Неподрессоренная масса - Unsprung mass
Неподрессоренные массы (просторечие неподрессоренной массы ) из транспортного средства представляет собой массу из подвески , колес или дорожек (если применимы), а также других компонентов , непосредственно связанные с ними. Это контрастирует с подрессоренной массой (или весом), поддерживаемой подвеской, которая включает в себя корпус и другие компоненты внутри или прикрепленные к нему. Компоненты неподрессоренной массы включают оси колес , колесные подшипники , ступицы колес, шины и часть веса приводных валов , пружин , амортизаторов и рычагов подвески. Тормоза , которые установлены внутри двигателя (т. Е. На приводном валу, а не являются частью колеса или его ступицы), являются частью подрессоренной массы транспортного средства.
Последствия
Неподрессоренная масса типичной комбинации колеса / шины представляет собой компромисс между способностью пары поглощать удары / отслеживание дороги и изоляцией от вибрации. Неровности и неровности дороги вызывают сжатие шины, создавая нагрузку на неподрессоренную массу. Затем неподрессоренная масса реагирует на эту силу собственным движением. Амплитуда движения при небольшой продолжительности и амплитуде ударов обратно пропорциональна весу. Более легкое колесо, которое легко отскакивает от неровностей дороги, будет иметь большее сцепление с дорогой и более стабильное сцепление при движении по несовершенной дороге. По этой причине, особенно для высокопроизводительных приложений, требуются более легкие колеса. Однако более легкое колесо будет поглощать меньше вибрации. Неровности дорожного покрытия будут передаваться в кабину через подвеску, и, следовательно, качество езды и дорожный шум будут хуже. Для более продолжительных неровностей, по которым следуют колеса, большая неподрессоренная масса приводит к тому, что колеса поглощают больше энергии, что ухудшает езду.
Пневматические или эластичные шины помогают, возвращая некоторую пружину (в противном случае) неподрессоренной массе, но демпфирование, возможное за счет гибкости шины, ограничено соображениями экономии топлива и перегрева. Амортизаторы, если они есть, также демпфируют движение пружины и должны быть менее жесткими, чем они могли бы оптимально гасить колебания колеса. Таким образом, колеса по-прежнему вибрируют после каждого удара, прежде чем остановиться. На грунтовых дорогах и на некоторых дорогах с мягким покрытием индуцированное движение создает небольшие неровности, известные как гофры, стиральная доска или «вельвет», потому что они напоминают меньшие версии неровностей на дорогах, сделанных из бревен. Это вызывает устойчивый раскачивание колес в последующих осях, увеличивая неровности.
Высокая неподрессоренная масса также усугубляет проблемы с управляемостью колес при резком ускорении или торможении. Если у транспортного средства нет надлежащего расположения колес в вертикальной плоскости (например, у заднеприводного автомобиля с приводом Гочкиса , ведущая ось поддерживается простыми листовыми рессорами ), вертикальные силы, создаваемые ускорением или резким торможением в сочетании с большой неподрессоренной массой, могут привести к сильному раскачиванию колес, ухудшающему сцепление с дорогой и управляемость.
Благоприятный эффект неподрессоренной массы заключается в том, что часто встречающиеся неровности дороги, такие как гравий на асфальте или бетонном дорожном покрытии, более полно изолированы от кузова, поскольку шины и пружины действуют как отдельные ступени фильтрации , а неподрессоренная масса имеет тенденцию разъединяться. их. Точно так же звуко- и виброизоляция улучшается (за счет обслуживания) в серийных автомобилях за счет использования резиновых втулок между рамой и подвеской, любой гибкости рамы или кузова, а также гибкости сидений.
Подрессоренная масса и конструкция автомобиля
Подрессоренная масса учитывается при разработке подвески автомобиля и материалах, выбранных для ее компонентов. Подвески балочных осей , в которых колеса на противоположных сторонах соединены в виде жесткого узла, обычно имеют большую неподрессоренную массу, чем независимые системы подвески , 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 подвеске с трубкой де Дион ). Легкие материалы, такие как алюминий , пластик , углеродное волокно и / или полые компоненты, могут обеспечить дополнительное снижение веса за счет большей стоимости и / или хрупкости.
Термин «неподрессоренная масса» был придуман математиком Альбертом Хили из компании Dunlop, производящей шины . Он прочитал одну из первых лекций, основанных на жестком аналитическом подходе к конструкции подвески, «Шина как часть системы подвески» в Институте автомобильных инженеров в ноябре 1924 года. Эта лекция была опубликована в виде статьи на 100 страниц.
Внутренние тормоза могут значительно уменьшить неподрессоренную массу, но создают большую нагрузку на полуоси и универсальные шарниры (с постоянной скоростью) и требуют места, которое может быть нелегко разместить. Если двигатель расположен рядом с дифференциалом или трансмиссией, отходящее тепло тормозов может привести к перегреву дифференциала или наоборот, особенно при интенсивном использовании, например, в гонках. Они также затрудняют достижение характеристик подвески, препятствующих погружению, поскольку момент, создаваемый при торможении, не действует на рычаги подвески.
В стойке Чепмена в качестве рычагов подвески использовались приводные валы, поэтому для этого требовался вес только одного компонента, а не двух. Запатентованная Jaguar независимая задняя подвеска (IRS) аналогичным образом уменьшила неподрессоренную массу за счет замены верхних поперечных рычагов подвески на приводные валы, а также установки тормозов внутри в некоторых версиях.
Мотоциклы типа скутеров используют интегрированную систему 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 сказывается на их плохой репутации в плане устойчивости на дороге.