На что влияет размер колеса автомобиля
Как размер дисков и шин влияет на поведение автомобиля
Ездовые характеристики автомобиля напрямую зависят от диаметра диска и профиля шины. Те покрышки, где высота профиля (его обозначает вторая цифра) меньше 55%, считаются низкопрофильными: 205/55 R16, 225/45 R17, 225/40 R18 и так далее.
Минусы низкопрофильной резины
Чем ниже профиль шины, тем больше диаметр диска, и тем хуже резина гасит огрехи дорожного покрытия и лучше транслирует в салон рельеф полотна. Пассажиры, едущие в такой машине по неровной, разбитой дороге, обречены на толчки и тряску.
Плюсы низкопрофильной резины
Большие колеса с широкой низкопрофильной резиной улучшают управляемость и курсоустойчивость автомобиля, а также повышают его динамические и скоростные характеристики. У них лучше тормозные свойства, и они обычно гасят крены кузова в поворотах. В «зачет» можно записать и тот упомянутый факт, что автомобиль при таких «катках» выглядит более эффектно.
Колеса малого диаметра
Как правило, диски небольшого диаметра оснащаются высокопрофильной резиной с высотой профиля более 60%. Такие покрышки обеспечивают лучшую плавность хода и повышают комфорт пассажиров при движении на разбитой дороге, демпфируя огрехи покрытия. Как следствие: подвеска испытывает меньше нагрузок. К тому же, автомобили с такой резиной, как правило, обладают повышенной проходимостью, акустическим комфортом и продолжительным ресурсом.
Соседям на зависть: длительный тест-драйв Changan CS35 Plus
«Исторический» тест-драйв FIAT Doblo: едем в город, где много неба
В то же время в сравнении с низкопрофильными покрышками у них хуже сцепление с дорогой, они могут провоцировать крены в поворотах и большой тормозной путь. Кроме того, высокопрофильная резина не лучшим образом отражается на рулевом управлении авто, хотя и такие изменения не критичны..
Какой размер колес выбрать
Многие наши водители жаждут внешне превратить своих «ласточек» в настоящих «орлов» и придать машинам классный спортивный вид за счет установки колес больших размеров. Но при этом следует учитывать, что любой производитель настраивает шасси каждой конкретной модели под определенную размерность дисков и шин. Поэтому изменение внешнего диаметра колеса неминуемо скажется на ездовых характеристиках автомобиля, и далеко не в самую лучшую сторону.
К тому же: чем выше колесо, тем ниже будут показания одометра и спидометра относительно истинных значений. А еще опаснее, когда доморощенные мастера изменяют вылет колесного диска, расширяя колею, относительно заводского значения. Это неминуемо приводит к негативным последствиям, как для управляемости, так и для ресурса подвески и особенно ступичных подшипников. Так что в любом случае размер колес на конкретных машинах должен быть в рамках допустимых значений, установленных производителем.
Выбор параметров дисков и резины
Многие приобретают резину и диски размеров отличных от заводских. Но мало кто задумывается на что влияет изменение параметров диска и резины. Поэтому, хотел бы, пояснить свои мысли не с позиции ощущений, а с позиции цифр.
Надеюсь пост будет полезен тем, кто ломает голову какие же все-таки колеса предпочесть.
Сразу скажу, кому неохота вникать можете просто прочитать выводы.
Рассмотрим такой пример.
Стандартные колеса Kia Spectra имеют размерность 185/65R14.
Нам необходимо определить его диаметр.
14х25,4=355,6мм — диаметр диска
185х0,65х2=240,5мм – высота профилей
Итого диаметр колеса равен 355,6+240,5=596,1мм
Рассмотрим стандартный диск. Нас интересует только вылет – ЕТ45.
Нам захотелось колесики покрасивее, например 195/50R16, на дисках со стандарным вылетом, т.е. ET45.
Считаем его диаметр:
16х25,4=406,4мм – диаметр диска
195х0,5х2=195мм – высота профилей
Итого диаметр колеса 406,4+195=601,4мм
Теперь рассмотрим все по порядку:
Введение.
Существует такой параметр, как плечо обката.
Плечо обката – кратчайшее расстояние между серединой шины и осью поворота колеса.
Бывает положительным, отрицательным и нулевым.
