Введение

Колеса, обода которых соединены с втулками проволочными спицами – инструменты.

Колеса с проволочными спицами, колеса на спицах, колеса с натяжными спицами или "подвесные" колеса – это колеса, обода которых соединены с втулками проволочными спицами. Хотя Кейли первым предложил использовать проволочные колеса, он не подал заявку на патент. Первый патент на проволочные колеса был выдан Теодору Джонсу из Лондона (Англия) 11 октября 1826 года. Эжен Майер из Парижа (Франция) первым получил в 1869 году патент на проволочные колеса для велосипедов. Велосипедные колеса были недостаточно прочными для автомобилей до разработки колес с тангенциальными спицами. Они быстро получили широкое распространение в мире велосипедов и мототрициклов, но не стали распространены на автомобилях до примерно 1907 года. Этому способствовали запатентованные компанией Rudge Whitworth съемные и взаимозаменяемые колеса, разработанные Джоном Пью. Эти колеса были устойчивы к нагрузкам при торможении и ускорении благодаря двум внутренним рядам тангенциальных спиц. Внешний ряд радиальных спиц обеспечивал боковую прочность при поворотах. Эти колеса имели глубокую посадку, чтобы оси рулевого управления располагались как можно ближе к центральной линии шин. Их второй особенностью была легкость отсоединения, благодаря установке на шлицевые ложные втулки. Процесс сборки проволочных колес называется сборкой колес.

На автомобилях

С самых ранних дней автомобили использовали либо проволочные колеса, либо тяжелые деревянные или штампованные стальные колеса артиллерийского типа со спицами. Разработка быстросъемных ступиц конструкций Rudge Whitworth или Riley значительно способствовала популяризации проволочных колес и, кстати, привела к появлению "запасных колес". После того как деревянные колеса артиллерийского типа оказались недостаточно прочными, многие американские производители выплачивали Джону Пью из Rudge Whitworth роялти за производство проволочных колес по его патентам. Колеса артиллерийского типа вышли из моды в конце 1920-х годов, а разработка более дешевых штампованных стальных колес Джозефом Санки заменила проволочные колеса везде, где их более высокая цена не оправдывалась экономией веса.

Спортивные автомобили

До 1960 года спортивные/гоночные автомобили обычно оснащались центрально запираемыми проволочными колесами Rudge Whitworth, имеющими шлицевые ступицы и быстросъемную гайку с крыльями ("нокаф"), которую можно было открутить, ударив по крылу гайки специальным молотком из сплава или "нокафным молотком". В конце 1960-х годов некоторые страны, включая Соединенные Штаты и Западную Германию, запретили использование колпаков с ушками из соображений безопасности. В ответ некоторые производители (например, Maserati) предпочли фиксировать колесо на шлицевой ступице с помощью обычной шестигранной гайки без крыльев, для откручивания которой требовался специальный большой ключ. В 1960-х годах стали широко использоваться еще более легкие литые колеса из сплава – сначала со шлицевыми ступицами и гайками "нокаф", а затем они стали преобладающими. Новые версии проволочных колес все еще производятся, но часто со стандартным рисунком крепления, закрытым центральным колпаком, что позволяет устанавливать их без адаптеров.

На мотоциклах

В свое время мотоциклы использовали спицованные колеса, собранные из отдельных компонентов, но, за исключением мотоциклов для приключений, эндуро или мотокросса, сейчас они в основном используются из-за их ретро-внешнего вида.

На велосипедах

Первое коммерчески успешное применение проволочных колес было на велосипедах. Они появились на ранних этапах развития велосипеда, вскоре после внедрения цельнорезиновых шин. Это стало значительным улучшением по сравнению со старыми деревянными колесами как по весу, так и по комфорту (повышенная упругость колеса помогала гасить дорожные вибрации). В 1849 году инженер Уильям Стэнли разработал стальное колесо с проволочными спицами, которое было усовершенствованием по сравнению с громоздкими деревянными колесами, устанавливаемыми на трехколесные велосипеды, производимые его работодателем. Производители велосипедов ежегодно выпускают миллионы колес, используя распространенные перекрестные схемы спицовки, где точки пересечения соседних спиц определяются количеством спиц в колесе. Колесостроители гоночных команд и в хороших велосипедных мастерских собирают колеса по другим схемам, таким как два креста, один крест или без крестов (обычно называемая радиальной). Многие из этих схем используются уже более 100 лет. Утверждается, что перекрестные схемы обладают большей прочностью и стабильностью, а нерегулярные схемы являются скорее искусством, чем конструктивным решением. При правильном давлении в шинах она будет поглощать небольшие удары и вибрации и катиться быстрее, чем жесткая, неэластичная шина при более высоком давлении в диапазоне 120-130 psi. Более тяжелым велосипедистам требуется немного более высокое давление.

Реакция на нагрузку

Реакция на радиальную нагрузку хорошо натянутого колеса со спицами из проволоки, например, когда велосипедист сидит на велосипеде, заключается в незначительной деформации колеса в области контакта с землей. Остальная часть колеса сохраняет приблизительно круглую форму. Напряжение во всех спицах существенно не возрастает; вместо этого уменьшается напряжение только в спицах, находящихся непосредственно под втулкой. Вопрос о наилучшем способе описания этой ситуации остается предметом дискуссий. Некоторые авторы приходят к выводу, что втулка как бы "опирается" на спицы, расположенные непосредственно под ней, которые испытывают снижение напряжения, хотя эти спицы не оказывают никакого направленного вверх воздействия на втулку и могут быть заменены цепями без существенного изменения физики колеса. Несмотря на то, что проволочные колеса состоят из тонких и относительно гибких спиц, они обладают высокой радиальной жесткостью и обеспечивают очень небольшую амортизацию по сравнению даже с велосипедными шинами высокого давления.