Что такое стабилизатор в машине

Стабилизаторы поперечной устойчивости: функции, история применения, особенности установки

«Тяга стабилизатора», «стойка стабилизатора», «косточки», «линки» (от англ. link) — как только ни называют этот узел рядовые автомобилисты и бывалые сервисмены! Стабилизатор поперечной устойчивости в целом простая, но важная деталь подвески, применение которой весьма благотворно влияет на ходовые качества автомобиля — особенно на его управляемость. «Движок» выяснил у специалистов бренда NK, как работает этот узел, какие ошибки чаще всего допускают механики при его установке и как давно его применяют на серийных автомобилях.

Первый патент на стабилизатор поперечной устойчивости был выдан канадскому изобретателю Стивену Коулману из Фредериктона (Нью-Брансуик, Канада) в апреле 1919 года. До Второй мировой войны широкого применения его изобретение не получило: распространенные тогда автомобили рамной конструкции с подвеской на жестких неразрезных мостах не нуждались в стабилизаторах. Однако появление независимой подвески заставило взглянуть на конструкцию Коулмана по-новому.

Как устроен стабилизатор

Стабилизатор представляет собой упругий элемент подвески, который обычно имеет П‑образную форму и работает на скручивание как торсион.

Обычный стабилизатор — это:
1) собственно стабилизатор, который изготавливается из стали, предназначенной для пружин;
2) тяги, изготавливаемые из разных материалов: «тело» может быть из стали, алюминия или композитных материалов, шаровые соединения могут сочетать в себе сталь, пластик, резину, а также смазку;
3) втулки и крепления.

Стабилизатор устанавливается на подрамник (прикрепленный к кузову автомобиля) или раму посредством втулок и креплений. Свободные стороны напрямую или через тяги крепятся к элементам подвески (стойке амортизатора, рычагам, поворотному кулаку).

Тяги, работая совместно со стабилизатором, ограничивают ход подвески. Именно поэтому те из владельцев внедорожников, кто профессионально занимается ездой по пересеченной местности, снимают стабилизаторы со своих машин. Были на рынке и автомобили с функцией отключения стабилизатора поперечной устойчивости (например, Nissan Patrol GR). В современных премиальных и спортивных автомобилях устанавливаются электронно-управляемые стабилизаторы, которые в зависимости от выбранного режима езды меняют необходимое усилие демпфирования и, по сути, заменяют стабилизаторы.

Как работает стабилизатор

Когда машина входит в поворот, внешние по отношению к его центру колеса испытывают большую нагрузку, утопая в арке, как если бы одно колесо наехало на кочку. Пружина и амортизатор сжимаются, часть стабилизатора тянется за ними. В это же время противоположная его часть вместе с пружиной и амортизатором отдаляется от арки в вертикальной плоскости. Стабилизатор в этот момент скручивается и стремится вернуться в исходное положение, выравнивая при этом подвеску и кузов автомобиля.

Тяги в данном элементе испытывают колоссальные нагрузки, которые оказывают на них и подрессоренные, и неподрессоренные массы автомобиля вместе с нагрузками при повороте или проезде неровностей. В последнем случае стабилизатор вместе с пружиной прижимает колесо автомобиля к дорожному покрытию.

Как определить неисправность тяги

В случае если стойка стабилизатора выработала свой ресурс, сигнализирует об этом, как правило, легкий стук в подвеске при проезде небольших неровностей. Проверить узел можно на подъемнике, используя гидравлическую стойку и делая упор на подвеску. Ухватившись за тягу, нужно покачать вверх и вниз.

Второй вариант точнее и применяется чаще. Доберитесь до стойки, когда автомобиль стоит на твердой поверхности; один человек поперечно раскачивает автомобиль, второй, прикасаясь к стойке, диагностирует ее целостность.

Две основные ошибки при установке

Первая ошибка — затягивание гаек без динамометрического ключа или пневмопистолетом: происходит вытягивание резьбы, а при использовании пневмопистолета — еще и прокрутка шарнира при нагрузке, на которую он не рассчитан.

Вторая ошибка. На некоторых автомобилях, например Hyundai Getz, тяги должны устанавливаться на определенную сторону. Важно обращать на это внимание, иначе некорректная установка приведет к тому, что шарнир тяги попросту вырвет из посадочного места.

Конструкцией современных автомобилей с гидроподвеской, электронно-управляемыми амортизаторами и т. д. могут быть вообще не предусмотрены стабилизаторы поперечной устойчивости. Но такие машины на рынке — в меньшинстве.

Фото: Wikipedia.org; пресс-служба SBS Automotive

Благодарим технических специалистов компании SBS Automotive (бренд NK) за помощь в подготовке материала.

