Неподрессоренная масса (в просторечии неподрессоренный вес ) транспортного средства — это масса подвески , колес или гусениц (в зависимости от применимости) и других компонентов, напрямую соединенных с ними. Это контрастирует с подрессоренной массой (или весом), поддерживаемой подвеской, которая включает в себя кузов и другие компоненты внутри или прикрепленные к нему. Компоненты неподрессоренной массы включают в себя колесные оси , колесные подшипники , ступицы колес, шины и часть веса приводных валов , пружин , амортизаторов и тяг подвески. Тормоза , которые установлены внутри (то есть на приводном валу, а не являются частью колеса или его ступицы), являются частью подрессоренной массы транспортного средства.
Неподрессоренная масса типичной комбинации колесо/шина представляет собой компромисс между способностью пары поглощать неровности/следить за дорогой и виброизоляцией. Неровности и неровности поверхности дороги вызывают сжатие шины, вызывая силу на неподрессоренной массе. Затем неподрессоренная масса реагирует на эту силу собственным движением. Амплитуда движения для неровностей небольшой продолжительности и амплитуды обратно пропорциональна весу. Более легкое колесо, которое легко отскакивает от неровностей дороги, будет иметь большее сцепление и более постоянное сцепление при движении по неровной дороге. По этой причине более легкие колеса ищут, особенно для высокопроизводительных приложений. Однако более легкое колесо будет поглощать меньше вибрации. Неровности дорожного покрытия будут передаваться в салон через подвеску, и, следовательно, качество езды и дорожный шум ухудшаются. При более продолжительных неровностях, которые отслеживают колеса, большая неподрессоренная масса приводит к тому, что колеса поглощают больше энергии, что ухудшает езду.
Пневматические или эластичные шины помогают, восстанавливая некоторую упругость (иначе) неподрессоренной массы, но демпфирование, возможное за счет гибкости шин, ограничено соображениями экономии топлива и перегрева. Амортизаторы, если таковые имеются, также демпфируют движение пружины и должны быть менее жесткими, чем оптимально демпфируют отскок колеса. Поэтому колеса все еще вибрируют после каждого удара, прежде чем остановиться. На грунтовых дорогах и на некоторых дорогах с мягким покрытием вызванное движение создает небольшие удары, известные как гофры, стиральная доска или «вельвет», потому что они напоминают уменьшенные версии ударов на дорогах из бревен. Они вызывают устойчивый отскок колеса на последующих осях, увеличивая удары.
Высокая неподрессоренная масса также усугубляет проблемы с управлением колесами при резком ускорении или торможении. Если у транспортного средства нет адекватного расположения колес в вертикальной плоскости (например, заднеприводный автомобиль с приводом Hotchkiss , ведущим мостом, поддерживаемым простыми листовыми рессорами ), вертикальные силы, возникающие при ускорении или резком торможении, в сочетании с высокой неподрессоренной массой могут привести к сильному подпрыгиванию колес, что ухудшает сцепление и управляемость.
Полезный эффект неподрессоренной массы заключается в том, что высокочастотные неровности дороги, такие как гравий на асфальтовом или бетонном дорожном покрытии, более полно изолируются от кузова, поскольку шины и пружины действуют как отдельные ступени фильтра , а неподрессоренная масса стремится их разъединить. Аналогичным образом, звуко- и виброизоляция улучшается (за счет управляемости) в серийных автомобилях за счет использования резиновых втулок между рамой и подвеской, за счет любой гибкости рамы или кузова и за счет гибкости сидений.
Неподрессоренная масса учитывается при проектировании подвески транспортного средства и материалов, выбранных для ее компонентов. Подвески с балочной осью , в которых колеса на противоположных сторонах соединены как жесткий блок, обычно имеют большую неподрессоренную массу, чем независимые системы подвески, в которых колеса подвешены и могут двигаться отдельно. Тяжелые компоненты, такие как дифференциал, могут быть сделаны частью подрессоренной массы, подсоединив их непосредственно к кузову (как в задней подвеске с трубкой де Диона ). 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 компании Dunlop tire . Он представил одну из первых лекций, в которой был использован жесткий аналитический подход к проектированию подвески, «Шина как часть системы подвески», Институту автомобильных инженеров в ноябре 1924 года. [1] Эта лекция была опубликована в виде 100-страничной статьи. [2]
Внутренние тормоза могут значительно снизить неподрессоренную массу, но увеличивают нагрузку на полуоси и (постоянной скорости) универсальные шарниры и требуют места, которое может быть нелегко разместить. Если они расположены рядом с дифференциалом или трансмиссией, отходящее тепло от тормозов может перегреть дифференциал или наоборот, особенно при жестком использовании, например, во время гонок. Они также затрудняют достижение анти-клевковых характеристик подвески, поскольку момент, создаваемый торможением, не действует на рычаги подвески.
Стойка Чепмена использовала приводные валы в качестве рычагов подвески, таким образом, требуя только веса одного компонента вместо двух. Независимая задняя подвеска Jaguar (IRS) аналогичным образом уменьшила неподрессоренную массу, заменив верхние поперечные рычаги подвески приводными валами, а также установив тормоза внутри в некоторых версиях.
Мотоциклы типа скутера используют интегрированную систему двигатель-коробка передач-главный привод, которая вращается как часть задней подвески и, следовательно, частично неподрессоренная. Такая компоновка связана с использованием довольно маленьких колес, что еще больше влияет на их плохую репутацию в плане устойчивости на дороге. [ необходима цитата ]
{{cite journal}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )