten úgy tervezik a kerékagyakat, hogy jobban irányítsák a levegőt a fékek körül. Ez segít fenntartani a féktárcsák alacsonyabb hőmérsékletét nehéz vezetés során, körülbelül 1,5 Celsius-fokkal csökkentve a hőmérsékletet, és így összességében meghosszabbítva ezeknek a drága fékalkatrészeknek az élettartamát.
A forgótehetetlenség fogalma alapvetően megmagyarázza, miért egyenlő egy kerék külső részéről levágott egy font (kb. 0,45 kg) súlycsökkentése három fonttal (kb. 1,36 kg) a jármű testének bármely más pontjáról levett súlyból. A könnyű magnéziumból készült kerekek körülbelül 22 százalékkal képesek csökkenteni a forgó tömeget. Ez valódi különbséget jelent; a kormányzás szinte azonnal érezhetően pontosabbá válik, a reakció kb. 15 milliszekundumon belül jelentkezik a kormányzás után. A mai mérnökök többsége alaposan ismeri ezeket az összefüggéseket. Állandóan olyan lehetőségeket keresnek, ahol éppen a kerékperem szélénél, ahol a legnagyobb a hatás, tudnak súlyt megszüntetni. A tapasztalat azt mutatja, hogy ha a külső kerékperem súlyából 10 százalékot levonnak, az körülbelül 1,2 százalékkal gyorsabb gyorsítási időt, valamint körülbelül 0,8 százalékkal hatékonyabb rekuperatív fékezési teljesítményt eredményez az elektromos autóknál. Ezek a kis előnyök idővel jelentőssé válnak a gyártók számára, akik minden tervezési szempontot optimalizálni próbálnak.
A SAE International 2023-as dinamometerszámvizsgálatai a kerektömeg és a gyorsulási teljesítmény közötti közvetlen kapcsolatot mutatják:
| Keréktömeg sarokonként | Átlag 060 MPH idő | Kinetikai energiaveszteség |
|---|---|---|
| 28 lb (acél) | 6,8 másodperc. | 14,7% |
| 21 lb (alumínium) | 6,5 másodperc. | 11,2% |
| 16 lb (szénszál) | 6,2 másodperc | 7,9% |
A 0,6 másodperces javulás acéltól a karbon rostig szemlélteti, hogy miért használja már a motorsport csapatok 92%-a kovácsolt vagy kompozit kerékfelniket.
Az acél felnik a kemény munkákra alkalmas választás, mert ellenállnak a terhelésnek, és nem is kerülnek túl sokba. Az SAE International által végzett vizsgálatok szerint ezek a felnik körülbelül 37 százalékkal jobban bírják az ütéseket, mint az alumínium megfelelőik. Ezért nyúlnak szerelők és flottamenedzserek acél felnikhez, amikor olyan teherautókat építenek, amelyeknek poros utakat kell megtenniük, vagy hatalmas rakományt kell szállítaniuk. Az acél plusz súlya segít a lazább felületeken való tapadásban és a nagy súly elviselésében, de van hátránya is. Ezek a nehezebb kerekek körülbelül 2-4 százalékkal rombolják a fogyasztást, mivel a motor nehezebb kerekeket forgatására kényszerül.
A könnyű ötvözetből készült kerekek akár körülbelül 25 százalékkal csökkenthetik a rugózatlan tömeget, ezáltal a jármű gyorsabban gyorsul és javul az üzemanyag-hatékonyság. Ez különösen fontos az elektromos járművek esetében, amelyek célja a lehető legnagyobb akkumulátor-teljesítmény elérése töltésenként. Az Automotive Engineers Society által végzett tesztek szerint alumíniumötvözet használatával a gyorsulási idő 0-tól 60 mérföld/óráig körülbelül fél másodperccel csökkenthető teljesítményorientált autóknál. Egy másik nagy előny, hogy ezek a kerekek milyen jól ellenállnak a rozsdának, különösen fontos ez akkor, ha valaki gyakran esős időben vagy télen sózott utakon vezet. Mi a hátránya? Az ár körülbelül 50 és 70 százalékkal magasabb, összehasonlítva a hagyományos acélkerekekkel, nem is beszélve arról, hogy egy baleset után ezeket általában szaküzletekben kell megfelelően kijavítani, nem pedig egyszerűen a helyi szerelőnél.
| Anyag | Szilárdság (PSI) | Súlymegtakarítás | Költségkülönbözet | Legjobb Használati Eset |
|---|---|---|---|---|
| Légyalfém | 45,000 | 15–20% | 10–20% | Költségkímélő utas-EJ-k |
| Kovácsolt ötvözet | 72000 | 30–35% | 70–90% | Magas teljesítményű sportautók |
| Magnesium | 38,000 | 40–45% | 120–150% | Verseny (rövidtávú használat) |
| Acéltől | 60,000 | — | — | Nehezített teherautók, extrém terhelés |
A kovácsolt ötvözetek nyújtanak a legjobb szilárdság-súly arányt, de pontossági gyártást igényelnek. A nyomásöntött alumínium költséghatékony megoldást biztosít a főáramlási alkalmazásokhoz. A magnézium extrém könnyűséget kínál, de korlátozott tartóssággal rendelkezik – a versenyistállók a magnézium keréktárcsákat általában 3–5 verseny után cserélik le fáradási repedések miatt.
A krómozott keréktárcsák cink-nikkel ötvözet réteggel rendelkeznek, amely 3–5 alkalommal nagyobb korrózióállóságot biztosít a szabványos bevonatoknál (SAE International 2023), ideális újsózott utakon. Bár 22%-kal nehezebbek, mint a sima alumínium, tükörfényes felületük a luxus szedanokban és az urbanizált tuning színében is népszerű, ahol a megjelenés kiemelt fontosságú.
