К диску колеса, вставленному в обод, предъявляются высокие требования относительно прочности: он должен воспринимать вертикальные, боковые и продольные силы от дороги и передавать их через элементы крепления на ступицу колеса. 

Рис. 5.71. Тормоз заднего колеса автомобилей «Опель-адмирал» и «Опель-дипломат» с расположенным внутри барабанным тормозом. Диаметр цилиндрической выступающей части вентилируемого тормозного диска определяет диаметр расположения отверстий для крепления колеса

При этом важно, чтобы опорная часть диска, называемая розеткой (см. рис. 5.56), имела равномерное прилегание и фланец ступицы на легковых автомобилях имел несколько больший диаметр, иначе возникнет опасность, что наружная кромка ступицы будет врезаться в прилегающую поверхность диска. Такая концентрация напряжений может привести к усталостной поломке и аварии. В этой связи имеют важное значение число крепежных отверстий и диаметр их расположения. Последний должен быть возможно большим, чтобы уменьшить силы, действующие на фланец и болты крепления. При барабанных тормозах это условие было выполнить нетрудно, в качестве примера можно привести заднемоторные автомобили «Фольксваген» выпуска до 1965 г. с диаметром расположения крепежных отверстий 205 мм. При дисковых тормозах из-за формы тормозного диска трудно получить большой диаметр крепления (рис. 5.71) и поэтому, как показывает табл. 5.34, для 13-дюймовых колес диаметр расположения отверстий около 100 мм является обычным. Компания «Фольксваген» в 1966 г. ввела на легковых автомобилях и на автомобилях «Вариант» дисковые тормоза и, несмотря на 15-дюймовые колеса, вынуждена была уменьшить диаметр расположения отверстий до 130 мм.
Также для лучшего "хода" на дороге на дисках автомобиля применяют Балансировочные грузики, что бы устойчивость машины на дороге была максимальной, а также был меньше износ резины вашего автомобиля.

Имеется, однако, одна конструктивная возможность использования ступицы с увеличенным фланцем, на которую затем с внутренней стороны напрессовывается тормозной диск. На рис. 5.72 показано решение, найденное компанией «Рено» для моделей 4, 5 и 6: с шестью болтами крепления тормозного диска, только тремя болтами крепления колеса и диаметром расположения крепежных отверстий 130 мм. На рис. 5.73 видны удачно расположенные на большом диаметре шесть опорных площадок 13-дюймового колеса. Недостатком является то, что для демонтажа тормозного диска необходимо снимать целиком всю ступицу колеса.

Рис. 5.72. На автомобилях «Рено» моделей 4, 5 и 6 тормозной диск привернут болтами к ступице с внутренней стороны, чтобы можно было увеличить ее диаметр, а следовательно, и диаметр расположения крепежных отверстий

Рис. 5.73. Центрирование дисковых колес на моделях 4, 5 и 6 компании «Рено» осуществляется всего тремя болтами, расположенными на диаметре 130 мм.

Хорошо видны шесть участков, расположенных между крепежными отверстиями, которыми глухое дисковое колесо опирается на фланец ступицы

Если на переднеприводном автомобиле более нагруженные передние, дисковые тормоза имеют внутреннее расположение на главной передаче, то ограничение диаметра расположения отверстий отсутствует, нужно лишь, чтобы задние колеса в таком случае имели барабанные тормоза.
Выпускавшиеся компанией «Ауди» до 1972 г. модели «60», «75» и «90» имели именно такие тормоза: диаметр расположения отверстий был равен 140 мм.

В стандарте ДИН 74361 (часть 1) определены присоединительные размеры и допуски для дисковых колес с центрированием по крепежным отверстиям; эти размеры, показанные на рис. 5.51 и 5.68, следующие:

диаметр расположения крепежных отверстий d₄;

диаметр центрального отверстия диска d₅;

диаметр ступицы d_в;

резьба d₁ соответствующих болтов;

диаметры d₂ и d₃ центрирующих гнезд и при коническом гнезде еще угол конуса а.

Рис. 5.74. Упругий вариант гнезда на стальном дисковом колесе для легкового автомобиля. Центрирование осуществляется крепежными болтами

В табл. 5.35 приведены основные присоединительные размеры, нормированные для легковых и частично для легких грузовых автомобилей, а в табл. 5.36 — сферические и конические гнезда для крепления дисковых колес. Метрическая мелкая резьба и сферическая опора (или коническая с углом конуса а = 60:90^о)—это две меры, предотвращающие самоотворачивание гаек (или болтов) крепления колес в эксплуатации. При стальных дисковых колесах с толщиной диска до 6,5 мм (легковые автомобили и легкие грузовые автомобили) можно применить упругое исполнение.

5.35. Нормированные основные присоединительные размеры колес для легковых автомобилей и частично для легких грузовых автомобилей стандарта ДИН 74361, лист 1, мм

места вокруг крепежных отверстий (рис. 5.74) — это еще одна мера безопасности, которая к тому же снижает напряжение в болтах крепления за счет заданной упругости.

На дисках из стального листа толщиной более 7 мм осуществить такую деформацию трудно, а при толщине более 10 мм — вообще невозможно. Колеса из легкого сплава обрабатываются по поверхностям контакта со ступицей и гайками, и определенная упругость на них тоже может быть достигнута, недостатком является здесь малое относительное удлинение используемых сплавов.

5.36. Варианты гнезд крепежных отверстий, предлагаемые колесной промышленностью

Положительным же является высокий коэффициент трения между этим материалом и стальными гайками (болтами).

