Az autó legrégebbi alkatrésze

A közúti járműveken található kerék eredete olyan messzire nyúlik vissza a múltban, hogy pontosan meg sem tudjuk határozni, mikor találta fel az emberiség. Noha a technológia fejlődésének gyorsulása ebben az iparágban is megállíthatatlannak tűnik, a kerék eredeti célja, rendeltetése a mai napig változatlan – és jelen pillanatban nem úgy tűnik, hogy ez a közeljövőben megváltozik.

Ebben a cikkben a kerekek felépítését, rögzítési módjait és a velük kapcsolatos fejlesztési irányokat igyekszünk bemutatni.

A kerék részei

A kerék az az alkatrész összeállítás, amin keresztül az autó végül leadja azt az erőt, amelynek segítségével haladni képes.

A kerékagyhoz a felnin keresztül csatlakozik, melyet a személyautós alkalmazások miatt ugyan nem, de a haszonjárművek miatt érdemes két részre osztani: a felni a keréktárcsából és a kerékpántból áll.

A kerékpánt a közvetlen kapcsolat a gumiabronccsal, a keréktárcsa pedig a hajtással. Személygépkocsiknál ma már ez nem két különálló elem (egyszerűen csak felninek nevezzük), haszonjárműveknél azonban előfordulhat a kétrészes felosztás is.

A keréktárcsát oldható kötéssel rögzítjük a kerékagyhoz, a kötőelem az esetek többségében vagy kerékcsavar, vagy kerékanya. Ezek általában koncentrikusan helyezkednek el az ún. felni osztókör mentén, ami személyautók esetén egy nagyjából 90 és 120 mm közötti átmérőjű kört jelent. A rögzítési pontok száma eltérő, jellemzően 4 vagy 5 darabot találunk felninként.

Ma már közúton is létezik a központi anyás rögzítés, amelynél egyetlen kerékanyával csavarozzuk a kereket a járműhöz. Ez a megoldás csak géppel szerelhető, az ára pedig jelentősen magasabb a hagyományos társaihoz képest.

Haszonjárműveknél az osztókör jóval nagyobb, és szintén jelentős a különbség a kötőelemek számában is.

A kerékagy védelme érdekében könnyűfém felniknél gyakori alkatrész a felnikupak vagy felnisapka, mely alakzárral kapcsolódik a keréktárcsához.

Noha korábban cikkeztünk róla, a kerék felépítése kapcsán nem tekinthetünk el a gumiabroncstól sem – ez alkalommal nem térünk ki rá részletesen.

Kerékrögzítés

A keréktárcsát a kerékagyra úgy kell felszerelni, hogy a le- és felszerelések után mindig központosan helyezkedjen el. E célból – amennyiben nem illesztett átmérője van az agynak és a tárcsának -, a felerősító csavarokhoz kúpos oldalú anyákat alkalmazunk. Haszonjárművek dupla kerekes alkalmazása esetén természetesen szintén mindkét keréknek “centrálisnak” kell lennie.

Megjegyzendő, hogy acélfelnik esetén találkozhatunk hemiszférikus, azaz félgömbben végződő kerékanyával is, a könnyűfém tárcsák esetén gyakorlatilag kivétel nélkül kúpos a kötőelem.

Kerékpánt

A személygépkocsik kerékpántja minden esetben “mélyhornyú”.

Ugyanis a gumiabroncsban lévő acélsodrony-karika átmérője kisebb, mint a kerékpánt külső átmérője, ezért csak úgy lehet a gumiabroncsot fel-, illetve leszerelni. hogy az egyik oldalon behúzzuk a karikát a mély horonyba, miközben az átlós oldalát átfeszítjük a pánton.

A nagyobb haszonjárműveknél inkább az jellemző, hogy a pánt egyik vagy mindkét oldala lebontható, kipattintható mivel egy helyen el van vágva, mint egy dugattyúgyűrű, és a gumiabroncs rácsúsztatható.

Ha az oldalkarimát mérete miatt nem lehet kipattintani, akkor egy – szintén elvágott – gyűrű rögzíti.

