Stærri hjól þýðir meiri snúningstungu, svo að vélverkið verður að vinna hardar til að fá hlutina í hreyfingu við hrökkun. SAE gerði nokkrar prófanir og komst að því að að bæta við einum tommu á hjólahluta getur raunverulega hælt niður miðjaframkvæmdarbíl um rúmlega 0,2 sekúndu á 0–97 km/klst (0–60 mph) hrökkun. Af hverju gerist þetta? Það kemur allt niður á hvernig eðlisfræðin virkar með snúðhluti. Þegar þyngd er fjarri miðjunni á hjólinu myndar það miklu meiri mótstöðu við að hrökkva upp hraða. Þess vegna eru margir framleiðslubílar útbúinir með minni, léttari hjól frá framleiðslustöðinni. Bílafyrirtækin vita hvað þeir eru að gera – hjólahluti er ekki lengur bara um útlit.
Stærri hjól hafa oft áhrif á að bílar verði stöðugri við snúning því þau minnka hversu mikið hliðar dækkanna beygjast, sem þýðir að stýringin finnst skerpri við hraða akstur á vegum. En það er einnig vandamál. Þessi stærri hjól hefja miðju punkt bílsins, svo þegar einhver tekur horn hratt, hefur allur bíllinn tilhalds til að kantast meira en æskilegt er. Sumar prófunir benda til þess að aukning á hjólastærð um rúmlega 15% geti í raun aukið kantunaraðferðina um rúmlega 8% við snúning við meðalhraða. Bílfyrirtæki reyna að leysa þetta vandamál með stýringar- og ophangsskipanum sínum, en að lokum telja flestir verkfræðingar ennþá að breiðari hjól séu betri fyrir nákvæmni stýringar. Breiðari dækki mynda stærri snertipunkt við vegbana án þess að bíllinn verði of hátt yfir jörðinni, sem gefur ökumönnum betri grip og heldur hlutunum spáanlegum þegar þyngdarskifti áttu sér stað undir venjulegum aksturskjölum.
Vísindalegir ástæður fyrir efni sýna frekar stórar mismunahöfn í þyngd milli mismunandi tegunda hjóla. Staðlaðar steypuhrástálhjól veita venjulega 25 til 30 kílógrömm fyrir heildarset. Þegar við skiptum yfir í giskýrð legerhjól geta framleiðendur minnkað það sem kallað er ósprett massa um fjórðung til þriðjung. En raunverulega stóra breytinguna veldur smíðaður álúmíníum. Þessi hjól hafa verið staðfest með atvinnustöðlum eins og SAE J2530 til að vera 40–50 prósent léttari en jafnvæg hjól úr steypuhrástáli. Taktu t.d. 18 tommu hjól, sem veitir venjulega aðeins 8–9 kílógrömm samanborið við 13–15 kílógrömm fyrir giskýrð legerhjól. Ástæðan fyrir því að smíðaður álúmíníum náir slíkum árangri liggur í framleiðsluaðferðinni. Með því að beita mikilli þrýstingu á álúmíníumstangir í framleiðsluprócessinum myndast þéttari efni sem halda áfram að hafa góða styrkleika og langa líftíð.
Að minnka ósautt þyngd við hvert horn hefur raunverulegan áhrif á hvernig bílar hegða sér í skammti. Samkvæmt atvinnugreiningum er hægt að bæta viðbrögðum fjöðrunarkerfis um 15% við klett og dýp í vegbana þegar ósautt þyngd er lægri. Léttari hjóla þurfa einfaldlega minna álag til að snúa við horn. Hvað þýðir þetta í praks? Ökumenn taka eftir um 8–12% betri viðbrögðum við innreiðslu í beygjur, auk þess að dælur halda betri tengingu við veginn í gegnum allar beygjur. Margir verkfræðingar í þessum sviði tala í raun um þetta á eftirfarandi hátt: að fjarlægja bara 1 kg úr ósauttum svæðum er rúmlega jafngilt því að fjarlægja 10 kg af sauttum þyngd þegar kemur að viðbrögðum við áhrifum. Þess vegna leggja alvarlegar framleiðslufyrirtæki allan áherslu á sérstakar framleiðsluaðferðir eins og flæðisformun eða smíði hjóla með smíðiháttum, með markmiði að ná þessum „gömlu tölum“ undir 9 kg á hjól.