-легче поворачивать руль на месте
-опасно при наезде одной стороной на поверхность отличную от поверхности под другой стороной автомобиля
-опасно при наезде на неровность
-все с точностью наоборот
На всех современных автомобилях применяют отрицательное плечо обката, на Спектре в том числе.
Нулевой рассматривать не будем.
Вывод: Увеличение плеча(более положительное значение) – плохо, уменьшение(более отрицательное значение) – хорошо.
Рассмотрим наш пример.
Схематически это выглядит как прямоугольный треугольник.
Это варианты со стандартным колесом (левый треугольник) и желаемым (правый треугольник).
Стороны ВС и В1С1 – это радиусы колес
Стороны АС и А1С1 –это плечи обката
Треугольник подобны, т.к. углы АСВ=А1С1В1=90гр., а углы ВАС=В1А1С1 и углы АВС=А1В1С1, т.к. угол оси поворота колес не меняется (заложен конструктивно).
Из подобия треугольников
АС/А1С1=ВС/В1С1=АВ/А1В1
ВС и В1С1 мы знаем, они равны радиусам колес.
Отсюда следует, что А1С1 во столько раз больше АС, во сколько В1С1 больше ВС. Т.е. в 601,4/596,1=1,0089 раза.
Вывод: При увеличении радиуса(диаметра) колеса, мы увеличиваем отрицательное значение плеча обката (больше уходим в минус). Это улучшает управляемость.
Но вначале я еще обратил внимание на вылет диска ЕТ.
При уменьшении значения ЕТ, колесо отдаляется от элементов подвески (сдвигается наружу). Следовательно, уменьшается значение АС на величину равную (стандартный ЕТ-новый ЕТ). Плечо обката смещается в положительную сторону, а это ухудшает управляемость.
Вывод: Уменьшение значения ЕТ (например, 40 вместо 45), мы уменьшаем отрицательное значение плеча обката, а это в свою очередь ухудшает управляемость.
Общий вывод: Для улучшения управляемости необходимо увеличить диаметр колеса и оставить (в лучшем случае, либо увеличить ЕТ (ЕТ>45). Изменение одного параметра можно частично или полностью компенсировать изменением другого.
Есть реальный пример. Товарищ Семён
Он в свое время поставил колеса с параметрами 205/45R16 и ЕТ40 (колеса ваще офигенные, мне очень нравятся).
Но с точки зрения цифр и управляемости тут совершены 2 ошибки.
1ая: диаметр колеса 205/45R16 меньше стандартного 185/65R14 (590,9мм вместо 596,1мм).
2ая: ЕТ уменьшен с 45 до 40.
Со слов владельца (уже бывшего) машина очень чувствует колейность дороги. Это подтверждает наши выводы.
Резину такую он брать не советует, якобы широка. И лучше взять 195/50R16. Но реальная причина не в ширине (мы то это уже знаем), а в диаметре колеса. Т.е. как бы сам того не зная (а может и зная), он предлагает увеличить диаметр колеса до 601,4мм, т.е. даже больше, чем стандартное 596,1мм. Получается, что еще и частично компенсировал уменьшение ЕТ.
Установка 195/50R16 вместо 205/45R16, исправляет первую ошибку и частично исправляет вторую.
Я, конечно, понимаю, что выбор ЕТ обусловлен для многих другим. Например, нравится модель диска, но нет с ЕТ45. Или хотите 205 резину, но боитесь, что будет задевать стойку, поэтому за счет уменьшения вылета выносите колесо наружу (при ЕТ40 отдаляется на 5мм, при ЕТ38 на 7мм и т.д.)
II. ДИНАМИКА АВТОМОБИЛЯ
Много раз слышал, что якобы на 16” дисках разгон никакой (вялый, ухудшился и т.д.) Типа 16” машине тяжелее вращать, чем 14”. Нет. Физический смысл не в этом. Дело тут не в массе колеса. Дело в крутящем моменте и диаметре самого колеса. Крутящий момент – это произведение силы на плечо. В данном случае плечо – это радиус колеса. Имея, например, крутящий момент на ступице 1000Нм и радиус колеса 0,25м, сила тяги составит 4000Н. Но если мы увеличим радиус колеса до 0,3м, то сила тяги составит 3300Н. А из 2 закона Ньютона а(ускорение)=F/m.