Vannak különleges megoldások a teherautók világában is. A lenti ábrán látható kerékpánt szintén szétszerelhető, de nem az oldala vehető le, hanem háromfelé van felvágva közel radiálisan. A pánt külső peremén található egy rövid szakasz, ami pedig valóban sugár irányban van levágva.

Ennek az a célja, hogy amikor a harmadik harmadot is beteszik a gumiabroncsba, azt egy kis erőfeszítéssel lehessen bepattintani, így az ott is marad, a szerelt kerék nem esik szét.

Az ilyen kerekeket általában nem keréktárcsára szerelik, hanem a kerékagyból kiálló küllőkre csavarozzák kis U-alakú papucsok segítségével.

Felhasznált anyagok

Az acélfelnik esetén sokatmondó az elnevezés, ami az alkatrész alapanyagát illeti. Ezek kellő rugalmassággal rendelkező acélok, ennélfogva legalább annyira képesek a deformációra, mint a könnyűfém társaik, ám sokkal olcsóbban javíthatók és karbantarthatók. Az áruk jellemzően alacsonyabb, cserébe viszont azonos méret mellett nehezebbek, és jellemzően jóval kevesebb dizájnból választhatunk.

Az alumínium- vagy magnéziumötvözetek jellemzően könnyebbek azonos szilárdság mellett, jobb hővezetést biztosítanak, és gyakran jobb megjelenést is az acél kerekekhez képest.

A legkorábbi könnyűfém keréktárcsák magnéziumötvözetből készültek. Az 1960-as évek közepén-végén az alumíniumöntvény finomításai lehetővé tették a biztonságosabb kerekek gyártását, amelyek nem voltak olyan törékenyek.

Miután ezek az alumíniumöntvény-fejlesztések szélesebb körben elterjedtek, az alumínium kerék átvette a magnézium helyét az általánosan megvásárolható, kommersz felnik körében.

Hozzá kell tennünk, hogy a magnéziumötvözet-technológia is rengeteget fejlődött, ennélfogva a piac high-end termékei újra felkarolták ezt az anyagcsoportot a rendkívül alacsony fajlagos tömege miatt. Mind az OEM, mint az utángyártott piacon találkozhatunk olyan kerekekkel, amelyekben alumínium- és magnéziumötvözet kombinációját találjuk.

A kis tömeg és a dizájn ma is a két vezérelv, ami miatt használjuk ezeket a termékeket, bár megjegyzendő, hogy a manapság zajló SUV-forradalom miatt olyan mérettartományokat is elértek már a személygépkocsi kerekek méretei, hogy az bármilyen felni mellett hatalmas terhelést jelent a futómű számára.

A méreteket illetően fontos beszélnünk a felnik nomenklatúrájáról, ET-számairól, ez azonban egy teljes cikket igénylő terjedelmű fejezet, így arra visszatérünk a folytatásban.

A jelenleg használt gyártási eljárások:

• Kovácsolás
• Összeépítés (több kovácsolt elemből)
• Nagynyomású présöntvény
• Alacsony nyomású présöntvény
• Gravitációs öntés

Jövőkép

Ahogy a járművek tömege, ezzel pedig a szükséges fékhatás nagysága egyre nagyobb lett, azzal a fékezésből származó hő is egyre égetőbb kérdéssé vált. Ma már közúti kerekeknél is szempont az, hogy milyen hatékonyan képesek kiengedni a fékek hőjét – vagy adott esetben beáramoltatni a hűvösebbe.

Az egyik ilyen megoldás a Lexus UX szellőztetett keréktárcsája, melynek mindkét oldalán légterelő lapocskák vannak, s ezek jobb fékhűtést eredményeznek, és mérsékelik a légörvények kialakulását a jármű oldalfala mentént.

A versenysportból a közútra is beköltözött az aerodinamika a felnik kapcsán, legfőképp azért, hogy alacsonyan tarthassák az elektromos autók fogyasztási értékeit nagyobb sebességtartományban is.

Természetesen egyébként is szempont volt a légellenállás, ám az elektromos járműveknél sokkal messzebb kellett menni az aero-hatékonyság terén.

Jelenleg úgy tűnik, hogy a közeljövőben is ezek lesznek a fő szempontok a felnitervezés területén.