رینگ چرخ خودرو ام وی ام 110s

رينگ خودرو بواسطه تاثير بسزايي که بر ابعاد و عملکرد تاير دارد و اين تاثير مستقيماً بر ديناميک خودرو قابل تجربه است، اهميت فراواني دارد. براي انتخاب رينگ، عوامل زيادي مي­بايست درنظر گرفته شود، اما آنچه که در مرحله اول خود را نمايان مي­کند، بحث زيبايي و نماي خارجي رينگ است. اگرچه اين امر به عنوان يکي از عوامل موردتوجه است، اما از لحاظ اولويت در رده اول اهميت قرار نمي­گيرد. عوامل زياد ديگري نيز در اين ميان قابل توجه مي­باشند که از آن ميان مي­توان به تاثير بر روي تاير، کنترل خودرو، نوع Offset و… اشاره کرد. در اين مقاله، به مباحث انتخاب رينگ، تغيير اندازه رينگ و تاثيرات رينگ بر حرکت خودرو به واسطه تغيير در ابعاد تاير پرداخته مي­شود تا خواننده بتواند ضمن اشراف به مباحث رينگ، متناسب با محدوديت­هاي موجود به انتخاب رينگ و تغيير در اندازه رينگ و تاير خود بپردازد.

اولويت­هاي انتخاب رينگ

در بحث انتخاب رينگ، اولويت­هاي فراواني وجود دارد که در ذيل مي­توان به برخي از آنان اشاره کرد.

· براي برخي افراد، زيبايي در درجه اول اهميت است. اين افراد سعي مي­کنند رينگ­هايي بزرگ­تر، لاستيک­هايي پهن­تر و با ديواره کوتاه انتخاب کنند. نتيجه اين تفکر انتخاب رينگ­هايي بزرگتر و تايرهايي پهن­تر با ديواره کوتاه خواهد بود.

· عده­اي نيز تنها تاير را عوض مي­کنند و در صورت تعويض رينگ، از رينگي مشابه رينگ استاندارد کارخانه استفاده مي­کنند. تصور اين قبيل افراد اين است که براي خارج نشدن از استاندارد خودرو نبايد سايز رينگ را تغيير داد.

· عده­اي ديگر هم بر اين اعتقادند كه پهن­تر شدن تاير، چرخش فرمان را مشکل و مصرف سوخت را بالا مي­برد و کوتاه کردن ارتفاع ديواره تاير نيز، خودرو را از حالت استاندارد خارج مي­کند. در نهايت اين افراد به تعويض رينگ با ابعاد استاندارد کارخانه مي­پردازند.

اما آنچه که در اين ميان، داراي اهميت است، ثابت نگه داشتن قطر خارجي چرخ است. به اين مفهوم که مي­توان صرفاً قطر خارجي رينگ و قطر داخلي تاير را به‌گونه­اي تغيير داد که قطر خارجي چرخ ثابت بماند. براي بررسي نظريات فوق در ادامه، معيارهاي موردتوجه در رينگ را بررسي مي­کنيم. براي آشنايي بيشتر نيز در شکل ذيل، بخش­هاي مختلف رينگ نمايش داده شده است.

رينگ پهن، باعث افزايش پايداري خودرو، توانايي به هنگام پيچش و عکس­العمل فرمان مي­شود. رينگ باريک نيز باعث افزايش کيفيت سواري مي­شود. اگرچه ممکن است باعث افت برخي کارايي­ها در تاير شود، اما رينگ متوسط بين توانايي کنترل و پايداري خودرو و کيفيت سواري مصالحه­اي برقرار کرده است.

