ПРОМАСТЕР
+7 (495) 799-00-68
Мы работаем без выходных
Пн—Вс 9:00—19:00
Корзина 0 0 руб.

Доставка по
всей России

Оплата при
получении

Гарантия на
продукцию
18 месяцев

стабилизаторы поперечной устойчивости - для чего?




Всякий водитель, ездивший на автомобиле Ford Fiesta первого поколения (Mk1), обращал внимание на практически полное отсутствие кренов этой машины (особенно при загрузке 1-2 человека) даже в очень напряженных поворотах. А ведь у Фиесты в подвесках вообще нет стабилизатора поперечной устойчивости — детали, ставшей в современных машинах настолько распространенной, что многие уже и не понимают, как можно бороться с кренами кузова без использования стабилизатора.
Это заблуждение так распространено, что многие и не задумываются — почему в независимых подвесках практически любого "формульного" спортивного болида (и не только F1, а и более "приземленных" серий), а так же некоторых мелкосерийных автомобилей, нет никаких стабилизаторов. Для многих открытие этого факта становится настоящим шоком. Попробуем разобраться, в чем тут дело.


Прежде всего подумаем — а чем же плох стабилизатор поперечной устойчивости? Ведь крены он уменьшает вполне успешно — так почему же конструкторы спортивных подвесок его не используют?


Рассмотрим простую ситуацию: автомобиль с независимой подвеской едет по дороге, и неожиданно наезжает правым колесом на кирпич. Предположим, что автомобиль едет достаточно быстро, и за время наезда кузов (ввиду большой массы и, соответственно, инерции) не успевает совершить сколько-нибудь существенного вертикального перемещения. Для простоты (чтобы не рассчитывать поправки на сжатие шины) будем считать шину несжимаемой — для современных низкопрофильных шин это практически так и есть. При этом допущении, правое колесо, благодаря подвеске, совершит ход вверх, равный толщине кирпича — причем никакой стабилизатор этому помешать не сможет.


Для полностью независимой подвески без стабилизатора, удар, передаваемый на кузов машины, в этом случае будет определяться лишь жесткостью пружины правой подвески и незначительным усилием сжатия амортизатора, а левая подвеска останется неподвижной.


Совсем иное дело, если у нас имеется стабилизатор поперечной устойчивости. Ход правой подвески (на ту самую толщину кирпича) закручивает стабилизатор, и он передает дополнительное усилие на левый рычаг, пружину и амортизатор, вызывая их сжатие. Даже если жесткость стабилизатора всего лишь равна жесткости левой пружины (а во многих подвесках она намного выше — иначе стабилизатор не будет эффективен против кренов), это означает, что левая подвеска будет также пробита, правда, лишь на половину толщины кирпича. Однако, и такой ход левой подвески будет означать усиление удара, передаваемого на кузов, в полтора раза по сравнению с ситуацией без стабилизатора.


Казалось бы, ситуацию можно парировать, пропорционально ослабив пружины подвески. Но это лишь кажется — дело в том, что при одновременном нагружении правой и левой подвесок, стабилизатор не работает и подвески оказываются слишком ослабленными. То есть — машина плохо переносит поперечные волны асфальта (а тем более "лежачих полицейских") и оказывается склонна к глубоким "кивкам" при торможении. А если ослабить стабилизатор — он станет неэффективен против кренов кузова.


Причем эта ситуация для независимой подвески со стабилизатором принципиально неустранима - она либо менее комфортна, чем чистая независимая подвеска без стабилизатора, либо, при той же комфортности, хуже парирует продольную раскачку и "клевки" кузова. И чем жестче стабилизатор — тем эти неустранимые проблемы значительнее.


В качестве дополнительных минусов выступают:

— Ухудшение проходимости (частичное диагональное вывешивание) из-за разгрузки идущих вниз колес на неровностях за счет закрутки стабилизатора идущим вверх колесом противоположного борта. Именно поэтому все настоящие джипы столь склонны к кренам в поворотах, а их стабилизаторы поперечной устойчивости, если даже они имеются, очень слабы.

— Сложность настроек амортизаторов одновременно для ситуаций симметричной и несимметричной нагрузки подвесок.


Что же делать?


