Что такое шпильки на колесах
Шпилька колеса: надежный крепеж колес и тормозов
В современных автомобилях монтаж колес на ступицу выполняется с помощью специальных крепежных элементов — шпилек и гаек. О том, что такое шпилька колеса и зачем она нужна, какие виды шпилек сегодня применяются в автомобилях, и как правильно ремонтировать и обслуживать колеса — читайте в этой статье.
Назначение шпильки колеса
Вопрос крепления колеса на оси пришлось решать еще нашим далеким предкам, которые строили различные повозки и телеги. С изобретением автомобилей этот вопрос не потерял своей остроты, так как повышенные скорости и нагрузки требовали более надежной фиксации колеса на оси или на ступице. Вплоть до 20-х – 30-х годов прошлого века крепеж колес выполнялся различными способами (болты, заклепки и т.д.), однако впоследствии стандартным стал крепеж на ступицу с помощью шпилек и гаек.
Почему именно шпильки заняли свое место в колесах современных автомобилей? Это объясняется в первую очередь снижением количества деталей с одновременным повышением надежности крепежа. Дело в том, что применение шпилек позволяет отказаться от отдельного крепежа диска колеса и тормозного барабана/иска — обе эти детали крепятся к ступице одними шпильками. А прижим колеса к ступице гайками по ряду причин имеет более высокую надежность, чем болтами.
Таким образом, шпильки колес выполняют несколько функций:
Шпильки колес играют важную роль в надежной работе и безопасности автомобиля, но при этом имеют крайне простую конструкцию и особенности эксплуатации.
Типы, конструкция и особенности шпилек колеса
В настоящее время применение на транспортных средствах для крепления колес используется три основных типа шпилек:
Вворачиваемые шпильки — это классический крепеж с резьбой на двух концах. Одной стороной такая шпилька вворачивается в ступицу, а на вторую надеваются тормозной диск/барабан и колесный диск. Конструктивно вворачиваемая шпилька представляет собой стальной прут с нарезанной на двух концах резьбой той или иной длины. Со стороны внутренней резьбы (которая вворачивается в ступицу) может присутствовать буртик. Для удобства вворачивания шпильки в ступицу буртик может быть выполнен под обычный рожковый ключ.
Запрессовываемые шпильки, как нетрудно понять из их названия, запрессовываются в отверстия в ступице. Такие шпильки бывают нескольких видов:
Односторонние шпильки имеют резьбу с внешней стороны и шляпку с внутренней, для фиксации детали в ступице предусмотрены продольные шлицы — с их помощью шпилька запрессовывается и надежно удерживается в ступице. На двухсторонних запрессовываемых шпильках также имеются шлицы, расположенные между резьбовыми частями.
Закладные шпильки, в отличие от первых двух типов, не имеют жесткой фиксации в ступице, и имеют только одну резьбу с внешней стороны. Такие шпильки удерживаются от проворачивания головкой специальной формы, которая вставляется в соответствующее гнездо с обратной стороны ступицы. Фиксация тормозного барабана/диска и колесного диска осуществляется гайкой, наворачиваемой на резьбу.
Двухсторонние вворачиваемые шпильки сегодня находят наибольшее применение как на отечественных, так и зарубежных автомобилях, в том числе и грузовых. Запрессовываемые и закладные шпильки чаще используются на европейских, американских и азиатских автомобилях различных классов. При чем на легковых авто чаще используются наиболее простые по конструкции и дешевые односторонние закладные шпильки.
Независимо от конструкции и назначения, все колесные шпильки делятся на две большие группы по типу резьбы:
Применение шпилек с разнонаправленной резьбой обусловлено целями безопасности и надежности конструкции. При неравномерной скорости вращения колес (в моменты разгона и торможения) навернутые на шпильки гайки под действием центробежных сил и сил инерции стремятся провернуться вокруг своей оси. И если на колесах с левой стороны автомобиля установить шпильки с нормальной правой резьбой, то гайки будут стремиться отвернуться, что чревато ослаблением крепления и разбалтыванием колеса со всеми вытекающими отсюда негативными последствиями. Поэтому сегодня мировые производители используют на разных колесах шпильки с разной резьбой: на колесах с правой стороны автомобиля — с правой резьбой, на колесах с левой стороны автомобиля — с левой резьбой.
