وظیفه چرخ صرف نظر از ساختمان آن، نگهداری دقیق و مطمئن تایر، علی رغم بارهای اعمال شده بر آن به خاطر گرفتن ترمز، شتاب گیری و عبور از ناهمواری های سطح جاده است. به علاوه چرخ باید تا حد امکان سبک باشد. تایرها نیز در وهله اول ساده به نظر می رسند. ولی در واقع به مراتب پیچیده تر از آن هستند که تصور می شود. تایر باید ایمنی و عملکرد مطمئنی را در حوزه وسیعی از فشارها، سرعت ها، دماها و وضعیت های آب و هوایی فراهم کند. تایر به خاطر فناوری تولیدش همچنان جزو اقلام یکبار مصرف است.

ساختمان چرخ پره ای:
چرخ پره ای که تقریبا همه به نوعی با آن آشنا هستند، واقعا وسیله خارق العاده ای است. چرخ سه عنصر اصلی دارد: طوقه، توپی و پره ها، که قطعه آخری دو بخش دیگر را به هم وصل می کند. چرخ های پره ای روی همه خودروهایی که تصورش را بکنید، طی سال های دراز با موفقیت به کار رفته اند. حتی با استفاده از پیشرفته ترین مواد مشکل بتوان روشی برای ساخت چرخی یافت که خیلی بهتر از این باشد. شاید همین انس زیاد با چرخ پره ای است که باعث می شود ما متوجه اهمیت آن نشویم.

شکل 1: ساختمان چرخ پره ای

توپی خیلی ساده است. در واقع لوله ای است که محور چرخ از بین آن می گذرد. توپی روی یک جفت بلبرینگ به گونه ای مستقر می شود که می تواند به آسانی بچرخد. همچنین دو لبه برآمده در دو طرف دارد که دارای سوراخ های محل استقرار سرهای برجسته پره هاست. طوقه نیز نسبتا ساده است. طوقه چیزی نیست جز تسمه فلزی لبه داری که حامل تایر و نقطه اتکای انتهای بیرونی پره هاست. خود پره ها استثنایی ترین قسمت چرخ هستند. اگر به چرخ پره ای موتورسیکلت پارک شده ای نگاه کنید، چه بسا تعجب کنید که چطور نزدیک ترین پره به زمین می تواند آن همه وزن را تحمل کند. اگر پره ای را بردارید و دو انتهای آن را به هم فشار دهید، پره به آسانی خم و خراب می شود، و این ویژگی پره های چرخ است. نکته این است که پره ها مقاومت فشاری کم و مقاومت کششی زیادی دارند.

عامل دیگر  در طراحی چرخ، بار اعمال شده هنگام گرفتن ترمز و شتاب گیری است. در هر دو حالت، طوقه و توپی تحت فشاری هستند که نسبت به هم بتابند. بنابراین پره ها باید چنان چیده شوند تا حریف این نیروها شوند. برای همین منظور پره ها را بیش تر به شکل مماسی می چینند تا شعاعی. اگر چرخ را از بغل نگاه کنیم، می توان دید که پره ها یک در میان در طرفین لبه توپی قرار گرفته اند. این ترکیب، سازه ای سه پهلو به وجود می آورد که در مقابل هر گرایش جا به جایی از طرف طوقه نسبت به توپی مقاومت می کند.

شکل 2: بارهای وارده بر پره ها در چرخ پره ای. این تصویرها چرخ را فقط با یک دست پره نشان می دهند. توجه کنید چگونه برای جذب بارهای وارده از جهات مختلف دو دست پره پیش بینی شده است.

طوقه را از فولاد آبه کاری شده یا آلیاژ آلومینیم می سازند و مقطع آن می تواند به شکل های مختلف باشد. هر طوقه را برای سازگاری با کاربردهای خاص یا اندازه تایر معینی انتخاب می کنند. پره ها با مهره های نازک بوش مانندی به نام سرپره، روی طوقه سفت می شوند. سرپره را روی رزوه ی انتهای پره پیچ می کنند تا چرخ ابتدا سرپا شود و سپس بتواند تنش های وارده را تحمل کند. انتهای پره را که از سر پره بیرون زده است سنگ می زنند و هموار می کنند و سپس دور طوقه را نوار می پوشانند تا از سوراخ شدن تیوب جلوگیری کند. به دلیل وجود سوراخ روی طوقه برای نگهداری پره، امکان استفاده از تایر بدون تیوب (تیوب لس) در چرخ پره ای وجود ندارد. انتهای هر پره یک برجستگی داردکه داخل سوراخ خزینه ای لبه توپی قرار می گیرد.