Вывод: Во сколько раз колесо больше, во столько раз меньше значение ускорения.
Так же на ощущение ухудшения динамики влияет и то, что с бОльшими колесами спидометр занижает показания. Если со стандартными колесами скорость при 3000об/мин показывает 100км/ч, то с бОльшими колесами на 10% будет показывать те же 100км/ч при фактической 110км/ч.
Честно говоря, когда садился писать, не думал, что так сложно будет пояснить свои мысли более-менее простым языком.
Спасибо, тем кто дотерпел до конца. Критика и вопросы приветствуются:)
Мой же пост с обсуждениями:
О том, какую марку и модель резины выбрать в моем БЖ
На что влияет увеличение диаметра колеса (диска и шины)?
На что влияет диаметр диска автомобиля?
Что и говорить, диски большего радиуса смотрятся на машине на много стильней, эффектней и «круче». А на что влияет радиус диска с точки зрения характеристик автомобиля?
Рассмотрим пример, когда диаметр колес будет оставаться постоянным, то есть с увеличением радиуса диска будет уменьшаться профиль шины. В качестве эксперимента был выбран автомобиль Volkswagen Golf (2010), его универсальность в том, что на него можно установить диски от 15 до 19 дюймов. Результаты тестирования разных размеров дисков можно увидеть в таблице см ниже
На что влияет высота шины?
Шины с низким профилем:
гораздо жестче, а это ведет к снижению комфортабельности езды. Другими словами, Вы будете лучше ощущать все неровности дороги на пятой точке.
способствуют увеличению нагрузок на детали подвески автомобиля.
способствуют повреждению дисков в результате проезда по неровностям дороги.
меняют внешний вид автомобиля в лучшую сторону (зависит еще и от дисков).
повышают курсовую устойчивость на дороге, входить в поворот на скорости будет легче.
Если низкопрофильные шины больше подходят для спортивной езды, то шины с высоким профилем, наоборот, лучше подходят для езды по бездорожью. Высокий профиль позволяет сделать протектор более глубоким, что положительно скажется на проходимости, а воздушная прослойка между диском и протектором лучше защитит диски от повреждений.
На что влияет радиус колес машины?
Если увеличить диаметр колес в целом, тогда изменится не только внешний вид автомобиля, но и увеличится его дорожный просвет.
Будет ли влияние радиуса колеса на скорость? Да, максимальная скорость немного увеличится, но это отрицательно скажется на ускорении автомобиля и на торможении. Как правило, производитель не рекомендует увеличение радиуса колеса, т.к. для этого не рассчитана штатная подвеска и колесные арки. Если на машину поставить колеса большего диаметра, то это скорее всего скажется на расходе топлива, но это больше зависит от веса дисков и шин.
Влияние веса колеса на динамику и комфорт.
Чем меньше величина неподрессоренных масс, тем более комфортной будет езда по неровной дороге. Кроме этого автомобиль будет лучше «держать дорогу». Чем это объясняется? Чем тяжелее кузов относительно колеса, тем быстрее колесо возвращается на место постоянного контакта, после того как оторвется от дороги при наезде на неровность. Именно поэтому проектировщики автомобилей стремятся максимально снизить величину неподрессоренных масс.
Размерность шин – массовые заблуждения и реальность
Очень часто приходится слышать фразы типа: «у тебя какого радиуса колеса, пятнадцатого?» Или «у меня радиус 16, но на зиму поставлю семнадцатый, чтоб повыше машина была»… Такие слова можно услышать как из уст людей, далеких от автомобилей, так и от «как бы профессионалов», вроде работников шиномонтажа или менеджеров по продажам в автосалоне.
Некоторые вещи нудно звучат и трудно запоминаются, но знать их нужно. Особенно автолюбителям. Особенно считающим себя специалистами и имеющим по любому поводу собственное мнение. Дьявол кроется в мелочах, и как раз об одной такой мелочи эта статья.
Не бывает у шины радиуса
Многие сейчас даже не поймут, к чему я клоню. «Ну, радиус, и что? У меня вот колеса 195-65R15, радиус 15, все ж написано, че ты умничаешь?!» Вот то, что умничаю. R15 к радиусу никакого отношения не имеет. Ни R, ни 15.