Вопросы обслуживания и замены шпилек
Шпильки колес не нуждаются в специальном уходе и обслуживании, однако они, как и всякий резьбовой крепеж, требуют соблюдения некоторых рекомендаций:
При каждой замене колеса или ремонте тормозных механизмов следует производить визуальный осмотр шпилек. При обнаружении погнутостей, повреждений резьбы или трещин, а также при чрезмерной коррозии шпильку следует заменить, так как высока вероятность дальнейшей ее деформации.
Зачастую автовладельцам приходится сталкиваться с такой проблемой, как облом шпильки. Эту поломку следует ликвидировать как можно скорее, так как эксплуатация автомобиля без одной или нескольких шпилек на одном колесе запрещена. Обломанную шпильку следует извлечь из ступицы, и заменить ее на новую. Нередко извлечение обломанной шпильки затруднено, особенно в случае вворачиваемого крепежа. В этом случае следует использовать специальный инструмент — экстрактор болтов. Извлечение запрессовываемых и закладных шпилек в этом плане более простое, однако данная работа может затрудняться сложностью доступа к обратной стороне колесной ступицы. Монтаж новой шпильки следует выполнять в соответствии с конструктивными особенностями ступицы и рекомендациями по ремонту автомобиля.
При правильной эксплуатации автомобиля и его колес, шпильки будут служить долго, обеспечивая безопасность и комфорт транспортного средства.
Колесные шпильки против колесных болтов: в чем разница?
Преимущества и недостатки использования болтов или шпилек на колесах авто
Большинство серийных уличных автомобилей выезжают с завода с колесными дисками, оборудованными либо болтами, либо торчащими из ступицы мощными металлическими штырями – колесными шпильками, на которые уже и одевают колесный диск. Читатели, конечно же, вспомнят третий тип установки колес, правда, он применяется на автомобилях очень редко. Речь идет об установке колес с центральным замком. Но их обычно используют в гоночных дисциплинах для высокопроизводительных гоночных и дорожных спортивных автомобилей.
Так в чем же именно разница? Эксперт из Team O’Neil Rally School Нокс Уайт наскоро объяснил, что к чему и почему, показав преимущества и недостатки применения болтов или шпилек в тех случаях, если вы используете свой автомобиль в спортивных целях или просто для ежедневной езды за рулем.
Стандарт такой: Колеса с болтами
Колесные болты стандартны на многих построенных в Германии автомобилях. Как известно, такие болты выполнены не по совсем обычной схеме. Да, у них присутствует нарезанная резьба стандартного шага, однако шляпка болта получила совершенно нестандартную форму, которая позволяет этим элементам плотнее прилегать к колесному диску при установке крепежа на место и минимально выпирать над поверхностью колеса. Болт продевается через колесный диск, тормозной ротор, заходя прямо в ступицу, фиксируя все элементы вместе.
Трудности с использованием болтов обычно возникают у новичков при смене колес. Небольшими болтами труднее попасть в гнездо с резьбой, держа колесо на весу, при этом необходимо держать тяжелое колесо так, чтобы гнезда на колесном диске совпали с гнездами в ступице.
Вторая проблема, как отмечается в видео, также связана с несовпадением отверстий. Например, тормозной диск прокрутился на ступице в то время, когда колесный диск был демонтирован, центровать элементы нечему, поэтому произойти такое в теории может. Пример показан на 40-й секунде видеоролика. Это означает, что вам нужно выставить тормозной ротор по отношению к ступице (вместе с колесным) диском, когда вы все собираете воедино. Неудобно.
Также болты от каждой марки и в некоторых случаях модели автомобиля могут подходить исключительно для этой марки или модели. На другие автомобили вы их просто не поставите из-за особой формы задней части шляпки болта.
При перетягивании, если в ступице срывается резьба, это может вылиться в большой ремонт с затратами средств и времени.
Однако есть и неоспоримые плюсы болтовой системы крепления колес. Во-первых, болты невозможно сломать, погнуть. Во-вторых, можно легко купить новые в автомагазине в случае утери, повреждения крепежного элемента. В-третьих, можно устанавливать болты-секретки.
Шпильки на колесах вместо болтов
Колесные шпильки, как известно, отличаются методом монтажа. По сути, это длинная часть болта, закрепляющаяся на ступице, выпирающая над центральной частью тормозного диска, который просто насаживается на выступающие элементы.
Основной плюс такой системы крепежа – установка тормозных и колесных дисков. Колеса легко центруются и несложно одеваются на шпильки. Секундное дело! Также для выборки посадки колеса на шпильки можно ставить проставки, а чтоб это колесо не украли, легко подобрать гайки-секретки.
Однако есть и минусы:
Шпильки гнутся. Если сорвется резьба на шпильке, ее можно заменить, это плюс, но в некоторых случаях сделать это будет очень непросто.
Как видно, оба варианта имеют свои преимущества и недостатки. Поэтому точно утверждать, какая система лучше, мы не будем, да и незачем это – оба варианта установки колес заслужили доверие и имеют право на жизнь.
Колесный крепеж
Разновидности колесного крепежа
Колеса крепятся к ступицам автомобиля болтами или шпильками с гайками (рис. 1). Во втором случае шпильки жестко закреплены в ступице. Наиболее распространенные диаметры резьбы колесного крепежа — 12 и 14 мм с шагом 1,25 или 1,5 мм.
а – болт и гайка с конической прижимной частью без подголовка, грани головки выходят на конус; б – болт и гайка с конической прижимной частью и подголовком; в – болт и гайка со сферической прижимной частью и подголовком.
Прижимные части болтов и гаек крепления колес могут быть конусными или сферическими и должны обязательно совпадать с профилем отверстий в диске колеса, так как обеспечивают правильную центровку колеса на ступице. Это особенно важно при креплении колеса гайками. Если закрепить колесо только торцами гаек (рис. 2), диск при движении может выскользнуть из-под них, крепление колеса ослабнет, а отверстия и шпильки будут разбиты. В худшем случае автомобиль «потеряет» колесо — надо ли говорить, как опасно это на высокой скорости?
Диск, зажатый торцом гайки, а не конусом, едва держится и выскальзывает, стоит автомобилю поехать.
С колесами, крепящимися болтами, эта ошибка практически исключена. Однако установить такое колесо труднее, чем крепящееся гайками. В помощь водителю в ступицы таких колес ввернуты 1-2 направляющих штифта, а если их нет, колесо центрирует поясок ступицы, который входит в центральное отверстие диска.
Перед установкой колес посадочные поверхности ступиц и дисков следует очистить от грязи и нанести на них тонкий слой пластичной или графитовой смазки. Нелишне смазать и резьбу гаек (шпилек) и болтов крепления колес. Болты и гайки со смятыми гранями и поврежденной резьбой лучше своевременно заменить новыми, обязательно аналогичными штатным не только по размеру резьбы, но и по прочности, т.е. не кустарного, а заводского изготовления.
Диск легкосплавного колеса всегда зачастую толще, чем диск стального штампованного, поэтому для крепления литых или кованых колес используют более длинные болты (рис. 3). Длина их резьбовой части (А) должна быть не меньше глубины резьбового отверстия в ступице, но и не больше, иначе болты при вращении колеса могут задевать за детали неподвижного тормозного механизма.