Inch Up

استفاده از يک تاير با نسبت منظر (Aspect Ratio) پايين­تر به‌همراه رينگ با قطر بيشتر را Inch Up گويند. از فوايد اين عمل مي­توان به نتايج ذيل اشاره کرد:

· افزايش عکس­العمل فرمان (Steering Response)

· بهبود کنترل در جاده­هاي خشک

· افزايش قابليت فرمان­پذيري در سرپيچ­ها

· بهبود ظاهر خودرو

يکي از مهم­ترين شاخص­ها در هنگام تعويض رينگ و تاير، ثابت نگه داشتن قطر مجموعه رينگ و تاير در مقدار پيشنهادي و استاندارد شرکت سازنده است. چرا که تغيير قطر کلي چرخ باعث ايجاد خطا در کيلومتر شمار و اخلال در نحوه تعويض دنده­ها (خصوصا در خودروهاي اتوماتيک) مي­شود و در خودروهاي مجهز به ABS نيز در کار ECU اخلال به وجود مي­آورد. مي­توان گفت تنها مزيت در هنگام بزرگ­تر شدن چرخ، افزايش شتاب خودرو در حد ناچيزي است.

براي کمک به ثابت نگه داشتن قطر چرخ در هنگام تعويض رينگ و تاير، راهنمايي به نام PLUS درنظر گرفته شده و آن را با واحدهاي Plus2, Plus1 و… نامگذاري کرده­اند که هر کدام نشانه افزايش 1 اينچ به قطر رينگ مي­باشد و با استفاده از اين راهنما در ازاي افزايش قطر رينگ، ديواره تاير کوتاه­تر انتخاب مي­شود تا قطر کلي چرخ تا حد ممکن ثابت بماند.

Plus zero نيز در مواقعي است که صرفاً اندازه تاير Aspect Ratio) کمتر و پهناي بيشتر) تغيير کرده و قطر رينگ ثابت بماند. براي مثال، جايگزيني تايرO.E. با مشخصات 175/70R14 با تاير با مشخصات 195/60R14 نمونه­اي از اين باب است. البته اين نيز در صورتي امکان­پذير است که پهناي رينگ پاسخگوي اندازه جديد تاير باشد. چگونگي عملکرد Plusها در شکل ذيل، نمايش داده شده است.

براي مثال اگر بخواهيم از رينگ 16 اينچي به جاي 15 اينچي استفاده کنيم، بايد ارتفاع ديواره تاير را به همان نسبت کاهش دهيم تا قطر کلي چرخ ثابت بماند. فرض کنيد تايرهاي خودرويي 205/65R15 باشد و بخواهيم رينگ­هاي 16 اينچي بر روي آن نصب کنيم. با محاسبات زير مي­توان اندازه تاير لازم براي اين رينگ را به دست آورد. به‌طوري‌که قطر چرخ کمترين تغيير ممکن از حالت قبلي را داشته باشد. براي اين کار ابتدا بايد ببينيم قطر کلي چرخ اوليه چقدر است.

براي محاسبه قطر کلي چرخ بايد ابتدا ارتفاع ديواره تاير را محاسبه کرده و سپس دو برابر آن را با قطر خارجي رينگ جمع مي­کنيم.

D₁= 2R₁= 2R₂+ 2h= D₂ + H

در رابطه فوق، ارتفاع ديواره تاير برابر است با:

h= 205* 65/100= 133.25 mm

قطر رينگ را بر حسب ميلي­متر برابر است با:

D₂= 15* 25.4= 381 mm

در نتيجه قطر چرخ برابر است با:

D₁= 133.2* 2+ 381= 647.4 mm

حال اگر بخواهيم رينگ 16 اينچي به کار ببريم، اندازه قطر آن 406.4 ميلي­متر مي­باشد. براي به دست آوردن ارتفاع ديواره موردنياز براي تاير جديد، در ابتدا بايد ارتفاع ديواره تاير را محاسبه کنيم.

H= 647.4- 604.4= 241 mm

h= H/2= 241/2= 120.5 mm

حال با توجه به عدد Aspect Ratio چه پهناي مناسب­تر براي تاير جديد محاسبه مي­شود. دو عدد 215 و 225 ميلي­متر را بررسي مي­کنيم. با پهناي 215 ميلي­متر عدد Aspect Ratio برابر است با:

Aspect Ratio= 120.5/215* 100= 56

و با پهناي 225 عدد Aspect Ratio برابر است با:

Aspect Ratio= 120.5/225* 100= 53.6

با توجه به اينکه در اين محدوده، نزديک­ترين عدد Aspect Ratio به اعداد بالا عدد 55 مي­باشد و 56 اختلاف کمتري دارد، بنابراين عدد 56 مي­تواند به عنوان عدد منتخب Aspect Ratio درنظر گرفته شود. بنابراين ارتفاع ديواره و قطر خارجي چرخ جديد برابر است با:

h_New= 215* 55/100= 118.25 mm

D_1-New= 118.25* 2+ 406.4= 642.9 mm

با توجه به نتايج به دست آمده اگر از تايرهاي 215/55R16 استفاده کنيم قطر چرخ تنها 5/4ميلي­متر بزرگ­تر مي­شود که مقدار ناچيزي است.