شکل 3: ساختمان چرخ پره ای نمونه. این نمای برش خورده چرخ پره ای را همراه با تایر و تیوب و ترمز کاسه ای جلو نشان می دهد.

ساختمان چرخ ریختگی:
چرخ های ریختگی ابتدا روی موتورسیکلت های مسابقه ای به منظور صرفه جویی در وزن و دقت بیش تر ظاهر شدند. این چرخ ها دارای مزیت ضمنی داشتن عرض توپی کم تر نسبت به توپی نوع پره ای بودند و این مزیت، نصب ترمزهای دیسکی را آسان می کرد. چرخ های مسابقه ای اولیه را از آلیاژ منیزیم می ساختند که به مراتب سبک تر از چرخ پره ای مشابه بود. این ماده خیلی گران است و عمر محدودی دارد، چون در معرض فرسودگی و ترک خوردگی در اثر راه روی طولانی است. برای اجتناب از خرابی ناگهانی در استفاده طولانی موتورسیکلت های خیابانی، انواع اصلاح شده ای را از آلیاژ آلومینیم ساختند که روند پیشرفت های چرخ مسابقه ای را دنبال می کرد و همچنین ارزان تر بود. حاصل کار چرخی بادوام تر و در عین حال محکم است، اما مزیت سبکی وزن را ندارد، زیا برخی چرخ های پره ای، از نوع ریختگی مشابه سبک ترند.

چرخ را به صورت یکپارچه می ریزند و سپس به شکل طوقه، توپی و پره ها ماشین کاری می کنند تا چرخی کامل تولید شود. وقتی که چرخ را پرداخت کردند، نیازی به اصلاح یا تنظیم ندارد. نگهداری آن منحصر می شود به تضمین این که پرداخت نهایی سطح چرخ در وضعیت خوبی حفظ شود. عدم وجود پره و سرپره باعث می شود که طوقه ها برای نصب تایرهای بدون تیوب مناسب شوند. گرچه توجه به این نکته مهم است که برخی از چرخ های ریختگی به دلیل تخلخل یا مقطع داخلی تایر، فقط برای انواع تیوب دار ساخته می شوند.

ساختمان چرخ ترکیبی:
این چرخ تلفیقی است میان چرخ های پره ای و چرخ های ریختگی، و محاسن هر دو را در هم می آمیزد. از نقطه نظر تولید، طوقه هایی با مقطع های مختلف می توانند در ترکیب اصلی توپی و پره ساخته شوند و این امر به نحو محسوسی قیمت ها را پایین می آورد. طوقه آلیاژ فشرده ای مشابه طوقه های آلیاژی مصرفی در چرخ های پره ای است، اما سوراخ های جای پره را ندارد. این طرح باعث استفاده از تایرهای بدون تیوب می شود. لبه ای روی سطح داخلی طوقه نقاط اتصال را برای پره ها فراهم می کند. این پره ها را از فولاد یا آلیاژ فشرده می سازند و می توان آن ها را با پرچ یا پیچ به طوقه و توپی وصل کرد. عملا چرخ ترکیبی بسیار شبیه چرخ ریختگی است، اما در اثر شیوه کنترل شده ای می تواند در حین تصادف بپیچد. این حالت از انتقال نیروهای ضربه ای به تنه و سیستم تعلیق جلوگیری می کند.

شکل 4: ساختمان چرخ ترکیبی. ساختمان ترکیبی امکان می دهد طوقه در اندازه و مقطع های مختلف روی توپی مشترک ساخته شود. پره های آلومینیومی یا فولادی پرس شده با پیچ یا پرچ به توپی و طوقه متصل می شوند.

چرخ های رینگی دو تکه:
طوقه را از دو تکه فولاد پرس شده می سازند. دو نیمه رینگ در امتداد خط مرکزی به هم پیچ می شوند و به همین خاطر می توان آن ها را از هم جدا کرد تا تایر به راحتی عوض شود. جایی که لازم است چرخ کوچک باشد این نوع چرخ مطلوب است (مانند اسکوتر). چون در غیر این صورت انداختن لبه تایر روی طوقه و بعد هم جا انداختن خود تایر بسیار دشوار می باشد.

شکل 5: ساختمان چرخ رینگی دو تکه

منبع: مبانی کارکرد موتورسیکلت، تالیف پت شومارک، ترجمه شیرزاد غضنفری، شرکت انتشارات فنی ایران، تهران، 1381