轮辋,俗称轮圈,是在车轮周边安装和支撑轮胎的部件,通过轮辐与轮毂连接而组成车轮,如图3-1 中的1 所示。在业内,人们习惯于将车轮总成中除轮胎之外的部分统称为轮辋。轮胎升级并不只是升级轮胎,轮辋也要随之升级。

图3-1　车轮结构

1—轮辋;2—偏距;3—胎圈座;4—轮缘;5—轮辐;6—气门孔;7—槽底

1.改装的目的

由于轮辋的造型决定制动系统的散热效率,所以选择合理造型的轮辋是很关键的。在考虑散热和美观的同时,还要注意轮辋的结构和强度。如果支撑条辐太少,则其抗扭曲、耐撞击的能力和强度不好,轮辋使用寿命短且不安全。另外,轮辋的造型还要为制动器留出足够的空间,以便容纳更大的制动盘和制动钳。

一般更换轮辋的目的,除了更换损坏部件外,最主要的就是追求外观上的多样性或者是满足特殊的功能需求。如果纯粹是为了追求外观的变化,除了会选用原厂尺寸的轮辋外,大多数人还会选择加大尺寸的轮辋,因为大轮辋在视觉上更美观,同时能够相应加大、加宽轮胎,提高轮胎的负荷能力和使用寿命,并可以改善汽车的通过性和行驶稳定性。还有一种目的是追求轮辋的轻量化,以降低车辆本身的悬挂质量,这样能够有效地提升车辆转向、悬架、制动系统的反应速度,大幅度提高操纵稳定性。但是,由于轻量化轮辋本身的材质选用十分严格,制造工艺水平要求得也很高,所以成本会比一般轮辋高。而且轻量化的设计会减少轮辋不必要的部分,在外形设计上会显得单调很多。一般有竞技趋向的车型都会选择轻量化的轮辋改装。

2.轮辋的种类

(1)按制造材料的不同,轮辋分为铸铁轮辋、钢制轮辋和铝合金轮辋3 种。

①铸铁轮辋。一般用于中型载货汽车,其特点是造价低廉,但散热性不好。

②钢制轮辋。一般用于大型载货汽车和普通轿车,相对于铸铁轮辋,其特点是散热性较好,但造价相应要高出很多。

③铝合金轮辋。一般用于高、中级轿车,与铸铁轮辋和钢制轮辋相比,铝合金轮辋具有以下特点:

a.造型美观。铝合金轮辋外表是经抗腐蚀处理再静电粉体涂装,让人感到有一种美观、精致和豪华的感觉。

b.散热性好。在高速行驶时,轮胎与地面摩擦会产生较高的温度,制动鼓和制动片摩擦会产生很高的温度,在高温作用下,轮胎与制动片均会老化和加速磨损,制动效率下降,轮胎气压升高,即有可能发生爆胎和制动失灵的事故。铝合金的传热系数比钢材大3倍,可将轮胎和制动鼓上产生的热量迅速传导至空气中去,避免了车轮在高速运转下产生的各种问题。

c.质量轻。铝材比重比铸铁和钢材都小,平均每只铝合金轮辋比钢质轮辋要轻2 kg左右,一辆轿车以5 只车轮(包括一只备胎)计算可减轻质量10 kg。减轻质量也就是节省燃料,对于千方百计追求轿车轻量化的汽车设计师来说,使用铝合金轮辋是实现目标的一种手段。

d.舒适性好。铝合金轮轴是精密的铸件,精加工表面达到80%～90%,失圆度和不平衡重很小,特别是铝合金的弹性模数较小、抗振性好,能减少行驶中的车身振动,提高了整车的舒适性。

(2)按制造方式不同,轮辋分为铸造和锻造两大类。

①铸造。铸造又分为重力铸造和低压铸造两种。重力铸造是把液态的合金倒进铸模里冷却成型。由于制造过程简单,铸模耐用,故已成为成本最低的制造方式。低压制造是用不大的压力将液态合金压进铸模里,令分子的分布均匀,且少砂孔,造型可以更复杂和精致。

