Τα τελευταία χρόνια παρατηρείται μια αυξητική τάση στο μέγεθος των τροχών που χρησιμοποιούνται στα αυτοκίνητα. Οι σύγχρονοι τροχοί είναι μεγαλύτεροι και σε διάμετρο, αλλά και σε πλάτος. Η μεγαλύτερη διάμετρος των νέων ελαστικών συμβαδίζει με την μείωση του προφίλ τους. Ακόμη και οι πιο απλές εκδόσεις δεν έχουν προφίλ πάνω από 65. Παλαιότερα τα προφίλ ήταν περίπου 70-80. Έτσι, η συνολική διάμετρος του τροχού έχει αυξηθεί.
Οι λόγοι που υιοθετούνται μεγάλης διαμέτρου τροχοί από τους κατασκευαστές μπορεί να είναι οι εξής (τέσσερις):
1) Ο μεγαλύτερος τροχός εξασφαλίζει περισσότερο χώρο για τα διογκωμένα πλέον φρένα. Τα διογκωμένα (σε σχέση με πριν) φρένα χρειάζονται πλέον λόγω του αυξημένου βάρους και των υψηλότερων ταχυτήτων που αναπτύσσουν τα σύγχρονα αυτοκίνητα. Αυτοί οι δύο παράγοντες (κυρίως ο δεύτερος) αυξάνουν την κινητική ενέργεια, που καλούνται τα φρένα να διαχειριστούν (δηλαδή να μετατρέψουν σε θερμότητα). Και ως γνωστόν, όσο πιο γρήγορα γίνεται η μετατροπή αυτή, τόσο πιο γρήγορα θα σταματήσει το αυτοκίνητο, αφού θα εξαντληθεί γρηγορότερα η κινητική του ενέργεια. Το μεγαλύτερο δισκόφρενο, δεχόμενο την ίδια πίεση στην δαγκάνα του, ασκεί μεγαλύτερη δύναμη πέδησης από ένα μικρότερο. Έτσι, η ροπή πέδησης μεγαλώνει, κάτι που αυξάνει την ισχύ των φρένων.
2) Ο μεγαλύτερος τροχός προκαλεί μικρότερες δυνάμεις στο πέλμα του ελαστικού. Αυτό συμβαίνει αφού για την ίδια ροπή στρέψης η δύναμη διαμήκους τριβής, που αναπτύσσει μέσω της παραμόρφωσής του το πέλμα του ελαστικού, μειώνεται.
Η δύναμη διαμήκους τριβής είναι αυτή που κινεί το αυτοκίνητο (φορά βέλους προς τα εμπρός). Έτσι το αμάξι με μεγαλύτερους τροχούς "χαζοσπινιάρει" λιγότερο σε σχέση με πριν (για την ίδια ιπποδύναμη) στην ευθεία. Για να γίνει αυτό πιο κατανοητό, παρατίθεται το ακόλουθο σχήμα.
3)Ο μεγαλύτερος τροχός βοηθάει στην αίσθηση του τιμονιού. Αυτό συμβαίνει επειδή υπάρχουν δύο ίχνη caster, το γεωμετρικό και το ελαστικό (αυτό συμβαίνει με κάθε μέγεθος, όπως το camber κ.τ.λ.). Το δεύτερο διαφέρει από το πρώτο. Το πρώτο ουσιαστικά είναι θεωρητικό και αφορά έναν απολύτως στερεό τροχό. Στο επόμενο σχήμα φαίνεται για έναν στερεό τροχό πως ορίζεται το ίχνος κάστερ, αλλά και η γωνία κάστερ. Εδώ πρέπει να επισημανθεί ότι ο βασιλικός πείρος της ανάρτησης δεν είναι απαραίτητο να περνάει από το κέντρο του τροχού (σημείο Κ στο ακόλουθο σχήμα). Για κάθε ανάρτηση ο βασιλικός πείρος ορίζεται διαφορετικά. Για παράδειγμα, στο γόνατο McPherson η ευθεία, που ενώνει το κέντρο του top mount με το σημείο όπου στερεώνεται το ψαλίδι στο ακραξόνιο, είναι ο βασιλικός πείρος. Το ελατήριο ευθυγραμμίζεται με αυτόν, όχι όμως και το αμορτισέρ. Σπάνια ο βασιλικός πείρος περνά από το κέντρο του τροχού, συνήθως υπάρχει ένα offset. Στο σχήμα, που ακολουθεί, θεωρείται ότι περνά από το κέντρο για λόγους απλότητας.
