الأكبر العجلات يعني زيادة في الكتلة الدورانية، وبالتالي يضطر المحرك إلى بذل جهد أكبر للبدء في الحركة عند التسارع. وأجرى معهد المهندسين الميكانيكيين الأمريكيين (SAE) بعض الاختبارات ووجد أن إضافة بوصة واحدة فقط إلى قطر العجلة قد تؤدي فعليًّا إلى إبطاء سيارة أداء متوسطة بمقدار ٠٫٢ ثانية تقريبًا في اختبار التسارع من الصفر إلى ٦٠ ميلًا في الساعة. ولماذا يحدث هذا؟ يعود السبب كاملاً إلى كيفية تأثير المبادئ الفيزيائية على الأجسام الدوَّارة. فعندما تقع الكتلة على مسافة أبعد من مركز العجلة، فإنها تُحدث مقاومة أكبر بكثير عند محاولة زيادة سرعة الدوران. ولهذا السبب تأتي العديد من السيارات عالية الأداء مزوَّدة بعجلات أصغر وأخف وزنًا مباشرةً من المصنع. فالشركات المصنِّعة للسيارات تدرك جيدًا ما تفعله هنا — فحجم العجلة لم يعد يتعلَّق بالمظهر الجمالي فقط، بل له تأثيرٌ حقيقيٌّ على أداء نظام الدفع بالكامل.
تُساهم العجلات الأكبر حجمًا عادةً في زيادة استقرار السيارات أثناء المنعطفات، لأنها تقلل من مدى انحناء جوانب الإطارات، ما يجعل التوجيه أكثر دقةً عند القيادة بسرعة عالية على الطرق السريعة. لكن هناك عيبًا أيضًا. فهذه العجلات الأكبر ترفع نقطة ارتكاز السيارة المركزية، لذا عند أخذ المنعطفات بقوة، يميل المركبة بأكملها أكثر مما ينبغي. وتشير بعض الاختبارات إلى أن زيادة حجم العجلات بنسبة تقارب ١٥٪ قد تؤدي فعليًّا إلى ازدياد تأثير الميلان بنسبة تقارب ٨٪ أثناء أخذ المنعطفات بسرعات متوسطة. وتحاول شركات صناعة السيارات معالجة هذه المشكلة عبر أنظمة التعليق الخاصة بها، لكن معظم الخبراء الميكانيكيين لا يزالون يرون في النهاية أن العجلات الأوسع أفضل من حيث الدقة في التحكم بالمركبة. فتوفر الإطارات الأوسع مساحات تماس أكبر مع سطح الطريق دون رفع ارتفاع السيارة بشكل مفرط عن سطح الأرض، ما يمنح السائقين قوة جرٍّ أفضل مع الحفاظ على التنبؤية أثناء انتقال الوزن خلال ظروف القيادة العادية.
تُظهر العلوم المتعلقة بالمواد فروقًا كبيرةً نسبيًّا في الوزن بين أنواع العجلات المختلفة. وتتراوح كتلة مجموعة العجلات الفولاذية القياسية عادةً بين ٢٥ و٣٠ كيلوجرامًا. وعند الانتقال إلى العجلات المصنوعة من السبائك المصبوبة، يمكن للمصنِّعين خفض ما يُسمى «الكتلة غير المُعلَّقة» بنسبة تتراوح بين الربع والثلث. أما العامل الحقيقي المغيِّر للعبة فهو عجلات الألومنيوم المُشكَّلة بالضغط، والتي أثبتت المعايير الصناعية مثل معيار جمعية مهندسي السيارات J2530 أنها أخف وزنًا بنسبة تتراوح بين ٤٠ و٥٠٪ مقارنةً بنظيراتها الفولاذية. فعلى سبيل المثال، تبلغ كتلة العجلة بقطر ١٨ بوصة عادةً ٨–٩ كيلوجرامات فقط، مقارنةً بـ١٣–١٥ كيلوجرامًا للعجلات المصنوعة من السبائك المصبوبة. ويعود السبب في تحقيق عجلات الألومنيوم المُشكَّلة بالضغط لهذه النتائج المذهلة إلى طريقة تصنيعها؛ إذ يتم تعريض سبائك الألومنيوم لضغوط شديدة أثناء التصنيع، مما يؤدي إلى تكوُّن هياكل أكثر كثافةً مع الحفاظ على القوة والمتانة.
