Masa nieresorowana - Unsprung mass
Masy bez sprężyny (potocznie waga bez sprężyny ) z pojazdu jest masa z zawieszeniem , koła lub torów (odpowiednio), a także innych składników bezpośrednio z nimi związanych. Kontrastuje to z resorowaną masą (lub ciężarem) podtrzymywaną przez zawieszenie, która obejmuje korpus i inne elementy wewnątrz lub do niego przymocowane. Składniki masy nieresorowanej obejmują osie kół, łożyska kół, piasty kół, opony oraz część ciężaru półosi napędowych , sprężyn , amortyzatorów i łączników zawieszenia. Hamulce zamontowane wewnątrz (tj. Jak na wale napędowym, a nie jako część koła lub jego piasty) są częścią masy resorowanej pojazdu.
Efekty
Masa nieresorowana typowej kombinacji koło / opona stanowi kompromis między zdolnością pary do pochłaniania nierówności / śledzenia drogi a izolacją drgań. Wyboje i niedoskonałości nawierzchni na drodze powodują ściskanie opony, wywierając siłę na masę nieresorowaną. Masa nieresorowana reaguje następnie na tę siłę własnym ruchem. Amplituda ruchu w przypadku krótkich skoków i skoków amplitudy jest odwrotnie proporcjonalna do ciężaru. Lżejsze koło, które łatwo odbija się od nierówności na drodze, będzie miało lepszą przyczepność i bardziej stałą przyczepność podczas śledzenia po niedoskonałej drodze. Z tego powodu lżejsze koła są poszukiwane szczególnie do zastosowań wymagających wysokiej wydajności. Jednak lżejsze koło będzie pochłaniało mniej wibracji. Nierówności nawierzchni drogi przenoszą się do kabiny poprzez zawieszenie, a tym samym jakość jazdy i hałas na drodze są gorsze. Przy dłuższych nierównościach, za którymi podążają koła, większa masa nieresorowana powoduje pochłanianie większej ilości energii przez koła i pogarsza jazdę.
Opony pneumatyczne lub elastyczne pomagają przywrócić część sprężyny do (inaczej) masy nieresorowanej, ale tłumienie możliwe dzięki elastyczności opony jest ograniczone ze względu na oszczędność paliwa i przegrzanie. Amortyzatory, jeśli występują, również tłumią ruch sprężyny i muszą być mniej sztywne, niż optymalnie tłumiłyby odbijanie się koła. Tak więc koła nadal wibrują po każdym uderzeniu, zanim zatrzymają się. Na drogach gruntowych i na niektórych miękko utwardzonych drogach indukowany ruch generuje niewielkie wyboje, zwane falami, tarciem lub „sztruksem”, ponieważ przypominają one mniejsze wersje wybrzuszeń na drogach wykonanych z bali. Powodują one trwałe odbijanie się kół na kolejnych osiach, zwiększając nierówności.
Wysoka masa nieresorowana pogarsza również problemy z prowadzeniem koła podczas gwałtownego przyspieszania lub hamowania. Jeżeli pojazd nie posiada odpowiedniego położenia koła w płaszczyźnie pionowej (jak tylne koła samochodu z napędem Hotchkiss , na żywo osi obsługiwanej przez proste sprężyn płytkowych ) sił pionowych, wywieranych przez przyspieszanie lub ostrego hamowania w połączeniu z wysoką nieresorowanej masy puszki prowadzić do silnego przeskakiwania kół, pogarszając przyczepność i kontrolę nad kierownicą.
Korzystnym efektem masy nieresorowanej jest to, że nierówności drogowe o wysokiej częstotliwości, takie jak żwir w asfalcie lub nawierzchni betonowej, są bardziej odizolowane od nadwozia, ponieważ opony i sprężyny działają jako oddzielne stopnie filtrowania , a masa nieresorowana ma tendencję do odłączania się im. Podobnie poprawiono izolację dźwięku i drgań (kosztem obsługi) w produkowanych samochodach przez zastosowanie gumowych tulei między ramą a zawieszeniem, dowolną elastyczność ramy lub nadwozia oraz elastyczność siedzeń.
Masa nieresorowana i konstrukcja pojazdu
Masa nieresorowana jest brana pod uwagę przy projektowaniu zawieszenia pojazdu i materiałów wybranych na jego elementy. Zawieszenia osi belek , w których koła po przeciwnych stronach są połączone jako sztywna jednostka, generalnie mają większą masę nieresorowaną niż niezależne układy zawieszenia , w których koła są zawieszone i mogą poruszać się oddzielnie. Ciężkie elementy, takie jak mechanizm różnicowy, mogą być częścią masy resorowanej, łącząc je bezpośrednio z nadwoziem (jak w tylnym zawieszeniu z rurką de Dion ). Lekkie materiały, takie jak aluminium , plastik , włókno węglowe i / lub puste w środku komponenty mogą zapewnić dalsze zmniejszenie ciężaru kosztem większego kosztu i / lub kruchości.
Termin „masa nieresorowana” został wymyślony przez matematyka Alberta Healeya z firmy Dunlop . Jeden z pierwszych wykładów, przyjmując sztywne analityczne podejście do projektowania zawieszenia, „Opona jako część układu zawieszenia” wygłosił w Instytucie Inżynierów Samochodowych w listopadzie 1924 r. Wykład ten został opublikowany jako 100-stronicowy artykuł.
Hamulce wewnętrzne mogą znacznie zmniejszyć masę nieresorowaną, ale powodują większe obciążenie półosi i przegubów Cardana (o stałej prędkości) i wymagają przestrzeni, której nie można łatwo pomieścić. Jeśli znajduje się obok mechanizmu różnicowego lub mostu pędnego, ciepło odpadowe z hamulców może przegrzać mechanizm różnicowy lub odwrotnie, szczególnie podczas intensywnej eksploatacji, na przykład podczas wyścigów. Utrudniają również uzyskanie właściwości zawieszenia zapobiegającego nurkowaniu, ponieważ moment utworzony przez hamowanie nie działa na wahacze.
Chapman rozpora stosuje się półosie napędowe jak wahacze, wymagając w ten sposób tylko ciężaru jednego składnika, a nie dwa. Opatentowane przez Jaguara niezależne tylne zawieszenie (IRS) podobnie zmniejszyło masę nieresorowaną poprzez zastąpienie górnych wahaczy wahacza wałami napędowymi, a także montaż hamulców w niektórych wersjach.
Motocykle typu skuter wykorzystują zintegrowany układ napędowy ze zintegrowanym silnikiem i skrzynią biegów, który obraca się jako część tylnego zawieszenia, a zatem jest częściowo nieresorowany. Rozwiązanie to wiąże się ze stosowaniem dość małych kół, co dodatkowo wpływa na ich złą reputację w zakresie trzymania się drogi.