A kiegészített felfekvő ülések és csonkakúp alakú humpsok megerősítik a futókereket a levegővesztés során, lehetővé téve akár 80 km (50 mérföld) távolság megtételét 80 km/h (50 mph) sebességgel szúrás után. A modern verziók hőálló ötvözeteket használnak a fékekből keletkező hő elvezetésére a hosszabb távú üzem alatt, növelve a biztonságot nagy sebességű útvonalakon.
Titanium megerősítő gyűrűkkel ellátott, öntött alumínium kerékfutók 2,3-szor nagyobb ütőterhelést bírnak el, mint a szabvány egységek, ezáltal elengedhetetlenné teszik azokat páncélozott járművekhez és tűzoltó gépjárművekhez. A moduláris 8-szegecyes rendszerek lehetővé teszik a gyors terepi cserét, míg az önmaguktól tömítő kerékcsatornák megakadályozzák a levegővesztést lövedék- vagy törmelékhatások során.
A hagyományos, kovácsolt alumínium keréktárcsákhoz képest a szénrostszerkezet akár 40-50 százalékkal csökkentheti a súlyt. Ez valós különbséget jelent a jármű gyorsítási és kanyarodási képességeiben, mivel a kerekek körül kevesebb tömeg forog. Ezt a technológiát már Formula-1-es versenyautókon és rendkívül drága teljesítményorientált járműveken is alkalmazzák, ahol a pályaidők akár 1,5 százalékkal is csökkentek. A gyártási folyamat is messze haladt az évek során. Az új, automatizált szénrostréteg-elhelyezési rendszerek olyan eredményeket hoznak, amelyek megfelelnek a repülőgépekben használt szabványoknak. Korábban aggódtak amiatt, hogy ezek a keréktárcsák megrepedhetnek nagy terhelés alatt, de ezek az aggályok mára már gyakorlatilag elhaltak a jobb gyártási módszereknek köszönhetően.
A modern járművek már beépített IoT-érzékelőkkel vannak felszerelve, amelyek folyamatosan figyelik például a gumiabroncsok nyomását, hőmérsékletét és az igénybevételt. Mindez az információ valós időben kerül továbbításra az autó számítógéprendszeréhez. A mobilitási mérnökök által közelmúltban tapasztaltak szerint ezek az intelligens érzékelők lehetővé teszik a mechanikusok számára, hogy problémákat orvosoljanak még súlyosabbá válásuk előtt, valamint segítenek az egyenletes terhelés elosztásában mind a négy keréken. Ez különösen fontos az elektromos autóknál, mivel ha a gumiabroncsok nem megfelelően működnek, akkor az akkumulátor gyorsabban merül. 2024-ben vállalati autóflottákra végzett tesztek azt mutatták, hogy a speciális érzékelőkkel felszerelt keréktárcsák körülbelül negyedével kevesebb defektet és egyéb gumiabroncsproblémát okoztak.
Az utóbbi években egyértelműen megfigyelhető volt egy mozgalom a gyártóiparban a körkörös termelési módszerek felé, amit egyesek így hívnak. Vegyük például az ötvözetből készült felniket, amelyeket manapság a régi alumínium 75 és 90 százalékának újrahasznosításával készítenek, miközben megőrzik a szerkezeti integritást. Elég lenyűgöző, ha figyelembe vesszük, hogy korábban mennyi hulladék keletkezett. A kohászati folyamat is jelentősen fejlődött. A régi felnik élettartamának végén kb. 98 százalékos visszanyerési rátákról beszélünk. Ez az energiafogyasztást körülbelül 60 százalékkal csökkenti a hagyományos alumínium előállításhoz képest. Néhány előrelátó gyártó már kísérletez növényi eredetű gyantabevonatokkal is a hagyományos kőolajszármazékok helyettesítésére. Ez az átállás nemcsak az összes kibocsátás csökkentéséhez járul hozzá, hanem jól illeszkedik az autógyártók által vállalt fenntarthatósági kötelezettségvállalásokhoz.
K1: Hogyan befolyásolják a kerékfelnik a jármű teljesítményét?
V: A kerékfelnik a kialakításukon, súlyukon és az alkalmazott anyagokon keresztül hatnak az irányíthatóságra, az üzemanyag-felhasználásra, a menetkomfortra és a teljesítményre. A szélesebb felnik növelik a tapadást és a kanyarodási képességet, míg a könnyű anyagok, mint például a magnézium, javítják a kormányzást és a gyorsulást.
K2: Miért népszerűek a szénrostszerkezetű felnik a magas teljesítményű autókban?
V: A szénrostszerkezetű felnik jelentősen csökkentik a kerék súlyát, ezzel fokozva a gyorsulást és az irányíthatóságot. Ezt a technológiát gyakran alkalmazzák Forma-1-es és hiperkocsikban a jobb pályaidők eléréséhez.
K3: Mik a smart kerékfelnik szenzorokkal való előnyei?
V: Az integrált szenzorokkal ellátott smart kerékfelnik valós időben figyelik a gumiabroncsok nyomását, hőmérsékletét és a terhelési feszültségeket, segítve a gumiabroncsok optimális teljesítményének fenntartását, és fontos adatokat közvetítenek a jármű számítógéprendszerének.
K4: Hogyan támogatják a gyártók a fenntarthatóságot a kerékfelnik gyártása során?
A: A gyártók 75-90% újrahasznosított alumíniummal készülő ötvözetekből készítik a felniket, csökkentve a hulladékot és az energiafogyasztást. Emellett kísérleteznek fenntartható gyantabevonatokkal is a kibocsátás csökkentése érdekében.
EN