يؤدي تقليل الوزن غير المعلق عند كل زاوية من الزوايا الأربعة إلى فرقٍ ملموسٍ في الأداء الديناميكي للمركبات. ووفقًا للاختبارات الصناعية، فإن أنظمة التعليق تستجيب بسرعة أكبر بنسبة 15% تقريبًا للنتوءات والان depressions على سطح الطريق عندما يكون الكتلة غير المعلقة أقل. وببساطة، تتطلب العجلات الأخف جهدًا أقل للدوران أثناء المنعطفات. فما الدلالة العملية لذلك؟ يلاحظ السائقون تحسُّنًا في الاستجابة بنسبة 8–12% تقريبًا عند الدخول في المنعطفات، كما تحافظ الإطارات على تماسٍ أفضل مع سطح الطريق طوال مسار الانحناءات. ويعبِّر العديد من المهندسين العاملين في هذا المجال عن الأمر بهذه الطريقة: إزالة كيلوجرام واحد فقط من المناطق غير المعلَّقة تعادل تقريبًا إزالة 10 كيلوجرامات من الوزن المعلَّق من حيث التأثير على أداء التعامل مع الصدمات. ولذلك تلجأ العلامات التجارية الرائدة في الأداء العالي إلى أقصى درجات الجهد باستخدام تقنيات تصنيع متخصصة مثل التشكيل بالتدفق (Flow Forming) أو التشكيل بالضغط البارد (Forging) لعجلاتها، بهدف تحقيق تلك الأوزان السحرية التي تقل عن 9 كيلوجرامات لكل عجلة.
عندما تزداد عرض العجلات، فإنها تُكوِّن بشكلٍ طبيعي مساحة اتصال أكبر بين الإطار وسطح الطريق. وهذه المساحة هي في الأساس المكان الذي تحدث فيه جميع الظواهر المهمة المتعلقة بالتماسك على الطريق. فزيادة مساحة السطح تجعل السيارات أكثر استقرارًا عند أخذ المنعطفات، لأن القوى تتوزَّع بشكل أفضل عبر نتوءات سطح الإطار. وهذا ليس مجرد نظريةٍ فقط، بل قام مهندسو صناعة السيارات باختبار هذه الظاهرة على نطاق واسع من خلال إجراءات قياسية مثل تلك المحددة في المعيار الدولي ISO 15037-1. ومن ثم هناك مسألة انزياح العجلة (Wheel Offset)، والتي تشير إلى المسافة التي تبعدها العجلة عن مركز المحور. فإذا تم ضبط هذه القيمة بدقة، فإن نظام التعليق يعمل كما هو مُصمَّم له. أما في حال كانت قيمة الانزياح غير صحيحة، فقد تؤدي إلى مشكلات مثل انزلاق الإطارات مبكرًا جدًّا، أو شعور غامض في عجلة القيادة عند الدخول بقوة في المنعطفات. وبسبب هذه العناصر المتداخلة، يمكن لإطرين يبدوان متطابقين تمامًا أن يتصرَّفا بشكلٍ مختلفٍ جدًّا على نفس السيارة إذا وُضِعا على عجلات ذات عُرض أو انزياح مختلفَيْن. ولذلك تقضي فرق السباق ساعاتٍ طوالًا في ضبط هذه المواصفات بدقة لتحقيق أقصى أداءٍ ممكن.