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 – что это такое, устройство и как работает

Что такое стабилизатор поперечной устойчивости, из каких элементов состоит. Принцип работы, какую роль он играет в устройстве подвески автомобиля. Какие типы применяются в автомобиле и почему. Их недостатки и как с ними бороться.

Что это такое

Стабилизатор поперечной устойчивости – часть почти любого вида подвески. С виду неприметная труба, но отвечающая за безопасность движения, управление машиной и комфорт в салоне.

Это необязательно должна быть прямая труда. Его форма может быть весьма причудливой. Это обусловлено компоновкой ходовой части и убранства подкапотного пространства авто. Его плавные линии огибают узлы и агрегаты. Он должен соединять две части машины в поперечном направлении. Грубо говоря – он соединяет левые и правые элементы подвески автомобиля.

Стабилизатор поперечной устойчивости выполнен из пружинной стали, той, из которой делаются пружины и рессоры. Он обладает достаточной упругостью, способен изгибаться вокруг своей оси.

То есть, если взять его за противоположные концы (плечи) и крутить их, он будет закручиваться. Конечно, руками трудно это сделать, но массы машины для этого будет достаточно.

Для чего нужен стабилизатор поперечной устойчивости

Исходя из названия, стабилизатор поперечной устойчивости отвечает за стабилизацию – слово «стабилизатор». «Поперечной» – стабилизацию в поперечной плоскости. Он делает устойчивым кузов автомобиля при прохождении поворотов.

Современный автомобиль имеет переднюю независимую подвеску, то есть, левое и правое колесо двигаются независимо друг от друга в вертикальном направлении. Этот элемент подвески делает её независимой на половину. Он соединяет противоположные колеса.

От этого она не становится зависимой. Обладая определённой упругостью, он позволяет колёсам работать независимо друга от друга до определенного момента.

При прохождении поворотов, особенно на большой скорости, автомобиль получает центробежное ускорение. Кузов кренится в противоположную сторону поворота. Внутреннее колесо разгружается, так как центр тяжести перемещается в сторону внешнего колеса.

Вы сами замечали, что во время поворота вас немного смещает в кресле на наружную сторону. Чем выше скорость, тем сильнее центробежное ускорение. Чтобы вы не чувствовали дискомфорта в креслах устанавливаются валики боковой поддержки.

Без стабилизатора поперечной устойчивости внутреннее колесо может оторваться от дороги. В этот момент теряется не только скорость машины, но и управляемость. В некоторых случаях произойдет опрокидывание автомобиля.

Чтобы авто твердо стояло на дороге в любых поворотах и на любой скорости, для этого нужен стабилизатор поперечной устойчивости.

Каких типов бывают

Стабилизатор поперечной устойчивости является обязательным элементом подвески. Различают несколько видов:

1. Торсионные;
2. Рычажные;
3. Активные.

В современных авто их роль играет адаптивная подвеска. В ней нет стабилизаторов поперечной устойчивости. Этот элемент подвески заменен регулируемыми амортизаторами.

Торсионные

Такой тип еще называют передним стабилизатором поперечной устойчивости. Он имеет сложную «П»-образную форму. В его конструкции заложен торсион, он же штанга стабилизатора – металлический прут. Двумя краям он соединяется при помощи стоек к амортизаторам или рычагам.

Достоинством является плавность его работы. Поэтому его применяют в передней подвеске.

Рычажные

Это задние стабилизаторы поперечной устойчивости. Полая труба, их еще называют реактивными тягами. С одной стороны они крепятся к ходовой, второй к кузову. Места крепления оборудованы сайлентблоками – резиновыми шарнирами. В некоторых моделях применяются втулки.

Вместе с задней подвеской, а именно в ней они применяются, образуют треугольник с жестко закрепленными сторонами. При крене кузова «треугольник» сопротивляется. Это удерживает автомобиль в безопасном положении.

Недостатком этого типа является его большая упругость. Он фактически не изгибается, поэтому его используют в заднем стабилизаторе поперечной устойчивости.

Плюсы:

1. Простота конструкции.
2. Низкая цена ремонта и замены. Фактически это просто полая труба с набором втулок и крепежом.
3. Низкая стоимость.

Активные

Его можно настраивать в зависимости от типа поверхности дорожного покрытия или стиля езды.

Существуют три основных режима его работы:

1. Максимально жесткий – для спортивной езды и быстрых виражей;
2. Средний – для гражданской поездки, это классический тип;
3. Отключен – рекомендуется его использовать на плохих дорогах, чтобы независимая подвеска реально стала независимой.

