Стабилизатор поперечной устойчивости: зачем нужен, как устроен и на каких машинах его нет
Стабилизатор поперечной устойчивости — это важная часть автомобильной подвески, которая помогает уменьшить крен кузова автомобиля во время быстрых поворотов или на неровностях. Это изогнутый металлический прут — по сути торсионная пружина, которая соединяет между собой колеса на одной оси с помощью коротких рычагов — стоек стабилизатора.
Стабилизатор поперечной устойчивости с втулками и хомутами крепления к кузову и стойки стабилизатора Meyle. Источник: Meyle
Стабилизатор увеличивает поперечную жесткость подвески и ее сопротивление крену в поворотах вне зависимости от жёсткости пружины в вертикальном направлении. Патент на стабилизатор поперечной устойчивости в 1919 году получил канадский инженер Стивен Коулман.
Как это работает
Основная задача стабилизатора поперечной устойчивости — заставить разгруженную сторону транспортного средства опускаться или подниматься на одинаковую высоту с нагруженной для уменьшения бокового наклона автомобиля на поворотах.
В том числе благодаря стабилизатору поперечной устойчивости автомобиль имеет умеренный крен даже в экстремальных режимах движения. Источник: Drive2, dinerooo
На быстрой дуге из-за динамического распределения массы кузов автомобиля прижимается к внешним колёсам, создавая крен, а стабилизатор поперечной устойчивости создаёт усилие, которое как бы поджимает колёса с противоположной стороны. В результате автомобиль целиком прижимается к полотну в быстром повороте, потому что все колеса оказываются ближе к кузову.
Как устроен стабилизатор поперечной устойчивости
Стабилизатор поперечной устойчивости — это торсионная пружина, а если проще — изогнутая металлическая штанга, которая сопротивляется кренам кузова. Обычно ее изготавливают из цилиндрического стального стержня, который в двух точках соединяется с корпусом, а концы крепятся к элементам подвески с каждой стороны через гибкий шарнир — стойку стабилизатора.
Износ втулок стабилизатора — одна из частых причин неисправностей подвески. Их изготавливают из резины, которая может быстро терять свои свойства из-за времени или агрессивной среды вроде реагентов. Источник: Meyle
Если левое и правое колеса движутся синхронно, стабилизатор полностью прокручивается внутри втулок в точках крепления к кузову. А в случае, когда они перемещаются относительно друг друга, то есть нагружается только одно колесо, стержень подвергается скручиванию. Концевая тяга стабилизатора поперечной устойчивости, в свою очередь, соединяется с местом рядом с колесом или осью, позволяя передавать силы от сильно нагруженной оси на противоположную сторону.
Таким образом, прикладываемая к нагруженному колесу сила сначала передаётся на стойку стабилизатора, затем на сам стабилизатор, далее — через вторую стойку на противоположное колесо. Благодаря своей жёсткости стабилизатор сопротивляется скручиванию, а она в свою очередь зависит от толщины стабилизатора и длины плеч рычага — то есть длины изогнутых «хвостов» с обеих сторон штанги. Чем короче этот рычаг, тем жестче стабилизатор и тем сильнее кузов сопротивляется крену.
На что ещё влияет работа стабилизатора
Однако крену противодействует не только стабилизатор поперечной устойчивости, но и пружины подвески. Но тут есть важный момент — в случае установки слишком жёстких пружин автомобиль потеряет в плавности хода, а благодаря стабилизатору инженерам удаётся найти компромисс между управляемостью и комфортом.
Спортивные автомобили, как правило, имеют очень жесткие стабилизаторы поперечной устойчивости, поэтому нередко «приподнимают» переднее внутреннее колесо — при этом они сохраняют максимальное сцепление на внешнем. Источник: Drive2, Andi777
Интересный момент: если менять жесткость стабилизаторов поперечной устойчивости, можно влиять на поворачиваемость автомобиля. Поведение, связанное с недостаточной или избыточной поворачиваемостью, можно устранить, изменив пропорцию общей жесткости по крену, создаваемой передней и задней осями.
Например, увеличение жесткости передней оси увеличит долю общей передачи нагрузки, на которую реагирует передняя ось, и уменьшит долю, которую реагирует задняя ось. Иными словами, передние колёса станут «держаться» за дорогу крепче, чем задние, а значит автомобиль будет меньше плужить в повороте.
