A keresztstabilizátor bemutatása

A személygépkocsik futóműve, illetve az elvek, melyek alapján megtervezik és megépítik őket, általában nem egyértelműek és kissé elvontnak tűnnek a laikusok számára – sok esetben ötletünk sincs, hogy az adott elem a felfüggesztésből milyen célt szolgálhat.

Egy ilyen probléma megoldásához nyújtunk segítségek az alábbi cikkel, mely a járműfelfüggesztések egy látványos elemével, a keresztstabilizátorral foglalkozik.

Definíció, történeti áttekintés

Elöljáróban fontos megemlíteni, hogy a keresztstabilizátor nem minden autófelfüggesztés része – nem feltétlen találjuk meg a saját járművünkben sem.

Célja az, hogy csökkentse a jármű karosszériájának dőlését gyors kanyarodáskor vagy út egyenetlenségein.

Az első stabilizátorrúd szabadalmat 1919. április 22-én Stephen Coleman kanadai feltaláló szerezte meg, így neki tulajdonítjuk az eszköz feltalálását.

Ugyanakkor a második világháború előtt nem igazán volt jellemző az autókban – ennek az volt az oka, hogy ekkor még nagyon sok személy- és teherautó merevhidas felfüggesztésekkel rendelkezett, így nem volt rá szükség – nemsokára arra is kitérünk, hogy miért.

Az 1950-es évektől azonban a sorozatgyártású járműveket egyre gyakrabban szerelték fel vele, ahogy teret nyert néhány újszerű, ma is használatban lévő futómű változat.

Amiért szükség volt rá

Meglepőnek tűnhet, de a legnagyobb igény két szélsőséget szegmensből, a sport- és versenyautózásból, valamint a közúti szállítmányozásból eredt.

Amíg a járművek merev- vagy félmerev felfüggesztéssel közlekedtek – ahogyan fentebb is említettük -, nem volt érdemben szükség a keresztstabilizátorra. Ez azért van így, mert a merevhíd segítségével teljesen merev kapcsolat van a tengely két kerekének mozgása között, így azok nem képesek egymástól függetlenül elmozdulni.

Ez akkor nagyon hasznos, amikor például egy teherautó sík úton kanyarodik. Bár jobbra fordulásnál nagyobb terhelést kap a jármű bal oldala, mégsem hajlamos a borulásra, mert a merev- vagy félmerev tengely nem engedi az ívkülső kereket annyira berugózni, mint ahogy akkor engedné, ha független kerékfelfüggesztéssel rendelkezne a jármű.

A második esetben ugyanis nincs direkt kapcsolat a két kerék között (főleg ha nem vesznek részt a hajtásban), aminek az lesz a következménye, hogy egy ugyanolyan esetben, mint a fent említett, sokkal kisebb sebességnél is képes felborulni az adott teherautó, mintha merev- vagy félmerev futóműve lenne.

Adódik a kérdés, hogy ha ennyire hátrányos a független felfüggesztés, akkor miért van ekkora létjogosultsága?

A válasz az, hogy nem csak ez az egy menetdinamikai aspektusa létezik a közúti közlekedésnek. Tegyük fel, hogy ugyanez a teherautó egyenesmenetben halad, de a jobb oldali kerekei folyton bukkanókkal találkoznak.

Ez az a pont, amikor a merev- vagy félmerev híd segítségből problémává válik: a jobb oldali kerék a bukkanók miatt szeretne berugózni, ám mivel a bal oldali kerék nem kapja meg ugyanezt a gerjesztést, a merev kapcsolat nem engedi kitérni a jobb oldali kereket a tengely síkjából. Ennek az lesz a következménye, hogy az út egyenetlenségeit az alváznak és a felépítménynek kell javarészt felvennie, azaz a teherautó himbálózni fog – ezzel pedig növeljük a borulási hajlamot.

Teljesen az ellenkezőjét látjuk független felfüggesztés esetén: mivel nincs kapcsolat a kerekek között, a jobb oldali kerék engedhet az úthibáknak, és berugózhat anélkül, hogy a bal oldali kerék helyzete bármilyen kényszert alkalmazna vele szemben, így az egész gerjesztést a futómű veszi fel, amennyiben az nem túl nagy ahhoz, hogy felütközzön a rugó a határolójában.

Belátható, hogy a két változat más-más helyzetekben működik megfelelően, ezért a fejlesztők igyekeztek olyan megoldást találni, ahol egészséges kompromisszumot tudnak kötni a kettő között.

Működés

Ez a kompromisszum nem más, mint a keresztstabilizátor. Hogy milyen funkciót tölt be, az rögtön világossá válik, ha vetünk egy pillantást a lent található ábrára.

A keresztstabilizátor lényegében nem más, mint torziós rugó, amely ellenállást fejt ki, ha a hozzákapcsolt két kerék futóműve ki kíván térni a közös síkjából.

Fizikai mivoltát tekintve jellemzően U-alakban hajlított acélrúd, és két bekötési ponttal rendelkezik a felfüggesztés bal és jobb oldalán. Amikor a bal oldali kerék mozog, akkor a rúd arányosan elfordul a rögzítési pontja körül. Ez természetesen a kerekek egymáshoz képesti elmozdulását is jelenti egyúttal: ekkor a rúd csavarodásnak van kitéve. Az ellenállás mértéke pusztán méretezés kérdése – kivéve, ha állítható a keresztstabilizátor.

A méretezést pedig az alábbi tulajdonságok befolyásolják: a bukókar merevsége arányos az anyag merevségével, sugarának negyedik hatványával és a karok hosszának reciprokával (azaz minél rövidebb a kar, annál merevebb a rúd).

Ezen túlmenően a szerkezet ellenállásának mértékét befolyásolja még a rögzítési pontok geometriája és a rúd rögzítési pontjainak merevsége is. Minél merevebb a rúd, annál nagyobb erőre van szükség a bal és a jobb kerék egymáshoz viszonyított mozgatásához.

Személyautók

Meglepő lehet, de hasonló tulajdonságokat keresnek a fejlesztők a versenyautók esetében is. Azon túl, hogy az már önmagában előnyös aerodinamikai- és manőverezési szempontból, hogy nem engedjük dőlni az autó karosszériáját, az állítható keresztstabilizátorok lehetőséget adnak arra, hogy a mérnökök hangolhassák úgy a futóművet a túl- vagy az alulkormányzottság irányába. Nem túlzás azt kijelenteni, hogy a versenysportban egy új dimenziót nyitott az alkatrész testreszabhatóság tekintetében.

Közúton is találkozhatunk a megoldással, noha a gyártók inkább csak a nagyobb teljesítményű modelljeikben alkalmazzák. Az aftermarket piacon viszont kihagyhatatlan extrának számít az autótuning kedvelők körében.