②锻造。锻造轮辋的生产成本比铸造的要高。合金分子之间的间隙缩小,相互作用力大,所以整个轮辋只需较少的材料就能达到足够的刚度,整体质量更轻。

锻造的轮辋虽然刚度大,但性脆,在受到猛烈的撞击后容易完全断开,而铸造的轮辋受到撞击后会弯曲,不易断裂。由于欧洲人更注重安全性,因此欧洲车更多采用铸造轮辋。又因铸造轮辋的刚度较小,故欧洲普遍采用热处理工艺对轮辋进行加强,即把铸造出来的轮辋加热和快速冷却,反复几次,让轮辋变得刚度更强而且富有弹性。世界拉力赛中就有很多赛车选用这种工艺制造的铸造轮辋。

(3)按轮辐类型不同,分为多爪式、辐射线式和包覆式3 种,如图3-2 所示。

①多爪式。采用传统的细条5 爪或6 爪型的设计,属于经典的耐看式样,这种设计对于制动系统的散热效率就很有帮助。至于一些3 爪或4 爪式样的轮辋,虽然更能够帮助散热,但是由于支撑条辐太少,加上国内的路况较差,其抗扭曲、耐撞击的能力和强度显得不足。

图3-2　轮辋按轮辐类型分类

(a)多爪式;(b)辐射线式;(c)包覆式

②辐射线式。采用多辐式,甚至是类似树枝形状的造型设计,感觉很有运动气息,其平衡对称的镂空间隔对散热很有帮助。

③包覆式。采用多个大面积的轮辐,具有豪华、高档的感觉,不过对于散热功能来说却毫无作用,有些反而会因为造型的关系而产生聚热的效果。

3.轮辋改装升级注意事项

轮辋升级通常是用性能较好的铝合金轮辋取代质量大、散热效果差的钢质轮辋。选择和安装铝合金轮辋时应注意以下几个问题。

(1)注意制造方式。如车主非常注重汽车的高速性能,则可选用锻造的轮辋;如汽车更大程度上是一部运输工具,则应选用铸造轮辋。大部分品牌的轮辋都有铸造和锻造的产品,有些轮辋上用forge、cast、heat 及treat 的字母标明生产工艺。若没有标注,则应在店内多拿几款相同尺寸的轮辋,用手摸来进行感觉。

(2)注意产品性能。有相当多的车主在选择轮辋时是出于美观的目的,造型新颖的铝合金轮辋往往是他们的首选。除了美观的因素,轮辋升级也要考虑到散热和轻量化。铝合金或镁合金制成的轮辋质量较小,散热效果比钢质的轮辋好,有些轮辋在设计造型时就已经考虑到了散热的需要。

(3)注意轮辋尺寸。在进口轮辋改装的整体尺寸方面有加大1 in (Plus One)和加大2 in (Plus Two)的说法,意思就是在原厂轮辋的基础上把轮辋直径和宽度同时加大1 in或同时加大2 in。比如,原厂使用14 ×6 in 的轮辋配205/70 R14 轮胎,Plus One 即是用15 ×7 in 的轮辋配上215/60 R15 的轮胎,即能达到既加宽轮胎又保持车轮直径不变的目的;同理,Plus Two 即是用16 ×8 in 的轮辋配225/50 R16 的轮胎。

这里有一个公式给大家参照:轮胎直径=轮胎宽度×扁平率×2 +轮胎内径(也即是轮辋直径)。无论是Plus One 还是Plus Two,只要保证轮胎直径变化不大,都是可以接受的,当然计算出来的轮胎尺寸最好是市面常见的,以方便购买。

(4)注意偏距。偏距(偏移度)是轮毂内安装面与轮辋中心线之间的距离,如图3-3所示。如果轮毂内安装面和轮辋中线在同一个平面,则偏距值为零;如果轮毂内安装面偏向外侧,则偏距值为正值;若轮毂内安装面偏向内侧,则偏距值为负值。不同车轮的原厂偏距可能不同,这是在厂家设计汽车时决定的,比如越野车通常用接近零的偏距值(甚至是负值),轿车则通常都是正偏距。改装时,选用较小偏距可让车轮向外移,使车看起来更威猛,比如轮辋偏移度由45 改成35,车轮就向外移动10 mm (若把35 改成45,则车轮向内移10 mm)。相应地,如果把越野车的偏距由0 改成-20,则车轮会外移20 mm。但是,在考虑换轮辋更改偏距前,必须清楚这会给车的性能带来3 方面的影响:一是车轮向外移之后,由于杠杆比的改变,悬架就会显得软了;二是车的转向特性会发生变化,增大了前轮轮距,会增加转向不足的特性;三是更改轮距可能造成轮胎偏磨、转向盘沉重,甚至转向盘颤抖的情况。