Всегда ли нужны стабилизаторы
Без стабилизатора артикуляция подвески с каждой стороны существенно вырастает — это ухудшает стабильность автомобиля на высокой скорости, однако повышает проходимость на бездорожье. По этой причине многие внедорожники обходятся без стабилизаторов — например, его нет в задней подвеске нового Mercedes-Benz G500. А вот у его «старшего брата» G63 есть: там стабильность приоритетнее внедорожных возможностей.
Вместо стабилизатора поперечной устойчивости у младших Mercedes-Benz G-класса стоит тяга Панара. Она препятствует перемещениям оси в зависимой подвеске колёс в поперечном направлении. Источник: Mercedes-Benz
Может ли стабилизатор выйти из строя
Можно подумать, что металлический изогнутый прут может служить вечно. Отчасти это так, и намного чаще выходят из строя стойки стабилизатора, которые имеют подвижные части и резиновые элементы. Сам стабилизатор тоже может поломаться, но, как правило, не буквально. Он может стираться в точках крепления к кузову: в этих местах он становится тоньше. появится общий дискомфорт при управлении автомобилем, а также стуки при проезде неровностей.
Например, в некоторых моделях автомобилей концерна Volkswagen из-за старения возможен излом регулировочных шайб на стабилизаторе, а втулки стабилизатора могут лишиться своей боковой устойчивости.
Типичный пример изношенного временем стабилизатора поперечной устойчивости. Источник: Drive2, пользователь Energosila
Почему бы не поставить максимально толстые стабилизаторы?
Следует помнить, что применение стабилизатора поперечной устойчивости имеет некоторые побочные эффекты. По сути, из-за него даже независимая подвеска в некоторой степени становится зависимой. Поэтому при сотрясении одного колеса на крупном ухабе энергия удара передаётся на противоположное колесо через стабилизатор. Если же дорога сплошь состоит из выбоин и бугров, машина может начать сильно раскачиваться из стороны в сторону, и чем жестче стабилизатор, тем более тряской и некомфортной станет машина.
Как же быть?
Производители запасных частей не зря едят свой хлеб и всегда находят идеальный баланс управляемости и плавности хода. В ассортименте Meyle можно найти стабилизаторы поперечной устойчивости, которые подойдут именно на ваш автомобиль и смогут гарантировать идеальное поведение автомобиля в любых условиях. А искушенные энтузиасты, которые точно знают свои потребности, найдут в каталогах Meyle детали для тюнинга своих автомобилей.
Для упрощенной замены деталей стандартным инструментом стойки стабилизатора Meyle крепятся шайбой на 16 мм. Источник: Meyle
Особо выносливые запасные части Meyle носят маркировку HD — такие детали предназначены для эксплуатации в странах с низким качеством дорог и суровым климатом. Источник: Meyle
Для большего удобства при ремонте MEYLE предлагает ремонтный комплект MEYLE HD, включающий стабилизатор в сборе и стойки стабилизатора, — для максимального упрощения процесса монтажа. Идеально подобранные компоненты позволяют выполнить быструю и простую замену неисправных деталей. Для дополнительного удобства монтажа стабилизатор поставляется в готовом для установки виде, укомплектован опорами и в большинстве случаев крепежными деталями.
За счет доводки отдельных параметров удалось добиться значительного увеличения срока службы деталей. Например, применение увеличенной и более прочной шаровой головки диаметром 22 мм позволило уменьшить удельное поверхностное давление при одинаковых уровнях нагрузки, что, в свою очередь, сводит к минимуму износ детали. Полагаясь на передовые технологии разработки MEYLE, профессиональные сервисные компании могут уверенно предлагать расширенную четырехлетнюю гарантию, которая распространяется не только на ремонтные комплекты MEYLE HD, но и на все продукты из ассортимента MEYLE HD.
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 и как работает стабилизатор поперечной устойчивости
Необходимость применения стабилизатора поперечной устойчивости
Пружины и рессоры в автомобильных подвесках служат в качестве демпферов. Они снижают воздействие ударов и неприятной тряски из-за неровностей дороги и делают поездку на машине более комфортной. При этом не только водитель и пассажиры, но и детали и узлы автомобиля меньше страдают от вибрации.
