Didesnis rateliai reškia didesnės sukimosi masės, todėl varikliui reikia daugiau pastangų, kad pradėtų judėti į priekį pagreitėjant. SAE atliko tyrimus ir nustatė, kad padidinus ratų skersmenį tik vienu coliu galima sulėtinti vidutinio lygio našumo automobilį apytiksliai 0,2 sekundės laiku nuo 0 iki 96 km/h (60 mph) greičio pasiekimo. Kodėl taip nutinka? Viskas susiję su fizikos dėsniais, kurie veikia besisukančius objektus. Kai masė yra toliau nuo rato centro, ji sukuria žymiai didesnį pasipriešinimą, kai bandoma padidinti sukimosi greitį. Todėl daugelis našumo automobilių gamykloje jau tiekiami su mažesniais ir lengvesniais ratais. Automobilių gamintojai žino, ką daro – ratų dydis jau nebe tik vizualinis klausimas. Jis tikrai turi įtakos visos varomosios sistemos bendram našumui.
Didesni ratukai dažniausiai padaro automobilius stabilesnius posūkiuose, nes sumažina padangų šonų lenkimą, todėl greitai važiuojant plentu vairavimas jaučiamas tikresnis. Tačiau yra ir minusų. Šie didesni ratukai pakelia automobilio masės centrą, todėl staigiai įvažiuojant į posūkį visasis automobilis linkęs per daug pasvirsti. Kai kurie bandymai rodo, kad padidinus ratukų dydį maždaug 15 % posūkiuose vidutiniais greičiais pasvirimo efektas iš tikrųjų gali padidėti apie 8 %. Automobilių gamintojai bando šią problemą išspręsti tinkamai parinkdami pakabos sistemą, tačiau galiausiai dauguma mechanikų vis dar mano, kad platesni ratukai geriau tinka tiksliajam valdymui. Platesnės padangos sukuria didesnį kontaktinį plotą su kelio paviršiumi, nekeliant automobilio per aukštai nuo žemės, todėl vairuotojams suteikiama geresnė sukibimo jėga, o svorio perkėlimas normaliomis važiavimo sąlygomis lieka numatytas ir prognozuojamas.
Medžiagų mokslo tyrimai rodo gana didelius svorio skirtumus tarp skirtingų rūšių ratų. Standartiniai plieniniai ratų diskai paprastai sveria apie 25–30 kilogramų visai ratai komplektui. Pakeitus juos į liejamosios lydinio versijas, gamintojai gali sumažinti taip vadinamą nesuspėtą masę maždaug ketvirtadaliu iki trečdalio. Tačiau tikras žaidimo keitėjas yra kalti aliuminio ratų diskai. Šie ratų diskai, remiantis pramonės standartais, pvz., SAE J2530, įrodyti esant 40–50 procentų lengvesni nei jų plieniniai atitikmenys. Pavyzdžiui, 18 colių ratų diskas paprastai sveria tik 8–9 kilogramus, o jo liejamosios lydinio versija – 13–15 kilogramų. Kaltų aliuminio ratų diskų tokie įspūdingi rezultatai pasiekiami dėl jų gamybos būdo. Gamintant šiuos ratų diskus aliuminio bilietus veikia intensyvus slėgis, dėl ko susidaro daug tankesnės medžiagos struktūros, išlaikant stiprumą ir ilgaamžiškumą.
Kiekvienoje kampinėje dalyje sumažinus nesuporuotą masę, žymiai pagerėja transporto priemonės dinaminis valdymas. Pagal pramonės tyrimus, kai nesuporuota masė mažesnė, pakabos sistemos gali reaguoti apie 15 % greičiau į kelio paviršiaus nelygumus ir įdubimus. Lengvesni ratai tiesiog reikalauja mažiau pastangų posūkiuose. Ką tai praktiškai reiškia? Vairuotojai pastebi apytiksliai 8–12 procentų gerėjantį reagavimą į posūkius, o padangos visą laiką geriau liečia dangą posūkiuose. Daugelis šios srities inžinierių tai paaiškina taip: pašalinus tik 1 kilogramą iš nesuporuotų sričių, tai maždaug lygiavertis pašalinimui 10 kilogramų suporuotos masės, kai kalbama apie smūgių suvaldymą. Todėl rimtos našumo prekės ženklų gamintojai visiškai panaudoja specialias gamybos technologijas, pvz., ratų formavimą srautu arba kovinį kalimą, siekdami pasiekti tą „stebuklingą“ rodiklį – mažiau nei 9 kilogramai vienam ratui.