Изменить конструкцию обычного городского автомобиля, практически, невозможно. Это затраты, сопоставимые с постройкой гоночного автомобиля. Единственное, что остается — настройка подвески тюнинговыми амортизаторами. По идее, можно было бы продолжить список пружинами и стабилизаторами. Однако, сторонние фирмы, производящие упругие элементы, в первую очередь, ориентируются на динамичных и агрессивных водителей. Поэтому их пружины обеспечивают уменьшение клиренса (что не всегда подходит рядовому водителю), а стабилизаторы имеют повышенную жесткость (что увеличивает компромиссы самих стабилизаторов на неровных покрытиях).


Однако, есть редкие образцы решения сложного вопроса — без стабилизаторов и без крена.


Крены в повороте можно устранить и без использования стабилизатора поперечной устойчивости. Это, в конце концов, чисто геометрическая задача — надо лишь сделать подвеску такой геометрии, чтобы при известной свободе вертикального перемещения колес треугольник, образованный точками контакта колес с дорогой и центром масс машины, имел бы строго постоянные размеры либо, если это невозможно, как можно меньше изменял бы эти размеры и сохранял неизменную высоту своей вершины (с тем, чтобы вектор центробежной силы, исходя из центра масс, проходил через эту вершину).


Это задача трудная — но вполне разрешимая не только в случае сложной многорычажной подвески с неравноплечими рычагами (как у F1), но и даже для компактной подвески McPherson. Что, как раз, блестяще доказали инженеры Ford, проектируя в 1975 году автомобиль Fiesta.


Посмотрим на рисунок — на нем изображена схема геометрии подвески Фиесты Mk1. Точки А — это оси качания нижних V-образных рычагов подвески, точки Е — шаровые шарниры этих рычагов, точки С — верхние опоры стоек МакФерсон. Поскольку размер А-С задан конструктивно кузовом машины, а нижний рычаг А-Е жесткий — треугольник А-С-Е может изменять свой размер только по стороне С-Е за счет изменения высоты амортизатора (стойки МакФерсон).


Это — как у всех машин с подвеской МакФерсон. А вот что у Фиесты не как у всех: если провести прямую из точки контакта колеса с дорогой В через ось качания нижнего рычага подвески А — она пройдет через точку фронтальной проекции центра масс машины CoG (точка D).


Это более-менее очевидно на рисунке. Менее очевиден факт, что размер А-В почти постоянен при ходах подвески. Однако, это, в целом, кажется неважным, поскольку очевидно, что при ходах колеса вверх-вниз прямая В-А-D будет изменять свой наклон относительно горизонтали, что, как кажется, приведет к искажению размера треугольника В-В-D и его смещению из центра масс машины (CoG).


Чтобы понять гениальность конструкторского фокуса, рассмотрим гипотетический крен машины, поворачивающей налево. Она могла бы наклониться наружу поворота — при этом правое колесо сместилось бы вверх (размер E-C уменьшился), а левое колесо сместилось бы вниз (размер Е-С увеличился) на одинаковую величину. Что в этом случае произошло бы с точкой пересечения двух прямых B-A — то есть точкой D?


Она, несомненно, сместилась бы в сторону от центра масс машины CoG. Но куда? В сторону, противоположную действующей центробежной силе — но при этом осталась бы в первом приближении на неизменной высоте. То есть, вектор центробежной силы по-прежнему будет проходить через точку D — несмотря на гипотетическое срабатывание подвесок! Другими словами, с точки зрения вектора центробежной силы, исходящей из центра масс машины, ничего не изменилось, треугольник не изменил свою высоту, а это значит, что крена кузова просто не может возникнуть — нет плеча, на котором бы центробежная сила совершила работу, ведь вектор проходит точно через вершину треугольника. То есть, внешнее колесо в повороте нагружается, внутреннее — разгружается, на обоих колесах появляются боковые усилия, но просадки подвесок не происходит. Крена - нет.


Трудно понять? Тогда представьте себе, что нижние рычаги подвесок начинались бы в точке D и заканчивались бы шаровым шарниром в точке B. Колеса на ухабах будут перемещаться? Будут. А крены будут? Нет — потому что треугольник B-B-D получается жестким, и нет плеча, на котором бы центробежная сила вызвала кренящий момент. Блестящая идея, и она работает на практике!



«Есть масса современных машин со стабилизаторами, которые задирают в повороте одно из колес — примерно, как старый Lotus Cortina с Джимом Кларком за рулем. Но Morgan нынче делает четырехколесные автомобили, и я хочу, чтобы в виражах они ехали на всех четырех! Мы по-прежнему в состоянии сбалансировать управляемость безо всяких там стабилизаторов, как в старые добрые времена...»

Написать комментарий