В то же время наличие упругих элементов приводит к довольно ощутимому раскачиванию машины в продольном и поперечном направлении. С этой проблемой в целом помогают справиться амортизаторы. Тем не менее даже наличие амортизаторов не спасает от опасного бокового крена при вхождении в поворот. В некоторых случаях такой крен может привести к опрокидыванию.
Чтобы уменьшить степень накренивания в поворотах и свести к минимуму вероятность аварии, практически во всех выпускаемых в наше время легковых автомобилях устанавливают стабилизатор поперечной устойчивости. Исключение составляют лишь модели, оснащенные так называемой адаптивной подвеской, в которой степень демпфирования амортизаторов регулируется с помощью электроники и оперативно изменяется в зависимости от качества дороги и параметров движения (ускорение, величина дорожного просвета и другие).
Стабилизатор поперечной устойчивости часто ускользает от внимания автолюбителей. Однако иметь о нем представление необходимо, поскольку это важный элемент подвески, от которого в немалой степени зависит безопасность и управляемость автомобилем.
Конструктивные особенности и принцип работы
В общем случае стабилизатор поперечной устойчивости представляет собой П-образную конструкцию, основным элементом которой является стержень или труба. Стержень, для изготовления которого используется специальная пружинная сталь, проходит поперек шасси от левого колеса к правому. Часто его реальная форма оказывается весьма сложной и учитывает наличие и расположение других элементов подвески.
Посредством втулок и хомутов устройство прикрепляется к раме. Стержень может вращаться внутри втулок. На концах стержня имеются шарнирные соединения. Они служат для подсоединения к рычагам подвески или амортизационным стойкам.
Во время бокового наклона автомобиля одна из стоек смещается вверх, другая — вниз. Продольные отрезки стержня при этом действуют в качестве рычагов, закручивая поперечную часть стабилизатора, как торсион. В результате возникает упругий момент, препятствующий крену. С увеличением бокового крена растет и противодействующий момент.
А вот на вертикальные и продольные смещения подвески устройство не оказывает никакого влияния. Пока машина движется строго по прямой, стабилизатор никак не проявляет себя.
Кроме прямого сочленения с подвеской в конструкции стабилизатора часто применяют стойки (тяги) в виде штока с шарнирами на концах. Дополняет комплект стабилизатора набор креплений.
Разновидности
Стабилизатор поперечной устойчивости, как правило, ставят на обе оси подвески. Деталь для задней оси обычно имеет свои конструктивные особенности, это следует учитывать при покупке. В то же время сзади стабилизатор нередко вовсе отсутствует. Например, его нет на зависимых задних подвесках, в которых роль стабилизатора выполняет торсионная балка совместно с продольными рычагами.
Эффективность работы устройства определяется его жесткостью. Увеличение жесткости обеспечит безопасность при прохождении более крутых поворотов, что особенно важно для грузовиков и спорткаров. Однако уровень комфортности несколько снизится.
Существуют активные стабилизаторы, которые позволяют регулировать жесткость устройства, подстраиваясь под конкретные дорожные условия и характер движения.
Изменение жесткости в них осуществляется за счет применения активного электрического или гидравлического привода. Для управления приводом ЭБУ использует данные целого ряда датчиков.
.jpg)
Есть и другие решения, например, установка гидроцилиндров вместо стоек, как в системе динамического контроля ходовой части, предложенной Porsche, или в кинетической динамической подвеске, которая устанавливается на внедорожниках Toyota. Здесь также за всем следит электроника.
Однако применение активных стабилизаторов, как и адаптивных подвесок, конечно же, сказывается на цене автомобиля.
Ничто не идеально
Хотя рассматриваемое устройство безусловно оказывает положительное влияние на безопасность и устойчивость транспортного средства, всё же его применение имеет некоторые негативные последствия, с которыми приходится мириться.
Например, в полностью независимой подвеске каждое колесо движется в пространстве, не влияя на другие колеса. Однако стабилизатор поперечной устойчивости вынуждает в какой-то степени пожертвовать независимостью. И чем жестче стабилизатор, тем меньше независимость, а значит и уровень комфорта. Это в первую очередь следует учесть любителям тюнинга.
Кроме того наличие данной детали уменьшает свободный ход подвески, что не очень хорошо во время езды по бездорожью. Поэтому в некоторых моделях внедорожников предусмотрено простое механическое или электронное отключение стабилизатора.
