Среди автолюбителей редко услышишь понятие «неподрессоренная масса». Однако стоит зайти в сервис, и там вы услышите его точно, и причём не раз. Часто его используют ещё автоспортсмены и инженеры. Но если вы не из числа трёх последних и этот термин вам не знаком, то эта статья специально для вас. В ней мы простыми словами расскажем, что же такое «неподрессоренная масса» и для чего она нужна.
Содержание:
У каждого автомобиля есть подрессоренная и неподрессоренная масса. Давайте для начала разберём само слово. В его основе лежат рессоры – несущие упругие элементы подвески. Всё, что ниже этих элементов, относится к неподрессоренной массе, а именно:
Что же всё-таки такое подрессоренная масса? Это всё, что несёт на себе подвеска:
Проще говоря, подвеска и всё, что выше, – это подрессоренная масса, ниже – неподрессоренная.
Неподрессоренная масса влияет на 3 основных фактора: плавность хода, устойчивость на дороге, расход топлива и динамика авто. Рассмотрим каждый из них подробнее.
Когда колесо наезжает на неровность, ему нужно быстро переместиться вверх, чтобы преодолеть препятствие, и так же быстро опуститься в яму, чтобы не потерять контакт с дорогой. Чем тяжелее колесо, ступица, тормозной механизм и другие элементы, расположенные ниже пружин, тем сложнее подвеске заставить их мгновенно следовать за профилем дороги.
В результате тяжёлое колесо запаздывает: оно не успевает подняться на кочку и с силой ударяет в неё, а при попадании в выбоину зависает, после чего жёстко падает на дальний край. Все эти удары и толчки передаются на кузов, снижая комфорт. Чтобы справиться с тяжёлыми колёсами, инженерам часто приходится делать подвеску жёстче, что ещё больше ухудшает фильтрацию мелких неровностей вроде стыков асфальта или гравия. Лёгкие же колёса, напротив, позволяют подвеске мягко «облизывать» дорогу, гася вибрации ещё до того, как они дойдут до кузова. Именно поэтому снижение неподрессоренной массы — один из главных способов повысить плавность хода без перехода на слишком мягкие, склонные к раскачке пружины.
Неподрессоренная масса влияет на устойчивость прежде всего через способность колёс сохранять надёжный контакт с дорогой. Чем меньше неподрессоренная масса, тем выше устойчивость. Когда автомобиль едет по неровной дороге, тяжёлое колесо из-за инерции запаздывает с движениями вверх-вниз, не успевает плотно прижаться после ямы или кочки к дороге и на мгновение теряет сцепление. Даже небольшое боковое усилие в этот момент может сдвинуть колесо в сторону, вызывая рывок руля или изменение траектории. Лёгкое же колесо, напротив, «прилипает» к дороге, отрабатывая каждый миллиметр её профиля без задержки. Особенно критично это в поворотах: лёгкая неподрессоренная масса позволяет подвеске быстрее подстроиться под крен, тогда как тяжёлые колёса создают гироскопический эффект, требуют больше усилий от амортизаторов и делают реакцию на руль более вялой, увеличивая дугу поворота и риск заноса.
Кроме того, большая неподрессоренная масса ухудшает устойчивость при торможении на неровностях. Колесо, которое прыгает или зависает из-за своей тяжести, не может передавать постоянное тормозное усилие — АБС срабатывает чаще и грубее, а эффективное замедление снижается. На скользкой или разбитой дороге тяжёлое ведущее колесо легче срывается в пробуксовку, потому что его инерция мешает быстро подстроить тягу под меняющийся коэффициент сцепления. Таким образом, снижение неподрессоренной массы не только улучшает плавность хода, но и повышает устойчивость, делая автомобиль более послушным и предсказуемым. Именно поэтому гоночные автомобили стремятся максимально облегчить колёса, ступицы и тормоза.
Неподрессоренная масса влияет на динамику и расход топлива заметнее на неровных дорогах и при резких ускорениях. При разгоне двигатель тратит энергию не только на движение машины вперёд, но и на раскрутку колёс, тормозных дисков и ступиц. Для раскрутки вращающегося килограмма нужно больше энергии, чем для разгона килограмма в багажнике, поэтому облегчение колёс даёт прямой выигрыш в приёмистости. На ровной трассе эффект минимален, но на разбитой дороге или в городе с частыми разгонами ситуация меняется: двигатель вынужден постоянно раскручивать тяжёлые колёса, а амортизаторы тратить дополнительную энергию на гашение их вертикальных колебаний, и эта энергия в итоге берётся из топливного бака.
Снижение неподрессоренной массы не заменяет снижение общей массы автомобиля, но даёт двойной эффект: каждый сэкономленный килограмм на колесе работает как полтора-два килограмма в кузове из-за вращательной инерции. Поэтому легкосплавные диски улучшают разгон, торможение и экономию топлива, особенно в городском цикле. На загородной трассе с постоянной скоростью и идеальным асфальтом влияние неподрессоренной массы на расход топлива становится пренебрежимо малым.
