×
Форма и размер ободьев колес оказывают существенное влияние на управляемость автомобиля, расход топлива и комфорт при езде. Более широкие колеса, как правило, обеспечивают лучшее сцепление на сухих дорогах, так как площадь контакта резины с дорожным покрытием больше. Испытания показывают, что это может повысить способность автомобиля проходить повороты на 8–12 процентов. В свою очередь, более узкие колеса катятся легче, что позволяет экономить топливо — по данным исследований SAE 2023 года, потребление снижается примерно на 2–4 процента. Также влияет и количество спиц. Кованые диски с десятью спицами весят примерно на 18 процентов меньше, чем литые диски с пятью спицами, что позволяет подвеске быстрее реагировать на неровности дороги. Некоторые производители разрабатывают диски специально для лучшей циркуляции воздуха вокруг тормозов. Это способствует охлаждению тормозных дисков при интенсивной езде, снижая температуру примерно на 1,5 градуса по Цельсию и продлевая срок службы этих дорогостоящих компонентов.
Концепция инерции вращения объясняет, почему уменьшение веса на внешней стороне колеса всего на один фунт эквивалентно снижению веса на три фунта в другой части кузова автомобиля. Что касается колес, использование легких магниевых вариантов может снизить массу вращения примерно на 22 процента. Это действительно имеет значение: управление становится заметно точнее практически мгновенно, улучшения ощущаются уже через 15 миллисекунд после поворота. Большинство инженеров отлично разбираются в этих вопросах. Они всегда ищут способы уменьшить вес именно на самом краю обода, где это имеет наибольшее значение. Практика показывает, что снижение веса внешнего обода на 10% приводит примерно к 1,2% более быстрому разгону и повышает эффективность рекуперативного торможения электромобилей примерно на 0,8%. Эти небольшие улучшения со временем значительно складываются для производителей, стремящихся оптимизировать каждый аспект своих конструкций.
Испытания SAE International на динамометре в 2023 году демонстрируют прямую связь между массой колеса и динамикой разгона:
| Масса колеса на каждой оси | Среднее время разгона 0–60 миль/ч | Потери кинетической энергии |
|---|---|---|
| 28 фунтов (Сталь) | 6,8 секунд | 14,7% |
| 21 фунт (Алюминий) | 6,5 секунд | 11,2% |
| 16 фунтов (Углеволокно) | 6,2 секунды | 7,9% |
Улучшение на 0,6 секунды при переходе со стали на углеволокно демонстрирует, почему 92% автоспортивных команд теперь используют кованые или композитные диски.
Стальные диски — предпочтительный выбор для тяжелых условий эксплуатации, потому что они выдерживают серьезные нагрузки и не требуют больших затрат. По данным исследований, проведенных SAE International, такие диски поглощают удары примерно на 37% лучше, чем алюминиевые аналоги. Поэтому механики и менеджеры автопарков выбирают стальные диски при создании грузовиков, которым предстоит преодолевать грунтовые дороги или перевозить тяжелые грузы. Дополнительный вес стали помогает лучше сцепляться с рыхлыми поверхностями и выдерживать большие нагрузки, но есть и недостаток. Из-за большей массы колес расход топлива ухудшается примерно на 2–4% по сравнению с более легкими альтернативами, просто потому что двигателю требуется больше усилий для их вращения.
Легкосплавные диски могут снизить неподрессоренную массу примерно на 25 процентов, что позволяет автомобилю быстрее разгоняться и улучшает общий расход топлива. Это особенно важно для электромобилей, стремящихся максимально увеличить запас хода между зарядками. По данным Общества автомобильных инженеров, переход на алюминиевые сплавы сокращает время разгона от 0 до 60 миль/ч примерно на полсекунды у спортивных автомобилей. Еще одним большим преимуществом является устойчивость таких дисков к коррозии, что особенно важно, если человеку часто приходится ездить по дождю или по дорогам, посыпанным солью, в зимние месяцы. Минусом является то, что цена возрастает на 50–70 процентов по сравнению с обычными стальными дисками, не говоря уже о том, что после аварии отремонтировать их должным образом обычно можно только в специализированных мастерских, а не просто у местного механика.
| Материал | Прочность (PSI) | Экономия веса | Премиальная стоимость | Лучшее применение |
|---|---|---|---|---|
| Литой алюминий | 45,000 | 15–20% | 10–20% | Доступные по цене пассажирские электромобили |
| Кованый сплав | 72 000 | 30–35% | 70–90% | Спортивные автомобили высокой производительности |
| Магний | 38,000 | 40–45% | 120–150% | Гоночные (краткосрочное использование) |
| Сталь | 60 000 | — | — | Тяжелые грузовики, экстремальные нагрузки |
Кованые сплавы обеспечивают наилучшее соотношение прочности и веса, но требуют точного производства. Литой алюминий предлагает экономически эффективный баланс для массового применения. Магний обеспечивает экстремальную легкость, но ограниченную долговечность — большинство гоночных команд заменяют магниевые диски каждые 3–5 гонок из-за усталости материала.