Το ελαστικό πέλμα όμως παραμορφώνεται όταν πατάει στον δρόμο. Αυτό δημιουργεί μια απόκλιση από το "προβλεπόμενο" μέγεθος του ίχνους, κάτι που μας δημιουργεί διαφοροποίηση στην ροπή επαναφοράς του τιμονιού (αφού το κάστερ είναι η κυρίαρχη παράμετρος στην επιρροή της ροπής επαναφοράς). Αυτό συμβαίνει κατά την διάρκεια μιας στροφής, όπου αναπτύσσονται κεντρομόλα φορτία από τα ελαστικά, με βάση την παραμόρφωση του πέλματος. Η ροπή επαναφοράς του τιμονιού ισούται με το ίχνος κάστερ επί την κεντρομόλο δύναμη που ασκεί το πέλμα του ελαστικού. Η παραμόρφωση νοείται σαν γωνία ολίσθησης. Το σημείο της μέγιστης παραμόρφωσης πια παύει να είναι το κέντρο του πέλματος (σημείο Α στο προηγούμενο σχήμα, το οποίο συμπίπτει με το σημείο Α του επόμενου σχήματος) και μεταφέρεται στο Α' σημείο, όπως δείχνεται στο παρακάτω σχήμα (κάτοψη πέλματος).
Το πόσο αριστέρά ή δεξιά του Α θα βρεθεί το Α', εξαρτάται κυρίως και το offset των ζαντών (ή αλλιών σωτρών), ενώ το πόσο κάτω του Α θα είναι το Α', εξαρτάται από τον δρόμο, αλλά και από το ελαστικό (ή αλλιώς ελαστικά επίσωστρα) και πιο συγκεκριμένα από μια μηχανική ιδιότητα του καουτσούκ που λέγεται υστέρηση υλικού. Υστέρηση υλικού καλείται η χρονική καθυστέρηση στην επαναφορά ενός υλικού από την παραμορφωμένη κατάσταση στην απαραμόρφωτη με ταυτόχρονη δαπάνη ενέργειας . Με την λέξη δαπάνη εννοείται η μετατροπή αυτής σε θερμότητα και ήχο, εξού και ο θόρυβος κύλισης, αλλά και οι τριβές κύλισης στα ελαστικά. Στην πράξη η απόσταση του Α από το Α' είναι πολύ μικρή (στο σχήμα φαίνεται μεγεθυνμένη για λόγους καλύτερης εποπτείας), ικανή όμως για να κάνει την διαφορά.
Στο παρακάτω σχήμα φαίνεται πως το ελαστικό ίχνος κάστερ αυξάνει την ροπή επαναφοράς, αφού τελικά το ελαστικό ίχνος κάστερ είναι μεγαλύτερο από το γεωμετρικό ίχνος κάστερ. Βέβαια, η αύξηση είναι μικρή (και όχι τόσο μεγάλη όσο υποδεικνύει το σχήμα) και μειώνεται όσο η ταχύτητα του τρχού αυξάνει. Αυτό οφείλεται πάλι στην υστέρηση του καουτσούκ, με αποτέλεσμα στις υψηλές ταχύτητες η ροπή επαναφοράς να επαφίεται μόνο στο γεωμετρικό ίχνος. Το ίδιο συμβαίνει και στις πολύ χαμηλές ταχύτητες, όπου οι παραμορφώσεις του πέλματος είναι αμελητέες. Στις ενδιάμεσες ταχύτητες όμως το ελαστικό ίχνος κάστερ είναι αυτό που καθορίζει την ροπή επαναφοράς, άρα και την αίσθηση του τιμονιού. Η λέξη “αίσθηση” βέβαια είναι μια ασαφής έννοια και εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, αλλά η περαιτέρω ανάλυσή της ξεφεύγει από τα όρια του άρθρου αυτού.
