Мобильная версия
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.
Практика
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.