Сейчас в интернете можно найти массу информации, только такие мелочи, как маркировка автомобильных покрышек, не относятся к самым востребованным. Мы лучше пообсуждаем мощность двигателя или количество «плюшек» в салоне, да? А выбор колес оставим менеджеру в магазине. Ну или у друга спросим. Он-то точно в курсе! У него уже третья машина!
На самом деле, разбираться в этих скучных цифрах не помешает даже просто для общего развития. Тем более, что это и сэкономить поможет, и на поведение машины повлиять, но об этом позже. Пока что — чистый ликбез, дабы потом можно было хорошо понимать друг друга.
Итак, 195/65R15. Классический случай. Присядем на корточки возле своего автомобиля. Первая цифра — это ширина беговой части покрышки, грубо говоря, ширина протектора. Выражается в миллиметрах. То есть 195 мм. — это ширина вашего колеса. С пониманием этой цифры у большинства проблем нет.
Через дробь 65 — это величина профиля. Выражается в процентах от ширины. Не в миллиметрах! Профиль — это часть покрышки, «торчащая над диском». Боковина. То есть, высота этой боковины будет 195х65%=125,75 мм. А не 65 мм. И не что-то еще. Более того, из этой схемы однозначно следует, что высота 65% при ширине 195 будет одна, а если покрышка с маркировкой (условно) 225/65R15 — уже совсем другая! 225х65%=146,25 мм. Хотя цифры 65 — одинаковые!
R — это радиальная конструкция шины, а точнее, способ укладки металлического корда внутри нее. Когда-то конструкция шины предполагала диагональную укладку, но это было давно. Сейчас «диагональных» шин уже почти не встретишь, все сплошь радиальные, и буква R никому ничего нового не сообщит, только споры о пресловутом радиусе вызовет…
Ну и, наконец, цифра 15. Это диаметр. Диаметр посадочной части покрышки, внутренний диаметр, та часть, которая с диском соприкасается. Выражается в дюймах. 1 дюйм = 2,54 см. То есть 15х2,54=38,1 см Это еще и наружный диаметр диска, если кто не догадался…
Какие шины можно ставить, а какие нельзя?
А дальше начинается самое интересное. Мы можем играть этими цифрами, если хотим поставить на машину другие шины (диски). В идеале, главное — чтобы общий диаметр не отличался, либо отличался незначительно. Пример.
Колесо 195/65R15 имеет вот такой общий диаметр: 38,1 см — внутри, плюс 125,75 мм х2 = 251,5 мм (профиль же и сверху, и снизу есть). Переведем в сантиметры для простоты, получится 38,1 см+25,15 см=63,25 см. Вот как! Это и есть диаметр колеса в сумме.
Теперь при желании поставить другие колеса владелец автомобиля должен понимать следующее: эту цифру автопроизводители понимают так же, как и мы. Учитывая диаметр колеса, проектируется подвеска, тормозная система и кузов. Поэтому для одной и той же модели автомобиля (например, для Фольксваген Поло седан) официально допустимы три размерности колес. Самая простая версия довольствуется 175/70R14 (общий диаметр 60,06 см), 185/60R15 (60,3 см) и 195/55R15 (59,55 см).
Получается, что «колесо на 14» БОЛЬШЕ, пусть и незначительно, чем колесо на 15 в случае 195/55. Это к вопросу, затронутому выше, о том, чтоб на зиму колеса побольше поставить. Нужно все внимательно посчитать. Будет ли большая цифра диаметра означать и больший размер колеса в целом? Далеко не всегда.
Поговорим о шинах. Часть 1. Геометрия.
Сегодня я хотел бы поговорить о шинах. Да именно так «о шинах» в очень общем смысле.
Причиной написания этой статьи стал тот факт, что очень часто в последнее время я сталкиваюсь с непониманием автолюбителями того как работает шина и какие параметры на что влияют. Я не претендую на звание очень большого эксперта в шинных вопросах (да я не работаю в шинном НИИ), но все свои выводы в данной статье я постараюсь основывать на каких-то серьезных исследования, школьной физике, информации предоставляемой производителями шин и других источниках и методах анализа, которые не требуют обширного опыта в исследованиях шин или каких-нибудь сложных и специфичных методов анализа. Некоторые примеры, используемые в данной статье, покажутся читателю слишком утрированными и гипертрофированными, но выбраны они не случайно, а для того, чтобы обращаться к ярким воспоминаниям и ощущениям, встречающимся в повседневном опыте большинства читателей.
