Влияние жёсткости стабилизатора поперечной устойчивости на неровных дорогах

Я понимаю, о чём вы спрашиваете, когда речь заходит о стабилизаторах поперечной устойчивости. Недостаток этого решения в том, что оно может привести к отрыву от земли незагруженной стороны, а это не то, что вам нужно, когда горизонтальная ось движения постоянно проходит по неровной поверхности с противоположных сторон от оси транспортного средства (когда вы чувствуете, как вашу голову резко и последовательно, но непредсказуемо мотает из стороны в сторону 😂). Другая проблема, которая может возникнуть, заключается в том, что вы потеряете часть дорожного просвета в ущерб сохранению крена кузова, поскольку вы привязали нагруженную сторону к разгруженной, и когда она сжимается, другая сторона тоже сжимается. По сути, вы лишаете подвеску возможности действовать независимо. Поэтому в некоторых ситуациях, когда независимая подвеска очень важна, некоторые используют жёсткость пружин, чтобы влиять на общую недостаточную или избыточную поворачиваемость. Но во ВСЕХ остальных случаях предпочтительнее использовать стабилизаторы поперечной устойчивости. Я не стал говорить о выбоинах, потому что об этом уже было сказано выше 😊

Если поверхность слегка неровная (мокрая или гравийная), выбирайте пружины, чтобы улучшить ходовые качества
Если поверхность ровная, выбирайте стабилизаторы поперечной устойчивости, чтобы улучшить ходовые качества, если только описанная выше проблема не является реальной (слишком частое отклонение одного колеса от курса)

Как правило, если вы не наезжаете на лежачих полицейских, то с пружинами всё в порядке. Если же вы часто наезжаете на лежачих полицейских, то пружины нужно сделать жёстче. Или если автомобиль слишком сильно раскачивается назад из-за увеличения мощности/тяги и слишком сильно раскачивается вперёд из-за сильного торможения/тяги.

К таким вещам никогда не бывает единого подхода, и не всегда можно однозначно сказать, правильная настройка или нет. При этом не учитываются даже характеристики амортизаторов, замена шин, геометрия и т. д. и т. п.

Я увеличу жёсткость задней пружины моего мотоцикла на +3 Н·м/мм и уменьшу передний стабилизатор поперечной устойчивости на 2 мм. Потому что на ровных дорогах я могу позволить себе увеличить сцепление с дорогой для передних колёс и немного ослабить заднюю часть, но на просёлочных дорогах я не могу этого сделать (те, по которым я езжу, — это те самые дороги, о которых я упоминал выше, с постоянной попеременной боковой нагрузкой, которая возникает довольно часто). В противном случае я бы просто установил задний стабилизатор поперечной устойчивости большего размера (я уже увеличил его на 1,5 мм сзади, чтобы устранить общую заводскую недостаточную поворачиваемость) . Я также чувствую, что поперечные неровности дороги в основном передаются на переднюю часть автомобиля, поэтому такой подход в моём случае имеет смысл. . Нужно хорошенько всё обдумать, и тогда всё может получиться так, как вы планировали, независимо от того, сколько математики вы использовали.

Вкратце: если усилить одну из поперечных тяг автомобиля, то при резких движениях она с большей вероятностью оторвётся.

На высоком уровне стабилизатор поперечной устойчивости действует как пружина, как и любая другая. Вы можете разобрать стабилизатор поперечной устойчивости, рассматривая его по частям. Например, представьте, что один конец стабилизатора поперечной устойчивости прикреплён к колесному блоку, а другой зафиксирован в неподвижной точке. Если вы попытаетесь резко поднять или опустить колесный блок (как это происходит при кратковременных ударах и провалах, как в вашем примере), стабилизатор попытается повернуться вокруг своих точек крепления. Если бы другой конец не был прикреплён ни к чему, стержень, очевидно, вращался бы свободно. Однако в данном примере он прикреплён болтами, поэтому стержень действует как торсионная пружина, сопротивляясь скручиванию. Чем сильнее стержень пытается скручиваться, тем больший крутящий момент он создаёт в противоположном направлении. Это приводит к увеличению силы упругости самого колёсного узла.

Конечно, мы не прикручиваем концы стабилизаторов поперечной устойчивости к раме. Мы соединяем их с точками подвески на обоих концах. Таким образом, они теперь связаны со всей системой демпфирующих пружин, которая уже была установлена. Опять же, если мы приложим силу к одному колесу, стабилизатор поперечной устойчивости попытается повернуться вокруг этих точек крепления. Это приведёт к тому, что на другой колёсный узел будет действовать равнодействующая сила (если вы попытаетесь поднять правое колесо, стабилизатор поперечной устойчивости попытается поднять левое колесо).

Вот мы и подошли к ключевым моментам вашего вопроса: помните, что пружины оказывают давление только тогда, когда они находятся в движении, а не в состоянии покоя. Для простоты обсуждения давайте рассмотрим линейные пружины:

F = k * d

где F = сила, k = жёсткость пружины, а d = расстояние или прогиб. Для торсионных пружин эквивалент выглядит так:

T = k * theta

где T = крутящий момент, k = другая константа упругости, а тета = угол закручивания. В обоих случаях видно, что чем сильнее вы сжимаете, растягиваете или закручиваете пружину, тем больше результирующая сила или крутящий момент. Что ещё важнее: если вы не двигаете пружину, то сила вообще отсутствует. Таким образом, чтобы стабилизатор поперечной устойчивости оказывал любое воздействие на колесо, которое вы рассматриваете, он должен вызывать отклонение (сжатие или растяжение) пружины на другом колесе. Это важно: стабилизатор поперечной устойчивости ничего не делает, пока не вызовет какие-либо изменения на другой стороне автомобиля.