عندما تُصنع العجلات بصلابة أعلى، لا سيما تلك المصنوعة من الألومنيوم المطروق أو ألياف الكربون، فإنها تنقل معلومات الطريق مباشرةً إلى يدي السائق لأن كمية الطاقة التي تمتصها العجلة نفسها تكون أقل. وتوفّر هذه الصلابة دعماً أفضل للجدران الجانبية لإطارات السيارات، لذا عند أخذ المنعطفات بسرعة عالية، لا يحدث انثناء كبير. كما أن الحواف الحديثة تمتلك مقاعد حافة أقوى تحافظ على ثبات الإطارات في أماكنها المخصصة، مما يساعد في الحفاظ على الشكل الصحيح للإطار حتى تحت الضغوط العالية. وكل هذا يجتمع ليجعل شعور التوجيه أكثر حدة ودقة، كما يمكن للسائقين فعلاً أن يشعروا بما يحدث أسفل إطاراتهم. وهذه العلاقة بين السيارة والطريق هي ما يجعل القيادة ممتعة وفعّالة، خاصةً لأولئك الذين يولون اهتماماً بالغاً بالأداء.
عندما تصل السيارات إلى السرعات العالية، فإن ما يحدث لهوائية العجلات يكتسب أهمية كبيرة بالنسبة لاستقرار القيادة وكفاءة استهلاك الطاقة. ووفقًا لمجلة «ريسبكار إنجينيرينغ» (Racecar Engineering) الصادرة العام الماضي، فإن التوصل إلى التصميم الأمثل للأسلاك (Spokes) مع تشكيل الحواف (Rims) بشكل مناسب يمكن أن يقلل من مقاومة الهواء بنسبة تصل إلى ٨٪. وهذا يُحدث فرقًا ملموسًا في استهلاك الوقود ويسمح للمركبات بتحقيق سرعات قصوى أفضل أيضًا. وإن إدارة تدفق الهواء حول العجلات لا تتعلق بالسرعة وحسب، بل تساعد في الواقع على الحفاظ على برودة المكابح أثناء القيادة العنيفة لفترات طويلة، مما يمنع فقدانها لكفاءتها. وتتميّز عجلات الألومنيوم المصنوعة بالطرق (Forged aluminum wheels) بأداء جيد لأن أشكالها تقطع الهواء دون إحداث اضطراب هوائي كبير. أما النسخ المصنوعة من ألياف الكربون فهي تتفوق أكثر في هذا المجال — فهي أخف وزنًا ومع ذلك تظل قادرةً على تحمل ضغوط الرياح الشديدة دون أن تنحني أو تشوه.
إن كيفية تعامل العجلات مع الحرارة تؤثر تأثيرًا كبيرًا في الحفاظ على سلامتها، وضمان أداء المكابح بشكلٍ صحيح، والحفاظ على استقرار ضغط الهواء في الإطارات. ووفقًا لبعض الأبحاث التي نشرتها جمعية مهندسي السيارات (SAE) عام 2022، فإن عجلات الألومنيوم المُشكَّلة بالطرق تُبدِّد الحرارة بسرعة تزيد بنحو ٤٠٪ مقارنةً بالعجلات الفولاذية الاعتيادية. أما التصاميم الحديثة للعجلات المكوَّنة من عدة أجزاء فهي مزوَّدة بفتحات تهوية مدمجة وسبائك خاصة مقاومة لدرجات الحرارة المرتفعة، ما يساعد في تبريد العجلات بشكل أسرع على مضامير السباق، حيث يمكن أن تنخفض درجات الحرارة فيها حوالي ١٥ درجة مئوية مقارنةً بالعجلات القياسية. وتختلف عجلات الألياف الكربونية في سلوكها لأنها لا توصِّل الحرارة بكفاءة عالية؛ وهذه الخاصية تحافظ على استقرار ضغط الإطارات حتى أثناء المناورات الحادة في الزوايا أو التسارع القوي، ما يمنح السائقين قدرة أفضل على التماسك والتحكم في مركباتهم، خصوصًا عند دفع الحدود القصوى على الطرق الملتوية أو مضامير السباق.
EN