Masa no suspendida

La masa no suspendida (o peso no suspendido ) de un vehículo es la masa de la suspensión , las ruedas o las orugas (según corresponda) y otros componentes conectados directamente a ellas. Esto contrasta con la masa suspendida (o peso) soportada por la suspensión, que incluye la carrocería y otros componentes dentro o unidos a ella. Los componentes de la masa no suspendida incluyen los ejes de las ruedas , los cojinetes de las ruedas , los cubos de las ruedas, los neumáticos y una parte del peso de los ejes de transmisión , los resortes , los amortiguadores y los brazos de suspensión. Los frenos que están montados internamente (es decir, en el eje de transmisión, y no forman parte de la rueda o su cubo) forman parte de la masa suspendida de un vehículo.

La masa no suspendida de una combinación típica de rueda/neumático representa un equilibrio entre la capacidad de absorción de impactos y el seguimiento de la carretera, así como el aislamiento de vibraciones. Los baches e imperfecciones de la superficie de la carretera provocan la compresión del neumático, ejerciendo una fuerza sobre la masa no suspendida. Esta masa reacciona a dicha fuerza con su propio movimiento. La amplitud del movimiento para baches de corta duración y amplitud es inversamente proporcional al peso. Una rueda más ligera, que rebota fácilmente tras los baches, tendrá mayor agarre y una adherencia más constante al circular sobre una carretera irregular. Por este motivo, se buscan ruedas más ligeras, especialmente para aplicaciones de alto rendimiento. Sin embargo, una rueda más ligera absorberá menos vibraciones. Las irregularidades de la superficie de la carretera se transmitirán al habitáculo a través de la suspensión, lo que empeora la calidad de la marcha y el ruido de la carretera. Para baches de mayor duración que las ruedas siguen, una mayor masa no suspendida provoca que las ruedas absorban más energía, lo que empeora la comodidad de la marcha.

Los neumáticos neumáticos o elásticos ayudan a restaurar cierta elasticidad a la masa (de otro modo) no suspendida, pero la amortiguación posible gracias a la flexibilidad del neumático está limitada por consideraciones de ahorro de combustible y sobrecalentamiento. Los amortiguadores, si los hay, también amortiguan el movimiento del resorte y deben ser menos rígidos de lo que amortiguaría de forma óptima el rebote de la rueda. Por lo tanto, las ruedas siguen vibrando después de cada bache antes de detenerse. En caminos de tierra y en algunos caminos con pavimento blando, el movimiento inducido genera pequeños baches, conocidos como ondulaciones, surcos o "corduroy" porque se asemejan a versiones más pequeñas de los baches en caminos de troncos. Estos provocan un rebote sostenido de las ruedas en los ejes subsiguientes, lo que agranda los baches.

Una masa no suspendida elevada también agrava los problemas de control de las ruedas durante aceleraciones o frenadas bruscas. Si el vehículo no tiene una posición adecuada de las ruedas en el plano vertical (como un automóvil de tracción trasera con transmisión Hotchkiss , un eje rígido soportado por ballestas simples ), las fuerzas verticales ejercidas por la aceleración o el frenado brusco, combinadas con una masa no suspendida elevada, pueden provocar un rebote severo de las ruedas, comprometiendo la tracción y el control de la dirección.

Un efecto beneficioso de la masa no suspendida es que las irregularidades de la carretera de alta frecuencia, como la gravilla en una superficie de asfalto u hormigón, se aíslan de la carrocería de forma más completa, ya que los neumáticos y los muelles actúan como etapas de filtrado independientes , y la masa no suspendida tiende a desacoplarlos. Asimismo, el aislamiento acústico y de vibraciones mejora (a costa de la maniobrabilidad) en los automóviles de producción gracias al uso de casquillos de goma entre el chasis y la suspensión, a la flexibilidad del chasis o la carrocería y a la flexibilidad de los asientos.

La masa no suspendida es un factor importante en el diseño de la suspensión de un vehículo y en la selección de los materiales para sus componentes. Las suspensiones de eje rígido , en las que las ruedas de lados opuestos se conectan como una unidad rígida, generalmente presentan una mayor masa no suspendida que los sistemas de suspensión independiente , en los que las ruedas se suspenden y se mueven por separado. Los componentes pesados, como el diferencial, pueden formar parte de la masa suspendida conectándolos directamente a la carrocería (como en una suspensión trasera de tubo De Dion ). Los materiales ligeros, como el aluminio , el plástico , la fibra de carbono o los componentes huecos, permiten reducir aún más el peso, aunque a costa de un mayor coste o una mayor fragilidad.

El término «masa no suspendida» fue acuñado por el matemático Albert Healey, de la empresa de neumáticos Dunlop . En noviembre de 1924, presentó ante la Institución de Ingenieros Automotrices una de las primeras conferencias que adoptaban un enfoque analítico riguroso para el diseño de la suspensión: «El neumático como parte del sistema de suspensión». ^{[ 1 ]} Esta conferencia se publicó como un documento de 100 páginas. ^{[ 2 ]}

Los frenos internos pueden reducir significativamente la masa no suspendida, pero aumentan la carga sobre los semiejes y las juntas universales (de velocidad constante) , y requieren un espacio que puede ser difícil de conseguir. Si se ubican junto a un diferencial o una transmisión, el calor residual de los frenos puede sobrecalentar el diferencial o viceversa, especialmente en condiciones de uso intensivo, como en competición. Además, dificultan la consecución de las características de suspensión antidive, ya que el momento generado por el frenado no actúa sobre los brazos de la suspensión.

El puntal Chapman utilizaba los ejes de transmisión como brazos de suspensión, lo que requería el peso de un solo componente en lugar de dos. La suspensión trasera independiente (IRS) de Jaguar también redujo la masa no suspendida al reemplazar los brazos superiores de la suspensión con los ejes de transmisión, además de montar los frenos en el interior en algunas versiones.

Las motocicletas tipo scooter utilizan un sistema integrado de motor, caja de cambios y transmisión final que pivota como parte de la suspensión trasera y, por lo tanto, carece parcialmente de amortiguación. Esta configuración está ligada al uso de ruedas bastante pequeñas, lo que contribuye aún más a su mala reputación en cuanto a agarre en carretera.

• masa elástica