=647.4- 642.9= 4.5 mm

اندازه به دست آمده يعني 215/55R16 همان Plus 1 براي تاير 205/65R15 است. در نتيجه براي افزودن 1 اينچ به قطر رينگ بايد 10 واحد از Aspect Ratio کم کرده و پهناي تاير را در برخي مواردي 10 و در مواردي ديگر 20 ميلي­متر افزايش داد (هر کدام که Aspect Ratio نزديک­تري نسبت به قطر قبلي داشته باشد) قابل توجه است که بزرگتر شدن ناچيز قطر چرخ بهتر از کوچک­تر شدن آن است. بنابراين افزايش 10 ميلي­متري پيشنهاد مي­شود. با اين کار ما به Plus 1 رسيده­ايم و براي رسيدن به Plus2 مي­بايست همين مراحل را بر روي Plus1 انجام داد. براي تشريح بهتر Plusهاي مختلف مثال قبل مطابق ذيل نمايش داده شده­اند.

O.E= 205/65R15

Plus1= 215/55R16

Plus2= 225/45R17

اين مهم با تغييرات انجام شده در ارتفاع ديواره تاير در شکل ذيل نمايش داده شده است.

همانطور که در شکل فوق نمايش داده شده است، نتيجه سيستم Plus افزايش سطح تماس و کاهش ارتفاع ديواره است. با رعايت روند محاسباتي فوق و ارائه سيستم Plus مي­توان از ايجاد تغييرات در قطر خارجي چرخ تا حد امکان پيشگيري کرد.

روش تعيين اندازه رينگ و تاير جديد

با توجه به اقدامات انجام شده براي مراحل قبل به اين نتيجه مي­رسيم که براي تعيين اندازه تاير مناسب هنگام تعويض رينگ با اندازه بزرگ­تر، مي­بايست اگر يک اينچ به قطر رينگ اضافه شود بايد 20 ميلي­متر به عرض تاير اضافه کرد و 10درصد از نسبت منظر کاست. براي مثال تاير 205/65R15 معادل 225/55R16 است. در اين حالت، قطر کلي هر دو مجموعه رينگ و تاير مساوي باقي مي­ماند. با استفاده از رينگ با قطر بزرگ­تر و تايري با پروفيل کوتاهتر، اين امکان ايجاد مي­شود تا با حفظ شعاع کلي چرخش، کيلومترشمار خودرو، خطاي بسيار ناچيزي داشته باشد.

پهناي رينگ

براي تايرهاي با Aspect Ratio کمتر از 50، پهناي رينگ در حدود 85% پهناي مقطع تاير مي­باشد. بنابراين تايري با مشخصات 225/40ZR17 با پهنايي برابر 04/10اينچ مي­تواند داراي رينگي به پهناي 8.5اينچ باشد. همچنين براي تايرهايي با Aspect Ratio برابر و بيشتر از 50، پهناي رينگ در حدود 70درصد پهناي مقطع تاير است. بنابراين تايري با مشخصات p255/50VR16 با پهنايي برابر 04/10اينچ مي­تواند داراي رينگي به پهناي 7 اينچ باشد.

همچنين به ازاي هر افزايش به اندازه 2/0اينچ (5ميلي­متر) در پهناي تاير مي­بايست 5/0اينچ (تقريباً 3/1ميلي­متر) به پهناي رينگ اضافه شود. براي مثال براي رينگي که پهناي آن در ابتدا 7 اينچ بوده و بخواهيم پهناي آن را به 5/9اينچ افزايش دهيم، (اختلاف آنها برابر 5/2اينچ است) با توجه به معيار فوق مي­بايست 1 اينچ (54/2 ميلي­متر) به پهناي تاير اضافه کرد.

