Активный стабилизатор поперечной устойчивости: принцип работы, фото

Стабилизатор поперечной устойчивости

Стабилизатор поперечной устойчивости — устройство, относящееся к подвеске автомобиля, предназначено для уменьшения боковых кренов при поворотах автомобиля (не дает автомобилю опрокинуться). Стабилизатор устанавливается на всех современных автомобилях. Именно стабилизатор поперечной устойчивости отвечает за устойчивость, качество управляемости и маневренность автомобиля. В конце концов, от этой немаловажной детали зависит безопасность движения.

Назначение стабилизатора поперечной устойчивости

Главное предназначение стабилизатора поперечной устойчивости – перераспределение нагрузки между упругими элементами подвески во время движения. Во время поворота автомобиль кренится, что сказывается на траектории движения, именно в этот момент начинает работать стабилизатор поперечной устойчивости.

Как работает стабилизатор поперечной устойчивости

При повороте автомобиля одна стойка поднимается, а вторая опускается, то есть они смещаются в противоположные стороны, средняя часть стабилизатора, которая называется стержень, начинает закручиваться.

Как следствие с той стороне, где автомобиль «кренился» на бок, стабилизатор приподнимает кузов, а с противоположной стороны – опускает кузов. Чем больше величина наклона, тем сильнее сопротивление стабилизатора. Затем автомобиль выравнивается, снижается крен во время поворота и улучшается качество сцепления колес с дорогой.

Если вы хотите разобрать работу стабилизатора поперечной устойчивости более подробно, эта информация вам пригодится.

Для создания сопротивления крена автомобиля применяется торсион, который крепится в ступичном узле колеса.

Торсион работает на скручивание, создает сопротивления крену автомобиля. Крепится торсион в ступичном узле левого колеса, далее проходит в направлении движения до шарнирного узла крепления к кузову, далее в латеральном направлении к противоположному борту автомобиля, где крепится зеркально аналогично первому борту. Отрезки торсиона, проходящие в направлении движения, работают как рычаги при работе подвески в вертикальном направлении. При отсутствии крена оба отрезка поворачиваются на один и тот же угол, торсион не скручивается и проворачивается в узлах крепления к кузову как целое. При крене автомобиля левый и правый отрезки торсиона поворачиваются на различные углы, скручивая торсион и создавая упругий момент, сопротивляющийся крену. На зависимых задних подвесках часто отсутствует, вместо этого продольные рычаги прикрепляются к балке жестким соединением, способным передавать крутящий момент. Таким образом, вся балка в сборе с продольными рычагами выступает торсионом.

На передних подвесках типа Мак Ферсон «рычажные» отрезки торсиона часто применяются как один из 2 нижних рычагов подвески, также передавая продольные (в направлении движения) силы от ступицы на кузов.

Стабилизаторы могут устанавливаться или на обе оси , или только на одну (обычно на переднюю).

Устройство стабилизатора поперечной устойчивости

Стабилизатор поперечной устойчивости состоит из основных элементов:

  • Стальная труба (стержень) П-образной формы – средняя часть.
  • Две стойки (тяги)
  • Крепления (хомутики, резиновые втулки)

Рассмотрим данные элементы подробнее.

Стержень стабилизатора поперечной устойчивости

Стержень стабилизатора представляет собой упругую поперечную распорку. Стержень изготавливается из пружинной стали. Стержень – главный элемент стабилизатора поперечной устойчивости. В большинстве случаев стальной прут имеет сложную форму.

Стойки стабилизатора

Стойки стабилизатора поперечной устойчивости или в просто народе «тяги» – это элементы, соединяющие концы стального стержня с рычагом или стойкой подвески. Стойка выглядит, как шток размером 5-20 см, с шарнирными соединениями по бокам для подвижности соединения. Шарниры защищаются от грязи и пыли пыльниками.

Крепление стабилизатора поперечной устойчивости

Крепление стабилизатора поперечной устойчивости осуществляется с помощью резиновых втулок и хомутов. Стержень стабилизатора крепится к кузову автомобиля в двух местах с помощью хомутов.

Виды стабилизатора поперечной устойчивости

Существует два вида стабилизатора поперечной устойчивости: передний и задний стабилизаторы. В некоторых легковых автомобилях задняя поперечная стальная распорка не устанавливается, а передний стабилизатор устанавливается на всех современных автомобилях.

Активный стабилизатор поперечной устойчивости

Активный стабилизатор поперечной устойчивости дает возможность управлять изменением жесткости под разный тип дорожного покрытия и характер движения. Для более резких поворотов выставляется максимальная жесткость, на грунтовой дороге средняя жесткость, а по бездорожью функция отключается.

Производители элементов стабилизатора поперечной устойчивости

Существуют производители оригинальных стабилизаторов поперечной устойчивости, а также международные производители, специализирующиеся на производстве компонентов стабилизатора поперечной устойчивости, направленных на вторичный рынок, например: Delphi Corporation, Wulf Gaertner Autoparts AG, ZF Friedrichshafen AG, Robert Bosch GmbH.

SneiKSlik › Blog › Стабилизатор поперечной устойчивости, что это такое, принцип работы

Сегодня расскажу об устройстве, которое выполняет одну из самых главных функция для обеспечения безопасности дорожного движения. Это стабилизатор поперечной устойчивости (СПУ). Давайте разберемся, что это за устройство.

Стабилизатор — это металлическая балка с изогнутыми концами, крепящаяся к обоим (в основном к передним) колесам через втулки на корпус автомобиля, в которых может свободно вращаться. Ставится он обычно на независимой подвеске. Если сзади мост или балка, то функцию стабилизатора выполняет балка (на переднем приводе) и поперечная штанга на заднем.

