Podvozkové centrum APM Bilstein – 6. díl: Stabilizátory
Stabilita vozidla je základním předpokladem pro bezpečnou jízdu. Při jízdě v zatáčce, zejména při vyšší rychlosti, se snižuje přilnavost kol pohybujících se uvnitř zatáčky, čímž klesá jejich schopnost přenášet boční síly a v důsledku toho dochází k nežádoucímu vynášení vozidla ze zatáčky. Odpružení vozidla má tedy zajišťovat stálou přilnavost všech kol k vozovce. Kromě tlumičů pérování zajišťují tuto funkci právě stabilizátory.
Stabilizátory fungují tak, že zmenšují naklopení karoserie při jízdě v zatáčce. Stabilizátor je standardně jeden na každé nápravě, umístěný mezi koly napříč. Standardní stabilizátor má tvar písmene „U“ a nazýváme jej zkrutný stabilizátor. Obvykle je upevněn k rámu vozidla nebo ke karoserii a to pomocí kovopryžového pouzdra – silentbloku. Konce stabilizátoru jsou propojeny s náboji kol jedné nápravy a to tak, aby mohly přenášet výchylky každého z kol. Nakrucováním stabilizátoru je vyvolávána síla zvyšující přilnavost kola k vozovce.
Hlavní přínosy stabilizátoru na vozidle:
- Redukce stranového naklánění při průjezdu zatáčkou a při jiných rychlých změnách směru bez omezení komfortu
- Snížení rozdílu zatížení mezi vnitřním a vnějším kolem při průjezdu zatáčkou
- Snížení tendence k přetáčivosti popř. nedotáčivosti vozidla
Modifikací stabilizátoru je kliková náprava s propojenými rameny. Tato náprava je z kinematického hlediska přechodem mezi klikovou nápravou (s nezávislým odpružením) a tuhou nápravou (závislým odpružením). Příčka je ohybově poměrně tuhá. Spojovacím prvkem je většinou otevřený U-profil, který se při sousledném propružení nedeformuje. Naopak při protiběžném (nesousledném) propružení kol zadní nápravy je příčka torzně namáhaná a vlastně nahrazuje torzní stabilizátor. Pokud by byla příčka posunuta do středů kol, pak by takové provedení získalo vlastnosti tuhé nápravy. Právě poměrně tuhý zadní stabilizátor je u automobilu s koncepcí „všechno vpředu“ nutností.
Spřažená kliková náprava se zcela po právu stala klasikou u vozidel s pohonem předních kol, protože nabízí řadu výhod. K těm patří především snadná montáž a demontáž celé nápravy, malá prostorová náročnost, velmi málo konstrukčních dílů a snadné upevnění pružící a tlumící jednotky, malá neodpružená hmota či malá změna sbíhavosti, odklonu a rozchodu kol. navíc při použití tohoto řešení není třeba samostatný stabilizátor. Oproti klasické klikové nápravě trpí spřažená kliková náprava méně na samořízení nápravy závislé na zatížení. Naopak nevýhodou spřažené klikové nápravy s vlečnými rameny je prakticky nemožnost použít nápravy jako poháněné, konstruktéři zároveň musejí počítat s vysokým namáháním nápravy omezujícím její tuhost a s tím, že svary trpí únavou.
Kromě mechanických pevných stabilizátorů se u luxusních vozidel používají na přání montované stabilizátory s proměnou tuhostí, které omezují naklánění karoserie při náhlých změnách směru jízdy a v rychle projížděných zatáčkách. Jakmile čidla rozpoznají naklánění karoserie, dají povel elektromotorům měnícím předpětí stabilizátorů, které nežádoucí pohyby karoserie zcela nebo jen částečně eliminují (např. BMW řady 7, Lexus LS 600…).
