Väčšie kolesá znamenajú väčšiu rotujúcu hmotnosť, preto motor musí viac pracovať, aby sa vozidlo rozbehlo pri zrýchľovaní. Spoločnosť SAE vykonala niekoľko testov a zistila, že pridaním len jedného palca (2,54 cm) k priemeru kolesa sa môže výkon stredne výkonného automobilu znížiť približne o 0,2 sekundy pri zrýchlení z 0 na 96 km/h (60 mph). Prečo sa to deje? Všetko sa spája s tým, ako fyzika funguje pri rotujúcich objektoch. Keď sa hmotnosť nachádza ďalej od stredu kolesa, vzniká pri zrýchľovaní rotácie výrazne väčší odpor. Preto mnohé výkonné automobily vychádzajú z výroby s menšími a ľahšími kolesami. Automobiloví výrobcovia vedia, čo robia – veľkosť kolesa už nie je len otázkou vizuálneho dojmu. Má skutočný vplyv na celkový výkon celého pohonného ústrojenstva.
Väčšie kolesá zvyčajne zvyšujú stabilitu automobilov pri prechode zákrutou, pretože znížia mieru ohybu bočníc pneumatík, čo znamená, že riadenie pri rýchlej jazde na diaľniciach pôsobí presnejšie. Avšak existuje aj nevýhoda. Tieto väčšie kolesá zdvihnú stredový bod auta, takže pri prudkom prechode zákrutou sa celé vozidlo nakloní viac, ako by malo. Niektoré testy ukazujú, že zväčšenie veľkosti kolesa približne o 15 % môže pri prechode zákrutami strednou rýchlosťou skutočne zvýšiť efekt nakláňania približne o 8 %. Výrobcovia automobilov sa snažia tento problém vyriešiť vhodným nastavením podvozku, avšak väčšina mechanikov stále považuje širšie kolesá za lepšie z hľadiska presnosti jazdných vlastností. Širšie pneumatiky vytvárajú väčšiu stykovú plochu s povrchom vozovky bez toho, aby vozidlo zdvihli príliš vysoko nad zem, čo poskytuje vodičom lepšiu trakciu a zároveň zachováva predvídateľnosť pri presune hmotnosti počas bežných jazdných podmienok.
Vedecké poznatky o materiáloch ukazujú pomerne výrazné rozdiely v hmotnosti medzi jednotlivými typmi kolies. Štandardné oceľové kolesá zvyčajne majú celkovú hmotnosť približne 25 až 30 kilogramov pre kompletnú súpravu. Pri prechode na liatiny zliatinových kôl môžu výrobcovia znížiť tzv. nezavesenú hmotnosť približne o štvrtinu až tretinu. Skutočným prelomom však sú kované hliníkové kolesá. Tieto kolesá boli prostredníctvom priemyselných noriem, ako je napríklad SAE J2530, preukázané ako o 40 až 50 percent ľahšie v porovnaní s ich oceľovými protikusmi. Napríklad 18-palcové koleso má zvyčajne hmotnosť len 8 až 9 kilogramov, kým liatiny zliatinové modely vážia 13 až 15 kilogramov. Dôvod, prečo kované hliníkové kolesá dosahujú tak výrazné výsledky, spočíva v ich výrobe. Pri výrobe sa hliníkové polotovary podrobia intenzívnemu tlaku, čím vznikne materiál s výrazne hustejšou štruktúrou, pričom si zachováva pevnosť aj trvanlivosť.
Zníženie nezavesenej hmotnosti v každom rohu má výrazný vplyv na dynamické správanie vozidla. Podľa priemyselných testov sa pri nižšej nezavesenej hmotnosti môžu zavesenie o približne 15 % rýchlejšie prispôsobiť nerovnostiam a stúpaniam na povrchu vozovky. Ľahšie kolesá jednoducho vyžadujú menej sily na otáčanie po zákrutách. Čo to znamená v praxi? Vodiči pozorujú približne o 8 až 12 percent lepšiu reakciu pri vchádzaní do zákrut, pričom pneumatiky udržiavajú lepší kontakt s vozovkou po celom priebehu zákruty. Mnohí inžinieri v tejto oblasti to dokonca popisujú nasledovne: odstránenie len 1 kilogramu z nezavesených častí je z hľadiska reakcie na nárazy približne ekvivalentné odstráneniu 10 kilogramov zavesenej hmotnosti. Preto sa závažné značky výkonnostných vozidiel úplne venujú špeciálnym výrobným technikám, ako je napríklad tokové tvárnenie alebo kované kolesá, aby dosiahli tieto „kúzelné“ hodnoty pod 9 kilogramov na koleso.