Функции стабилизатора поперечной устойчивости:

Само название говорит о том, что механизм стабилизирует автомобиль на дороге.

Давайте разберемся, как это происходит.

Входя в поворот, по законам физики, наше тело смещается от оси поворота, т.е. пытается вылететь с поворота. Тоже самое происходит с автомобилем. Во время поворота внешние колеса, по отношению к повороту, пытаются выскользнуть, а внутренние приподнимаются и теряют сцепление с дорогой. При сжатии внешнего колеса подвеска его сжимается, и через изогнутый конец балки стабилизатор прокручивается. На другом конце балки другая изогнутая часть стабилизатора прокручивается вниз, пытаясь прижать поднимающееся колесо к земле. Таким образом, при вхождении в поворот стабилизатор перекидывает нагрузку с одной стороны автомобиля на другую, при этом пытается держать корпус вашего железного коня параллельно к дороге.

Где нужен стабилизатор?

Стабилизатор поперечной устойчивости необходим при езде на высоких скоростях. Он помогает автомобилю максимально быстро, не теряя скорости, пройти поворот, предотвращая его от опрокидывания.

Недостатки стабилизатора ПУ.

Обычно, если где-то выигрываем в чем- то, то найдется место, в котором проигрываем. СПУ не исключение. Дело в том, что сам стабилизатор уменьшает ход подвески автомобиля, и на бездорожье колеса в трудно проходимых местах просто напросто могут потерять сцепление с дорогой. Поэтому внедорожники имеют либо электронное отключение стабилизатора, либо он легко снимается. На электронных системах стабилизатор включается после 20 км/ч. Это нужно, если забыли его включить.

Что будет если поставить более толстый или жесткий стабилизатор?

Многие скажут: так давайте выкинем свои стандартные стабилизаторы поперечной устойчивости и поставим толстый спортивный СПУ. Дело в том, что система рассчитана на каждый автомобиль индивидуально. Если поставить более жесткий, независимая подвеска станет зависимой, как допустим мост на заднеприводной классике, при наезде на кочку одним колесом будет ощущаться и другим, а это не есть комфорт. Для улучшения управляемости на скорости лучше поставить жесткие пружины и короткоходные амортизаторы, но придется пожертвовать комфортом.

Как активные стабилизаторы делают внедорожники управляемыми как легковушки?

Зачем на внедорожники ставят активные стабилизаторы?

Активный стабилизатор поперечной устойчивости очень полезная в автомобильном быту вещь. Это все равно, что иметь набор свейбаров. Одни очень жесткие, на которых хорошо пролетать замысловатые повороты, другие – для повседневной езды, когда мягкость и комфорт неспешного передвижения выходит на первый план.

Технология активно применяется на всех дорогих и спортивных автомобилях, а недавно она перешла на внедорожники. Активные стабилизаторы поперечной устойчивости помогают автомобилям SUV с высоким центром тяжести избегать кренов кузова и позволяют, тем самым, быстрее и что немаловажно, безопаснее проходить повороты.

Но как они работают? Благодаря этому подробному видео объяснению, вы сможете узнать, как.

Когда автомобиль поворачивает, его центр тяжести наклоняется наружу поворота, сжимая внешнюю подвеску и разжимая внутреннюю. Такой перекос крайне негативно сказывается на всем поведении движущегося автомобиля, начиная от изменения траектории движения, до снижения скорости прохождения поворота. В общем, управляемость ухудшается.

Для борьбы с этой исходной конструктивной особенностью любой подвески, любого автомобиля, инженеры придумали так называемые стабилизаторы поперечной устойчивости, которые соединяют обе стороны подвески единой тягой, тем самым уменьшая дифференциацию между двумя частями подвески (левую и правую), и таким образом, уменьшая крены кузова.

Десятки лет эволюции этого, по своей природе незамысловатого элемента, вылились в очень интересную систему, которая в буквальном смысле «на лету» способна регулировать жесткость свейбара, в отличие от обычных стабилизаторов, где жесткость изначально задана одна.

Для такой чудесной регулировки используется конструкция с электромотором, установленном по центру стабилизатора, который прикладывает противоположенный по направлению крутящий момент развиваемый в данный промежуток времени центробежными силами. Тем самым крен кузова даже высокого и тяжелого кроссовера уменьшается многократно и может быть практически незаметен.

Технология пока применяется на очень дорогих внедорожниках вроде Audi, Bentley и Lamborghini, на которых используемая современная 48-вольтовая система питает мощные электрические моторы, задействованные в стабилизации.

В схеме задействованы:

Два электромеханических активных стабилизатора поперечной устойчивости на передней и задней осях с электрическим приводным мотором, установленным на них.

Преобразователь напряжения постоянного тока

Два блока управления стабилизаторами

Mercedes и Rolls Royce используют аналогичные, но конструктивно отличающиеся системы в своих роскошных автомобилях.

Джейсон Фенске из Engineering Explained, покажите и расскажет, как работают активные стабилизаторы в своем последнем видео, используя Audi Q7 в качестве примера:

Видео с YouTube канала: Engineering Explained

Включите перевод субтитров в настройках YouTube плеера, чтоб не пропустить всех деталей.

Отключаемые стабилизаторы поперечной устойчивости

Стабилизатор противодействует поперечным наклонам кузова и повышает устойчивость автомобиля при движении на повороте, скручиваясь, противодействует противоположному по отношению к кузову перемещению колес одной оси автомобиля.