偏距值的大小跟能否容纳大制动钳并没有直接的关系,偏距值相同但轮辐形状不同的两个车轮,可能有一个能容纳大制动钳而另一个不能。购买轮辋时最好还是把车带过去试装,不要只看数字与旧轮辋相同就买回去,退换都是很麻烦的事情。

(5)注意节圆直径。节圆直径(见图3-3)称为PCD 值,表示的是每个螺栓孔中心连心圆的直径,通常写成4 ×100 或5 ×114.3 等,表示螺钉孔连成的圆圈直径为100 mm 或114.3 mm,上四颗或五颗螺钉。装什么样的螺钉这不需要担心,只要买轮辋时把车开过去试装,能装进去就一定不会错。(www.daowen.com)

(6)注意轮辋的大小。汽车改装最容易见效的办法是加大轮辋。这里说的加大可以指在轮胎外径不变的情况下加大轮辋以配合宽而扁的轮胎。采用加大的铝合金轮辋是改善性能和外观很好的手段,因为制造轮辋的铝合金材料强度很高且自身质量特别轻。

铝合金轮辋有一件式、两件式和三件式的。两件式的是由一件内件和一件外件焊上或钉上的。三件式的铝轮辋是很高级的,它由一件中心部件和两个外圆件组成,并用航空级的螺钉拧在一起。为了减轻质量,很多三件式铝轮辋使用了锻造件。

按照使用性能来说,一般较宽的轮胎/轮辋组合可以给汽车带来更好的操控性,但直径较大的轮胎/轮辋组合却没有什么好处,反而会增加汽车的非簧载质量。现在很多的车辆都在改装时加大了轮辋,目的是效仿赛车的大轮辋,其好处是可以配置较大的制动钳和巨型制动盘,以提升散热效率和制动效能,但如果汽车的制动盘只有不到10 in,而且又不打算选用一款外露制动系统的轮辋的话,建议车主选购轮辋时最多加大到1 in 就可以了,因为加大2 in 以上的大轮辋会自曝其短,暴露原厂自带的不好看的制动钳和制动盘。

(7)注意干涉。在选择轮辋时还需要考虑到底盘悬架的因素,特别是较宽的轮辋不要与车轮内衬和悬架发生干涉。轮辋的造型要为制动器留出足够的空间,以便容纳更大的制动盘和制动钳。

(8)注意中心孔直径(见图3-3)。中心孔直径各车不一样,如奔驰车一般为66.6 mm,宝马车一般为72.6 mm。如果轮胎的中心孔过大,一定要用中心孔套环,否则高速行驶时车会抖动。

(9)注意测量的准确性。在进行轮辋改装,用常用量具测量偏距值及孔距时,误差较大,故应选用专用的测量量具,如偏距尺、PCD 孔距量规等。

图3-3　轮辋横面示意图

(10)注意检查。升级轮辋后,要认真进行检查才能使用。首先检查轮框是否会磨到制动分泵、减震器或者悬架系统的部件。其次,与加大尺寸的轮辋配合的轮胎的胎缘不能凸出前翼子板,以免在行车或转向时轮胎与翼子板发生摩擦,这样会损坏轮胎甚至发生爆胎等危险事故。另外,在行驶过一段时间以后,需要定时检查平衡铅块和螺母有无松动或者脱落。

4.轮辋改装时需要的配件

(1)中心孔套环。设备制造商或原产地委托加工厂家生产车轮中心孔,其完全是专门针对车型生产,所以适合车型就不用中心孔套环。汽车售后市场的车轮中心孔尺寸各厂家往往不同,ϕ73.1 mm 最为常见。中心孔套环的规格相应的有数百种,材料有铝合金、高强度塑料以及铜皮(厚度小于1 mm)几种。厂家一般以颜色来区分中心孔套环的尺寸,如图3-4 所示。