يک معيار سرانگشتي براي انتخاب رينگ پهن­تر براي تايرهاي Performance انتخاب رينگي با پهناي 90درصد پهناي قسمت آج تاير (نه مقطع تاير) مي­باشد. اين معيار توافق خوبي بين سواري و کارايي براي تايرهاي مذکور در خودرو ايجاد مي­کند.

وزن رينگ و تاير

از مسائل موردتوجه و مهم وزن رينگ و تاير است. از آنجايي که اين وزن، شامل سيستم فنربندي خودرو نمي­شود، هنگام رويارويي با دست­اندازها و ديگر نارسايي­هاي جاده، فشار بيشتري به فنربندي خودرو وارد مي­کند. پس هر چه رينگ و تاير سبک­تري داشته باشيم، سواري بهتر و شتاب بيشتري خواهيم داشت. پس حتي­المقدور سعي شود رينگ و تاير جديد از رينگ و تاير استاندارد خودرو سنگين­تر نباشد.

لنگي و بالانس چرخ

عوامل عدم بالانسي به علت وجود نقاط سبک يا سنگين در تايرها، لنگي شعاعي و يا محوري، عدم يکنواختي در ضخامت ورق مورداستفاده در رينگ يا عدم يکنواختي در ضخامت جوش­ها مي­باشد. دو نوع عدم بالانسي، به علت وجود نقاط سبک يا سنگين اتفاق مي­افتد که عبارتند از:

· عدم بالانسي استاتيکي: اين ايراد بر اثر سبک يا سنگين بودن نقطه­اي بر روي تاير به‌وجود آمده است. به‌طوري‌که چرخ، داراي حرکتي ارتعاشي به سمت بالا و پايين مي­باشند.

· عدم بالانسي ديناميکي: اين مشکل، به دليل عدم برابري وزن در دو طرف خط مرکزي محيطي (خطي فرضي که از وسط آج تاير گذشته و محيط تاير را به دو قسمت مساوي تقسيم مي­کند) چرخ به وجود مي­آيد به‌طوري که باعث حرکت اضافي جانبي چرخ به طرفين مي­شود.

بالانس­هايي براي رفع اثر نقاط سبک يا سنگين انجام مي­شود که عبارتند از:

· بالانس استاتيکي: بالانس استاتيکي با استفاده از بالانسر حبابي انجام مي­شود. قابل توجه است که اين نوع بالانس، ايراد حاصل از نابالانسي ديناميکي را برطرف نمي­کند.

· بالانس ديناميکي: بالانس استاتيکي با استفاده از بالانس دوراني حاصل مي­شود. در اين حالت، مجموعه رينگ و تاير هم استاتيکي و هم ديناميکي بالانس مي­شوند.

لنگي نيز ممکن است بر اثر نصب نامناسب تاير بر روي رينگ، استفاده از رينگ­هاي نامناسب و … به وجود آيد. ميزان کم لنگي قابل پذيرش است، اما ميزان زياد آن باعث ايجاد ارتعاش و سايش بيش از حد تاير مي­شود. در ادامه به تشريح انواع لنگي مي­پردازيم.

· لنگي شعاعي: در اين نوع لنگي، ارتعاشات به واسطه لنگي (خارج از محور بودن) محور چرخ ايجاد مي­شود که باعث مي­شود در حين دوران مجموعه رينگ و تاير داراي حرکت ارتعاشي به سمت بالا و پايين باشند.

· لنگي جانبي: در اين نوع لنگي شاهد حرکت جانبي (تلوتلو خوردن) مجموعه رينگ و تاير مي­باشيم.

ترتيب صحيح بسته شدن پيچ­هاي چرخ

به‌منظور پيشگيري از تاب برداشتن و مونتاژ صحيح و راحت رينگ بر روي مجموعه توپي و کاسه چرخ، نحوه صحيح بسته شدن پيچ­هاي چرخ بر روي رينگ در شکل ذيل نمايش داده شده است.