У вседорожного автомобиля с высоко расположенным центром тяжести стабилизатор должен быть достаточно жестким, чтобы противостоять чрезмерным наклонам его кузова при движении с большими скоростями на поворотах. При движении вне дорог напротив более пригодны стабилизаторы малой жесткости, допускающие большие перекосы оси автомобиля относительно кузова, благодаря чему улучшается передача тяговых усилий колесами и повышается плавность хода автомобиля. При отключенном стабилизаторе разность хода колес одной оси автомобиля может быть увеличена на 60 мм.

Основными компонентами системы отключаемых стабилизаторов являются:

  • гидравлический блок
  • блок управления стабилизаторами
  • стабилизаторы с соединительными устройствами

Главным элементом отключаемого стабилизатора является гидравлическая кулачковая муфта 1, которая позволяет соединять и разъединять плечи стабилизатора. Она расположена в средней части стабилизатора.

Рис. Отключаемый стабилизатор поперечной устойчивости:
1 – плечи стабилизатора; 2 – кулачковая муфта

Кулачковая муфта с гидроприводом содержит полумуфты 1 и 8, соединительный элемент 6, страхующую пружину 5 и расположенный на разъединителе датчик его состояния 7. Соединительный элемент свободно перемещается вдоль стабилизатора под действием давления рабочей жидкости. При этом он заходит между кулачками полумуфт, обеспечивая их геометрическое замыкание. Выступы соединительного элемента никогда не выходят полностью из проемов между кулачками полумуфт, благодаря чему подключение стабилизатора обеспечивается при любом его исходном положении.

Рис. Кулачковая муфта:
1 – охватывающая полумуфта; 2 – рабочая полость 1; 3 – упорный игольчатый подшипник; 4 – рабочая полость 2; 5 – страхующая пружина; 6 – соединительный элемент; 7 – датчик состояния стабилизатора; 8 – охватываемая полумуфта; 9 – правое плечо стабилизатора; 10 – магнитный штифт на соединительном элементе; 11 – левое плечо стабилизатора; а – муфта замкнута; б – муфта разомкнута

Страховочная пружина винтовая пружина 5 обеспечивает подключение стабилизатора при неисправности гидравлической системы или электрических компонентов системы управления. Чтобы снизить износ в месте сопряжения пружины с соединительным элементом, между ними установлен упорный игольчатый подшипник 3.

Управление стабилизаторами осуществляется с помощью кнопки или автоматически. При нажиме кнопки вырабатываются сигналы отключения и подключения стабилизаторов, которые направляются в блок управления ими.

Общая гидравлическая схема отключаемых стабилизаторов поперечной устойчивости показана на рисунке.

Рис. Блок-схема системы управления стабилизаторами:
1 – гидроаккумулятор; 2 – клапан отключения переднего стабилизатора; 3 – левое плечо переднего стабилизатора; 4 – кулачковая муфта переднего стабилизатора; 5,11 – рабочая полость 1; 6 – соединительный элемент; 7,12 – рабочая полость 2; 8 – левое плечо переднего стабилизатора; 9 – левое плечо заднего стабилизатора; 10 – кулачковая муфта заднего стабилизатора; 13 – правое плечо заднего стабилизатора; 14 – клапан отключения заднего стабилизатора; 15 – датчик давления в гидравлической системе отключения стабилизаторов; 16 – компенсационный бачок; 17 – клапан вентиляции; 18 – электродвигатель; 19 – фильтр; 20 – насос системы отключения стабилизаторов; 21 – обратный клапан; 22 – гидравлический блок

В системе применяется гидроаккумулятор 1 с отделенной посредством мембраны газовой полостью, разделяющая его на две полости. В нем запасается энергия сжимаемого газа, которая используется гидравлической системе по мере необходимости. В нижнюю камеру поступает рабочая жидкость, подаваемая насосом 20 под давлением.

Рабочая жидкость поступает в гидроаккумулятор через обратный клапан 21. Давление в системе повышается по мере заполнения ею гидроаккумулятора и сжатия полости, заполненной азотом. Объем рабочей жидкости в гидроаккумуляторе увеличивается соответственно уменьшению объема газовой полости. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не будет достигнуто давление выключения насоса. Давление в гидроаккумуляторе удерживается посредством обратного клапана 21 и направляется через канал в гидравлическом блоке в корпус кулачковой муфты.

Отключение стабилизаторов осуществляется при помощи электромагнитных клапанов 2 и 14, перемещающих золотники. При этом соединяются каналы, через которые поддерживаемое гидроаккумулятором давление передается в рабочую полость 1 того или иного стабилизатора. Включение стабилизаторов происходит при обесточивании электромагнитных клапанов.

Блок управления стабилизаторами обрабатывает сигналы, поступающие от датчика давления, датчиков состояния стабилизаторов, кнопки управления стабилизаторами, датчика скорости автомобиля, датчика поперечного ускорения, датчиков режима работы трансмиссии. По результатам обработки данных датчиков блок управления вырабатывает командные сигналы для исполнительных устройств.

Зачем нужен стабилизатор поперечной устойчивости?

Современный автомобиль подвижен и маневренен, способен развивать высокую скорость и практически не притормаживая входить в поворот, а так же легко преодолевать неровные участки дороги. Многое из этого он не мог бы делать без стабилизатора поперечной устойчивости.