Keď sa kolesá zväčšia, vytvoria prirodzene väčšiu kontaktovú plochu medzi pneumatikou a povrchom vozovky. Táto plocha je vlastne miestom, kde sa prejavuje celá „mágia“ adhézie na ceste. Väčšia plocha zvyšuje stabilitu vozidla pri prechode zákrutami, pretože sily sa lepšie rozptylujú po behovke pneumatiky. Ide však nielen o teóriu – automobiloví inžinieri toto podrobné testovali pomocou štandardizovaných postupov, ako sú napríklad tieto uvedené v norme ISO 15037-1. Potom je tu ešte otázka posunu kolesa (offset), čo označuje vzdialenosť, o akú je koleso posunuté od stredovej roviny náboja. Ak je tento rozmer presne nastavený, podvozok funguje tak, ako bol navrhnutý. Nesprávny offset vedie k problémom, ako je predčasné prešmykovanie pneumatík alebo nejasný pocit riadenia pri intenzívnom prechode zákrutami. Vzhľadom na tieto navzájom prepojené faktory môžu dve zdanelo identické pneumatiky na tom istom aute v skutočnosti vykazovať veľmi odlišné správanie, ak sú namontované na kolesách s odlišnou šírkou alebo offsetom. Pretekárske tímy strávia hodiny jemným ladením týchto parametrov za účelom dosiahnutia maximálneho výkonu.
Keď sú kolesá vyrobené tuhšie, najmä tie z kovaného hliníka alebo uhlíkových vlákien, prenášajú informácie z vozovky priamo do rúk vodiča, pretože menej energie sa pohltí samotným kolesom. Tuhosť poskytuje lepšiu podporu bočným stenám pneumatiky, takže pri prudkom prechode zákrutou nedochádza k tak veľkej deformácii. Moderné ráfiky majú tiež pevnejšie sedlá pre plášť, ktoré udržiavajú pneumatiky pevne na mieste, kde majú byť, čo pomáha udržať správny tvar pneumatiky aj pri vysokom zaťažení. Všetko to spoločne vytvára presnejší a ostrejší pocit riadenia a vodiči skutočne cítia, čo sa deje pod ich pneumatikami. Toto prepojenie medzi autom a vozovkou je to, čo robí jazdu zábavnou a efektívnou, najmä pre tých, ktorí si veľmi cenbia výkonnosť.
Keď autá dosiahnu vyššie rýchlosti, aerodynamika kolies má významný vplyv na stabilitu jazdy a energetickú účinnosť. Podľa časopisu Racecar Engineering z minulého roka správny návrh špicov a vhodné tvarovanie ráfikov môže znížiť odpor vzduchu až o 8 %. To sa prejavuje nielen v lepšej spotrebe paliva, ale aj v dosiahnutí vyšších maximálnych rýchlostí. Riadenie prúdenia vzduchu okolo kolies však nie je dôležité len pre rýchlosť – zároveň pomáha udržiavať brzdy chladnejšie pri intenzívnej jazde po dlhšiu dobu, čím sa predchádza ich úbytku účinnosti. Kované hliníkové kolesá sa osvedčujú najmä preto, lebo ich tvar umožňuje efektívne prenikanie vzduchu s minimálnym vznikom turbulencií. Uhlíkové verzie ešte viac posúvajú hranice – sú ľahšie, avšak zároveň odolávajú veľkým aerodynamickým tlakom bez deformácie alebo skrútenia.
Ako kolesá odvádzajú teplo, je veľmi dôležité pre ich zachovanie celistvosti, správne fungovanie brzd a udržiavanie stabilného tlaku v pneumatikách. Podľa niektorých výskumov zverejnených v roku 2022 organizáciou SAE sa teplo z kovových kĺbov vyrobených z hliníka odvádza približne o 40 percent rýchlejšie ako z bežných oceľových kĺbov. Moderné viaccastičné kolesové súpravy majú zabudované vetranie spolu so špeciálnymi zliatinami odolnými voči vysokým teplotám, čo im umožňuje rýchlejšie ochladzovať sa na pretekovej dráhe, kde teploty môžu klesnúť približne o 15 stupňov v porovnaní so štandardnými kolesami. Uhlíkové kolesá sa správajú inak, pretože nevedú teplo tak dobre. Táto vlastnosť udržiava tlak v pneumatikách stabilnejší aj po intenzívnom prechádzaní zákrut alebo pri akcelerácii, čo poskytuje vodičom lepšiu trakciu a kontrolu nad vozidlom, najmä keď sa tlačia na hraniciach svojich možností na zákrutových cestách alebo pretekových dráhach.
EN