Введение

Устройство, уменьшающее крен автомобиля. Стабилизатор поперечной устойчивости (стабилизатор, антикрен, поперечный стабилизатор, стабилизирующий брус) – это часть автомобильной подвески, которая помогает уменьшить крен автомобиля при быстрых поворотах или на неровностях дороги. Он соединяет противоположные передние или задние колеса с торсионной пружиной посредством коротких рычагов, служащих точками крепления. Это увеличивает жесткость подвески при крене – ее сопротивление крену в поворотах. Первый патент на стабилизатор поперечной устойчивости был выдан канадскому изобретателю Стивену Коулману из Фредериктона, Нью-Брансуик, 22 апреля 1919 года. Стабилизаторы поперечной устойчивости были редкостью на автомобилях до Второй мировой войны из-за обычно более жесткой подвески и допустимости крена кузова. Однако, начиная с 1950-х годов, серийные автомобили стали чаще оснащаться стабилизаторами поперечной устойчивости, особенно те, у которых более мягкая пружинная подвеска.

Цель и действие

Стабилизатор поперечной устойчивости (или антикрен) предназначен для уменьшения крена кузова автомобиля при прохождении поворотов, резких виражей или на больших неровностях. Несмотря на разнообразие конструкций, его задача – поддерживать максимально горизонтальное положение кузова, заставляя амортизатор, пружину или рычаг подвески противоположного колеса сжиматься в том же направлении, что и колесо, испытывающее воздействие. При повороте автомобиль сжимает подвеску внешнего колеса. Стабилизатор поперечной устойчивости заставляет противоположное колесо также сжиматься, тем самым сохраняя более ровное положение кузова в поперечной плоскости. Это дополнительно снижает центр тяжести автомобиля в повороте, повышая его устойчивость. При установке стабилизаторов поперечной устойчивости спереди и сзади, их совместное действие помогает поддерживать тенденцию автомобиля к наклону в сторону общего уклона местности.

Основные функции

Стабилизаторы поперечной устойчивости выполняют две основные функции. Первая – уменьшение крена кузова. Это зависит от общей жесткости при крене автомобиля. Увеличение этой жесткости не меняет величину перераспределения общей нагрузки (веса) в установившемся режиме от внутренних к внешним колесам, а лишь уменьшает крен кузова. Общее перераспределение боковой нагрузки определяется высотой центра тяжести и колеей автомобиля. Вторая функция стабилизаторов поперечной устойчивости – настройка баланса управляемости автомобиля. Степень недоворота или избыточной поворачиваемости можно уменьшить, изменяя пропорцию общей жесткости при крене, приходящуюся на переднюю и заднюю оси. Увеличение жесткости на передней оси увеличивает долю перераспределения нагрузки, которую воспринимает передняя ось, и уменьшает ее на задней оси. В целом, это приводит к тому, что внешнее переднее колесо работает с относительно большим углом скольжения, а внешнее заднее колесо – с относительно меньшим углом скольжения, увеличивая недоворот. Увеличение пропорции жесткости при крене на задней оси оказывает противоположный эффект, уменьшая недоворот.

Недостатки

Поскольку стабилизатор поперечной устойчивости соединяет колеса на противоположных сторонах автомобиля, он передает силу удара от одного колеса на противоположное. На неровном или поврежденном покрытии стабилизаторы поперечной устойчивости могут вызывать резкие, из стороны в сторону колебания кузова (ощущение "переваливания"), которые усиливаются с увеличением диаметра и жесткости стабилизатора. Другие элементы подвески могут замедлять или гасить этот эффект, создаваемый соединительным элементом. Чрезмерная жесткость стабилизатора, обычно достигаемая за счет слишком агрессивной настройки, может привести к тому, что внутренние колеса будут отрываться от земли при резких поворотах. Это можно использовать с выгодой: многие переднеприводные автомобили при резких поворотах приподнимают заднее колесо, чтобы перегрузить противоположное, тем самым уменьшая недостаточную поворачиваемость.

Регулируемые прутки

Некоторые стабилизаторы поперечной устойчивости, особенно предназначенные для использования в автогонках, регулируются снаружи, когда автомобиль находится в пит-стопе, в то время как некоторые системы могут регулироваться водителем в реальном времени изнутри автомобиля, например, в Super GT. Это позволяет изменять жесткость, например, увеличивая или уменьшая длину рычагов в некоторых системах, или поворачивая плоский рычаг с жесткой кромки в положение на более гибкую плоскую сторону в других системах. Это позволяет механику настроить жесткость стабилизатора для различных ситуаций, не заменяя всю штангу.

Подставки Макферсона

Стойка Макферсона – распространенная конструкция подвески. Это была не первая попытка создания подвески типа "стойка", но в оригинальном патенте Макферсона стабилизатор поперечной устойчивости является неотъемлемой и важной частью подвески, в дополнение к своей обычной функции контроля кренов кузова. Подвеска типа стойки, такая как у Макферсона, требует шарнирного нижнего рычага между шасси и ступицей колеса для контроля положения колеса как в поперечном (контроль колеи), так и в продольном направлении. Это может быть реализовано с помощью поперечного рычага с несколькими шарнирами или дополнительной тягой. Конструкция Макферсона заменила поперечный рычаг более простым и дешевым рычагом контроля колеи с одним внутренним шарниром для управления колеей. Контроль продольного положения осуществлялся посредством стабилизатора поперечной устойчивости. В целом это требовало более простой и дешевой комплектации подвески, чем с использованием поперечных рычагов, а также позволяло снизить массу неподрессоренных элементов. Поскольку стабилизатор поперечной устойчивости необходим для контроля положения колеса, стабилизаторы в подвеске Макферсона могут быть соединены шаровыми опорами. Однако во многих более поздних конструкциях "стойки Макферсона" вернулись к использованию поперечных рычагов вместо упрощенного рычага контроля колеи оригинальной конструкции.

Полуактивные антипрокатные прутки

Предложены различные методы отсоединения стабилизатора поперечной устойчивости. Первым серийным автомобилем, в котором был использован полуактивный стабилизатор поперечной устойчивости, стал Mitsubishi Mirage Cyborg 1988 года выпуска. "Двухрежимная подвеска" 16-клапанной турбомодели оснащена гидравлическим приводом, встроенным в переднюю стойку стабилизатора, позволяющим переключаться между спортивным и дорожным режимами. Jeep Wrangler (JK, JL) и Jeep Gladiator (JT) также имеют отключаемый механизм на моделях Rubicon для увеличения хода подвески при езде по бездорожью.

Активные системы

Первой активной системой стабилизаторов поперечной устойчивости была SC. CAR (Systeme Citroën de Contrôle Actif du Roulis) от Citroën, дебютировавшая в 1994 году на Xantia Activa – среднеразмерном европейском седане. Во время резких поворотов блок управления подвеской мог увеличивать жесткость стабилизатора поперечной устойчивости, минимизируя крены кузова до 2 градусов. Система Active Body Control от Mercedes-Benz S-Class отказалась от использования стабилизатора поперечной устойчивости, вместо этого применяя датчики для определения боковой нагрузки, боковой силы и разницы в высоте амортизационных стоек, которые затем гидравлически поднимают или опускают пружину для компенсации крена. Toyota также использует механическую систему под названием Kinetic Dynamic Suspension System (KDSS), которая, по сути, отключает стабилизаторы поперечной устойчивости при движении по бездорожью, обеспечивая большую артикуляцию подвески и комфорт при езде.