Твердость материала легкосплавных колес ниже, чем стальных, поэтому микронеровности диска в зонах контакта с головками стальных болтов или ступицами при установке колеса через некоторое время сминаются и соединение ослабляется. Чтобы избежать повреждения дорогостоящих колес, советуем через некоторое время после их установки на автомобиль подтянуть болты крепления.
Болты или гайки крепления колес обычно затягивают моментом около 10-11 кгс»м, если в Руководстве по эксплуатации автомобиля не указано другое. При перетяжке болтов диск колеса деформируется, профиль отверстия нарушается, и колесо перестает удерживаться на ступице с необходимой силой. Излишним усилием можно также смять грани головки болта и даже оборвать головку. А при перетяжке гайки шпилька может провернуться в отверстии ступицы, и тогда гайку вообще невозможно будет отвернуть без специального инструмента или услуг автосервиса.
Для защиты колес от кражи иногда применяют так называемые «секретные» болты (или гайки). Как правило, чтобы не повредить секретный болт или гайку, при их затяжке применяется меньшее усилие. Поэтому ими заменяют только один болт (гайку) крепления каждого колеса. «Секретный» крепеж предназначен для отворачивания только особым, индивидуальным ключом, который, как предполагается, имеется только у владельца автомобиля.
Конструкции подобного рода встречаются в продаже, а также изготавливаются умельцами. Что надо помнить при их покупке? Во-первых, действительно ли головка «секретки» недоступна для отворачивания — причем не только штатными ключами, но, к примеру, мощными клещами или молотком и зубилом. Во-вторых, не способен ли оригинальный крепеж выйти из строя от воздействия воды и грязи, а главное, из-за поломки ответной части — ключа. Наконец, особо громоздкий болт способен нарушить балансировку колеса.
Крепеж колеса — дело тонкое
На легковых автомобилях колесные диски крепят к ступицам тремя способами: гайками на шпильках, болтами или одной центральной гайкой. Первый более распространен на автомобилях американского и японского производства, второй — европейского, а третий способ применяется лишь на гоночных машинах и поэтому обсуждаться здесь не будет.
Оказаться один на один с проблемой замены колеса может любой автомобилист. Соответственно, каждому, в том числе и тем, кто привык всецело полагаться на специалистов сервиса даже в таких немудреных операциях, мы настоятельно рекомендуем запомнить несколько простейших вещей. Это обеспечит вам безопасность и исключит излишние траты.
Самое основное — каждому типу колесного диска, предназначается строго определенный тип крепежа (гаек или болтов).
Крепеж не должен самоослабляться при движении — это неизбежно приведет к потере колеса со всеми вытекающими последствиями. Водитель с достаточным опытом и довольствующийся умеренной громкостью аудиосистемы сумеет впрочем, распознать ослабление крепления колеса по характерному стуку и вовремя принять меры. Но у многих такого опыта может не оказаться. Самоослабление — наиболее частый итог несоответствия крепежа диску. Напротив, верно подобранный крепеж, как говорят, «самоподтягивается». Кроме того, гайки или болты обеспечивают не только собственно крепление колеса, но еще и центрирование его относительно оси вращения. Достигается это формой нижней кромки гайки, либо головки болта, которые могут иметь вид конуса или сферы. У колесного диска также есть посадочные места для крепежа в форме конусных или сферических углублений. При затягивании происходит точное центрирование пары конус-конус или сфера-сфера. Нарушение этой парности практически гарантирует самоослабление после нескольких километров пробега.
Еще один параметр соответствия, касающийся в основном болтов, — это их длина. Для установки сварноштампованных стальных дисков применяют короткие болты, для цельнолитых легкосплавных – как правило, длинные. Болты обеспечивают взаимостягивание трех элементов: колесный диск — тормозной диск (барабан) — ступица. Ступица имеет отверстия, в которых нарезана резьба по всей ее толщине. Правильно подобранный по длине болт заходит на полную толщину ступицы и выступает на 3 — 4 мм за ее пределы. Большее выступание грозит задеванием болтов за какие-либо неподвижные детали, а то и полным заклиниванием.