Стандарт ДИН 74361 (Часть 1) устанавливает только два варианта крепежных отверстий (в табл. 5.36) это разновидности А, В и Е); варианты С, D и F, являющиеся ненормированными, отличаются упругостью и хорошим контактом со ступицей. Буква определяет здесь форму, а размеры определяются номерами от 1 до 37, приведенными в таблице размеров. Табл. 5.34 показывает, например, что стальные дисковые колеса легковых автомобилей имеют, в большинстве своем, крепежные отверстия E16 с коническим гнездом 60° под резьбу М12 х 1,5, а колеса из легкого сплава — А16. Это в принципе такое же гнездо, но с учетом большей толщины фланца.

Рис. 5.75. Гайки крепления на грузовых автомобилях и автобусах осуществляли до сих пор центрирование одинарного колеса или только наружного при сдвоенной установке; при этом точное центрирование внутреннего колеса не обеспечивается (справа вверху). Показанный внизу вариант SMMT, разработанный в Англии, решает эту проблему, однако ресурс диска колеса снижается при этом на 30 %:

1 — одинарная установка; 2 — сдвоенная установка

Рис. 5.76. Центрирование по центральному отверстию одинарных и сдвоенных колес по ДИН 74361. Стандарт предусматривает для стопорения удерживаемую гайкой коническую нажимную шайбу, а шведская компания «Вольво» — отдельную шайбу (внизу):

1 — одинарная установка; 2 — сдвоенная установка

Центрирование дисковых колес грузовых автомобилей может осуществляться двумя способами: как на легковых автомобилях — крепежными гайками и гнездами, либо по центральному отверстию. В первом случае (рис. 5.75) из-за большой толщины диска колеса применяется при одинарных колесах только вариант А гнезда по табл. 5.36, при сдвоенных колесах (см. рис. 5.68) — вариант В. При этом точное центрирование внутреннего колеса не обеспечивается. Если же центрирование осуществляется по конусу шпильки, как показано на рис. 5.75 внизу, то в этом случае диск внутреннего колеса уже не прилегает к фланцу ступицы, в результате чего увеличиваются напряжения, а срок службы снижается примерно на 30 %. По этой причине такой вариант почти не применяется в Германии.

Присоединительные размеры для центрирования по крепежным отверстиям приводятся в ДИН 74361 (Часть 1); кроме уже названных размеров для легковых автомобилей, в табл. 5.37 (выдержка из стандарта) можно найти еще диаметр плоскости прилегания d₇. Это размер так называемой розетки — плоской торцевой поверхности, которой диск колеса прилегает к ступице. Для направления внутреннего колеса лучше подходит центрирование по центральному отверстию, нормированное стандартом ДИН 74364 (Часть 3); как видно на рис. 5.76, эту задачу здесь выполняет заплечик ступицы. Внутренний диаметр центрального отверстия и наружный диаметр ступицы должны иметь размеры с допусками; согласно табл. 5.38 минимальный зазор между указанными деталями может составлять 0,2 мм и максимальный — 0,6 мм.

5.37. Присоединительные размеры и наибольшая толщина S материала диска колес с центрированием по крепежным отверстиям для грузовых автомобилей и автобусов при одинарной и сдвоенной установке (из стандарта ДИН 74361, лист 1), мм

Крепежные отверстия цилиндрические, требующие лишь грубой обработки, их диаметр на 3—4 мм больше диаметра резьбы применяемого болта, что необходимо для предотвращения двойной посадки. Стопорение гайки осуществляется (как можно видеть на рис. 5.76 вверху) с помощью слегка конической нажимной шайбы, размеры которой также определены стандартом ДИН 74361 (Часть 3).

Проблемой может стать коррозия в зоне центрирования как при стальных, так и при легкосплавных колесах, зимой этот процесс усиливается из-за применения соли на дорогах. Поэтому целесообразно перед монтажом центрирующие поверхности покрыть тугоплавким пластичным смазочным материалом (из-за близости тормозов) или антикоррозионным средством.

Для обеспечения малого радиального биения колеса с посадкой по центральному отверстию в последнее время применяют и на скоростных легковых автомобилях. Примером могут служить автомобили БМВ серии 7. Общеизвестно, что автомобили немецкой марки настоящие "ценители" моторного масла. Как правило, некоторая дозаправка сертифицированным маслом требуется каждые 1000 км пробега, в особенности это относится к моторам V8 и V12. Двигателям поменьше может вполне подойти Castrol Magnatec 5w-40.

Наряду с исполнением отверстий, важное значение для срока службы диска колеса имеет правильная затяжка гаек или болтов крепления.
Если они затянуты слишком слабо, то могут отвернуться и повредить посадочные гнезда; при излишне большом моменте затяжки во фланце возникают дополнительные напряжения.

5.38. Присоединительные размеры для центрирования колес по центральному отверстию (по стандарту ДИН 74381), мм

5.39, Моменты затяжки гаек (болтов) крепления колес, предписанные заводами-изготовителями легковых автомобилей (из справочника компании «Данлоп», 1981 г.)

5.40. Моменты затяжки гаек крепления колес, предписываемые некоторыми изготовителями грузовых автомобилей и прицепов

В обоих случаях может произойти усталостная поломка, грозящая аварией. Поэтому детали крепления колеса должны затягиваться динамометрическим ключом; в табл. 5.39 и 5.40 приведены средние моменты затяжки М_А для применяемых мелких резьб.

И. Раймпель
Шасси автомобиля
Амортизаторы, шины и колеса