(2)偏距垫片。如果车轮的偏距不合适,可用偏距垫片来做修正。偏距垫片一般用铝合金制造,厚度不超过10 mm,如图3-5 所示。

图3-4　中心孔套环

图3-5　偏距垫片

(3)螺栓和螺母。德国车多用螺栓,日本车多用螺母。轿车用的车轮螺栓一般为M12和M14 两种,德国车多用M14,日本车多用M12。螺纹有12 ×1.5、12 ×1.25、14 ×1.5、14 ×1.25 等规格。有些车轮PCD 孔较小,要用内六角螺栓。车轮螺栓孔分为球形和锥形(60°)两种(极少数车是平的,须有垫片),如很多奔驰车是球形,而很多宝马车是锥形。螺栓一定不能用错,否则会产生很大的安全隐患。各类型车辆的车轮螺栓孔厚度不同,德国车较厚,日本车较薄,螺栓的螺纹牙一定要啮合10～12 mm 以上,所以有时换车轮时要使用加长螺栓。

日本比较流行轻合金车轮螺母,一般为铝合金,也有钛合金等其他合金,颜色鲜艳,种类多样。目前还没有轻合金车轮螺栓(可能因为强度的问题)。不论使用何种材料,轮胎用螺母和螺栓都有一定的使用寿命,车轮每换一次都需要同时更换螺母和螺栓。

(4)防盗螺栓(螺母)。防盗螺栓(螺母)可以防止他人轻易拆卸车轮。一般每个轮子用1 个防盗螺栓(螺母)即可,在美国,车主多选择将螺母和螺栓全换为防盗螺栓(螺母)。

(5)PCD 垫套(图3-6)。PCD 垫套多为锌合金制造,因为铝合金材质较软。一些需要较大转矩输出的车轮(如越野车)会用垫套,可以通过挤压固定在车轮的螺栓孔内,起到防护和保护作用。有些车轮装配时需要使用大转矩风动扳手,也会要求装PCD 垫片。

图3-6　PCD 垫套

(6)气门嘴。气门嘴是必不可少的。TR413C 系列气门嘴最为常用,也有些为了美观而加了铝合金的彩色套。新轮胎必须用新的气门嘴,橡胶气门嘴用于钢制车轮及S 级和H级的轮胎;金属气门嘴用于铝合金车轮及VR 级和ZR 级的轮胎。两片式气门嘴可以防止他人放气。日本比较流行的轻合金气门嘴一般用铝合金制造,配合同颜色的轻合金螺母一同使用。

(7)平衡块。依车轮的形状不同,使用卡式(图3-7)或粘贴式(图3-8)的平衡块,每个车轮的平衡块重量不一。有些车轮的平衡块安装在车轮内外两侧,但有些车轮的平衡块只允许安装在车轮内侧,这样从外侧很难发现平衡块。所以若在行车过程中发现车辆高速行驶时转向盘抖动或者车轮出现某种有节奏的异响,就要检查是否需要对车轮做动平衡了。尤其是当更换轮胎、车轮或者补过轮胎后,车轮受过大的撞击以及由于颠簸导致平衡块丢失等都应该对车轮做动平衡。如果车轮动平衡不好,会造成轮胎的异常磨损,影响车辆行驶的稳定性。特别是前轮,振动会通过转向系统传到转向盘,不但会影响驾驶人的正常驾驶,严重时还会导致转向系统松动。

图3-7　卡式车轮平衡块

图3-8　粘贴式车轮平衡块

(8)车轮测量工具(图3-9)。车轮测量工具包括偏距尺、PCD 孔量规、PCD 测量盘及PCD 中孔量具等。

(9)车轮安装定位销(图3-10)。安装车轮(特别是德国车的螺栓或加装偏距垫片)时很难对准,所以要使用安装定位销帮助定位。

图3-9　车轮测量工具

图3-10　车轮安装定位销