Назначение и принцип работы стабилизатора

Следуя названию, стабилизатор предназначен для выравнивания автомобиля во время езды. То есть, он способен:

  • Уменьшать крен кузова в поворотах
  • Увеличивать сцепление колёс с дорожным полотном
  • Равномерно распределять нагрузку на раму автомобиля
  • Делать машину более управляемой

Стабилизатор был создан для увеличения поперечной устойчивости, и предотвращения переворачивания автомобиля во время скоростного маневрирования. То есть, когда машина начинает крениться в бок, тяги стабилизатора перемещаются в противоположные стороны. Одна тяга поднимается вверх, а другая в это время опускается вниз. Срединная балка в это время начинает закручиваться, тем самым провоцируя опущение поднятого бока машины, и уменьшая нагрузку с другой стороны. Благодаря этому автомобиль плотно прижимается всеми колёсами к дороге во время манёвра.

Технические характеристики устройства

Вид

По своему внешнему виду стабилизатор представляет собой изогнутую на концах трубку из металла, которая соединяется с передней или задней осью с помощью втулок.

Положение

Так как стабилизатор является одним из элементов подвески, он крепится при помощи шарниров так же к кузову автомобиля. Следовательно, стойки стабилизатора вместе с центральной балкой связывают колёса и основание автомобиля. Как правило, установка стабилизатора может быть передней, задней, или двойной (на обе оси). Чаще всего установку совершают на переднюю ось автомобиля.

Критерий жёсткости

Главным критерием стабилизатора является его жёсткость. Но этот же критерий может стимулировать противоположный результат при применении на разных конструкциях.

Например, высокая жёсткость переднего стабилизатора во время начала поворота приводит к таким эффектам как:

  • Увеличение крена
  • Повышение сцепления передних колёс с дорогой
  • Уменьшение сцепления задних колёс
  • Повышение поворачиваемости в начале поворота
  • Уменьшение чувствительности к управлению

Интересно то, что уменьшение жёсткости стабилизатора обычно приводит к противоположным результатам. Поэтому специалисты рекомендуют устанавливать на переднюю ось не слишком жёсткий стабилизатор.

Что касается заднего стабилизатора, то вот что можно сказать об увеличении его жёсткости:

  • Уменьшается величина крена
  • Увеличивается сила сцепления передних колёс
  • Повышается поворачиваемость во время ускорения
  • Уменьшается боковое сцепление при поворотах
  • Повышается чувствительность к управлению

Как следует из всего вышесказанного, стабилизатор поперечной устойчивости — необходимая часть подвески автомобиля, выполняющая функции увеличения устойчивости машины во время различных манёвров, что во много раз повышает безопасность вождения.

Стабилизатор поперечной устойчивости

При вхождении автомобиля в поворот, возникающая центробежная сила, под действием которой кузов автомобиля наклоняется в сторону. При этом увеличивается нагрузка на наружные колеса, а на внутренние уменьшается. В некоторых ситуациях подобное явление может привести к опрокидыванию авто. Стабилизатор поперечной устойчивости предназначен для снижения кренов.

Это неотъемлемая часть подвески современных автомобилей. Стабилизатор поперечной устойчивости представляет собой упругий элемент, работающий на скручивание. Существует несколько вариантов конструкции этого устройства и может быть установлено как на переднюю, так и на заднюю ось.

Конструкция стабилизатора поперечной устойчивости выполнена в виде стержня П-образной формы. Он установлен поперечно кузова и закрепляется к кузову посредством хомутов и резиновых втулок. Сложная конструкция данного элемента постоянно учитывает положение агрегатов автомобиля и его кузова.

Концы стабилизатора с помощью шарнирных соединений закреплены к рычагам (многорычажной подвески, подвески на двойных поперечных рычагах) и амортизаторным стойкам (подвеска McPherson). Само по себе соединение может быть непосредственным или с помощью стоек (тяг). Второй вариант является более распространенным.

Принцип действия стабилизатора поперечной устойчивости заключается в распределении действующей на подвеску нагрузки. При выполнении поворота, возникает крен кузова, концы стабилизаторов начинают двигаться — один в верхнем, другой в нижнем направлении. Упругий элемент, расположенный по центру, начинает закручиваться.

В результате, стабилизатор старается приподнять кузов со стороны крена, а другую сторону напротив — опустить. В результате автомобиль выравнивается по отношению к дороге, увеличиваются сцепные свойства и управляемость.

Конструкция стабилизатора при этом не препятствует возникновению угловых и вертикальных колебаний подвески. При возникновении колебаний вертикального направления, оба колеса оси движутся сообща, в то время как стабилизатор проворачивается на специальных втулках.

Несмотря на ряд непревзойденных достоинств, стабилизатор поперечной устойчивости имеет и недостатки. Это снижение эффективности независимой подвески и перераспределение ударов одного колеса – на другое. Работа стабилизатора поперечной устойчивости важна при выполнении поворотов, в то время как при движении прямо – его влияние на работу подвески нежелательно.

Такая проблема решается посредством внедрения адаптивной подвески. Ее схема позволяет исключить стабилизатор из конструкции. Лучшее решение разработали инженеры компании Mercedes-Benz. Они создали систему активного контроля кузова (Active Body Control, ABC). Система АВС осуществляет контроль на всех этапах движения автомобиля и исключает возникновение кренов при торможении, ускорении и поворотах.

Негативное влияние оказывает стабилизатор поперечной устойчивости при установке на автомобили-внедорожники. Движение по бездорожью нередко приводит к тому, что стабилизатор приводит к вывешиванию колеса, в результате чего происходит потеря сцепления с поверхностью дороги. Для борьбы с этим явлением разработано несколько решений. Наиболее часто используемое решение представляет собой конструкцию, в которой в качестве стойки стабилизатора применяется гидроцилиндр.