اندازه صحيح چرخ نسبت به سيستم تعليق

مسئله مهم ديگر، چگونگي قرارگرفتن چرخ روي سيستم تعليق است و يا به بياني ساده­تر، برخورد بيرون‌زدگي چرخ با لبه گلگير در سمت بيروني و برخورد چرخ با متعلقات داخل گلگير که باعث بروز مشکلاتي چون پارگي تاير و نچرخيدن کامل فرمان مي­شود. بديهي است که با بزرگ کردن بيش از حد تاير و رينگ با اين مشکل مواجه خواهيم شد. اما در مواردي با افزايش تنها 1 سايز Plus به چرخ و يا حتي با خريد رينگي با سايز مشابه با رينگ اصلي نيز با اين مشکل مواجه خواهيم شد و دليل آن رعايت نشدن Offset در رينگ است.

براي تفهيم بهتر مطلب فوق، در ادامه به نمايش بخش­هاي مختلف رينگ و تاير و تشريح برخي فواصل ابعادي روي رينگ مي­پردازيم.

Offset

فاصله بين وسط رينگ تا محلي از رينگ که بر روي ديسک پيچ مي­شود را Offset مي­گويند. سه نوع مختلف Offset وجود دارد که در زير مي­بينيد.

· حالت Zero: زماني است كه محل پيچ شدن چرخ­ها دقيقا در وسط رينگ قرار دارد.

· حالت Positive: حالتي است که بيشتر خودروها و خصوصاً خودروهاي ديفرانسيل جلو دارا هستند و در اين حالت پهناي چرخ و خط فرضي وسط رينگ به سمت داخل گلگير متمايل مي­شود و مزيت اين نوع رينگ‌ها، پيشگيري از برخورد تاير با لبه گلگير و پيشگيري از فشار آمدن به بلبرينگ چرخ و پيچ­هاي چرخ است.

· حالت Negative: حالتي است که بعضي از رينگ­هاي اسپرت دارا هستند و پهناي چرخ به سمت خارج خودرو متمايل است. مزيت اين نوع رينگ­ها پهن­تر شدن خودرو و پايداري بيشتر خودرو مي­باشد و به دليل حالت تورفتگي، ظاهر زيباتري نيز دارند. اما عيب آنها، فشار آوردن بر روي بلبرينگ چرخ، فشار زياد بر پيچ­هاي چرخ و همچنين احتمال برخورد تاير به داخل گلگير در هنگام پيچاندن فرمان و برخورد قسمت خارجي تاير با لبه گلگير مي­باشد. البته اين معايب براي خودروهايي که به صورت استاندارد، رينگ­هاي Negative Offset داشته باشند وجود ندارد و فقط زماني که جايگزين رينگ Positive Offset مي­شوند، پديد مي­آيد.

زماني که ميزان Offset از حالت استاندارد خارج شود، تغييراتي در نحوه هندلينگ خودرو به وجود خواهد آمد. زماني که از رينگي با اندازه مشابه اندازه قبلي استفاده مي­کنيم، لازم است که Offset رينگ جديد، دقيقا با Offset استاندارد برابر باشد. اما زماني که پهناي رينگ تغيير مي­کند، ديگر مقدار Offset قبلي قابل قبول نيست و بايد نسبت به ميزان فضاي موجود در پشت تاير، همچنين فاصله تا لبه گلگير و سايز تاير و رينگ، Offset مطلوب را مشخص نمود. رابطه­اي کلي در اين زمينه وجود دارد که Offset نبايد بيشتر از 20درصد از حالت استاندارد کارخانه سازنده خودرو خارج شود. همچنين حداقل فاصله رينگ جديد با متعلقات سيستم ترمز بايستي 3mm باشد.

لازم به ذکر است که Offset را باحروف اختصاري ET به همراه يک عدد دو رقمي (به ميلي­متر) که معرف ميزان مثبت يا منفي بودن Offset است را نشان مي­دهد. مثلاً ET25 يعني 25ميلي­متر آفست مثبت.