Другими словами, стабилизаторы поперечной устойчивости значительно снижают независимость четырёхколёсной независимой подвески.

Давайте сформулируем вашу исходную проблему так, чтобы мы могли её упростить. Представьте себе одну пару колёс с пружинами и прикреплённым стабилизатором поперечной устойчивости. Это волшебный стабилизатор поперечной устойчивости, на котором мы можем настроить различные константы кручения (от вялых спагетти до жёсткой стальной двутавровой балки). Теперь мы прикладываем к этому устройству боковую силу, которая лишь немного меньше предельной силы для одной шины (то есть если бы с землёй соприкасалась только одна шина, она бы почти скользила, но с двумя шинами этого не происходит).

Теперь уменьшите жёсткость волшебной балки до почти нулевого значения и ударьте по одному из колёс (например, резко оторвите его от земли), продолжая прикладывать боковую силу. Противоположное колесо почти не пострадает от этого удара, и его контакт с поверхностью не нарушится. Поскольку мы тщательно рассчитали боковую силу так, чтобы она была чуть меньше той, которая требуется для смещения колеса в сторону, система не пострадает.

Теперь установите магическую планку раскачивания на максимально возможную жёсткость. Теперь, когда мы поднимаем одно колесо, поднимается и другое. Поскольку обе шины теряют контакт с поверхностью, вся система начинает скользить вбок.

Реальность, конечно, находится где-то посередине, но этот мысленный эксперимент показывает суть: если вы поднимете одно колесо, стабилизатор поперечной устойчивости попытается поднять и другое. В результате кажется, что весь конец автомобиля отрывается от земли.

Практический пример из реальной жизни: когда у меня была FWD Integra, я провёл именно такой эксперимент. У моего заднего стабилизатора поперечной устойчивости было три режима, которые позволяли мне регулировать жёсткость (на самом деле они влияли на рычаг, с помощью которого остальная часть подвески воздействовала на стабилизатор, но результат был практически таким же). Таким образом, у меня было четыре возможных режима жёсткости для эксперимента: без стабилизатора + три варианта со всё более жёстким стабилизатором. Рядом есть один съезд с дороги, на котором я мог попробовать выполнить крутые законные повороты. Я обнаружил, что увеличение жёсткости снижает качество езды по неровностям и усиливает ощущение, что задняя часть автомобиля подпрыгивает (при попытке переставить колёса).

Всё это, конечно, с учётом назначения стабилизационной поперечной балки. Очевидно, что это элемент системы безопасности, который вступает в игру на высоких скоростях или в экстренных ситуациях, чтобы предотвратить крен и сохранить управляемость. Тем не менее. Да, стабилизационные поперечные балки стандартной конструкции негативно влияют на комфорт при езде, поскольку они ограничивают саму суть независимой подвески.
Интересно, что в новых моделях Jeep Wrangler появилась функция дистанционного отключения стабилизатора поперечной устойчивости из кабины водителя.

Также интересно отметить, что более поздние модели Royals Royce теперь оснащены "Active Sway Bar", которая обеспечивает свободное движение подвески до определённого момента. Одна из конструктивных особенностей, которая обеспечивает очень комфортную и адаптивную езду на автомобиле.

Таким образом, несмотря на то, что стабилизаторы поперечной устойчивости являются элементом безопасности, они быстро устаревают и нуждаются в обновлении конструкции, чтобы лучше сочетаться с современными активными подвесками.

Установка стабилизатора поперечной устойчивости сделает езду более жёсткой

Я попытался объяснить механику с помощью этой наглядной схемы:

Объяснение

• Когда колесо наезжает на выбоину, вес автомобиля, приходящийся на это колесо, заставляет его отклоняться вниз. Из-за этого пружина подвески растягивается, создавая противодействующую силу, направленную в противоположную сторону.




• Установка стабилизатора поперечной устойчивости приводит к появлению дополнительной силы сопротивления, которая уменьшает силу сопротивления пружины. В результате прогиб пружины становится меньше, чем без стабилизатора.




• Меньший прогиб пружины означает, что кузов автомобиля будет сильнее проседать в выбоину, чем если бы стабилизатор поперечной устойчивости отсутствовал.

Ведь картинка стоит тысячи слов

Это эффект стабилизатора поперечной устойчивости

Неудивительно, что сэйв-бары и бездорожье редко сочетаются

Вам нужно, чтобы шасси было немного поворотным и гибким.

В противном случае детали могли бы легко сломаться под нагрузкой.

На самом деле стабилизаторы поперечной устойчивости крепятся к шасси в точке, расположенной где-то рядом с нижними рычагами подвески (спереди, на подрамнике). Таким образом, они, по сути, делают каждый угол более жёстким. При этом существует «нулевое» положение (в котором находится подвеска, когда автомобиль припаркован), и чем дальше подвеска отклоняется от этого нулевого положения в ту или иную сторону, тем больше сопротивление (думаю, это можно сравнить с монтировкой?). Таким образом, если у вас стабилизатор поперечной устойчивости малого диаметра, он легко изгибается, обеспечивая больший ход подвески. Если же у вас стабилизатор поперечной устойчивости большего диаметра, колесо будет просто висеть в воздухе (по сути, в нулевом положении), если оно находится в углублении. Цель здесь — увеличить или уменьшить сцепление с дорогой, обычно при загруженной подвеске. Чем мягче подвеска, тем больше сцепление с дорогой.

http://speed.academy/how-swaybars-work/