Что касается износоустойчивости, то наиболее уязвимые элементы — втулки и стойки. Сам стержень возможно повредить разве что из-за удара. Если искривление небольшое, его можно попробовать разогнуть. Существенную деформацию едва ли удастся исправить в полной мере, и это отрицательно скажется на эффективности работы устройства. А потому в такой ситуации деталь лучше заменить на новую.
Стабилизатор поперечной устойчивости: как он устроен, как правильно работает и может ли сломаться
Даже прожженные бойцы гаражных и интернетных дискуссионных баталий зачастую впадают в ступор при вопросах о стабилизаторе поперечной устойчивости. Так ли однозначна роль этого элемента в автомобиле? Насколько велик риск его поломки? Происходит ли какое-то эволюционное развитие или эта деталь «застыла в янтаре времени»?
Как работает и для чего нужен стабилизатор?
Первые автомобили, использующие стабилизатор поперечной устойчивости для уменьшения кренов кузова в повороте, появились еще в 20-х годах ХХ века. Стабилизатор (далее для простоты и краткости – СПУ) практически всегда, за редкими исключениями, представляет собой П-образную балку, отформованную из толстого стального прута или трубы, работающую по принципу скручиваемого торсиона (упругого элемента). На большинстве машин он имеется как минимум на передней оси, но нередко встречается и второй – на задней. СПУ «полужестко» связывает друг с другом правую и левую части подвески автомобиля, будучи своими концами прикрепленным (непосредственно или через промежуточные шарниры) к симметричным деталям – обычно к внешним корпусам амортизаторных стоек на подвеске типа MacPherson или к нижним рычагам у двухрычажек (и опять же у MacPherson). Несмотря на форму в виде огромной условной буквы «П», с точки зрения физики стабилизатор – простая пружина.
СПУ позволяет крайне простой реализацией с минимумом затрат уменьшить поперечную раскачку кузова и улучшить управляемость при маневрах, не делая пружины и амортизаторы избыточно жесткими на обычной гражданской машине, что лишило бы комфорта водителя и пассажиров при прямолинейном движении. Для езды по прямой стабилизатор не нужен, и в работе подвески в этом режиме он практически не участвует – оба конца его колеблются синхронно, вместе с колесами, и сила скручивания не действует. При маневрировании же торсион автоматически включается в работу и начинает скручиваться, увеличивая жесткость подвески с нагруженной стороны (внешней по отношению к центру радиуса поворота), одновременно прижимая к дорожному покрытию и тем самым частично выравнивая разгруженную сторону (внутреннюю).
Кстати, нельзя не упомянуть, что существует ряд машин, в которых СПУ играет более важную роль, нежели просто уменьшение кренов – там, где он выполняет одновременно роль и стабилизатора, и продольных растяжек для стоек Макферсон. Из отечественных моделей можно назвать, например, Москвич-2141 и ИЖ-2126, да и на иномарках это применялось – например, на старых Mazda 70-80-х годов и много где еще. С одной стороны, это решение выглядит более технологичным, но с другой, надежность от СПУ требуется двойная, ибо при изломе на ходу обычного стабилизатора в целом ничего катастрофического не происходит, а при изломе стабилизатора, выполняющего в том числе и роль растяжек, колесо резко уходит назад, заклинивая от трения в нише колесной арки…
Mazda RX-2 1972 года
Убрать или удвоить?
Несмотря на важность и эффективность, стабилизатор поперечной устойчивости – деталь все же вспомогательная. И при ее отсутствии автомобиль не теряет возможности передвигаться и не становится фатально небезопасным – хотя, безусловно, в некоторых ситуациях контроль со стороны водителя снижается. И нельзя не отметить, что изредка встречаются примеры вполне себе штатного отсутствия этой детали – причем речь идет отнюдь не только о первой половине ХХ века, как можно подумать. Например, стабилизатора не имели, не особо страдая от его отсутствия, тысячи ранних Renault Logan в самых простых и бюджетных комплектациях – а это уже вполне себе середина 2000-х, на минуточку…
Типичный случай автомобиля без стабилизатора – машина в стадии ремонта и ожидания запчастей. Если СПУ полностью вышел из строя (почему и как это случается, мы расскажем ниже) и нуждается в замене на новый или «контрактный» (до чего ж я не люблю этот кривой термин по отношению к любому хламу с разборок), то автомобиль совершенно необязательно ставить на прикол в ожидании деталей. Для неспешной городской или даже загородной езды на разрешенных скоростях и без намеренных «шашек» и тому подобного отсутствие стабилизатора практически незаметно тому, кто сидит за рулем. Или, скажем, если что-то пошло не так при замене стоек-«косточек» – например, одна или обе стойки уже сняты, а купленные новые внезапно оказались не того типа: в этой ситуации можно не ставить обратно старые «линки», а спокойно поехать в магазин с нефункционирующим СПУ.
