Жёсткость подвески

Поскольку рессора подвески соединена последовательно с относительно жёсткой пружиной шины, рессора подвески оказывает основное влияние на приращение нагрузки, приложенной в центре контакта шины с дорогой, на единицу вертикального перемещения подрессоренных частей автомобиля и, следовательно, частоту собственных колебаний системы в режиме отскока (вертикальном). Так как воздействия ускорений дороги на высоких частотах увеличиваются по амплитуде, наилучшая изоляция достигается за счёт поддержания собственной частоты как можно более низкой. Таким образом, для транспортного средства с заданным весом, чтобы минимизировать собственную частоту желательно использовать самую низкую практическую жёсткость рессоры подвески.

Влияние на ускорения, передаваемые на подрессоренную массу, можно оценить аналитически путём аппроксимации воздействия ускорения дороги в виде функции, которая увеличивается с квадратом частоты. Тогда среднеквадратичное ускорение может быть рассчитано по формуле (5-17) как функция частоты. Рисунок 5.18 показывает спектр ускорения, рассчитанный таким образом для модели четверти автомобиля, в которой жёсткость рессоры подвески варьировалась для достижения собственных частот в диапазоне от 1 до 2 Гц. Поскольку он построен в линейном масштабе, площадь под кривой показывает относительный уровень среднеквадратичного ускорения в показанном диапазоне частот.

Рис. 5.18. Спектр дорожных ускорений при разных собственных частот подрессоренной массы.

Наименьшее ускорение имеет место при собственной частоте 1 Гц. При более высоких значениях собственной частоты (более жёсткие рессоры подвески), пик ускорения в диапазоне от 1 до 5 Гц увеличивается, что отражает большую передачу воздействий дорожных ускорений, а средне-квадратичное ускорение увеличивается на несколько сотен процентов. Кроме того, более жёсткие рессоры увеличивают отклик на частоте собственных колебаний колеса в режиме подпрыгивания около 10 Гц, приводя к лучшей передаче ускорений в высокочастотном диапазоне.

Хотя этот анализ ясно показывает преимущества сохранения подвески мягкой для изоляции от вибраций при езде, практические ограничения длины хода, который может быть получен при заданном размере автомобиля и подвеска конверт, ограничивают собственную частоту для большинства автомобилей до минимального значения в диапазоне от 1 до 1.5 Гц. Спортивные машины, на которых комфортная езда приносится в жертву преимуществам управления при жёсткой подвеске, будут иметь собственные частоты до 2 или 2.5 Гц.