Колеса легковых автомобилей различаются размерами и конструктивным оформлением обода и диска, технологическими особенностями изготовления и способами крепления к ступице.

Рис.  3.  Элементы  профиля  обода  колеса  легкового автомобиля:

D— номинальный посадочный диаметр обода; А — номинальная ширина профиля обода; G— высота бортовой закраины; В — ширина бортовой закранны; р — ширина посадочной полки; (5—угол наклона посадочной полки; глубина монтажного ручья; L— ши­рина монтажного ручья; М — поперечная координата монтажного ручья; #2, #з — ра­диус закругления соответственно бортовой закраины и посадочной полкн; Rt, R5— соот­ветственно верхний и нижний переходные радиусы монтажного ручья; / — центр ос­нования  обода

Для современных легковых автомобилей применяют колеса,, состоящие из профилированного или литого неразборного цель­ного глубокого обода 2 (см. рис. 1,а) и штампованного рельеф­ного диска 3. В случае раздельного изготовления диска и обода их соединяют дуговой сваркой. У литых колес обод и диск изго­товляют как одно целое.

Вследствие малых размеров и высокой эластичности бортов-и боковин шин их можно без особых затруднений монтировать на неразборные глубокие ободья. В связи с незначительными внешними нагрузками, действующими на колесо при движении легкового автомобиля по дорогам с усовершенствованным по­крытием, для изготовления ободьев и дисков применяют тонко­листовой прокат, который можно профилировать и штамповать на высокопроизводительном оборудовании. Обод колеса пред­назначен для установки и надежного закрепления пневматиче­ской шины. Поэтому его размеры и профиль во многом опреде­ляются конструкцией и несущей способностью шины.

В настоящее время для повышения эксплуатационных свойств автомобиля, включая и безопасность движения, наме­тилась тенденция к снижению отношения высоты профиля шины к ее ширине. Если вначале это отношение было равно 1, то у современных конструкций шин оно составляет 0,7—0,78. При этом изменилось и отношение ширины обода к ширине профиля шины. Так, вначале это отношение было равно 0,5, а в настоя­щее время 0,73, это отразилось и на конструкции профилей ободьев. Колеса первых конструкций имели профиль, симмет­ричный относительно центра основания обода, конические пол­ки, наклоненные под углом 5°, и высокие бортовые закраины. Большинство современных колес (рис. 3) выполняют с асиммет­ричным профилем, низкими бортовыми закраинами и наклон­ными посадочными полками.

Рис.  4.  Варианты  профиля  посадочных  полок  обода  колеса  легкового  автомобиля:

А — плоский  (цилиндрический)  буртик;  б—фигурная  посадочная  полка;  в — скруглен­ный  буртик;  г — посадочное  углубление;  д — тороидальная  полка

Наибольшее распространение получили колеса с посадоч­ными диаметрами 330, 355 и 380 мм и шириной обода 87— 152 мм. Причем ширина применяемых ободьев изменяется в указанном диапазоне с интервалом 12—13 мм. Определенным от­ношениям геометрических размеров элементов бортовых за­краин присвоены буквенные обозначения /, Щ, К и L. Геометри­ческие размеры профилей ободьев регламентированы ГОСТ, международными стандартами.

В процессе создания более надежного крепления шины на ободе усложнилась форма поверхности посадочных полок. В дополнение к коническим поверхностям, наклоненным под углом 5°, были введены кольцевые выступы (рис. 4), которые предотвращают самопроизвольное осевое сползание бортов шипы. Это особенно важно в случае установки бескамерной шины, так как нарушение ее герметизации при высокой скорости движения автомобиля очень опасно. Различные сочетания про­филя бортовой закраины и формы поверхности посадочной пол­ки указывают в обозначении обода.

Для облегчения сборки колеса с шиной и последующей раз­борки на ободе предусматривают монтажный ручей, ширина и глубина которого зависят от размеров бортовых закраин и кон­структивных особенностей пневматической шины.

Конструкция диска колеса легкового автомобиля так же, как и обода, в основном определяется требованиями, предъяв­ляемыми к их жесткости и сопротивлению усталости. Значитель­ное влияние на форму и размеры диска оказывают конструктив­ные особенности ступицы и тормозного механизма. Диски, от­штампованные из тонколистовой стали, имеют достаточно слож­ную поверхность, рельеф которой определяется отбортовкой, кольцевыми и радиальными ребрами жесткости.