Выше мы выяснили, чем меньше неподрессоренная масса или больше подрессоренная, тем лучше плавность хода и устойчивее машина. На самом деле, важную роль тут играет именно соотношение двух этих масс. Меняя соотношение, можно влиять на плавность. В среднем, оно 1:15. Сейчас этот показатель может быть 1:25 в некоторых машинах. Чем тяжелее кузов по отношению к колесу, тем плавней будет ехать машина.
Конечно, можно просто увеличить подрессоренную массу, не трогая неподрессоренную, но тогда авто потеряет в динамике и увеличится расход топлива. Но это важные показатели, нельзя ими пренебрегать. Масса выше подвески и так значительно увеличилась за последние годы за счёт шумоизоляции и систем безопасности. Поэтому лучше изменить вторую. Тогда получится минимизировать большой расход и увеличить динамические показатели. При этом машина будет более плавной. Из-за этого производители современных автомобилей стараются снизить вес колёс и не только. Помните, просто взять тяжёлый кузов и повесить его на лёгкие колёса и подвеску тоже нельзя. Авто может и будет ехать плавно, но управляемость будет ужасной.
За последние 30 лет средняя неподрессоренная масса легкового авто уменьшилась с 60–70 кг на ось до 35–45 кг. Это стало возможным благодаря современным технологиям, которые всё чаще используются при производстве современных машин.
Легкосплавные диски
Это экономит 3–7 кг на колесо, то есть 12-28 кг на всю неподрессоренную массу. Вы также можете услышать, что кованые диски лучше остальных. Так вот, кованые диски и легкосплавные — это одно и то же. Диски бывают штампованные, литейные и кованые. Штампованные самые тяжёлые, обычно один весит 8,5–13,6 кг. Литейные полегче – 7,3–10,5 кг. Кованые же самые лёгкие – 6–8 кг.
Однако не забывайте, что, меняя диски на более лёгкие, нужно обращать внимание на шины и диаметр колёс. Представьте стандартное 15-дюймовое колесо: диск весит около 9,5 кг, шина 205/65 — почти 10 кг. Итого 19,5 кг на колесо. Если заменить штампованные диски на легкосплавные весом 8 кг, каждое колесо станет легче на 1,5 кг (примерно на 8%). При переходе на 16-дюймовые диски (8 кг) и шины 225/50 (10,7 кг) общий вес колеса составит 18,7 кг — выигрыш 0,7 кг по сравнению с исходным вариантом. А при установке 17-дюймовых дисков (8,5 кг) и шин 235/45 (11,9 кг) колесо потяжелеет уже до 22 кг, что на 20% тяжелее базового варианта. Такое увеличение веса заметно ухудшит динамику разгона.
Как подобрать диски для автомобиля?
Многорычажные подвески
Их используют вместо массивных балок. Вместо одного тяжёлого элемента используется система лёгких, специализированных деталей, каждая из которых оптимизирована по весу. Это снижает неподрессоренную массу и улучшает управляемость и плавность хода, хотя сами рычаги занимают больше места и сложнее в производстве, чем простая балка.
Алюминиевые поворотные кулаки и рычаги
Они до 40% легче стальных. Всё благодаря плотности самих материалов. Но алюминиевые используют также из-за возможности создавать более сложные и точно рассчитанные формы, которые используют материал только в нужных местах.
Карбон-керамические тормозные диски
Гораздо легче чугунных аналогов. В среднем легче на 50%. В современных автомобилях используются чугунные диски, но сделаны они уже по новым технологиям, что сделало их легче. Например, высокоуглеродистый или легированный ниобием чугуна. Такие диски по весу примерно равны карбон-керамическим первого поколения.
Шины с оптимизированным каркасом
Оптимизированный каркас шины снижает её вес за счёт трёх основных методов. Во-первых, использование более прочных нитей корда позволяет уменьшить количество слоёв или плотность сетки без потери прочности. Во-вторых, радиальная конструкция требует всего одного слоя корда вместо нескольких, как в диагональных шинах. В-третьих, компьютерное моделирование помогает убрать лишний материал там, где он не влияет на жёсткость. В итоге снижается неподрессоренная масса, улучшается динамика и падает сопротивление качению, что экономит топливо.
Также можно снизить массу, уменьшив диаметр колёс. Но тут есть очень важный момент, который нельзя игнорировать. Если вы хотите снизить массу колеса, необходимо уменьшать диаметр всего колеса, а не только диска. Если решите оставить диаметр колеса прежним, а диаметр диска уменьшить, то нужно увеличить высоту шины. Тогда вес останется неизменным.
Понимание термина «неподрессоренная масса» помогает грамотно эксплуатировать автомобиль: например, избегать перегруза или выбирать колёса оптимального веса. В инженерии оптимальное соотношение подрессоренной и неподрессоренной масс — один из приоритетов при проектировании подвески. Зная эти основы, вы сможете лучше понимать особенности своего авто и принимать взвешенные решения при его доработке или загрузке.
Ежедневно, с 9:00 до 21:40
Москва, Волгоградский проспект, д. 41, к. 1, 109316