Kai ratukai tampa platesni, jie natūraliai sukuria didesnį kontaktinį plotą tarp padangos ir kelio paviršiaus. Šis plotas yra tikrasis vietos, kur vyksta visi „stebuklai“, susiję su keliu. Didesnis paviršiaus plotas padaro automobilius stabilesnius posūkiuose, nes jėgos tolygiau pasiskirsto per padangos bėgiką. Tai nėra tik teorija – automobilių inžinieriai tai išsamiai išbandė naudodami standartizuotus metodus, pvz., ISO 15037-1 standarte nustatytus. Taip pat svarbus ratuko nuostatis (offset), kuris nurodo, kaip toli ratukas yra nuo ašies centro. Jei šis matavimas yra tikslus, pakaba veikia kaip numatyta. Neteisingas nuostatis sukelia problemas, pvz., padangoms per anksti pradėjus slysti arba neaiškų vairavimą, kai stipriai spaudžiama per posūkius. Dėl šių tarpusavyje susijusių elementų du, atrodytų identiški, padangų modeliai gali labai skirtingai elgtis tame pačiame automobilyje, jei jie sumontuoti ant ratukų su skirtingais pločiais ar nuostaciais. Lenktynių komandos šiems parametrams optimizuoti skirta valandas, siekdamos pasiekti maksimalų našumą.
Kai ratų konstrukcija yra standesnė, ypač kai jie pagaminti iš kalto aliuminio ar anglies pluošto, kelių informacija tiesiogiai perduodama vairuotojo rankoms, nes pačiame rate sugeria mažiau energijos. Standumas suteikia geresnę padangos šoninės sienelės atramą, todėl, kai vairuotojas staigiai posūkiuoja, šoninės sienelės deformuojasi mažiau. Šiuolaikiniai ratų kraštai taip pat turi stipresnius padangos kraštų sėdynių plotus, kurie patikimai laiko padangas reikiamose vietose, todėl padangos forma išlaikoma net esant dideliam apkrovimui. Visa tai kartu sukuria tikresnį ir tikslesnį vairo valdymą, o vairuotojai iš tikrųjų gali jausti, kas vyksta po jų padangomis. Šis ryšys tarp automobilio ir kelio dangos ir yra tas dalykas, kuris daro važiavimą įdomų ir veiksmingą, ypač tiems, kurie labai rūpinasi automobilio našumu.
Kai automobiliai pasiekia didesnius greičius, ratų aerodinaminės savybės labai svarbios jų stabilumui ir energijos naudojimo efektyvumui. Pagal praeitais metais išleistą žurnalą „Racecar Engineering“, tinkamai suprojektavus ratų spindulius ir tinkamai suformavus ratų vainikus galima sumažinti oro pasipriešinimą net iki 8 %. Tai turi įtakos kuro sąnaudoms ir leidžia automobiliams pasiekti didesnius maksimalius greičius. Valdyti oro srautą aplink ratus – tai ne tik greičio klausimas: tai taip pat padeda išlaikyti stabdžius šaltesnius ilgai važiuojant intensyviai, todėl jie nepraranda savo veiksmingumo. Kaltais aliuminio ratams tai puikiai tinka, nes jų forma leidžia lengvai prasiskverbti pro orą, sukurdama mažiau turbulencijos. Anglies pluošto ratams tai dar labiau pasireiškia – jie yra lengvesni, tačiau vis tiek atlaiko stiprų vėjo slėgį be išsivyniojimo ar deformacijos.
Tai, kaip ratukai išlaiko karštį, yra labai svarbu jų vientisumui išlaikyti, stabdžių tinkamam veikimui užtikrinti ir stabiliam padangų slėgiui palaikyti. Pagal 2022 m. SAE paskelbtus tyrimus, kalta aliuminio ratukai šilumą perduoda apie 40 procentų greičiau nei įprasti plieniniai ratukai. Šiuolaikinėse daugiadalių ratukų konstrukcijose yra įmontuoti ventiliacijos kanalai bei specialūs lydiniai, atsparūs aukštai temperatūrai, todėl jie greičiau aušina ratukus lenktynių trasose, kur temperatūra gali būti mažesnė apie 15 laipsnių lyginant su standartiniais ratukais. Anglies pluošto ratukai elgiasi kitaip, nes jie ne taip gerai laiduoja šilumą. Ši savybė padeda išlaikyti stabilesnį padangų slėgį net stipriai posūkiuojant ir pagreitėjant, todėl vairuotojams suteikiama geresnė sukibimo jėga ir valdymas savo transporto priemone, ypač kai ji varoma ribose ant vingiuotų kelių ar lenktynių trasų.
EN