Неподрессоренная масса

На этой упрощенной схеме колеса, шины и подвеска являются частью неподрессоренной массы автомобиля, при этом только цельное шасси/кузов составляет подрессоренную массу.

Неподрессоренная масса (в просторечии неподрессоренная масса ) транспортного средства — это масса подвески ( в , колес или гусениц зависимости от обстоятельств), а также других компонентов, непосредственно связанных с ними. Это контрастирует с подрессоренной массой (или весом), поддерживаемой подвеской, которая включает в себя кузов и другие компоненты внутри него или прикрепленные к нему. Компоненты неподрессоренной массы включают оси колес , подшипники колес , ступицы колес, шины , а также часть веса карданных валов , пружин , амортизаторов и рычагов подвески. Тормоза , установленные внутри автомобиля (т.е. на приводном валу, а не на части колеса или его ступицы), являются частью подрессоренной массы автомобиля.

Эффекты

Неподрессоренная масса типичной комбинации колесо/шина представляет собой компромисс между способностью пары поглощать удары/сцепляться с дорогой и виброизоляцией. Неровности и неровности поверхности дороги вызывают сжатие шин, оказывая воздействие на неподрессоренную массу. Неподрессоренная масса затем реагирует на эту силу собственным движением. Амплитуда движения при малой продолжительности и амплитуде ударов обратно пропорциональна весу. Более легкое колесо, которое легко отскакивает от неровностей дороги, будет иметь лучшее сцепление и более стабильное сцепление при движении по несовершенной дороге. По этой причине более легкие колеса особенно востребованы для высокопроизводительных машин. Однако более легкое колесо поглощает меньшую вибрацию. Неровности дорожного покрытия через подвеску передаются в салон, а значит, качество езды ухудшаются и дорожный шум. При более длительных неровностях, по которым следуют колеса, большая неподрессоренная масса приводит к поглощению большего количества энергии колесами и ухудшает езду.

Пневматические или эластичные шины помогают восстановить некоторую пружину (в противном случае) неподрессоренной массе, но возможное демпфирование за счет гибкости шин ограничено соображениями экономии топлива и перегрева. Амортизаторы, если таковые имеются, также демпфируют движение пружины и должны быть менее жесткими, чем оптимальное демпфирование подскока колеса. Таким образом, колеса по-прежнему вибрируют после каждого удара, прежде чем остановиться. На грунтовых дорогах и на некоторых дорогах с мягким покрытием вынужденное движение создает небольшие неровности, известные как гофры, «стиральная доска» или «вельвет», поскольку они напоминают уменьшенные версии неровностей на бревенчатых дорогах. Это вызывает устойчивый подпрыгивание колес на последующих осях, увеличивая неровности.

Высокая неподрессоренная масса также усугубляет проблемы с управлением колесами при резком ускорении или торможении. Если транспортное средство не имеет достаточного расположения колес в вертикальной плоскости (например, заднеприводной автомобиль с приводом Гочкиса , ведущим мостом, поддерживаемым простыми листовыми рессорами ), вертикальные силы, возникающие при ускорении или резком торможении в сочетании с высокой неподрессоренной массой, могут привести к резкому подпрыгиванию колес, ухудшению тяги и рулевого управления.

Положительный эффект неподрессоренной массы заключается в том, что часто встречающиеся неровности дороги, такие как гравий на асфальте или бетонном покрытии, более полно изолируются от кузова, поскольку шины и пружины действуют как отдельные ступени фильтра , при этом неподрессоренная масса имеет тенденцию отсоединяться. их.Точно так же звуко- и виброизоляция улучшается (за счет управляемости) в серийных автомобилях за счет использования резиновых втулок между рамой и подвеской, любой гибкости рамы или кузова, а также гибкости сидений.

Неподрессоренная масса и конструкция автомобиля

Неподрессоренная масса учитывается при проектировании подвески автомобиля и выборе материалов для ее компонентов. Подвески балочных осей , в которых колеса на противоположных сторонах соединены как единое целое, обычно имеют большую неподрессоренную массу, чем системы с независимой подвеской , в которых колеса подвешены и могут двигаться отдельно. Тяжелые компоненты, такие как дифференциал, можно сделать частью подрессоренной массы, подключив их непосредственно к кузову (как в задней трубчатой ​​подвеске de Dion ). Легкие материалы, такие как алюминий , пластик , углеродное волокно и/или полые компоненты, могут обеспечить дальнейшее снижение веса за счет большей стоимости и/или хрупкости.

Термин «неподрессоренная масса» был придуман математиком Альбертом Хили из шинной компании Dunlop . В ноябре 1924 года он прочитал одну из первых лекций, посвященных жесткому аналитическому подходу к конструкции подвески, «Шина как часть системы подвески» в Институте автомобильных инженеров . Эта лекция была опубликована в виде 100-страничной статьи.

Внутренние тормоза могут значительно уменьшить неподрессоренную массу, но создают большую нагрузку на полуоси и универсальные шарниры (с постоянной скоростью) , а также требуют места, которое нелегко разместить. Если он расположен рядом с дифференциалом или коробкой передач, отходящее тепло от тормозов может перегреть дифференциал или наоборот, особенно при интенсивном использовании, например, в гонках. Они также усложняют достижение характеристик подвески, препятствующих крену, поскольку момент, создаваемый при торможении, не действует на рычаги подвески.

в В стойке Чепмена качестве рычагов подвески использовались карданные валы, поэтому требовался вес только одного компонента, а не двух. Запатентованная Jaguar независимая задняя подвеска (IRS) аналогичным образом снизила неподрессоренную массу за счет замены верхних поперечных рычагов подвески приводными валами, а также установки тормозов внутри автомобиля в некоторых версиях.

В мотоциклах скутерного типа используется интегрированная система двигатель-коробка передач-главная передача, которая поворачивается как часть задней подвески и, следовательно, частично неподрессорена. Такое расположение связано с использованием довольно маленьких колес, что еще больше ухудшает их плохую репутацию в плане сцепления с дорогой.

См. также

• Подрессоренная масса