Колесо

Колесо - единственная деталь автомобиля, изобретенная в V тысячелетия до н. э.

Колеса

Колесо – это деталь, которая позволяет телу, поставленному на него, катиться, а не скользить. Можно сказать, что колесо и есть прародитель современного автомобиля.

В свое время колесо позволило человеку передвигаться быстрее, чем позволяют ноги, и перемещать с места на место грузы, которые человек в одиночку поднять не в силах.

Колесо появилось в 2001 г. По крайней мере, в этом уверено Австралийское патентное бюро, выдавшее некоему жителю Мельбурна патент на «круглое устройство, предназначенное для транспортировки грузов»

Новейшая история колеса

История колеса насчитывает столько тысяч лет, что теряется в глубине веков. Наиболее древние глинянные колеса, обнаруженные археологами, датируются V тысячелетием до н. э. История автомобильного колеса, по сравнению с другими механизмами, входящими в его конструкцию, проста. Поначалу оно совсем не отличалось от своего предшественника – колеса для телеги - и были полностью выполнено из дерева. Но возрастающие нагрузки и скорость привели к тому, что сначала появился металлический обод, а затем спицы. Колеса ранних автомобилей стали похожи на современные велосипедные колеса.

В качестве сырья для первых камер были использованы внутренности животных

Для мягкости хода обод колеса сначала обтянули резиновой лентой, которая впоследствии были заменена пневматической шины. Переход на шины, произошедший на рубеже 19 и 20 веков, случился благодаря изобретению, сделанному ветеринаром Джоном Бойдом Данлопом (Dunlop). Желая сделать подарок сыну, он смастерил надувную камеру для колес его велосипеда. Причем, в качестве сырья для первых камер Джон Данлоп использовал тот материал, который был доступен ему в силу его профессии - кишки животных. Изобретение Данлопа произвело настоящую революцию в автомобилестроении, так как позволило сделать автомобиль по-настоящему комфортным. Вскоре недолговечные шины из кишок заменили каучуковыми, и их применение вошло в разряд незыблемых стандартов.

В 1920-х годах колеса со спицами были вытеснены штампованными стальными дисками. Дело в том, что спицы, во-первых, требовали постоянной подтяжки, а во-вторых, перестали выдерживать нагрузки, возникающие при высокой скорости движения. Кроме того, штампованные стальные диски оказались значительно более дешевыми в производстве. Позже появился и еще один вид дисков, хорошо знакомый современным автомобилистам – легкосплавный алюминиевый диск.

Первопроходцем в этом направлении стала компания Bugatti со своим Type 35 (1924 г.). Еще позже в качестве материалов для дисков стали применяться магниевые сплавы, а также композитные материалы (в 70-е годы компания Citroёn выпустила автомобиль с углепластиковыми армированными колесами). Про спицевые колеса забыли многие, но не разработчики компании Michelin. Колесо истории вполне может повернуться вспять – к 2015 году «мишленовцы» анонсировали появление шины следующего поколения под названием Tweel – полиуретановой с клиновидными спицами, которая, по сути, является колесным диском и шиной в одном комплекте.

Что такое колесо?

Наиболее правильным будет следующий «состав» колеса: диск, обод и шина. На большинстве современных легковых автомобилей диск и обод выполнены единым узлом, который в среде автомобилистов принято называть просто «диском». В зависимости от материала и способа изготовления различают такие виды дисков:

Штампованные стальные. Уже более 90 лет являются основным типом автомобильных дисков. Тяжелые, прочные и недорогие.
Литые легкосплавные. Выполняются обычно из алюминиевых или магниевых сплавов. Стоят дороже стальных, но более легкие и отличаются множеством вариантов дизайна. Главный недостаток – хрупкость.
Кованые легкосплавные. Более легкие и прочные диски, чем литые, но очень дорогие в производстве. Но большая прочность и жесткость кованых дисков имеет и негативный эффект – при движении по неровностям они не смягчают удары, передавая все нагрузки на подвеску автомобиля.
Композитные. При производстве таких колес используется неметаллические материалы, например углепластик. По причине высокой стоимости применяются пока только на дорогих спортивных автомобилях.

Различаются колеса и по способу крепления к ступице. Чаще всего используется многоточечное крепление на болтах или шпильках. Но это в обычных автомобилях. Скажем, для болидов Формулы-1, крепление колеса на несколько болтов – непозволительная роскошь. Поэтому колесо там держится на одной-единственной гайке и заменяется в течение нескольких секунд.

С колесом не все так просто...
Изобретать колесо заново – излюбленная задача многих инженеров и энтузиастов. Многим, например, не дает покоя круглая форма колеса, придумываются альтернативные конструкции – эллиптические и даже квадратные колеса.
Квадратное колесо было запатентовано в 1959 году
Квадратное колесо было даже запатентовано в 1959 году. Ведущие известного телешоу «Разрушители легенд» в 2012 году решили проверить на практике качества квадратных колес, установив их на пикап Ford F-Series. Оказалось, что ездить на них вполне возможно – на скоростях свыше 30 км/ч даже тряска почти не ощущалась. Но эффективность их оказалась ниже, чем у круглых, на любой дороге – при глубокой грязи, например, ожидаемого улучшения проходимости не произошло.
Другая попытка усовершенствовать колесо была предпринята американским дизайнером Чарли Пайоттом. Он решил «скрестить» обычное колесо и человеческую ногу. В результате появилась DAWS – система динамического изменения формы колеса.
Инженеры Michelin разработали электромеханическое колесо ActiveWheel, способное заменить собой ряд элементов подвески
Такое колесо похоже на разрезанный торт. При движении по прямой оно круглое, но при поворотах, 8 кусков-сегментов начинают выдвигаться, как бы наклоняя колесо и смещая центр тяжести автомобиля в сторону поворота. Разработчики системы уверяют, что именно такой принцип при повороте использует и человек.
Разработчики компании Мишлен пошли еще дальше. Они снабдили прототип колеса нового поколения ActiveWheel электродвигателями, дисковыми тормозами и амортизирующими элементами. Одно такое колесо способно заменить собой большое количество узлов и агрегатов современного автомобиля.