Конструктивные схемы крепления колес легковых автомоби­лей, применяемые в отечественном и зарубежном автомобиле­строении, показаны на рис. 5. Крепление колес посредством гаек с плоской опорной поверхностью и узкой кольцевой центрирую­щей накладки 1 (см. рис. 4, а) осуществляют в настоящее время на некоторых зарубежных легковых автомобилях малого класса. При такой схеме крепления упрощается конструкция диска, но не обеспечивается требуемая точность установки колеса. Кроме того, наличие упругой накладки приводит к значительному росту динамических нагрузок, действующих на резьбовые детали крепления, и поломкам болтов крепления [11].

Рис.  5.  Крепления  колес  легковых  автомобилей

Рис.  6.  Поверхности  контакта  диска  колеса с  фланцем  ступицы  легкового  автомобиля: / — диск;  2 — фланец  ступицы;  3 — поверхность  контакта

В конструкции колес отечественных легковых автомобилей, кроме моделей ВАЗ (см. рис. 4,6) предусмотрены центрирова­ние колеса по коническим фаскам крепежных отверстий и гаек и местные выступы на диске, позволяющие увеличить длину (упругость) болтов. Болт крепления с предварительно накатан­ной поверхностью запрессовывают в отверстие фланца ступицы. Гайка крепления имеет опорную коническую поверхность с уг­лом 60°, которая позволяет одновременно центрировать колесо относительно оси вращения ступицы и предотвращать самопро­извольное развинчивание деталей резьбового соединения.

Более эффективное крепление колес применено на автомоби­лях ВАЗ (рис. 4,в). Вместо болта и гайки для крепления ис­пользован один болт, который ввертывают в резьбовое отверстие фланца ступицы. Головка болта имеет коническую центрирую­щую поверхность, которая выполняет и функции стопорящего устройства. Для предварительного совмещения отверстий диска и ступицы используют направляющие пальцы. Масса крепеж­ных деталей при таком способе крепления меньше на 12—16%, однако восстановление поврежденной или изношенной резьбы у фланца ступицы более затрудненное.

Важное значение для прочности диска 1 (рис. 6) имеют форма привалочной плоскости и распределение па ней зон 3, непосредственно контактирующих с опорным фланцем сту­пицы 2. Привалочные зоны в современных конструкциях колес выполняют в форме колец, местных кольцевых участков вокруг крепежных отверстий, плоских участков в зоне между отвер­стиями и т. д. Как показывают результаты исследований, наи­большую долговечность имеют диски, которые контактируют с фланцем ступицы по двум узким кольцевым поверхностям, расположенным выше и ниже крепежных отверстий [11].

В зарубежном автомобилестроении в настоящее время для изготовления  колес легковых автомобилей широко применяют легкие алюминиевые и магниевые сплавы. Такие колеса меньше по массе на 30—45%, имеют более привлекательный внешний вид, при их изготовлении не требуются сборочные операции. Так, масса стального колеса 127/—330 составляет 6,5 кг, а ана­логичного колеса из алюминиевого сплава 4,2—4,4 кг [2]. Однако-несмотря на очевидные преимущества, при применении легких, сплавов увеличивается стоимость колес, требуются более тща­тельный контроль качества отливок в производстве, более совер­шенное оборудование для испытаний, обеспечение более высо­кого качества покрытия для защиты от коррозии колеса из маг­ниевых сплавов.

Значительные перспективы для дальнейшего совершенствова­ния колес легковых автомобилей открываются при применении бескамерных шин. Надежность герметизации бескамерной шины на протяжении всего срока ее службы во многом определяется натягом бортов, параметрами посадочных поверхностей обода. Натяг бортов камерных шин на конических полках обода, наклоненных под углом 5°, составляет 0,5—1 мм. Для бескамер­ных шин натяг должен быть увеличен минимально в 2—3 раза.

Вследствие высокой точности изготовления колес легковых автомобилей не требуется их отдельной балансировки. Динами­ческую балансировку колес в сборе с шинами производят на специальных стендах. Дисбаланс колес устраняют установкой на внешней стороне бортовых закраин различных по величине съемных дополнительных масс.