¿Qué importancia tiene el efecto de sustituirlas por ruedas-más ligeras?

La esencia de reemplazar el cubo de la rueda es reducir la masa suspendida (la belleza es secundaria).

¿Qué es la masa suspendida?

Las líneas azules representan la parte de la carrocería, las rojas son las ruedas y otra serie de componentes. La conexión entre ellos son las líneas amarillas que representan los resortes y la parte verde que representa los amortiguadores. Por supuesto, también hay una serie de mecanismos de suspensión en el coche real para limitar el movimiento de las ruedas. Esta parte se omite aquí debido a mi inexperiencia.

Estructuralmente, la parte de masa suspendida incluye las partes rojas, amarillas y verdes que se muestran en la imagen, a saber (pero no limitadas a): el cubo de la rueda, los neumáticos (incluidos los tornillos), los tirantes, los resortes, los amortiguadores, los tirantes, el conjunto de freno (tambor de freno o disco de freno + fuelle) y, para algunos modelos, el eje de transmisión, el puente general, etc.

De hecho, puedes pensarlo de esta manera: la razón por la que la imagen está dibujada de una manera tan extraña es para que las personas que no tienen ningún concepto de las masas suspendidas y no suspendidas imaginen el automóvil como tal: el automóvil se puede dividir en dos partes, una parte es la parte que rueda hacia adelante contra el suelo y, después de quitar los resortes y los amortiguadores, aún se puede colocar en el suelo de manera constante. Esta parte es la masa no suspendida. La otra parte es la estructura superior donde se sientan los pasajeros, y si se quita la suspensión, esta parte colapsará y besará el suelo. Debe tener resortes y amortiguadores para soportar esta parte. Y esta parte es la parte suspendida. Las dos partes están conectadas por resortes y amortiguadores. (Por supuesto, los resortes y los amortiguadores generalmente se consideran masa no suspendida).

Comprender esto es comprender lo fundamental de este problema. Esta es también la razón por la que no estoy satisfecho con las explicaciones sobre la optimización de la masa suspendida que se encuentran en los medios automotrices actuales, que consisten en construir este modelo simplificado y luego pensar en la optimización de la masa suspendida. Esto quedará mucho más claro después de considerarlo.

La importancia de reducir la masa suspendida.

Existe un dicho así: 1 kilogramo de masa suspendida, 10 kilogramos de masa no suspendida. Esto significa que reducir la masa suspendida en 1 kg logrará un efecto de optimización aproximadamente equivalente a recortar 10 kg de la masa no suspendida. Por supuesto, esta afirmación sólo circula entre la gente y la situación real es más compleja. Es necesario considerarlo desde dos aspectos: considerar por separado los beneficios que aporta la reducción de la masa suspendida; y considerando de manera integral el impacto de las masas suspendidas y no suspendidas sobre el automóvil.

Primero, veamos qué tipo de impacto tendrá la reducción de la masa suspendida.

Se manifiesta principalmente en el rendimiento de aceleración y desaceleración.

Esto es lo que se entiende por 1 kilogramo de masa suspendida y 10 kilogramos de masa no suspendida.

El principio es fácil de entender. Como componente directamente conectado al eje, la inercia rotacional del cubo de la rueda y los neumáticos tiene un impacto muy directo en el rendimiento. Ya sean 250 CV o 280 CV, 350 Nm o 420 Nm, primero hay que superar la inercia de rotación del cubo de la rueda y los neumáticos antes de que el par pueda transmitirse a través del cubo de la rueda y los neumáticos al suelo. Reducir el peso del cubo de la rueda y los neumáticos (incluido el disco de freno giratorio) puede hacer que la transmisión de potencia sea más directa.

Sin embargo, considerando simplemente el impacto de la reducción de la inercia rotacional en el rendimiento de aceleración y desaceleración, no hay nada que ver con los fuelles y tirantes. Debido a que no giran con las ruedas, su capacidad de obstaculización no es diferente de la parte no suspendida. Entonces, ¿por qué piensan así aquellos a quienes les gusta cambiar los fuelles y discos y les gusta pesarlos?

Esto implica otro aspecto a considerar.

La relación entre masa suspendida y no suspendida.

Esto requiere el uso del modelo simplificado creado anteriormente.

Para un automóvil, la superficie de la carretera definitivamente no es tan lisa como un espejo. Sin mencionar varios baches, badenes, tapas de alcantarillas, varias piedras provocarán vibraciones y, si se observa atentamente la carretera asfaltada, la superficie es bastante rugosa.

Pero en un coche cómodo, lo sentimos tan suave como la seda. Además de utilizar una combinación de resorte y amortiguador más blando, aumentar la relación entre masa suspendida y no suspendida también es un medio eficaz.

Los camiones tienen una característica muy interesante: cuando están vacíos, el vehículo tiembla terriblemente y tiene que cargar algo para poder circular correctamente.

La razón de esto es que ha aumentado la relación entre la masa suspendida y la masa no suspendida.

Volvamos al modelo simplificado. Todos los rebotes en la carretera se aplican inicialmente a la parte no suspendida. El rebote de la parte no suspendida debe entonces afectar a la parte suspendida a través de los resortes y amortiguadores. En estado estacionario, el peso que soportan los resortes es el peso de la parte suspendida. Cuando la parte no suspendida experimenta un rebote, si los resortes se comprimen o expanden, se alterará el equilibrio y se generará presión adicional. Según la segunda ley de Newton, la presión aplicada por los resortes a la parte sin resorte también se aplicará por igual a la parte con resorte. En este momento, hay dos opciones (o se pueden adoptar ambas):

Primero, aumente la masa de la parte con resorte, tal como se carga un camión con mercancías, aumentando la masa de la parte con resorte para debilitar la aceleración causada por el rebote de la parte sin resorte transmitida a través de los resortes. En pocas palabras, es el peso del vehículo el que mantiene el rebote.
En segundo lugar, reduzca la masa de la parte sin resorte, de modo que se reduzca la fuerza de rebote requerida para que la parte sin resorte produzca el mismo rebote, para reducir el impacto sobre la parte con resorte.

En resumen, es necesario aumentar la relación entre la masa de las partes con y sin resorte.

Por supuesto, la situación más ideal es que la masa de las partes con resorte y sin resorte se reduzca, pero la reducción en la parte sin resorte es mayor que la de la parte con resorte. La relación global entre las masas de las partes suspendidas y no suspendidas sigue aumentando.

Por eso, algunas personas suelen decir que un vehículo más pesado se conduce de forma más estable a altas velocidades. Esto es algo razonable, pero una afirmación más precisa es que la relación entre la masa de las partes con y sin resorte es grande y se conduce de manera más estable.

Los resortes y amortiguadores indispensables

Al ser la pieza que conecta las dos secciones y es responsable de soportar, transmitir fuerza y ​​absorber el impacto, la elección de resortes y amortiguadores tiene un mayor impacto. La medida en que la fuerza del rebote de la parte no suspendida se refleja en la parte suspendida está más determinada por los resortes y amortiguadores.

Entonces: la modificación es una ingeniería sistemática y es esencial evitar-la modificación unilateral.