Хромированные диски имеют слой цинково-никелевого сплава, который обеспечивает коррозионную стойкость в 3–5 раз выше, чем стандартные покрытия (SAE International 2023), идеальны для регионов с использованием реагентов на дорогах. Несмотря на то, что они на 22% тяжелее чистого алюминия, их зеркальная отделка остается популярной в сегменте люксовых седанов и городской кастомизации, где внешний вид имеет первостепенное значение.
Усиленные удлиненными бортовыми седлами и коническими валиками, диски с возможностью езды на спущенном колесе обеспечивают фиксацию шин при потере давления, позволяя проехать до 50 миль со скоростью 50 миль/ч после прокола. Современные версии используют термостойкие сплавы для отвода тепла от тормозов во время длительной работы в режиме «домкрата», повышая безопасность на скоростных трассах.
Кованые алюминиевые диски с титановыми кольцами усиления выдерживают в 2,3 раза более высокие ударные нагрузки по сравнению со стандартными моделями, что делает их незаменимыми для бронетехники и пожарной техники. Модульные 8-гребневые системы позволяют быстро заменять детали в полевых условиях, а самогерметизирующиеся каналы дисков предотвращают утечку воздуха при баллистических или ударных воздействиях.
По сравнению с традиционными коваными алюминиевыми дисками, ободья из углеродного волокна могут уменьшить вес примерно на 40–50%. Это существенно влияет на ускорение автомобиля и маневренность на поворотах, поскольку масса, вращающаяся вокруг колес, становится меньше. Мы наблюдали, как эта технология себя зарекомендовала на гоночных болидах Формулы-1 и на сверхдорогих спортивных автомобилях, где время прохождения трассы сократилось на целых 1,5%. Сам процесс производства также продвинулся далеко вперед. Новые автоматизированные системы укладки углеродного волокна обеспечивают качество, соответствующее стандартам, применяемым в авиации. Раньше люди опасались, что такие диски могут треснуть под тяжелыми нагрузками, но благодаря улучшенным методам производства эти проблемы практически исчезли.
Современные транспортные средства оснащены встроенными датчиками интернета вещей (IoT), которые отслеживают такие параметры, как давление в шинах, уровень нагрева и степень нагрузки на шины. Вся эта информация передается непосредственно в бортовую компьютерную систему автомобиля в режиме реального времени. По данным, полученным от инженеров в области мобильности, эти умные датчики позволяют механикам устранять потенциальные проблемы до того, как они станут серьезными, а также правильно распределять нагрузку между всеми четырьмя колесами. Это особенно важно для электромобилей, поскольку при плохой работе шин аккумулятор разряжается быстрее обычного. Некоторые испытания, проведенные на корпоративных автопарках в 2024 году, показали, что установка специальных дисков с датчиками сокращает количество проколов и других связанных проблем примерно на четверть.
В последние годы в секторе производства несомненно произошли изменения в сторону так называемых циклических методов производства. Возьмем, к примеру, литые диски — сегодня их производят с использованием от 75 до 90 процентов переработанного алюминия, при этом полностью сохраняя их структурную целостность. Достаточно впечатляюще, если учитывать объемы отходов, которые образовывались ранее. Сам процесс плавки также значительно продвинулся вперед. Речь идет о показателях переработки, составляющих около 98 процентов из старых дисков, вышедших из строя. Это позволяет сократить потребление энергии примерно на 60 процентов по сравнению с производством нового алюминия с нуля. Некоторые прогрессивные производители даже экспериментируют с биологическими смолами в качестве альтернативы традиционным покрытиям на основе нефти. Такой подход не только способствует сокращению общего объема выбросов, но и хорошо согласуется с обязательствами многих автопроизводителей в области устойчивого развития.
В1: Как колесные диски влияют на динамику автомобиля?
О: Колесные диски влияют на управляемость, расход топлива, комфорт при езде и динамику автомобиля через свой дизайн, вес и используемые материалы. Более широкие диски улучшают сцепление и прохождение поворотов, а легкие материалы, такие как магний, улучшают рулевое управление и ускорение.
В2: Почему диски из углеродного волокна популярны в высокопроизводительных автомобилях?
О: Диски из углеродного волокна значительно уменьшают вес колеса, что улучшает ускорение и управляемость. Эта технология широко используется в Формуле-1 и гиперкарах для достижения лучших результатов на трассе.
В3: Каковы преимущества интеллектуальных колесных дисков с датчиками?
О: Интеллектуальные колесные диски с встроенными датчиками в реальном времени отслеживают давление в шинах, температуру и нагрузку, способствуя поддержанию оптимальной производительности шин и передаче важных данных в компьютерную систему автомобиля.
В4: Как производители способствуют устойчивому развитию в производстве колесных дисков?
A: Производители выпускают литые диски, используя 75–90% переработанного алюминия, что снижает объем отходов и потребление энергии. Они также экспериментируют с покрытиями из устойчивых смол, чтобы уменьшить выбросы.
EN