Активный стабилизатор поперечной устойчивости обеспечивает золотую середину между управляемостью и комфортом. Он используется на современных автомобилях с адаптивной подвеской. Его жесткость управляется электроникой или гидравликой.

Дополнительные элементы стабилизатора поперечной устойчивости этого типа: пневмобаллоны или электрические муфты. Это зависит от конструкции подвески автомобиля.

Сегодня изучим торсионный тип, так как он больше всех требует внимания от владельцев. Он более прихотлив в обслуживании.

Из чего он состоит

Основными элементами стабилизатора поперечной устойчивости являются:

1. Стойка стабилизатора. В некоторых моделях, например «Жигули», её нет.
2. Втулки. Ими он крепится к кузову.
3. Штанга. Так еще называют сам стабилизатор, его центральную часть.

Стойка (тяга) соединяет одно плечо штанги стабилизатора с рычагом подвески или амортизатором. Она имеет либо сайлентблоки в точках крепления деталей, либо шаровые соединения. Это обеспечивает подвижность, упругость элементов и смягчает удары от дороги.

Резинки стабилизатора, они же втулки, дают возможность вращаться штанге. Они защищают её и кронштейны от разрушений. Препятствуют возникновению стуков и скрипов в подвеске. Поэтому, при диагностике автомобильной подвески следует обращать на них особое внимание.

Как работает

Принцип работы стабилизатора поперечной устойчивости заключается в связывании противоположных колес одной оси. При изменении положения одного колеса относительно кузова, он пытается привести противоположное колесо в такое же положение, выровняв кузов.

Когда автомобиль крениться в одну сторону, расстояние между колесом и кузовом уменьшается. Через стойку поднимается один край стабилизатора. Он выкручивается и за счет упругости, поднимает другое колесо относительно кузова. Так как он жёстко связан центральной частью с кузовом автомобиля через втулки, то кузов опускается, уменьшая расстояние противоположного колеса относительно машины. Так кузов выравнивается в горизонтальном положении.

Простым языком, благодаря стабилизатору поперечной устойчивости, кузов сопротивляется кренам. Полностью их избежать невозможно. То есть, небольшие наклоны он может компенсировать, а вот большие нет.

При превышении этого порога он может переломиться. Замена стабилизатора поперечной устойчивости убережет от переворота автомобиля и дискомфорта по время езды.

Чтобы этого не произошло, в конструкции предусмотрены резиновые упругие элементы. Они выполнены в виде сайлентблоков и втулок на стойках и местах крепления к кузову. Благодаря им, не вся кинематика от одного колеса передается к другому. У нас есть связь между колесами, но она не жесткая, конструкция «играет» и демпфирует. Кроме того, они смягчают удары подвижных элементов, вы не слышите стуков во время езды.

Видео о принципе работы стабилизатора

Недостатки

Основной недостаток реактивного и торсионного стабилизатора – зависимость одного колеса от другого. Даже если речь идет о независимой подвеске. Часть кинетической энергии передается на противоположную сторону.

Этот узел подвески сокращает её ход. То есть, есть большая вероятность «вывесить» колесо при диагональном прохождении пересеченной местности. Особенно это актуально внедорожникам и паркетникам с большим клиренсом, потому что «легковушки» туда вообще не заберутся.

Невозможно регулировать жесткость штанги. Она или работает или сломалась – два режима его работы. В таком случае используют активные стабилизаторы поперечной устойчивости или адаптивную подвеску.

Зачем нужен стабилизатор поперечной устойчивости

Когда автомобиль едет по змейке или поворачивает, под действием центробежных сил между упругими элементами его подвески начинается перераспределение нагрузок: с наружных сторон колес нагрузка повышается, а с внутренних сторон нагрузка снижается, в результате чего в поперечной плоскости автомобиль начинает крениться или раскачиваться. Такие явления бывают очень опасны, потому что способны вызвать опрокидывание транспортного средства, а также могут привести к потере контроля над управляемостью автомобилем. Поможет справиться со сложной задачей упругий элемент, используемый в конструкции подвески. Зачем нужен стабилизатор поперечной устойчивости, читайте в данной статье.

Величина крена и степень его раскачивания зависят от хода подвески, и чем больше ход — соответственно, больше крены. Тогда, чтобы исключить вышеописанные недостатки, этот показатель нужно уменьшить.

Достигнуть уменьшения можно несколькими методами:

• увеличить жесткость упругих элементов, установить короткоходные амортизаторы и ограничители хода рычагов,
• внедрить в конструкцию узел, выполняющий в поворотах роль дополнительного, упругого элемента.

Наименее подходящими оказались первые два способа, потому что значительно снижалась комфортность автомобиля. Эти способы в основном применяются в спортивных болидах.