Þegar hjólar verða breiðari mynda þeir sjálfkrafa stærri snertipunkta milli dælis og veggarðs. Þessi punktur er í rauninni staðurinn þar sem allt „galdra“ gerist fyrir grip á vegi. Stærri yfirborðsflatan gerir bíla stöðugri við sköggang því að kraftarnir dreifast betur yfir dælisvönduna. Þetta er ekki bara kenning – vélmennir í bílagerð hafa prófað þetta ítarlega með staðlaðum aðferðum, svo sem þær sem lýst eru í ISO 15037-1. Síðan er til máls um hjólahæð („offset“), sem víða til þess hversu langt hjólið situr frá miðju hjólahjólsins. Ef þessi mæling er rétt er það gott fyrir virkni ophangsins. Röng hjólahæð getur leitt til vandamála eins og ofþyngda slipp á dælum og óskýr stýring þegar ákveðið er á sköggang. Vegna þessa tengdra þátta geta tvær sértilvísanlega jafnar dælar í rauninni hegðað mjög mismunandi á sama bíl ef þær eru settar á hjóla með mismunandi breidd eða hjólahæð. Keppnisteymi eyða klukkutímum í nákvæma stillingu á þessum tilgreiningum til að ná hámarksafköstum.
Þegar hjólin eru framleidd með hærri stífni, sérstaklega þau sem eru gerð úr forguðu álfínum eða kolefni, fer leiðin á vegum vegráða beint til handa ökumannsins því að minna orka er neydd til að nýta sjálft hjólið. Stífnið veitir betri stuðning við hliðvöllana á dælunum, svo þegar einhver tekur horn harðlega kemur ekki jafn mikið beygja fyrir. Nútíma hjólar hafa einnig sterkari rúðusæti sem halda dælunum föstum á réttum stað, sem hjálpar til við að viðhalda réttri lögun dælanna jafnvel þegar mikil álag eru sett á þá. Allt þetta sameinast til að gera stýringuna skerpara og nákvæmari, auk þess að ökumenn geta raunverulega fundið hvað er að gerast undir dælunum sínum. Sú tenging milli bílsins og vegsvalar er það sem gerir ökun skemmtilega og áhrifamikla, sérstaklega fyrir þá sem leggja mikla áherslu á afköst.
Þegar bílar ná hærri hraða, þá er mikilvægt hvað gerist með aeródynamicík hjóla fyrir stöðugleika og orkunotkun. Samkvæmt Racecar Engineering frá síðasta ári getur rétt hönnun spjaldanna ásamt réttri lögun á rúðum lægt loftmót á allt að 8%. Það hefur áhrif á bensínnotkun og gerir bílum kleift að ná hærri hámarkshraða. Að stýra loftstraumi umhverfis hjólin er ekki bara um hraða, heldur hjálpar það einnig til þess að halda bilbremsum köldum við langvarandi örvanda akstur, sem krefst ekki af þeim virkni. Sveifluþrýstingaralúmíníumhjól eru vel hent fyrir þetta, því lögun þeirra sker í loftið án þess að mynda mikla óreglulega loftstrauma. Koltrefjahjól fara enn fremur í það, því þau eru léttari en samt standa upp á alvarlega vindþrýsting án þess að breytast eða deyfa sig.
Hvernig hjólin meðhöndla hita er mikilvægt til þess að halda þeim óskemmdum, tryggja að bremur virki rétt og viðhalda stöðugri dælu í rúðunum. Samkvæmt rannsóknum sem SAE gaf út árið 2022 leiða forguð álvíkrahjól hita um 40 prósent hraðar en venjuleg stálhjól. Nútíma hjólastillingar í mörgum hlutum hafa innbyggða loftgöng ásamt sérstökum legeringum sem standa upp á háum hitastigi, sem hjálpar til við að kæla niður hraðar á keppnisbrautum þar sem hitastig getur fallið um 15 gráður miðað við venjuleg hjól. Kolefnishjól hegða sér annaðhvort vegna þess að þau leiða hita ekki jafn vel. Þessi eiginleiki heldur dælu í rúðunum stöðugri jafnvel við harða hornatak og hröðun, sem gefur ökumönnum betri grip og stjórn á bílunum sínum, sérstaklega þegar þeir ná markgrænsin á snúðugum vegum eða keppnisbrautum.
EN