Jak działa stabilizator - kompendium wiedzy

Według panujących przekonań, zawieszenie aktywne opiera się na regulowanej sile tłumienia amortyzatorów, co pozwala wpłynąć na charakterystykę ich pracy utrzymując współczynnik tłumienia na określonym poziomie. Rolę pneumatycznych, także aktywnych, elementów sprężystych w wynikowej charakterystyce, docenia się dużo rzadziej, natomiast o stabilizatorach większość użytkowników zapomina. To błąd!

Stabilizator w ujęciu klasycznym, to sprężysty, odpowiednio ukształtowany pręt pracujący na skręcanie, zamocowany do ruchomych elementów prowadzących koło, bezpośrednio lub za pomocą odpowiednich łączników. W razie potrzeby, zwiększa on sztywność kątową zawieszenia danej osi. Jego zadaniem jest ograniczenie bocznych przechyłów nadwozia podczas jazdy po łuku co pozytywnie wpływa na kierowalność, przyczepność i co za tym idzie, wynikowo zwiększa bezpieczeństwo.

Podczas pokonywania zakrętu cały samochód pod wpływem działających sił przechyla się w kierunku przedniego zewnętrznego koła. Działanie stabilizatora zmniejsza różnice chwilowych obciążeń działających na elementy sprężyste zawieszenia kół danej osi.

Podczas jazdy po łuku, przechylane siłą odśrodkową nadwozie powoduje ściskanie sprężyny z jednej strony samochodu, zaś rozciąganie z drugiej. Połączony z wahaczami drążek stabilizatora zostaje skręcony, opór skręcanego pręta zmniejsza różnicę w ugięciu sprężyn zawieszenia, poprzez wzrost sztywności całkowitej po stronie bardziej obciążonej (koła zewnętrzne) oraz zmniejszenie sztywności po stronie mniej obciążonej (koła wewnętrzne).

Także dzięki stabilizatorowi koła wewnętrzne nie utracą przyczepności. Zmiana sztywności kątowej zawieszenia wpływa także na odchylenie promienia rzeczywistego od teoretycznego,  wynikającego z geometrii układu kierowniczego i jezdnego, podczas pokonywania zakrętu. Zwiększenie sztywności kątowej zawieszenia przedniego przesuwa tendencję zachowania się w zakręcie w kierunku podsterowności (poszerzania zakrętu).

Dodanie stabilizatora w tylnym układzie zawieszenia pozwoli przybliżyć zachowanie pojazdu do założonego. W wypadku napędu FWD, stabilizator zapewni neutralne proporcje podczas gdy dla RWD, zwiększy się tendencja do nadsterowności. Tyczy się to także pozostałych elementów zawieszenia i należy uwzględnić tą zasadę przy wymianie podzespołów na nieseryjne.

Przy jeździe na wprost po gładkiej drodze, czyli przy jednakowych skokach kół, stabilizator nie działa, ponieważ obraca się w gniazdach. Jednak gdy nawierzchnia okaże się wyboista, jedno z kół poddane wymuszeniu od nierówności drogi, poprzez stabilizator przeniesie siły na drugie koło z nim połączone, co powoduje niepotrzebne drgania. Im wyższa sztywność kątowa stabilizatora, tym efekt ten będzie bardziej odczuwalny i uciążliwy. W takich przypadkach, pojawiają się dwa rozwiązania.

Myśl rozłącznego stabilizatora jest bardzo prosta. Charakteryzuje się on dwuczęściową budową, gdzie elementy sprzężone są ze sobą poprzez siłownik sterowany elektrycznie. Całość jest sterowana manualnie lub poprzez odczyt z odpowiednich czujników. Przy działającym systemie, koła pracują niezależnie od siebie dzięki czemu reakcje z jednego koła nie są przenoszone na drugie, takie podejście umożliwia także pełne wykorzystanie skoku zawieszenia. W razie potrzeby, stabilizator jest aktywowany i działa tak samo jak klasyczny.

Jako przykład do krótkich rozważań, posłuży ostatnia konstrukcja firmy BWI Group, będąca udoskonaleniem występujących już na rynku technologii. Ogólna idea ASBS (Active Stabilizer Bar Systems) opiera się na dwukomorowych siłownikach hydraulicznych połączonych z końcami stabilizatora.

Do wytworzenia momentu oporowego lub reakcyjnego służy występujący w nich przepływ cieczy roboczej kontrolowany przez odpowiednie zawory, nad którymi czuwa sterownik odpowiedzialny za ogólną pracę całego zawieszenia. Samochód wyposażony w taki system, może w sposób ciągły i nieangażujący kierowcy dozorować pracę stabilizatora a co za tym idzie, kątową sztywność zawieszenia.

Projekt firmy BWI, pracuje nie przez ukierunkowanie przepływu cieczy roboczej a poprzez wykorzystanie różnicy jej ciśnień, dzięki czemu udało się osiągnąć jeszcze szybszą i precyzyjniejszą reakcję układu a także zbić jego masę i wymiary o około 30 proc. W ostatniej wersji, do wytworzenia momentu zastosowano także przekładnię śrubowo-kulkową, która jest w stanie zapewnić od 900Nm do 1500Nm momentu przy ciśnieniu roboczym dochodzącym do 180 bar.

Aby przekonać się o działaniu systemu, BWI Group udostępniło wykresy pochylenia pojazdu mierzonego od płaszczyzny koła w funkcji przyspieszeń poprzecznych, a także wartości średnich przyspieszeń pochyleń w odniesieniu do częstotliwości wymuszeń dla pojazdu wyposażonego w układ ASBS i bez niego.