Литые диски для автомобилей с креплением колес на шпильках чаще всего изготавливают с выборкой большого диаметра в центре, которая закрывается декоративным колпаком и устраняет необходимость трудоемкой замены шпилек на более длинные. Бывают диски без выборки, но и в этих случаях замены шпилек не потребуется. Гайки, как правило, имеют декоративные колпачки с той же целью — предохранить от коррозии выступающую часть шпильки.
Малый заход болта в ступицу, обусловленный недостаточной его длиной, делает крепление колеса ненадежным и опять-таки почти наверняка приведет к повреждению резьбы и в отверстиях, и на самих болтах. После такой установки колеса уж точно долго не продержатся.
Вопрос о совместимости крепежа чаще всего возникает в случае установки «запаски» с диском, отличающимся от остальных, имеющихся на автомобиле. Нет ничего проще, чем возить в багажнике необходимое количество болтов или гаек именно для него. Если же вы переходите на другие диски с целью, например, улучшения внешнего вида автомобиля, то вместе с ними необходимо грамотно подобрать и приобрести соответствующие болты или гайки. Большинство производителей колесных дисков изначально комплектуют свои изделия крепежом.
«Противозаконный отъем» колес у добропорядочных граждан автовладельцев пока еще случается, что вызывает появление на рынке запчастей всевозможных болтов и гаек — «секреток». Если вы считаете их применение необходимым, то при покупке сравните их со штатными. В любом случае, на каждое колесо допустима установка только одной «секретки», так как очень нежелательна ее сильная затяжка наравне с основным крепежом.
Тест колесных шпилек
Не могу назвать свои изыскания каким-то полноценным тестом, скорее похоже визуальное изучение. Но в любом случае, намедни решил покинуть ряды разгильдяев и произвести капитальный ремонт ступиц переднего моста. После прошлой капиталки накопились разные мелочи, которые каждый любящий хозяин обязан устранить. В числе явных огрехов была обломанная колесная шпилька, которая оборвалась сразу после установки контрактной ступицы, оказавшейся хламом, притерпевшим в моих руках капиталку в двух действиях, крайнее из которых произошло на днях.
В поисках колесной шпильки для Toyota Land Cruiser 80 я пришел в автомобильный магазин и стал подбирать варианты. Психологически, конечно, хочется сэкономить, но долг перед любимым автомобилем сподвигает выбирать как минимум золотую середину, а вариантов на витринах, кажу я вам, не мало! Я подобрал на выбор 4 разных шпильки и пошел в гараж мозговать кого из конкурсантов выбрать.
Из четырех шпилек одна была куплена в москвичевском отделе как колесная шпилька для автомобиля Москвич какой-то там.
Вторая шпилька была Китайского производства и подана мне на вопрос о колесной шпильке для Toyota Land Cruiser 80. Цена меня не напугала, потому на всякий случай купил, положу в зип, буду возить в лес.
Третья шпилька позиционировалась как японская, но не оригинал. Ее я купил именно для сравнения с оригиналом.
Четвертая шпилька, соответственно, оригинальная, ее я и установил в последствии.
Длина колесных шпилек для Toyota Land Cruiser 80:
Россия — 41 мм
Китай — 47 мм
Япония — 45 мм
Оригинал — 45 мм
Цена колесных шпилек для Toyota Land Cruiser 80:
Россия — 25 рублей
Китай — 50 рублей
Япония — 100 рублей
Оригинал — 115 рублей
Визуально вполне можно оценить качество и распределить места на тумбочке. На глаз легко можно определить два параметра. Абсолютно точно можно оценить качество обработки изделия, четкость резьбы, шлицов и качество изделия в целом. И довольно точно можно определить качество металла, не могу сказать научно, но для себя назвал этот параметр «зернистость».
