.jpg/1280px-Stabilisator_(Porsche).jpg)
Стабилизатор поперечной устойчивости ( roll bar , anti-sway bar , sway bar , stable bar ) — деталь автомобильной подвески , которая помогает уменьшить крен кузова автомобиля при быстром прохождении поворотов или на неровностях дороги. Он связывает противоположные передние или задние колеса с торсионной пружиной, используя короткие рычаги для крепления. Это увеличивает жесткость подвески при крене — ее сопротивление крену на поворотах.
Первый патент на стабилизатор поперечной устойчивости был выдан канадскому изобретателю Стивену Коулмену из Фредериктона, Нью-Брансуик , 22 апреля 1919 года. [1] [2]
Стабилизаторы поперечной устойчивости были необычны для автомобилей до Второй мировой войны из-за, как правило, гораздо более жесткой подвески и принятия крена кузова. Однако с 1950-х годов серийные автомобили стали чаще оснащаться стабилизаторами поперечной устойчивости, особенно те, у которых была более мягкая пружинная подвеска.
,_anti-roll_bar_-_Flickr_-_exfordy.jpg/1280px-Caterham_Roadsport_building_-_012_-_Steering_(almost),_anti-roll_bar_-_Flickr_-_exfordy.jpg)
Стабилизатор поперечной устойчивости или стабилизатор поперечной устойчивости предназначен для уменьшения бокового наклона (крена) автомобиля на поворотах, крутых поворотах или больших неровностях. Хотя существует множество вариаций конструкции, цель состоит в том, чтобы заставить кузов автомобиля оставаться максимально ровным, заставляя амортизатор , пружину или тягу подвески противоположного колеса двигаться в том же направлении, что и то, которое подвергается удару.
При повороте автомобиль сжимает подвеску внешнего колеса. Стабилизатор поперечной устойчивости заставляет противоположное колесо также сжиматься, тем самым удерживая кузов в более ровном боковом положении. Это имеет дополнительное преимущество в виде понижения центра тяжести во время поворота, что повышает его устойчивость.
При установке как передних, так и задних стабилизаторов поперечной устойчивости их совместный эффект может помочь сохранить тенденцию автомобиля к скатыванию в сторону общего уклона местности.
Стабилизатор поперечной устойчивости обычно представляет собой торсионную пружину, закрепленную для сопротивления крену кузова. Обычно он изготавливается из цилиндрического стального стержня, сформированного в форме буквы «U», который соединяется с кузовом в двух точках вдоль его более длинной центральной части и на каждом конце. Когда левое и правое колеса движутся вместе, стержень просто вращается на своих центральных точках крепления. Когда колеса движутся относительно друг друга, силы кручения заставляют стержень скручиваться.
Каждый конец стержня соединен с конечным звеном через гибкое соединение. Звено, в свою очередь, соединено с точкой около колеса или оси, передавая силы с сильно нагруженной стороны подвески на противоположную.
Таким образом, силы передаются:
Стержень сопротивляется кручению благодаря своей жесткости. Жесткость стабилизатора поперечной устойчивости пропорциональна жесткости материала, четвертой степени его радиуса и обратной длине плеч рычага (т. е. чем короче плечо рычага, тем жестче стержень). Жесткость также связана с геометрией точек крепления и жесткостью точек крепления стержня. Чем жестче стержень, тем больше силы требуется для перемещения левого и правого колес относительно друг друга. Это увеличивает величину силы, необходимой для того, чтобы заставить кузов крениться.
В повороте подрессоренная масса кузова транспортного средства создает боковую силу в центре тяжести (ЦТ), пропорциональную боковому ускорению. Поскольку ЦТ обычно не находится на оси крена, боковая сила создает момент относительно оси крена, который стремится к крену кузова. (Ось крена — это линия, соединяющая передний и задний центры крена [4] ). Этот момент называется парой крена.
Сопротивление кренам обеспечивается жесткостью крена подвески, которая является функцией жесткости пружин автомобиля и стабилизаторов поперечной устойчивости, если таковые имеются. Использование стабилизаторов поперечной устойчивости позволяет конструкторам уменьшить крен, не делая пружины подвески более жесткими в вертикальной плоскости, что позволяет улучшить контроль кузова с меньшими потерями в качестве езды .
Одним из эффектов наклона кузова для типичной геометрии подвески unibody является положительный развал колес на внешней стороне поворота и отрицательный на внутренней, что снижает их сцепление на поворотах (особенно с диагональными шинами). [ необходима цитата ]
Стабилизаторы поперечной устойчивости выполняют две основные функции. Первая — уменьшение наклона кузова. Это зависит от общей жесткости автомобиля на поперечную качку. Увеличение этой жесткости не изменяет установившийся общий перенос нагрузки (веса) с внутренних колес на внешние, а только уменьшает наклон кузова. Общий перенос боковой нагрузки определяется высотой центра тяжести и шириной колеи.
