Когда автомобиль входит в поворот, на него действуют центробежные силы. Внешние по отношению к повороту колеса пытаются выскользнуть, а внутренние поднимаются и теряют сцепление с дорогой. Возникает крен, чреватый опрокидыванием машины, особенно при условии, что у нее достаточно высокая скорость. Для уменьшения таких кренов применяют стабилизатор поперечной устойчивости.
Стабилизатор поперечной устойчивости является частью автомобильной подвески, соединяющей противоположные колеса с помощью упругого элемента торсионного типа. Этот элемент представляет собой стальную штангу круглого сечения и внешне напоминает сильно растянутую букву «Л» с «завитками» на обеих сторонах. Поперечной частью штанга соединяется с кузовом с помощью резиновых втулок, в которых она может проворачиваться. К элементам подвески штанга крепится через шарнирное соединение либо непосредственно, либо (чаще) через стойку, которая служит демпфером возникающих при езде колебаний.
Как же работает стабилизатор? При повороте подвеска внешнего колеса отрабатывает сжатие, и упругая штанга стабилизатора прокручивается вверх. Это происходит как раз из-за наличия «завитка». На другом конце штанги вторая половина стабилизатора прокручивается вниз, пытаясь прижать поднимающееся колесо к земле. Иными словами, стабилизатор перекидывает нагрузку с одной стороны автомобиля на другую, за счет чего корпус машины меньше отклоняется от параллельного дорожному полотну положения. Понятно, что стабилизатор поперечной устойчивости крайне полезен для независимой подвески и не нужен для полностью зависимого моста или подвески с торсионной балкой, поскольку при повороте они работают в точности так же.
Однако не все настолько радужно. Устанавливая жесткую связь между колесами, стабилизатор поперечной устойчивости, по сути, снижает степень независимости подвески, так как ограничивает ее ход. При движении по бездорожью это может привести к вывешиванию колес. Поэтому «серьезные» внедорожники имеют либо менее жесткие стабилизаторы, либо легкосъемные, либо отключаемые.
Рассмотрим последний вариант подробнее. Для того чтобы стабилизатор можно было «выключить», в конструкцию упругой штанги вводится кулачковая муфта с гидроприводом, которая соединяет две половины стабилизатора. Электронный блок управления обрабатывает сигналы от набора датчиков и кнопки включения стабилизатора (если есть возможность ручного управления) и вырабатывает командные сигналы для исполнительных устройств. В результате муфта либо «склеивает» стабилизатор в единое целое, либо размыкает его на две независимые половины. Таким образом удается добиться наилучшего поведения автомобиля с высоким центром тяжести как на шоссе, так и на проселке.
Последние полтора десятка лет, благодаря развитию электроники, лидеры автоиндустрии в состоянии предлагать и более сложные схемы стабилизации, но рассказ о них выходит за рамки данной статьи.
Есть точка зрения, что стабилизатор поперечной устойчивости – это лишний узел, свидетельствующий о недостаточной квалификации конструкторов. В самом деле, устранение кренов – это чисто геометрическая задача. Достаточно сделать так, чтобы треугольник, образованный точками контакта колес с дорогой и центром массы автомобиля, как можно меньше изменялся в размерах, постоянно сохраняя высоту своей верхней точки. Задача непростая, но разрешимая. Пример – Ford Fiesta первого поколения (1976), где без стабилизатора сумели обойтись в передней подвеске типа McPherson, а ведь именно она является самой распространенной в наши дни.
Что касается эксплуатации, то чаще всего страдают стойки, крепящие упругую штангу к элементам подвески. Это происходит из-за постоянной и разнонаправленной нагрузки, так что уже через 20 тысяч километров может потребоваться замена шарнира. Характерные признаки неисправности – стук (особенно сильный при преодолении «лежачих полицейских»), нестабильность траектории при движении в колее и, конечно же, усиление поперечных колебаний и кренов. Другая распространенная проблема – износ втулок и потеря их эластичности, что приводит к слишком легкому прокручиванию штанги.
Стойки, шарниры и втулки – изделия не самые сложные, и на рынке легко подобрать подходящие.
Сама штанга при сильных ударах может деформироваться. Эксплуатация потерявшего форму стабилизатора категорически запрещена. При незначительной деформации допускается самостоятельное выпрямление, при значительной – только замена. Квалифицированный механик способен заменить простой стабилизатор за полчаса, но при наличии сложных электронных систем ремонт стоит доверять только сертифицированным сервисам.
Текст: Серик Туленов
Фотоматериал производителей