Китайская колесная шпилька для Toyota Land Cruiser 80
Китайский металл самый крупнозернистый, скорее всего в структуре металла есть много маленьких пор, которые не добавляют прочности изделию. Видел много китайских изделий, инструментов, все ломалось как раз по порам. Качество обработки низкое, резьба и шлицы не четкие, как будто размазанные. Подозреваю, что металлу такого качества сложно придать четкость обработки детали оригинального японского качества.
Русская колесная шпилька для Toyota Land Cruiser 80
Русская шпилька на самом деле совсем не для Toyota, она для Москвича, но продавец сказала мне, что часто берут на японские джипы, что меня слегка удивило. Удивление мое прошло, когда я увидел ценник — 25 рублей. Да хоть раз в сезон меняй эти шпильки, главное, чтоб не рвало их. Эксперимент по прочности узла с Российской шпилькой ставить желанием не горю, но в критической ситуации поставил бы ее не думая.
Качество металла Российских запчастей всем давно известно, ходит слух, что в России изобрели новый металл — Силуминоговнилин, из которого и делают все запчасти. Но на вид качество обработки изделия, в нашем случае колесной шпильки, достаточно хорошее, металл не такой зернистый, как Китайский. Если честно, я бы между Китайской и «нашей» задумался бы только из-за того, что Российская шпилька покороче будет, в остальном, уверен, китайскую превзойдет.
Японская колесная шпилька для Toyota Land Cruiser 80
Японская колесная шпилька обработана отлично, ее сложно отличить от оригинала, лично давал шпильки пяти разным людям — отличил только один. Конечно, никто из них не имеет отношения в джипам от Toyota, потому им приходилось визуально оценивать именно восприятие изделия. Но если сравнивать Японскую шпильку с оригинальным изделием, то явно видно различие в структоре металла двух шпилек, отсюда делаю вывод, что Японская запчасть тоже может быть разной.
Оригинальная колесная шпилька для Toyota Land Cruiser 80
Оригинальная колесная шпилька была куплена по каталожному номеру 90942-02049, чего не скажешь по остальным шпилькам. Ну и качество у оригинального изделия, конечно, превосходное! Сравнивая с остальными претендентами на пьедестал можно без особых колебаний выбрать явного фаворита, придраться к которому нет никаких шансов, потому устанавливать рекомендую именно оригинал, в нем Вы будете безусловно уверены, что крайне важно для хорошего хозяина в сложной поездке.
Подводя итог могу определить места на тумбочке:
1 место: Оригинал
2 место: Япония
3 место: Россия и Китай
Далее был проведен дополнительный эксперимент по импортозамещению. Ступичная шпилька подлежит периодической замене, при частой разборке ступицы, отсюда и у меня вышла проблема с тремя ступичными шпильками. На оригинал деньги были, но решил немного поэкспериментировать. В магазине был подобран донор для изготовления ступичной шпильки перенего моста Toyota Land Cruiser 80 — шпилька бензонасоса от газ-3307, вроде так.
Шпилька была куплена, обрезана по размеру оригинальной шпильки, после чего была вкручена на место. По ощущениям — металл мягче, даже неного вытягивается. Тянуть как японскую не стал, побоялся, но в целом вариант рабочий, не думаю, что подведет, хотя в течении сезона все же сменю на оригинал.
Длина ступичной шпильки Toyota Land Cruiser 80 — 42 мм
Цена ступичной шпильки Toyota Land Cruiser 80 — 90 рублей
Длина ступичной шпильки бензонасоса ГАЗ-3307 — 51 мм
Цена ступичной шпильки бензонасоса ГАЗ-3307 — 10 рублей
PS. Всегда есть вариант сэкономить на качестве, господа, но не увлекайтесь сильно побочными железяками, ваш железный конь может и не сказать спасибо. Всем удачи и полного привода!