В обычном состоянии гидроцилиндр заперт, стабилизатор работает в полной мере. Когда автомобиль начинает двигаться по бездорожью, гидравлический цилиндр разблокируется при помощи кнопки на приборной панели и стабилизатор поперечной устойчивости отключается.

Фирма TRW предложила систему управления стабилизатором поперечной устойчивости более сложной конструкции. При необходимости система запускает датчик бокового ускорения, гидронасос и гидроцилиндры, выполняющие роль стоек амортизаторов.

При движении прямо гидронасос не работает, и автомобиль движется в режиме комфорта При выполнении поворота система запускает насос, который повышает давление в гидроцилиндрах. Стабилизатор поперечной устойчивости начинает выполнять свои функции. Управляя показателями давления, система автоматически подбирает нужную жесткость стабилизатора.

Инженеры компании Toyota создали совершенно другую систему управления стабилизаторами. С 2004 года она устанавливается на производимые Toyota внедорожники. Она называется система кинетической стабилизации подвески (Kinetic Dynamic Suspension System, KDSS). Конструктивно это замкнутый гидравлический контур, в состав которого входят клапаны, гидроаккумулятор, два гидравлических цилиндра и блок управления. В системе гидроцилиндры являются промежуточным звеном между стабилизатором и кузовом, соединяя их между собой.

При обычном движении по прямой, все клапаны системы закрыты и жидкость не перемещается в системе, поршни цилиндров неподвижно заблокированы. Когда на пути следования возникают неровности, клапаны частично приоткрываются и гидравлические цилиндры начинают работать, снижая колебания и тряску. При движении по бездорожью система автоматически отключает стабилизатор поперечной устойчивости.

Для чего нужен стабилизатор поперечной устойчивости

При движении автомобиля в повороте или по змейке под действием центробежных сил происходит перераспределение нагрузки между упругими элементами подвесок: со стороны наружных колес по отношению к радиусу качения нагрузка повышается, а с внутренней – снижается. В результате автомобиль кренится или раскачивается в поперечной плоскости. Подобные явления очень опасны, так как способны вызвать опрокидывание автомобиля и потерю контроля над его управляемостью. А так как величина крена и степень раскачивания во многом зависят от хода подвески – чем больше ход, тем больше крены, то для исключения вышеописанных недостатков этот показатель необходимо уменьшать.

Достигнуть этого можно несколькими способами – путем увеличения жесткости упругих элементов, установления короткоходных амортизаторов и ограничителей хода рычагов или же внедрив в конструкцию узел, который в поворотах выполнял бы роль дополнительного упругого элемента. Первые два способа оказались наименее подходящими, так как значительно снижали комфортность автомобиля – они применяются в основном в спортивных болидах и их прототипах. Поэтому в конструкции подвески использовали новый упругий элемент – стабилизатор поперечной устойчивости, работающий только в случаях перемещения колес одной оси в разных направлениях – одно вверх, другое вниз.

Конструктивно стабилизатор ничего сложного собой не представляет. Это штанга U-образной формы с изогнутыми под определенными углами концами. В современных автомобилях компактное расположение агрегатов и узлов не всегда позволяет сделать центральную часть штанги прямой, поэтому бывают и более сложные ее конфигурации. Изготавливают стабилизаторы из отрезка цилиндрического профиля. В качестве материала используют специальную сталь, которая при скручивании способна работать как упругий элемент.

Центральная часть стабилизатора крепится в двух точках параллельно оси колес к кузову или подрамнику кронштейнами с упругими демпферами (резиновыми втулками). А его концы соединяются непосредственно с «несущей» деталью подвески колес – рычагами, балкой, картером моста. Когда упругие элементы подвески с одной стороны сжимаются, а с другой – растягиваются, средняя часть стабилизатора скручивается, начиная работать как упругий элемент, по принципу торсионов.

То есть суть в том, что со стороны крена стабилизатор стремится приподнять автомобиль, а с другой, сжав упругий элемент подвески, – опустить его. Так обеспечивается выравнивание автомобиля по отношению к плоскости дороги. У некоторых переднеприводных автомобилей («Таврия», ВАЗ-2108 и их зарубежных аналогов) функцию стабилизатора на задней оси часто выполняет поперечная балка, жестко соединяющая продольные рычаги подвески задних колес.

При движении по неровностям, в поворотах, на змейке эта деталь работает на скручивание, поэтому такие подвески называют полунезависимыми. В отличие от них практически все многорычажные независимые подвески оснащены стабилизатором. Так как стабилизатор работает только в плоскостях, приближенных к горизонтальной, это накладывает определенные сложности при компоновке автомобилей. Для их решения в подвески введены новые элементы – стойки стабилизатора, которые связывают рычаги подвески со стабилизатором в вертикальной плоскости.