Другая функция стабилизаторов поперечной устойчивости — настройка баланса управляемости автомобиля. Недостаточную или избыточную поворачиваемость можно уменьшить, изменив долю общей жесткости крена, которая исходит от передней и задней осей. Увеличение ее спереди увеличивает долю общей передачи нагрузки, на которую реагирует передняя ось, и уменьшает ее сзади. В целом, это заставляет внешнее переднее колесо двигаться под сравнительно большим углом увода, а внешнее заднее колесо — под сравнительно меньшим углом увода, увеличивая недостаточную поворачиваемость. Увеличение доли жесткости крена на задней оси имеет противоположный эффект, уменьшая недостаточную поворачиваемость.
Поскольку стабилизатор поперечной устойчивости соединяет колеса с противоположных сторон автомобиля, он передает силу удара с одного колеса на противоположное колесо. На неровном или разбитом асфальте стабилизаторы поперечной устойчивости могут вызывать резкие движения кузова из стороны в сторону (ощущение «переваливания»), которые усиливаются с диаметром и жесткостью стабилизаторов поперечной устойчивости. Другие методы подвески могут задержать или смягчить этот эффект соединительного стержня.
Избыточная жесткость крена, обычно достигаемая путем слишком агрессивной настройки стабилизатора поперечной устойчивости, может привести к тому, что внутренние колеса оторвутся от земли во время крутого поворота. Это можно использовать с выгодой: многие серийные автомобили с передним приводом приподнимают заднее колесо при крутом повороте, чтобы перегрузить противоположное колесо, ограничивая недостаточную поворачиваемость .
Некоторые стабилизаторы поперечной устойчивости, особенно те, которые предназначены для использования в автогонках , регулируются снаружи, пока автомобиль находится в боксах, тогда как некоторые системы могут регулироваться в режиме реального времени водителем изнутри автомобиля, например, в Super GT . Это позволяет изменять жесткость, например, увеличивая или уменьшая длину рычагов в некоторых системах или поворачивая плоский рычаг из жесткого положения ребром в более гибкое положение плоской стороной в других системах. Это позволяет механику настраивать жесткость крена для различных ситуаций, не заменяя весь стабилизатор.
Стойка Макферсона — это распространенная форма стойки подвески. Это была не первая попытка стойки подвески, но в оригинальном патенте Макферсона стабилизатор поперечной устойчивости является неотъемлемой и существенной частью подвески, в дополнение к ее обычной функции по контролю крена кузова. Стойка подвески, такая как у Макферсона, требует шарнирного нижнего элемента между шасси и ступицей колеса для управления положением колеса как внутрь, так и наружу (контроля колеи), а также вперед и назад. Это может быть обеспечено поперечным рычагом с несколькими шарнирами или с помощью дополнительного радиусного стержня . Конструкция Макферсона заменила поперечный рычаг более простым и дешевым рычагом управления гусеницей с одним внутренним шарниром для управления колеей. Положение вперед и назад контролировалось с помощью стабилизатора поперечной устойчивости. В целом это потребовало более простого и дешевого набора элементов подвески, чем с поперечными рычагами, что также позволило снизить неподрессоренную массу .
Поскольку стабилизатор поперечной устойчивости необходим для управления положением колеса, стержни подвески MacPherson могут быть соединены через шаровые шарниры. Однако многие более поздние подвески «MacPherson strut» вернулись к использованию поперечных рычагов вместо упрощенного рычага управления гусеницей оригинальной конструкции.
Были предложены различные методы разъединения стабилизатора поперечной устойчивости. Первым серийным автомобилем, использовавшим полуактивный стабилизатор поперечной устойчивости, был Mitsubishi Mirage Cyborg 1988 года. «Подвеска Dual Mode» модели с 16-клапанным турбонаддувом имеет гидравлический привод, управляемый с панели приборов, встроенный в переднюю тягу стабилизатора поперечной устойчивости, что позволяет переключаться между спортивным и туристическим режимами. [5] Jeep Wrangler (JK, JL) и Jeep Gladiator (JT) также имеют переключаемую разъединительную муфту на моделях Rubicon, чтобы увеличить артикуляцию колес для бездорожья.
Первой активной системой стабилизатора поперечной устойчивости была SC.CAR (Systeme Citroën de Contrôle Actif du Roulis) компании Citroën , дебютировавшая в 1994 году в Xantia Activa , европейском седане среднего размера. [6] Стабилизатор поперечной устойчивости мог быть усилен ЭБУ подвески во время крутых поворотов, сводя крен кузова к минимуму до 2 градусов.
Система активного управления кузовом Mercedes-Benz S-Class исключает необходимость использования стабилизатора поперечной устойчивости, используя вместо этого датчики для определения боковой нагрузки, боковой силы и разницы высот в амортизационной стойке, которые затем гидравлически поднимают или опускают пружину для противодействия крену.
Toyota также использует [ когда? ] механическую систему, называемую системой кинетической динамической подвески (KDSS), которая по сути отключает [ как? ] стабилизаторы поперечной устойчивости при движении по бездорожью, обеспечивая лучшую артикуляцию автомобиля и качество езды.