А бывают случаи, когда стабилизатор отключают (откручиванием одного из концов буквы «П») или даже снимают целиком намеренно при полной его исправности. Например, частенько этим грешат владельцы Нивы. Однако не стоит огульно обвинять их в «безграмотном колхозном вмешательстве в сертифицированную конструкцию» – если человек понимает, как работает стабилизатор, и четко видит разницу в реакциях автомобиля, то осознанный отказ от «стаба» не должен принести вреда. Делают это в первую очередь для увеличения независимых друг от друга вертикальных ходов подвески переднего моста на бездорожье – нередко именно упругость стабилизатора ухудшает контакт с поверхностью одного из колес. Попутным бонусом, который получают от такого «антитюнинга» владельцы Нивы, становится снижение вибраций и шума в салоне на мелких неровностях, которые стабилизатор, в силу своей сущности, помогает передавать на кузов у любого автомобиля. Ну а минусы – вполне предсказуемые: увеличение кренов в поворотах и эффект некоторого «запаздывания» реакции колес на руль. Правда, нельзя сказать, что эти минусы фатально меняют поведение автомобиля и делают его прямо-таки опасным. Да, меняют, но умеренно. И поскольку Нива и так далеко не шедевр управляемости, адекватный водитель способен компенсировать изменения в поведении автомобиля контролем скоростного режима и маневров.
Ну и другая крайность – усиление эффективности штатного стабилизатора. Специфическое мероприятие с целью получения некоторого улучшения управляемости вкупе с ярко выраженными «антипозвоночными» свойствами, которое проводят осознанно в основном на действительно спортивных снарядах, а не на повседневных городских тачках. Хотя и с сугубо городскими это проделывают, но тут уже об осознанности речь не идет – как правило, такой мышиной возней занимаются юные «стритрейсеры» на престарелой «классике» от ВАЗа, для которой даже серийно выпускаются комплекты установки второго родного стабилизатора поверх уже имеющегося. Такое решение позволяет быстро удвоить упругость торсиона, не применяя болгарку, сварку и лишние затраты. Правда, конечный смысл все равно остается туманным…
Почему скрипит стабилизатор?
Исправный стабилизатор при работе молчалив, но рано или поздно способен порождать два типа звуков – стуки и скрипы. Первые нас сейчас не интересуют, поскольку с ними все достаточно просто, и производятся они исключительно шаровыми шарнирами стоек стабилизатора – так называемыми «косточками» или «линками». А вот скрип (порой чрезвычайно громкий и противный) издает сам стабилизатор, проворачиваясь во втулках крепления к подрамнику или раме – они же именуются «подушками». И вот работа этих подушек нередко вызывает недопонимание у автовладельцев – в том числе и вполне рукастых, способных самостоятельно ремонтировать свой автомобиль. Да и сервисмены порой тупят…
Главное, что надо знать – стержень штанги стабилизатора ни при каких обстоятельствах не должен скользить внутри подушки. Подушка – это не классический шарнир, это сайлентблок. То есть, поворот оси (в данном случае – штанги) в этом узле допускается лишь на незначительный угол и не за счет скольжения, а за счет упругого скручивания массива резины!
Это крайне важный тезис, который многими игнорируется: в Сети можно найти массу историй того, как люди всерьез смазывают (!) разными смазками эти узлы при замене подушек или при попытке устранить скрип без разборки, закладывают между штангой и подушкой, а также между подушкой и скобой консистентные смазки или пытаются внести туда жидкие смазки из аэрозольных баллонов или шприцов. Делать так категорически нельзя! Ну или если уж делать, то как минимум с полным пониманием того, что это – неправильно и производится с целью сугубо временно устранить скрип.