Πιο συγκεκριμένα, όταν το κομμάτι εκείνο του πέλματος, κατά την κίνηση του αυτοκινήτου, πάψει να πατάει και αρχίζει να κάνει τον γύρο (έτσι όπως γυρνάει ο τροχός), δεν επανέρχεται αμέσως στην αρχική του κατάσταση, λόγω της υστέρησης, που αναφέρθηκε πιο πριν. Αυτό έχει σαν συνέπεια το Α' σημείο να έρχεται πιο κοντά στο Α και έτσι να εκμηδενίζετα σχεδόν το ελαστικό ίχνος κάστερ. Αν η διάμετρος του τροχού είναι αρκετά μεγάλη όμως, θα είναι μεγάλη και η περιφέρειά του (= 2*π*R). Έτσι, το εν λόγω κομμάτι του πέλματος θα έχει περισσότερο χρόνο να επανέλθει στην απαραμόρφωτη κατάσταση, πριν "έρθει η σειρά του" να ξαναπατήσει το έδαφος. Για την ίδια ταχύτητα κίνησης η μικρότερη διάμετρος δεν θα εξασφάλιζε κάτι τέτοιο. Έτσι το ελαστικό ίχνος κάστερ θα διατηρείται σε υψηλότερα εύρη ταχυτήτων, αφού συνδέεται με την παραμόρφωση του ελαστικού.
Για περισσότερες λεπτομέρειες μπορούν οι αναγνώστες να ανατρέξουν στην σχετική βιβλιογαφία (π.χ. Racecar Vehicle Dynamics, Milliken Research Associates, William F. Milliken, Douglas L. Milliken) ή και στο 54ο τεύχος του περιδικού Drive (Απρίλιος / 01), στήλη X-treme Tales, κ. Δ. Χόιδας.
4)Η αύξηση του βάρους των αυτοκινήτων απαιτεί και μεγαλύτερα κεντρομόλα φορτία από τα ελαστικά, προκειμένου το αυτοκίνητο να έχει το επιθυμητό κράτημα (ξανατονίζεται εδώ ότι η αίσθηση είναι κάτι διαφορετικό). Το ελαστικό πρέπει να παραμορφωθεί προκειμένου να μπορέσει να αναπτύξει δυνάμεις εγκάρσιας τριβής (οι οποίες θα στρίψουν το αυτοκίνητο). Αν είναι το ίδιο στενό με πριν, λόγω βάρους αυξημένου, θα πρέπει να καταπονηθεί (ή πιο σωστά να παραμορφωθεί) παραπάνω για να παράξει την παραπανίσια κεντρομόλο δύναμη, που απαιτείται. Η σχέση μεταξύ των δύο μεγεθών (παραμόρφωση - αναπτυσσόμενη δύναμη) ακολουθεί έναν νόμο. Ο νόμος αυτός λέει ότι από μια γωνία ολίσθησης και πέρα (περίπου 14 μοίρες) δεν έχουμε περαιτέρω αύξηση της εγκάρσιας δύναμης (μέχρι πριν τις 14ο είναι περίπου γραμμική η αύξηση της δύναμης σε σχέση με την αύξηση της γωνίας ολίσθησης). Έτσι το φαρδύτερο ελαστικό δημιουργεί τα απαιτούμενα παραπανίσια (λόγω βάρους) κεντρομόλα φορτία πιο "χαλαρά" (με μικρότερες γωνίες). Παρακάτω φαίνεται ένα ενδεικτικό διάγραμμα μεταβολής της αναπτυσσόμενης κεντρομόλου δύναμης (Fκ) συναρτήσει της γωνίας ολίσθησης.
Αυτά βέβαια δεν σημαίνουν ότι όσο αυξάνεται το πλάτος έχουμε και μικρότερη γωνία ολίσθησης για το ίδιο φορτίο, άρα περισσότερο κράτημα (επιτροπόμενο φορτίο στους τροχούς δηλαδή) για την ίδια γωνία ολίσθησης. Αν σε ένα ελαφρύ αμάξι βάλουμε πλατιά ελαστικά (τα μεγέθη αυτά είναι σχετικά), τότε το αμάξι δεν θα έχει το αναμενόμενο κράτημα. Οι λόγοι σχετίζονται πάλι με τις ιδιότητες του ελαστικού, αλλά δεν είναι του παρόντος.
