Ofjädrad massa - Unsprung mass
Den ofjädrade massan (i allmänhet ofjädrad vikt ) för ett fordon är massan av upphängningen , hjulen eller spåren (i tillämpliga fall) och andra komponenter som är direkt anslutna till dem. Detta står i kontrast till den fjädrade massan (eller vikten) som stöds av upphängningen, som inkluderar kroppen och andra komponenter i eller fäst vid den. Komponenter av den ofjädrade massan inkluderar hjulaxlar , hjullagren , hjulnav, däck , och en del av vikten av drivaxlar , fjädrar , stötdämpare och upphängningslänkar. Bromsar som är monterade inombordare (dvs. som på drivaxeln och inte en del av hjulet eller dess nav) är en del av ett fordons fjädrade massa.
Effekter
Den ofjädrade massan hos en typisk hjul / däckkombination representerar en avvägning mellan parets stötdämpande / vägspårande förmåga och vibrationsisolering. Ojämnheter och ytfel på vägen orsakar däckkomprimering och orsakar en kraft på den ofjädrade massan. Den ofjädrade massan reagerar sedan på denna kraft med sin egen rörelse. Rörelsesamplituden för små varaktighet och amplitudstötar är omvänt proportionell mot vikten. Ett lättare hjul som lätt kommer tillbaka från vägstötar kommer att få mer grepp och mer konstant grepp när du spårar över en ofullständig väg. Av denna anledning eftersträvas lättare hjul speciellt för högpresterande applikationer. Det lättare hjulet kommer dock att suga upp mindre vibrationer. Ojämnheterna i vägytan kommer att överföras till hytten genom upphängningen och därmed är körkvaliteten och vägbuller sämre. För bultar med längre varaktighet som hjulen följer, orsakar större ofjädrad massa att mer energi absorberas av hjulen och förvärrar körningen.
Pneumatiska eller elastiska däck hjälper till att återställa lite fjäder till den (annars) ofjädrade massan, men dämpningen som är möjlig från däckens flexibilitet begränsas av överväganden om bränsleekonomi och överhettning. Stötdämparna, om sådana finns, dämpar också fjäderrörelsen och måste vara mindre styva än vad som skulle dämpa hjulet studsar optimalt. Så hjulen vibrerar fortfarande efter varje stöta innan de vilar. På grusvägar och på vissa mjukt asfalterade vägar genererar den inducerade rörelsen små stötar, så kallade korrugeringar, tvättbrädor eller "flätor" eftersom de liknar mindre versioner av stötar på vägar gjorda av stockar. Dessa orsakar ihållande hjulstopp i efterföljande axlar, vilket förstorar stötar.
Hög ofjädrad massa förvärrar också hjulkontrollproblem vid hård acceleration eller bromsning. Om fordonet inte har tillräcklig hjulplacering i vertikalt plan (t.ex. en bakhjulsdriven bil med Hotchkiss-drivenhet , en levande axel som stöds av enkla bladfjädrar ), kan vertikala krafter utövas av acceleration eller hård bromsning i kombination med hög ofjädrad massa leda till svåra hjulhopp, kompromissa med grepp och styrning.
En fördelaktig effekt av ofjädrad massa är att oregelbundenheter med hög frekvens, såsom grus i en asfalt eller betongväg, isoleras från kroppen mer fullständigt eftersom däcken och fjädrarna fungerar som separata filtersteg , med den ofjädrade massan som tenderar att kopplas från dem. På samma sätt förbättras ljud- och vibrationsisolering (på bekostnad av hantering), i produktionsbilar, genom användning av gummibussningar mellan ramen och upphängningen, genom eventuell flexibilitet i ramen eller karossarbetet och genom flexibiliteten i sätena.
Ofjädrad massa och fordonsdesign
Ofjädrad massa är ett övervägande vid utformningen av fordonets upphängning och de material som valts för dess komponenter. Balkaxelupphängningar , där hjul på motsatta sidor är anslutna som en styv enhet, har i allmänhet större ofjädrad massa än oberoende upphängningssystem , där hjulen är upphängda och får röra sig separat. Tunga komponenter som differentialen kan göras till en del av den fjädrade massan genom att ansluta dem direkt till kroppen (som i en de Dion-rörupphängning bak). Lätta material, såsom aluminium , plast , kolfiber och / eller ihåliga komponenter kan ge ytterligare viktminskningar på bekostnad av högre kostnad och / eller bräcklighet.
Uttrycket "ofjädrad massa" myntades av matematikern Albert Healey från Dunlop-däckföretaget . Han presenterade en av de första föreläsningarna med en rigid analytisk inställning till upphängningsdesign, 'The Tire as a part of the Suspension System' för Institutionen för bilingenjörer i november 1924. Denna föreläsning publicerades som en 100-sidig uppsats.
Inombordningsbromsar kan avsevärt minska ofjädrad massa, men lägger mer belastning på halvaxlar och (konstant hastighet) universalkopplingar och kräver utrymme som kanske inte är lätt att rymma. Om det ligger bredvid en differential eller transaxel kan spillvärme från bromsarna överhettas differentiellt eller tvärtom, särskilt vid hårt bruk, som tävlingar. De gör det också svårare att uppnå antidykningsupphängningsegenskaper eftersom det moment som skapas av bromsning inte påverkar upphängningsarmarna.
Den Chapman strut användes drivaxlarna som upphängningsarmarna, vilket sålunda kräver endast vikten av en komponent i stället för två. Jaguars patenterade oberoende bakre upphängning (IRS) minskade på samma sätt den ofjädrade massan genom att ersätta upphängningens övre armbensarmar med drivaxlarna, samt montera bromsarna inombordare i vissa versioner.
Scooter- typ motorcyklar använder ett integrerat motorväxellåda-slutdrivsystem som svänger som en del av den bakre upphängningen och därmed delvis är ofjädrad. Detta arrangemang är kopplat till användningen av ganska små hjul, vilket ytterligare påverkar deras dåliga rykte för väghållning.