Когда смазка попадает в зону контакта подушки и штанги СПУ, сайлентблок исчезает, и на его месте возникает обычный шарнир, в котором сталь вращается в резине, издавая звуки и стремительно ее изнашивая. В щели от износа попадает песок и вода, и процесс ускоряется. Результат – временное прекращение скрипа (пока лужами не вымоет масло), износ втулки-подушки и быстро ускоряющийся износ штанги. Когда же этот узел работает правильно (именно в режиме сайлентблока), движение штанги происходит только за счет упругого скручивания резины – и оно совершенно бесшумно!
Повторимся еще раз. Причина скрипов – именно проворачивание штанги в подушке, чего быть ни при каких обстоятельствах не должно. А причин проворота может быть несколько:
- Неудачный подбор (на конвейере или самим автовладельцем) подушки или невыдержанные ее размеры (брак) – отверстие слишком велико, а внешние габариты слишком малы, чтобы их качественно обжала скоба. Или слишком эластична (или наоборот, жестка) резина. Лечение – поиск оптимальных подушек.
- Износ самой штанги в зоне установки подушек, когда ее диаметр уменьшается. Лечение (если не хочется менять СПУ целиком) – подбор нештатных подушек с меньшим диаметром отверстия и аналогичным внешним профилем. Или иным профилем – но тогда и с заменой крепежных скоб на соответствующие.
- Отслоение краски на штанге стабилизатора в зоне втулок – в этой ситуации даже при неизношенной штанге и качественных втулках возникает проворот со скрипами. Лечение – снятие подушек, тщательная зачистка стержня штанги в зоне крепления и обратная сборка (желательно с новыми подушками).
- Необдуманное использование деталей из полиуретана в качестве альтернативных подушек. Нередко полиуретан выбирается со столь высокой жесткостью, что он оказывается в принципе неспособен работать на нормальное скручивание в режиме сайлентблока, и сразу начинает действовать, как скользящий шарнир, со всеми вытекающими последствиями.
Расширение возможностей системы СПУ
Понятно, что характеристики стабилизатора поперечной устойчивости классической торсионной конструкции – жесткие, фиксированные. Упругость штанги, ее форма и проистекающая из нее длина ходов заложены на заводе и, разумеется, являются компромиссными. Каноничный СПУ улучшает управляемость в поворотах умеренно, чтобы не породить дискомфорт при езде по прямой. Хотя на хорошем шоссе при высокой скорости ему бы хорошо быть пожестче типично стокового, а на ухабистой грунтовке неплохо и вовсе временно «исчезнуть». Ввиду этого практически у всех крупнейших мировых автопроизводителей в разное время появились фирменные технологии стабилизаторов с переменными характеристиками, управляемыми при помощи механики, гидравлики или электрики.
Самая простая конструкция продвинутого СПУ – с электромеханическим отключением. Как, например, на Nissan Patrol/Safari с поколения Y61. На этих внедорожниках у стабилизатора (причем только на заднем мосту – передний такой системой не обладал) имелось два доступных водителю состояния – активировано и деактивировано. Одна из «косточек» стабилизатора была простой, как на большинстве машин, с шаровыми шарнирами. А вот вторая – особой телескопической конструкции и c блокирующим механизмом внутри: поперек стержня «линка» двигался штифт-фиксатор, входя в паз на стержне. Фиксатор приводился в движение тросиком, в защелкнутом состоянии стойка была жесткой, соединялась с рамой, и стабилизатор работал. Когда водитель перед бездорожьем размыкал механизм, стойка освобождалась от штифта, и ее телескопическая конструкция начинала двигаться свободно – стабилизатор переставал действовать, давая больше свободы подвеске. Управлялась система кнопкой из салона, которая подавала питание на блок с моторчиком, тянувшим и толкавшим тросик. Также имелся электронный модуль, получавший сигналы от датчика скорости – при превышении скорости движения 20 км/ч стабилизатор автоматически активировался вне зависимости от желания водителя. Среди плюсов решения нужно назвать относительную простоту (и даже возможность после небольшой доработки управляться просто потяжкой тросика вручную!), а среди минусов – склонность к стукам и изначально заложенный ряд неудачных решений: хрупкий редуктор привода троса и незащищенность от влаги его корпуса, прикрученного к раме. В итоге, когда конструкция выходила из строя, 9 из 10 автовладельцев меняли ее на обычную жесткую стойку стабилизатора…
Nissan Patrol (Y61) 1997–н.в.
