Стабилизатор поперечной устойчивости — назначение и принцип работы
Содержание
Стабилизатор поперечной устойчивости — узел подвески, уменьшающий крен автомобиля в поворотах и маневрах на высоких скоростях, предотвращающий его опрокидывание и повышающий безопасность водителя и пассажиров.
Принцип работы
СПУ — работающий на скручивание торсион, сопротивляющийся неравному вертикальному перемещению колёс одной оси при кренах кузова относительно полотна дороги.
В поворотах на больших скоростях автомобиль под влиянием центробежной силы накреняется, при этом пружины подвески с внешней стороны виража сжимаются, с внутренней — ослабляются, внутренние колёса стремятся оторваться от дороги, и автомобиль теряет устойчивость.
Реакции скручивающегося торсиона препятствуют разности нагрузок между пружинами одной оси, выравнивая автомобиль по отношению к полотну дороги, сокращая дорожный просвет и «прижимая» теряющие сцепление колёса к дорожному покрытию.
При равномерном прямолинейном движении и на малых скоростях торсион практически бездействует.
СПУ конструктивно представляет собой П-образный элемент, продольные плечи которого соединены с узлами крепления колёс, а расположенная поперёк кузова торсионная часть закреплена к днищу или подрамнику.
Продольные плечи стабилизатора в подвеске типа МакФерсон крепятся к стойкам амортизаторов, в многорычажных подвесках — к поперечным рычагам. Шарнирное соединение торсионного элемента с подвеской может быть непосредственным или с помощью стоек (тяг).
Применение в стабилизаторе стоек-тяг позволяет расположить его параллельно днищу автомобиля, снизить изгибающие усилия в поперечной части торсиона и увеличить дорожный просвет.
В большинстве современных автомобилей СПУ устанавливается на переднюю и заднюю ось.
Узлы и детали стабилизатора поперечной устойчивости
Конструкция проста и, следовательно, надёжна.
Основные сборочные единицы:
- Собственно стабилизатор.
- Стойки-тяги, 2 шт.
- Хомуты и вкладыши крепления торсионной части, 2 комплекта.
Стабилизатор
Деталь круглого сечения, в плане имеющая конфигурацию, близкую к трём сторонам прямоугольника. Изготавливается из калиброванного прутка высококачественной стали, прошедшего термообработку и поверхностное упрочнение. Диаметр прутка –заготовки определяется расчётно-опытным путём и от него прямо зависят торсионные свойства устройства в целом.
Встречаются стабилизаторы, изготовленные из толстостенных труб, имеющие по торцам запрессованные пробки.
Для обхода оборудования, размещённого под днищем машины, может иметь достаточно сложную форму.
Ресурс стабилизатора очень велик и деталь может пережить сам автомобиль.
Стойка-тяга
Прямолинейный стальной стержень, оборудованный по концам сайлентблоками или шаровыми наконечниками для закрепления к стабилизатору и рычагу подвески. Работает только на сжатие или растяжение. Длина между центрами наконечников 100…200 мм, зависит от конструкции подвески и габаритов транспортного средства. Наконечники стоек развернуты относительно друг друга под прямым углом, иногда оборудуются защитными чехлами-гофрами.
Узлы крепления
Хомуты штампованные из листовой стали, устанавливаются на болтах. Вкладыши упругие резиновые или из полимерных материалов.
Торсионный участок стабилизатора, после его обжатия вкладышами хомутов и закрепления к стойкам, не может перемещаться в поперечном направлении и работает только на скручивание.
Долговечность СПУ определяется стойками-тягами и их шарнирными соединениями, несущими знакопеременные нагрузки. Ресурс стоек не превышает 20…30 тыс. км пробега, после чего их следует заменить, не дожидаясь аварийного разрушения.
Виды стабилизаторов
В зависимости от расположения в подвеске, СПУ делятся на передние и задние, за исключением конструкций, в которых в задней подвеске применена торсионная балка.
В машинах с торсионной подвеской задние СПУ не устанавливаются.
СПУ «классического» типа уменьшают вертикальные перемещения колёс автомобиля. На трудных участках или на бездорожье ведущие колёса могут «вывешиваться», теряя сцепление с грунтом.
В современных автомобилях повышенной проходимости этот недостаток ликвидирован благодаря применению активных или управляемых стабилизаторов.
Особенности управляемых СПУ
В гидравлических системах усилие кручения на торсионе регулируется давлением в гидроцилиндрах, установленных взамен стоек, и может изменяться от нуля до максимума автоматически или вручную водителем.
В электрических управляемых СПУ торсион разделён посредине кулачковой электромагнитной муфтой, в результате чего может выключаться и включаться независимым блоком управления.
Управляемые стабилизаторы обоих типов увеличивают ход колёс на одной оси, подключаются или переводятся в режим средней жёсткости при достижении внедорожником скорости 20…30 км/час.
Недостатки стабилизаторов
Основные минусы:
- Уменьшение хода подвески и ухудшение проходимости;
- Полная бесполезность при движении на малых и средних скоростях;
- Усложнение конструкции подвески и, как следствие, повышение первоначальной стоимости автомобиля и эксплуатационных расходов.
Автопроизводители готовы решить эту проблему двумя способами:
- Полностью отказаться от стабилизаторов в пользу адаптивной подвески;
- Использовать активные управляемые СПУ, изменяющие жёсткость в зависимости от скорости движения и типа дорожного покрытия.