به طور کلي، افزايش بيش از حد پهناي تاير باعث گيرکردن تاير به گلگير، پارگي تاير، افزايش مصرف سوخت و انتقال بيشتر ضربات دست­اندازها به اتاق مي­شود و استهلاک بيشتر و سفتي فرمان را نيز سبب مي­شود اما در عوض کنترل بهتري را در اختيار راننده قرار مي­دهد و در پيچ­ها نيز بسيار راحت­تر عمل مي­کند. در مقابل تايرهاي پهن، تايرهاي باريک­تر کنترل کمتري دارند و در پيچ­ها ضعيف­تر عمل مي­کنند، اما ضربات وارده به اتاق را نيز کاهش مي­دهند. از نظر ارتفاع تاير نيز، تايرهاي با ديواره کوتاه، کنترل بهتري داشته و فرمان خودرو سريع­تر و نرم­تر پاسخ مي­دهد.

Backspace

به فاصله پشت رينگ تا محل نصب پيچ بر روي توپي يا کاسه چرخ Backspace گويند.

با توجه به معرفي دو پارامتر ابعادي آفست و Backspace، ميزان آفست براساس رابطه ذيل قابل محاسبه مي­باشد.

Offset= Backspace- (Rim Diameter)/2

نتيجه­گيري

در مقاله ارائه شده ابتدا به تشريح اولويت­هاي انتخاب رينگ، پرداخته شد که در آن ضمن معرفي عوامل موثر بر انتخاب رينگ، قاعده کلي براي تعويض رينگ نيز ذکر شد. پس از آن مورد Inch up بررسي شد که در آن به ارائه مباحث O.E., Plus Zero, Plus 1, Plus 2 و ذکر معايب و مزاياي آن پرداخته شد و براساس آن قاعده کلي روش تعيين اندازه رينگ و تاير جديد مشخص شد. معيارهاي تعيين اندازه پهناي رينگ از ديگر مباحث موردبحث بوده است. سپس وزن و رينگ تاير تشريح شده و پس از آن ضمن معرفي ترتيب صحيح بسته شدن پيچ­هاي چرخ، اثر اندازه صحيح چرخ روي سيستم تعليق ارائه شد. مبحث Offset از ديگر مباحث قابل تامل در رينگ است که در آن به بررسي حالات انتخابي و اثر هر يک اشاره شده است. در مرحله آخر نيز ضمن معرفي پارامتر ابعادي Backspace، رابطه رياضي براي بررسي Offset ارائه شد.

منابع:

1. ديناميک خودرو. نويسنده توماس گيلسپي. ترجمه دکتر رضاکاظمي، مهندس سيدمحمد مهدي انصاري. چاپ اول زمستان 1381. انتشارات پيام ايران­خودرو

2. اصول طراحي سيستم­هاي تعليق و فرمان خودرو. تاليف دکتر رضا کاظمي، دکتر علي­اصغر جعفري، مهندس سيد محمد مهدي انصاري موحد. چاپ دوم 1384. انتشارات نخل دانش.

3. روش درست انتخاب رينگ و لاستيک پهن. تاليف مهندس محمدرضا خادمي. ماهنامه علمي، فني، آموزشي انديشه گستر سايپا. خرداد 1385. شماره 58.

4. درباره تاير خودرو بيشتر بدانيم. دکتر مسعود کيخوائي. ماهنامه علمي، فني، آموزشي انديشه گستر سايپا. شماره 73.

5. انتخاب، استفاده و نگهداري تاير. شرکت تايرسازي بارز. انتشارات رضويه. چاپ اول 1386.

6. سايت اينترنتي شرکت تايرسازي GOOD YEAR

7. سايت اينترنتي شرکت تايرسازي MICHELIN

8. سايت اينترنتي شرکت تايرسازي YODOHAME

9. سايت اينترنتي شرکت تايرسازي BRIDGESTONE

10. سايت اينترنتي شرکت تايرسازي KAVIR TIRE

11. How 2 Determine Proper Tire Selection. U. S General Services Administrations. Federal Supply Service. Office of Vehicle Acquisition and Learning Services. Winter 2001.

12. Tire Technology. RMA Presentation to CIWMB Special Waste Committee. March 9, 2005. Rubber Manufacturers Association.

13. Tire/ Road Noise Reference Book. Adj. Prof. UlfSandberg, Swedish National Road and Transport Research Institute (VTI) and Chalmers University of Technology, Sweden& Prof. Jerzy A. Ejsmont, Technical University of Gdansk (TUG), Poland