Система Nissan использовала для соединения СПУ с кузовом простую телескопическую стойку, у которой способность раздвигаться/задвигаться могла блокироваться механически. Дальнейшим развитием идеи стало понимание того, что телескопическую стойку можно сделать гидравлической, похожей на миниатюрный амортизатор. В этом случае регулированием давления жидкости можно не просто включать/отключать СПУ, но и управлять им в непрерывном режиме, отслеживая скорость, боковой снос и угол поворота руля. Такая система под названием Active Cornering Enhancement появилась, к примеру, на Land Rover Discovery второго поколения (с 1998 года). Устроена она была чрезвычайно сложно – на переднем и заднем стабилизаторах вместо одной из стоек монтировались мощные гидроцилиндры с подведенными к каждому двумя гидромагистралями высокого давления для движения штока вперед и назад – аналогичные тем, что управляют движением ковша или стрелы на бульдозерах и подъемных кранах. Насос, получающий вращение от двигателя, поддерживал постоянное высокое давление в системе, а клапанный коммутационный блок по сигналам от мощного электронного контроллера непрерывно (и очень быстро!) менял давление в гидроцилиндрах, обеспечивая автоматическое бесступенчатое изменение жесткости обоих поперечных стабилизаторов в зависимости от дорожных условий. Инжиниринг решения впечатлял, но все портила общая репутация LR в те годы – надежность системы ACE была невелика, а восстановление неисправной стоило сумасшедших денег.
Комплекс Kinetic Dynamic Suspension System (KDSS) у Toyota, хорошо известный по семейству Land Cruiser, – это, если так можно выразиться, разумным образом упрощенная система ACE от Land Rover. В KDSS так же имеются два стабилизатора (спереди и сзади), и они также соединены с рамой через гидроцилиндры (по одному на стабилизатор), способные менять свою длину. Вот только из системы исключен гидронасос и гидробак под капотом, поскольку жидкость перемещается между передним и задним цилиндрами, как между сообщающимися сосудами, сама собой, без нагнетания давления извне. Передний и задний цилиндры соединены трубками через клапанный блок, позволяющий жидкости перетекать из одного резервуара в другой с различной интенсивностью. Когда клапана полностью открыты, штоки в гидроцилиндрах ходят свободно, и стабилизаторы не работают – это режим для бездорожья, максимально освобождающий артикуляцию подвески. Когда клапана полностью закрыты – режим наибольшей жесткости СПУ для быстрого движения по ровному шоссе. Ну а промежуточные адаптивные режимы позволяют отслеживать с помощью электроники множество факторов и активно управлять клапанами, меняя жесткость обоих стабилизаторов в широких пределах.
Toyota Kinetic Dynamic Suspension System (KDSS)
Собственное и достаточно интересное решение применила Audi, полностью уйдя от гидравлики. По принципу действия ингольштадтская система eAWS чрезвычайно похожа на… шуруповерт! Стабилизатор поперечной устойчивости кроссоверов Audi имеет достаточно традиционную П-образную форму и абсолютно классическую кинематику работы, но при этом он разрезан на две Г-образные половины, соединенные между собой электродвигателем с планетарным редуктором – как у любого шуруповерта. Представьте, что одна половина разрезанной балки стабилизатора зажата в патрон этого условного «шуруповерта» без рукоятки, а вторая – прикреплена к его корпусу. Если подать питание на электродвигатель, Г-образные половины будут двигаться друг относительно друга точно так же, как двигаются в процессе работы «рога» простейшего целикового стабилизатора. Но в системе eAWS электродвигатель создает переменное усилие, отвечающее за упругость торсиона СПУ, и чем большую мощность подает на мотор электронный блок от специальной вспомогательной 48-вольтовой батареи, тем более эффективно стабилизатор компенсирует крены кузова. Подобное решение выглядит, будем откровенны, высшим пилотажем автоинжиниринга – очень напоминающим известный эволюционный эпизод, когда сложную, прецизионную и недешевую систему гидроусилителя руля повсеместно вытеснил электроусилитель, не нуждающийся в насосах, бачках, трубопроводах высокого давления, ответственных уплотнителях рулевого механизма и прочих особенностях комплекса ГУР! Единственная заочная претензия к концепции eAWS – слишком высокие требования к прочности и материалам редуктора и к выносливости электромотора, работающих под высокими нагрузками в компактном корпусе, что обуславливает заоблачную цену…
Вопросы к конвейеру
В нашей стране крупным производителем стабилизаторов поперечной устойчивости является компания KAC из Кинешмы. Завод делал СПУ еще для Москвичей и заднеприводных Жигулей, сегодня выпускает их для ВАЗа, УАЗа, Haval, PSA. А до санкций завод был самым крупным поставщиком концерна ZF/TRW в Европе и поставлял стабилизаторы на все автосборочные конвейеры на территории России.