Оценить работу стабилизатора на практике удалось во время недавнего теста Renault Clio New, который проходил на извилистых горных серпантинах вблизи южного курорта Франции города Биаритц. Тестировались три модификации нового Clio – 65-сильная дизельная и две бензиновые с моторами мощностью 75 л.с. и 172 л.с. (Sport). Наилучшую управляемость и поведение на извилистых дорогах с крутыми поворотами показала модификация Sport с ее жесткой короткоходной подвеской. За ней следует дизельная, а замыкает список 75-сильная бензиновая версия. В последнем случае подвеска оказалась настолько комфортной, что при выходе на высокой скорости из крутого поворота из-за большого крена и последующей раскачки автомобиль пришлось довольно долго «отлавливать», что с точки зрения безопасности – существенный минус. Значительная «заслуга» такой разницы в поведении машин – в разных характеристиках стабилизаторов поперечной устойчивости. На всех трех модификациях они имеют различную толщину профиля, соответственно и разную жесткость – упругость при скручивании. Самые тонкие в диаметре оказались, естественно, у неустойчивой 75-сильной модификации – спереди 23 мм, сзади – 14,2 мм, потолще у дизеля – 24 и 19,3 мм, и самые мощные у спортивной модификации – 25 и 22 мм. Как видим, разница всего в 1-2 мм может сделать поведение автомобиля совсем другим.

Толщина стабилизатора во многом зависит от веса автомобиля и развесовки между осями. Чем больше нагрузка на ось, тем толще должен быть стабилизатор. На всех модификациях Clio New это требование также соблюдено, однако что касается 75-сильной версии, то такой толщины стабилизатора для спортивного стиля вождения явно не хватает. Впрочем, она и не предназначена для такого режима вождения.

Полезен, но не всегда

Сегодня стабилизатор практически стал обязательной деталью подвески легковых машин, а вот его присутствие во внедорожниках не всегда желательно. Объясняется это способностью стабилизатора уменьшать ход подвески, что при движении по бездорожью недопустимо, так как колеса вывешиваются, а значит теряют контакт с дорогой.

С полным комплектом блокировок колесных и межосевых дифференциалов относительная короткоходность, конечно, не столь опасна, но если блокировок нет, стабилизатор ухудшает проходимость внедорожника. Но это ни в коей мере не означает, что стабилизатор в подвеске современных скоростных внедорожников – деталь нежелательная. Наоборот, для этих машин с их высоким центром тяжести эта деталь особенно необходима. Чем жертвовать в том или ином случае – проходимостью или устойчивостью – зависит от того, на какие условия эксплуатации ориентирован автомобиль.

Создатели внедорожника Nissan Patrol GR, например, нашли выход из этого противоречия, применив в конструкции подвески электронно отключаемый стабилизатор поперечной устойчивости. На бездорожье при нажатии кнопки на панели приборов освобождается (разблокируется) шток цилиндра стабилизатора, выполняющего функцию его стойки. Свободно перемещающийся шток не передает усилия от подвесок левых и задних колес. Когда скорость выше 20 км/ч, кнопка управления стабилизатором «блокируется». Благодаря этому исключается ошибочное выключение стабилизатора на больших скоростях, когда возможно появление опасных кренов.

Инженеры американской фирмы TRW изобрели еще более интеллектуальный стабилизатор. В его конструкции предусмотрена стойка-гидроцилиндр и гидронасос. Ими «руководит» электронный блок управления (ЭБУ), получающий информацию от акселерометра – датчика бокового ускорения. При прямолинейном движении насос выключен, жидкость в гидроцилиндре находится не под давлением, поэтому стабилизатор разблокирован. Подвеска при этом работает в комфортном режиме. Когда появляются боковые ускорения, виновник кренов – ЭБУ включает насос и в гидроцилиндре создается давление жидкости. Регулируя его величину, ЭБУ изменяет жесткость стабилизатора в соответствии с конкретным режимом движения.

Некоторые «джиперы» делают стабилизаторы отключаемыми путем несложной модернизации. Для этого в центральной его части вырезается небольшой отрезок профиля (50-70 мм), затем, согласно схеме (см. рис.), вытачиваются на токарном станке из качественной стали две входящие одна в другую втулки. С помощью сварки они крепятся к разным половинкам стабилизатора. Для полноценной работы стабилизатора во втулках сверлится отверстие, в которое устанавливается блокирующий болт. Перед заездом на бездорожье это устройство выключается путем изъятия болта.

Подводя итог, отметим, что стабилизатор в конструкции подвески – деталь необходимая и жертвовать ею ради комфорта, но в ущерб безопасности не стоит.

Зачем нужен и как работает стабилизатор поперечной устойчивости

Необходимость применения стабилизатора поперечной устойчивости

Пружины и рессоры в автомобильных подвесках служат в качестве демпферов. Они снижают воздействие ударов и неприятной тряски из-за неровностей дороги и делают поездку на машине более комфортной. При этом не только водитель и пассажиры, но и детали и узлы автомобиля меньше страдают от вибрации.

В то же время наличие упругих элементов приводит к довольно ощутимому раскачиванию машины в продольном и поперечном направлении. С этой проблемой в целом помогают справиться амортизаторы. Тем не менее даже наличие амортизаторов не спасает от опасного бокового крена при вхождении в поворот. В некоторых случаях такой крен может привести к опрокидыванию.

Чтобы уменьшить степень накренивания в поворотах и свести к минимуму вероятность аварии, практически во всех выпускаемых в наше время легковых автомобилях устанавливают стабилизатор поперечной устойчивости. Исключение составляют лишь модели, оснащенные так называемой адаптивной подвеской, в которой степень демпфирования амортизаторов регулируется с помощью электроники и оперативно изменяется в зависимости от качества дороги и параметров движения (ускорение, величина дорожного просвета и другие).

Стабилизатор поперечной устойчивости часто ускользает от внимания автолюбителей. Однако иметь о нем представление необходимо, поскольку это важный элемент подвески, от которого в немалой степени зависит безопасность и управляемость автомобилем.