Stabilizátory pro sport
U sériového podvozku a jeho sportovního provedení hraje stabilizátor odlišné role. Běžné cestovní vozy musejí splňovat požadavky na komfort při jízdě po nerovnostech, což je dosaženo nejlépe komfortně naladěným pérováním. To ovšem trochu komplikuje rychlejší průjezdy zatáčkou (a tím i bezpečnost jízdy), a proto u těchto vozidel přichází na řadu stabilizátor, který svou funkcí velikost naklápění omezuje. U sportovně laděných a závodních vozidel první podmínka týkající se pohodlí nehraje významnou roli, protože důležitější jsou především optimální jízdní vlastnosti. Stabilizátor pak zde hraje roli prvku, který pomáhá dolaďovat celkovou charakteristiku podvozku, a proto je v závodní variantě seřiditelný. Obecně vzato vyšší tuhost stabilizátoru snižuje vodící schopnost nápravy, čehož se využívá při optimalizaci přetáčivosti nebo nedotáčivosti. Celkové nastavení je však otázkou mnoha kompromisů a tématem na samostatný článek.
Závady stabilizátorů
Samotný stabilizátor je díl poměrně spolehlivý. Po dlouhodobém používání může dojít k únavě materiálu a tím i k omezené funkčnosti. Pokud dojde k prasknutí – lomu stabilizační tyče, bývá původ obvykle buď v materiálové vadě nebo v mechanickém poškození způsobeném vnějšími vlivy (havárie).
Poněkud složitější je situace u spojovacích tyčí (kostí), pomocí kterých je u některých konstrukčních provedení stabilizátor spojen s karoserií nebo rámem. Vlivem střídavého, rázového namáhání dochází k opotřebení čepů spojovacích tyčí (kostí). Zvětšující se vůle je zdrojem nepříjemných hlukových efektů a zvláště u některých provedení je výměna těchto dílů celkem obvyklá.
S postupujícím časem se vlivem působení sil různě deformují také pryžová uložení stabilizátoru a samotná torzní tyč vytvoří v lůžku silentbloku vůli, která se stává rovněž zdrojem hluku a vibrací. V tomto případě náprava spočívá ve výměně pryžového uložení stabilizátoru (silentbloku).
Špek z praxe:
V opravně se objevil zákazník s poměrně zachovalým automobilem OPEL Omega, rok výroby 2001, u kterého se nepravidelně ozýval hluk v zadní části vozidla. Po delší diskuzi s majitelem a po zevrubné prohlídce automobilu bylo konstatováno, že v poměrně nedávné době, přibližně před 700 ujetými kilometry, proběhla na podvozku oprava spočívající ve výměně tlumičů pérování.
Automobil používá zadní poháněnou, kyvadlovou úhlovou nápravu s příčným torzním stabilizátorem. Z informací německého TÜV, hodnotícího kvalitu automobilů (a nejen z tohoto zdroje), jsme věděli, že se jedná o model nepříliš vydařený, trpící některými neduhy. Mezi známé nedostatky patří kromě jiného i nízká životnost čepů, tlumičů pérování a silentbloků. A právě tato znalost nám napomohla bez dlouhého zkoumání odhalit příčinu hluku.
Po odstranění bouchání způsobeném nefunkčními tlumiči pérování vystoupily další nepříjemné zvuky, jejichž zdrojem byl torzní stabilizátor. Výměnou kostí a vymačkaných pryžových silentbloků bylo dosaženo cíle. Nepříjemné, nepravidelné bouchání v zadní části vozidla zmizelo.
Předchozí opravna provádějící výměnu tlumičů pérování zřejmě respektovala přání zákazníka a vyměnila pouze uvedený díl. Oprava nebyla řešena komplexně, což přivedlo majitele vozidla znovu, tentokráte do jiné opravny. Jedná se celkem o klasický případ, kdy se snaží zákazník o provedení opravy co nejlevněji – mnozí opraváři jistě tato slova potvrdí a na dané téma by mohli dlouze vyprávět …
