Masa no suspendida

En este diagrama simplificado las ruedas, los neumáticos y la suspensión son parte del peso sin especiar del vehículo, con sólo su chasis/cuerpo de una pieza que constituye su peso espolvo

La masa no suspendida (coloquialmente peso no suspendido) de un vehículo es la masa de la suspensión, las ruedas o las orugas (según corresponda) y otros componentes directamente conectados a ellas.. Esto contrasta con la masa suspendida (o peso) sostenida por la suspensión, que incluye el cuerpo y otros componentes dentro o unidos a él. 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 enlaces de suspensión. Los frenos que están montados en el interior (es decir, como en el eje de transmisión, y no como parte de la rueda o su cubo) son parte de la masa suspendida del vehículo.

Efectos

La masa no suspendida de una combinación típica de rueda/neumático representa una compensación entre la capacidad de absorción de baches/seguimiento de la carretera del par y el aislamiento de vibraciones. Los baches y las imperfecciones de la superficie de la carretera provocan la compresión de los neumáticos, lo que induce una fuerza sobre la masa no suspendida. La masa no suspendida entonces reacciona a esta fuerza con movimiento propio. La amplitud de movimiento para pequeños golpes de duración y amplitud es inversamente proporcional al peso. Una rueda más liviana que rebota fácilmente en los baches del camino tendrá más agarre y un agarre más constante cuando se desplace por un camino imperfecto. Por esta razón, se buscan ruedas más ligeras especialmente para aplicaciones de alto rendimiento. Sin embargo, la rueda más ligera absorberá menos vibraciones. Las irregularidades de la superficie de la carretera se transferirán a la cabina a través de la suspensión y, por lo tanto, la calidad de conducción y el ruido de la carretera serán peores. Para baches de mayor duración que siguen las ruedas, una mayor masa no suspendida hace que las ruedas absorban más energía y empeora la conducción.

Las llantas neumáticas o elásticas ayudan a restaurar algo de resorte a la masa no suspendida (de lo contrario), pero la amortiguación posible de la flexibilidad de la llanta está limitada por consideraciones de economía de combustible y sobrecalentamiento. Los amortiguadores, si los hay, también amortiguan el movimiento del resorte y deben ser menos rígidos de lo que amortiguarían de manera óptima el rebote de la rueda. Entonces, las ruedas todavía vibran después de cada bache antes de detenerse. En caminos de tierra y en algunos caminos con pavimentación suave, el movimiento inducido genera pequeños baches, conocidos como corrugaciones, tablas de lavar o "pana" porque se asemejan a versiones más pequeñas de los baches en las carreteras hechas de troncos. Estos provocan un rebote sostenido de las ruedas en los ejes posteriores, agrandando los baches.

La gran masa no suspendida también exacerba los problemas de control de las ruedas al acelerar o frenar con fuerza. Si el vehículo no tiene una ubicación adecuada de las ruedas en el plano vertical (como un automóvil de tracción trasera con tracción Hotchkiss, un eje vivo sostenido por ballestas simples), las fuerzas verticales ejercidas por la aceleración o el frenado brusco combinados con una gran masa no suspendida pueden conducir a saltos severos 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 grava en una superficie de carretera de asfalto o concreto, se aíslan de la carrocería de forma más completa porque los neumáticos y los resortes actúan como etapas de filtrado separadas, con la masa no suspendida tendiendo a desacoplarlos. Asimismo, se mejora el aislamiento de sonido y vibración (a expensas del manejo), en automóviles de producción, mediante el uso de bujes de goma entre el marco y la suspensión, por cualquier flexibilidad en el marco o carrocería, y por la flexibilidad de los asientos.

Masa no suspendida y diseño del vehículo

La masa no suspendida es una consideración en el diseño de la suspensión de un vehículo y los materiales elegidos para sus componentes. Las suspensiones de eje de viga, en las que las ruedas en lados opuestos están conectadas como una unidad rígida, generalmente tienen una masa no suspendida mayor que los sistemas de suspensión independientes, en los que las ruedas están suspendidas y se les permite moverse 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 De Dion). Los materiales livianos, como el aluminio, el plástico, la fibra de carbono y/o los componentes huecos pueden proporcionar reducciones de peso adicionales a expensas de un mayor costo y/o fragilidad.

El término 'masa no suspendida' fue acuñado por el matemático Albert Healey de la compañía de neumáticos Dunlop. Presentó una de las primeras conferencias con un enfoque analítico rígido para el diseño de la suspensión, 'El neumático como parte del sistema de suspensión' a la Institución de Ingenieros de Automóviles en noviembre de 1924. Esta conferencia se publicó como un documento de 100 páginas.

Los frenos internos pueden reducir significativamente la masa no suspendida, pero imponen más carga sobre los semiejes y las juntas universales (de velocidad constante), y requieren un espacio que puede no acomodarse fácilmente. Si se ubica junto a un diferencial o transeje, el calor residual de los frenos puede sobrecalentar el diferencial o viceversa, particularmente en condiciones de uso intenso, como carreras. También hacen que las características de suspensión anti-hundimiento sean más difíciles de lograr porque el momento creado por el frenado no actúa sobre los brazos de suspensión.

El puntal Chapman usaba los ejes motrices como brazos de suspensión, por lo que solo requería el peso de un componente en lugar de dos. La suspensión trasera independiente (IRS) patentada de Jaguar redujo de manera similar la masa no suspendida al reemplazar los brazos transversales 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 transmisión final de motor y caja de cambios que pivota como parte de la suspensión trasera y, por lo tanto, no tiene suspensión. Esta disposición está relacionada con el uso de ruedas bastante pequeñas, lo que afecta aún más su mala reputación de agarre a la carretera.