Конструктивные особенности и принцип работы

В общем случае стабилизатор поперечной устойчивости представляет собой П-образную конструкцию, основным элементом которой является стержень или труба. Стержень, для изготовления которого используется специальная пружинная сталь, проходит поперек шасси от левого колеса к правому. Часто его реальная форма оказывается весьма сложной и учитывает наличие и расположение других элементов подвески.

Посредством втулок и хомутов устройство прикрепляется к раме. Стержень может вращаться внутри втулок. На концах стержня имеются шарнирные соединения. Они служат для подсоединения к рычагам подвески или амортизационным стойкам.

Во время бокового наклона автомобиля одна из стоек смещается вверх, другая — вниз. Продольные отрезки стержня при этом действуют в качестве рычагов, закручивая поперечную часть стабилизатора, как торсион. В результате возникает упругий момент, препятствующий крену. С увеличением бокового крена растет и противодействующий момент.

А вот на вертикальные и продольные смещения подвески устройство не оказывает никакого влияния. Пока машина движется строго по прямой, стабилизатор никак не проявляет себя.

Кроме прямого сочленения с подвеской в конструкции стабилизатора часто применяют стойки (тяги) в виде штока с шарнирами на концах. Дополняет комплект стабилизатора набор креплений.

Разновидности

Стабилизатор поперечной устойчивости, как правило, ставят на обе оси подвески. Деталь для задней оси обычно имеет свои конструктивные особенности, это следует учитывать при покупке. В то же время сзади стабилизатор нередко вовсе отсутствует. Например, его нет на зависимых задних подвесках, в которых роль стабилизатора выполняет торсионная балка совместно с продольными рычагами.

Эффективность работы устройства определяется его жесткостью. Увеличение жесткости обеспечит безопасность при прохождении более крутых поворотов, что особенно важно для грузовиков и спорткаров. Однако уровень комфортности несколько снизится.

Существуют активные стабилизаторы, которые позволяют регулировать жесткость устройства, подстраиваясь под конкретные дорожные условия и характер движения.

Изменение жесткости в них осуществляется за счет применения активного электрического или гидравлического привода. Для управления приводом ЭБУ использует данные целого ряда датчиков.

Есть и другие решения, например, установка гидроцилиндров вместо стоек, как в системе динамического контроля ходовой части, предложенной Porsche, или в кинетической динамической подвеске, которая устанавливается на внедорожниках Toyota. Здесь также за всем следит электроника.

Однако применение активных стабилизаторов, как и адаптивных подвесок, конечно же, сказывается на цене автомобиля.

Ничто не идеально

Хотя рассматриваемое устройство безусловно оказывает положительное влияние на безопасность и устойчивость транспортного средства, всё же его применение имеет некоторые негативные последствия, с которыми приходится мириться.

Например, в полностью независимой подвеске каждое колесо движется в пространстве, не влияя на другие колеса. Однако стабилизатор поперечной устойчивости вынуждает в какой-то степени пожертвовать независимостью. И чем жестче стабилизатор, тем меньше независимость, а значит и уровень комфорта. Это в первую очередь следует учесть любителям тюнинга.

Кроме того наличие данной детали уменьшает свободный ход подвески, что не очень хорошо во время езды по бездорожью. Поэтому в некоторых моделях внедорожников предусмотрено простое механическое или электронное отключение стабилизатора.

Что касается износоустойчивости, то наиболее уязвимые элементы — втулки и стойки. Сам стержень возможно повредить разве что из-за удара. Если искривление небольшое, его можно попробовать разогнуть. Существенную деформацию едва ли удастся исправить в полной мере, и это отрицательно скажется на эффективности работы устройства. А потому в такой ситуации деталь лучше заменить на новую.

Стабилизатор поперечной устойчивости: зачем нужен этот элемент подвески?

Зачем нужен стабилизатор поперечной устойчивости как работает данный узел и почему он стал таким незаменимым в конструкциях автомобильных подвесок. Наверняка вы заметили, что в описаниях конструкций современных подвесок, очень часто упоминается о такой детали как стабилизатор устойчивости. Этот элемент крайне полезен, раз инженеры так любят его использовать. А я больше скажу, без него невозможно ездить на автомобиле, сам пробовал..

Чтобы кузов не гулял…

Для чего автомобилю нужен этот элемент?

В принципе, название этой детали говорит само за себя – её главная роль заключается в стабилизации положения кузова. Дело в том, что на поворотах корпус автомобиля под действием центробежных сил кренится, а это не только не нравится находящимся в его салоне людям, но и подвеске, которая теряет нормальное сцепление с дорогой, из-за того, что нагрузка на колёса становится разная.

Негативных последствий от этого масса, начиная потерей адекватной управляемости машины и заканчивая аварией – ваш четырёхколёсный друг может просто завалиться на бок. С этими неприятными явлениями и борется наш сегодняшний герой статьи.

Всё гениальное — просто

Несмотря на весь груз ответственности стабилизатора поперечной устойчивости, его конструкция до безобразия проста.

По сути, он представляет собой металлическую штангу сложной формы, соединяющую между собой противоположные колёса на оси. К колёсам (если точнее, то к рычагам подвески), стабилизатор прикрепляется тягами, или стойками, еще их называют линками, в средней своей части он крепится к кузовным элементам при помощи специальных втулок, которые позволяют ему скручиваться как торсион, препятствую излишнему крену кузова.

В большей степени форма штанги (стабилизатора) в современных автомобилях зависит от наличия и положения агрегатов, находящихся под днищем, поэтому она может принимать самые причудливые конфигурации.