Поэтому в конструкции подвески использовался новый упругий элемент — стабилизатор поперечной устойчивости, который работает только при перемещении колес одной оси в различных направлениях — одно направление вниз, другое направление вверх.

Конструкция стабилизатора собой представляет штангу формы, которая имеет изогнутые под определенным углом концы.

На сегодняшний день современный автомобиль имеет плотное расположение узлов и агрегатов, что не позволяет сделать центральную часть штанги прямой, поэтому имеются и наиболее сложные конструкции.

Стабилизаторы поперечной устойчивости изготавливаются из отрезков цилиндрического профиля. В качестве необходимого материала используется специальная сталь, которая способна работать при скручивании как упругий элемент. Обычно центральная часть стабилизатора закрепляется в двух точках, которые параллельны оси колес к кузову, или же к подрамнику кронштейнами с упругими демпферами. А его концы, в свою очередь, соединяются с несущей деталью подвески колес — балкой, рычагами, картером моста.

В момент, когда упругие элементы подвески с одной стороны растягиваются, а с другой стороны сжимаются, средняя часть стабилизатора поперечной устойчивости скручивается и начинает работать, как упругий элемент, а именно по принципу торсионов.

Суть этого в следующем — со стороны крена стабилизатор пытается автомобиль приподнять, а с другой стороны, при сжатии упругого элемента подвески, опустить автомобиль. Таким образом, автомобиль обеспечивается выравниванием по отношению к плоскости дороги.

У некоторых автомобилей с передним приводом на задней оси функцию стабилизатора выполняет поперечная балка, которая жестко соединяет продольные рычаги подвески задних колес. Такие подвески получили название полунезависимые, потому что во время движения по неровностям, на змейках, поворотах эта деталь работает на скручивание. А вот многорычажные, независимые подвески — практически все, в отличие от них, оснащены стабилизатором.

Так как стабилизатор поперечной устойчивости может работать только в плоскостях, наиболее приближенных к горизонтальной плоскости, это значительно накладывает некоторые сложности при компоновке автомобиля. Для решения этих сложностей в подвески были введены новые элементы — это стойки стабилизатора, связывающие рычаги подвески со стабилизатором в вертикальной плоскости.

Полезен, но не всегда

На сегодняшний день стабилизатор поперечной устойчивости является обязательной деталью подвески легкового автомобиля, в то же время во внедорожниках его присутствие нежелательно. Нежелательность можно объяснить тем, что способность стабилизатора уменьшает ход подвески, а это недопустимо при движении по бездорожью, потому что колеса вывешиваются и теряют контакт с поверхностью дороги.

Конечно, при наличии полного комплекта блокировок межосевых и колесных дифференциалов короткоходность будет не столь опасной, но при отсутствии блокировок стабилизатор значительно ухудшает проходимость внедорожника. Несмотря на это, нельзя сказать, что в современных скоростных внедорожниках стабилизатор в подвеске является ненужной деталью.

Наоборот, для таких автомобилей с высоким центром тяжести эта деталь будет особенно необходима.

От условий эксплуатации автомобиля можно сделать выбор, чем пожертвовать — проходимостью или устойчивостью. Например, создатели Nissan Patrol GR нашли выход и применили в конструкции подвески электронный отключаемый стабилизатор поперечной устойчивости. Если на бездорожье на панели приборов нажать кнопку, то шток цилиндра стабилизатора, который выполняет функцию его стойки, освобождается. Шток, который перемещается свободно, не передает усилия от подвесок задних и левых колес, и, когда скорость больше 20 км/час, кнопка управления стабилизатором сразу же блокируется. Благодаря такой реакции исключается возможное выключение по ошибке стабилизатора на большой скорости, когда могут появиться опасные крены.

Наиболее актуальный стабилизатор поперечной устойчивости изобрели инженеры американской фирмы TRW. В конструкции этого стабилизатора предусмотрена стойка — гидроцилиндр, а также гидронасос. Этими деталями «управляет» электронный блок управления (ЭБУ), который получает информацию от акселерометра или датчика бокового ускорения.

Стабилизатор находится в разблокированном состоянии, когда автомобиль движется прямолинейно, насос находится в выключенном состоянии, а жидкость, находящаяся в гидроцилиндре, не под давлением. При этом подвеска работает в наиболее комфортном режиме.

При появлении боковых ускорений, виновник кренов — электронный блок управления — включает насос, и тогда в гидроцилиндре образуется давление жидкости. Электронный блок управления, регулируя его величину, изменяет, в зависимости от конкретного режима движения, жесткость стабилизатора.

Подведем итоги: стабилизатор поперечной устойчивости в конструкции подвески — необходимая деталь для безопасности движения.