3D-моделирование гибочного модуля
«Колеса» пообщались с главным инженером завода Вячеславом Воркуновым.
К.: Штанга стабилизатора бывает из цельного стального прутка или из полой трубки – в чем разница? Можно ли считать одно решение устаревшим, а другое – более современным?
Вячеслав Воркунов: Большинство автомобилей до 2010 года имели штангу из цельного прутка, затем постепенно их вытеснили полые штанги – сперва на передней оси, а затем и на задней. В плане эффективности и долговечности разницы нет. Стабилизатор с любыми нужными характеристиками можно изготовить как из прутка, так из трубы. Считается что конструкция из трубы – это более современный вид стабилизатора, так как удельный вес самой штанги меньше аналогичного решения из прутка в среднем на 25-35%. В тренде повсеместного облегчения автомобилей ради снижения расхода топлива это актуально.
Операции гибки штанги, закалки и отпуска
Автоматическая покрасочная линия
К.: Какова долговечность в километрах и/или годах СТП на среднестатистическом современном легковом автомобиле? Насколько реальны случаи излома штанги и можно их как-то прогнозировать? Имеет ли смысл в какой-то момент превентивно менять стабилизатор, не дожидаясь, пока он лопнет?
Вячеслав Воркунов: При проектировании автомобиля штанга стабилизатора формально рассчитывается на весь срок службы эксплуатации. Реальный срок службы стабилизатора зависит от активности езды: чем больше идет нагрузка на СПУ (больше крутых поворотов на высокой скорости, больше езды по грунтовкам и т.п.), тем меньше ресурс. По сути, поводом к превентивной замене может служить либо явная деформация (скручивание штанги с перекосом кузова), либо сильный износ стабилизатора в зоне втулки-«подушки», где со временем образуется выработка поверхности, которая является концентратором напряжений с риском последующего излома. Инцидентов со внезапным изломом СПУ – не так много, но из них 95% – «усталость» штанги, около 5% – ДТП, и менее 1% – так называемый «хрустальный излом», когда штанга попадает в резонанс или из-за быстрого изменения температурных условий, обычно при эксплуатации зимой и при начале движения. Например, интенсивный старт по гребенчатой грунтовке в сильный мороз. И даже предварительный прогрев двигателя до номинальной рабочей температуры тут бесполезен – просто нужно плавно начинать движение, а не гнать «с места в карьер».
Сборочный стенд: сборка на штангу подушек и стоек стабилизатора
К.: Понятно, что ваше предприятие не выпускает никаких сложных систем стабилизаторов с изменяемыми характеристиками. Но хотя бы в самих штангах появились какие-то новации за последние годы, кроме перехода с прутка на трубу?
Вячеслав Воркунов: Отмечу, к слову, что даже в самых сложных и продвинутых системах активного управления жесткостью стабилизатора поперечной устойчивости в «основании пирамиды» из гидравлики и электроники лежит все равно простая штанга-торсион, от которой никуда не деться. Эволюционные изменения ее затрагивают слабо даже у наипервейших лидеров среди автопроизводителей. У нас же фактически единственное, что появилось из нового в последние годы – это штанги стабилизатора с интегрированными втулками (подушками), в российском автопроме они были применены впервые на Lada Vesta. Привулканизированные к стержню штанги подушки предотвращают скрипы при скручивании стабилизатора на неровностях дороги; увеличивается срок эксплуатации и самих подушек, и штанги в целом, так как между подушкой и штангой не попадает абразив и не «грызет» ее. Единственный минус такого решения – стоимость при замене.