  1. Правая стойка;
  2. Стойка (линк) стабилизатора;
  3. Штанга стабилизатора поперечной устойчивости;
  4. Левая стойка;
  5. Кулак ступицы;
  6. Ступица;
  7. Продольная тяга;
  8. Задняя поперечная тяга;
  9. Передняя поперечная тяга;
  10. Подрамник.

Свою работу герой нашей статьи, под номером 3, выполняет благодаря всё той же физике, которая одарила металлические штанги и пруты способностью пружинить при скручивании по оси. Это так называемые торсионы.

В нашем случае данный эффект работает следующим образом. Предположим, что у Вас автомобиль с независимой подвеской на всех осях. При вхождении на скорости в поворот, силы инерции наклоняют кузов, из-за чего колёса с одной стороны нагружаются сильней, а с противоположной наоборот – разгружаются и пытаются оторваться от дороги.

Тут и начинается звёздный час заднего и переднего стабилизаторов поперечной устойчивости. Так как разные концы штанг в этом случае поворачиваются в разные стороны, срабатывает эффект торсиона, который пытается их выровнять, причём, чем сильнее кузов кренится, тем больше они сопротивляется этому.

Таким образом, удаётся скомпенсировать негативные колебания и, как следствие, не потерять необходимое сцепление колёс с дорогой. Кстати, хотелось бы отметить, что используются эти полезные штанги исключительно в независимых подвесках, где каждое из колёс живёт своей жизнью, а в зависимых они совершенно не нужны, там и так всё хорошо.

Проблемы стабилизаторов устойчивости

В принципе, на этом можно было бы и закончить нашу статью, если бы не одно но… Несмотря на элементарность конструкции и при этом неоценимую полезность, у стабилизаторов есть ряд очень существенных недостатков, а именно:

  • при наличии этого элемента независимая подвеска теряет ряд своих главных свойств – отсутствие влияния одного колеса на другое и большую величину хода;
  • при установке на внедорожник, стабилизатор ухудшает его проходимость, так как появляется риск вывесить колесо на неровностях;
  • задний стабилизатор высокой жёсткости может негативно отражаться на поворачиваемости автомобиля.

Избавиться от перечисленных проблем можно, но, правда, путём усложнения конструкции. Так, например, на некоторых внедорожниках применяются отключаемые стабилизаторы поперечной устойчивости.

Есть и более радикальный способ – применение адаптивной подвески, когда какие-либо штанги между колёсами и вовсе не нужны, но пока что его могут себе позволить только автомобили бизнес-класса.

Рассказав обо всех нюансах, связанных со стабилизаторами устойчивости, мы теперь со спокойной душой можем подвести черту под нашей статьёй.

Не забывайте подписываться на рассылку и до новой встречи, друзья!

Стабилизатор поперечной устойчивости, что это такое, принцип работы

Сегодня расскажу об устройстве,которое выполняет одну из самых главных функция для обеспечения безопасности дорожного движения. Это стабилизатор поперечной устойчивости (СПУ). Давайте разберемся, что это за устройство.

Стабилизатор – это металлическая балка с изогнутыми концами, крепящаяся к обоим (в основном к передним) колесам через втулки на корпус автомобиля, в которых может свободно вращаться. Ставится он обычно на независимой подвеске. Если сзади мост или балка ,то функцию стабилизатора выполняет балка (на переднем приводе) и поперечная штанга на заднем.

Функции стабилизатора поперечной устойчивости:

Само название говорит о том, что механизм стабилизирует автомобиль на дороге.

Давайте разберемся, как это происходит.

Входя в поворот, по законам физики, наше тело смещается от оси поворота, т.е. пытается вылететь с поворота. Тоже самое происходит с автомобилем. Во время поворота внешние колеса, по отношению к повороту, пытаются выскользнуть, а внутренние приподнимаются и теряют сцепление с дорогой. При сжатии внешнего колеса подвеска его сжимается, и через изогнутый конец балки стабилизатор прокручивается. На другом конце балки другая изогнутая часть стабилизатора прокручивается вниз, пытаясь прижать поднимающееся колесо к земле. Таким образом, при вхождении в поворот стабилизатор перекидывает нагрузку с одной стороны автомобиля на другую, при этом пытается держать корпус вашего железного коня параллельно к дороге.

Где нужен стабилизатор?

Стабилизатор поперечной устойчивости необходим при езде на высоких скоростях. Он помогает автомобилю максимально быстро, не теряя скорости, пройти поворот, предотвращая его от опрокидывания.

Недостатки стабилизатора ПУ.

Обычно, если где-то выигрываем в чем- то, то найдется место, в котором проигрываем. СПУ не исключение. Дело в том, что сам стабилизатор уменьшает ход подвески автомобиля, и на бездорожье колеса в трудно проходимых местах просто напросто могут потерять сцепление с дорогой. Поэтому внедорожники имеют либо электронное отключение стабилизатора, либо он легко снимается. На электронных системах стабилизатор включается после 20 км/ч. Это нужно, если забыли его включить.

Что будет если поставить более толстый или жесткий стабилизатор?

Многие скажут: так давайте выкинем свои стандартные стабилизаторы поперечной устойчивости и поставим толстый спортивный СПУ. Дело в том, что система рассчитана на каждый автомобиль индивидуально. Если поставить более жесткий, независимая подвеска станет зависимой, как допустим мост на заднеприводной классике, при наезде на кочку одним колесом будет ощущаться и другим, а это не есть комфорт. Для улучшения управляемости на скорости лучше поставить жесткие пружины и короткоходные амортизаторы, но придется пожертвовать комфортом

Ссылка на основную публикацию