Данная статья постарается охватить большинство параметров современных шин: от геометрии до свойств материала. Будут показаны некоторые принципы работы тех или иных частей шины. На основе этих принципов будут приведены качественные зависимости параметров поведения автомобиля (разгон, торможение, критическая скорость аквапланирования). Количественные же зависимости зависят от многих параметров и их взаимного влияния, а также от конкретной модели шины, модели авто и его настроек, поэтому выявление конкретного численного эффекта от изменения того или иного параметра возлагается уже на читателя.
Давайте же начнем. И начнем с самого верхнего уровня детализации шины – с ее геометрических параметров.
1. Влияние геометрических параметров на характеристики движения.
1.1 Внешний радиус шины.
Внешний радиус шины, а точнее я бы сказал колеса имеет сильное влияние на разгон, максимальную скорость и комфорт движения. Каким же образом.
Чем меньше диаметр колеса, тем меньше рычаг у силы трения колеса о дорогу, а, следовательно, момент этой силы, противодействующий крутящему моменту, приходящему от двигателя, будет меньше, и значит автомобиль будет разгоняться быстрее. Также на разгон положительно влияет и уменьшающийся с радиусом угловой момент инерции колеса, т.е. колесо меньшего радиуса меньше сопротивляется разгону само по себе, так как его масса сосредоточена ближе к оси вращения. Но за разгон надо платить, и платить приходится максимальной скоростью – при том же количестве оборотов колеса, автомобиль с колесами меньшего диаметра пройдет меньшее расстояние из-за меньшей длины окружности такого колеса, а, значит, и скорость его на тех же оборотах будет ниже. Две эти зависимости довольно очевидны и очень ощутимы.
А вот для разговора о комфорте потребуется картинка. На рисунке 1 показаны две шины разного внешнего диаметра. На верхнем рисунке показано поведение шин во время проезда углубления. Видно, что шина большего диаметра провалится меньше в углубление за счет своей меньшей кривизны, а значит ход подвески при отработке этой неровности колесом большего диаметра будет меньше.
На нижнем рисунке показан момент наезда на выступающее препятствие. Поверхность шины большего диаметра будет соприкасаться с неровностью под меньшим углом, в силу того, что точка соприкосновения с препятствием в большом колесе расположена значительно ниже центра колеса чем в маленьком. Это приводит к тому, что горизонтальная составляющая силы взаимодействия колеса и препятствия будет меньше, а, следовательно, и толчок при наезде будет меньше. Вертикальное перемещение в обоих случаях будет одинаковым, так как определяется высотой неровности. Схожий с описанным эффект возникает при сравнении наезда на неровность с крутым краем и с пологим – толчок (точнее клевок) при наезде на неровность с угловатым краем значительно сильнее, правда, в этом примере разность углов соприкосновения поверхностей неровности и колеса достигается не за счет радиуса, а за счет геометрии неровности.
Из фактов, приведенных выше, получаем, что шина большего внешнего радиуса имеет тенденцию быть более комфортной.
1.2 Высота профиля резины. (В этом пункте я буду использовать АБСОЛЮТНУЮ высоту профиля резины, а не относительную, так как так удобнее сравнивать ее с какими-то характерными высотами)
1.3 Ширины шины.
Да, действительно, более широкая шина имеет большее сопротивление качению, как раз таки из-за того, что она имеет изначально внутри больший объем воздуха, чем узкая и, из-за эффекта меньшей относительной деформации при одинаковой неровности, будет мягче более узкой резины. Что, казалось бы, должно положительно сказаться на комфорте, но вот в чем проблема – широкая шина может собрать больше неровностей, чем узкая, просто потому что она захватывает больше дорожного полотна, но это уже очень скользкая зависимость, и определяется она скорее состоянием дороги, а не параметрами шины.
Вот на что ширина сильно влияет, так это на «зацеп» большинству очевидно, что чем шире шина, тем лучше она держится за дорогу, как при разгоне/торможении, так и в поворотах, поэтому шины спортивных автомобилей значительно шире шин гражданских авто. (О природе этого необычного, с точки зрения школьной физики явления, я буду говорить значительно позже – когда буду рассматривать свойства самого материала шины).