Устойчивость автомобиля. Опрокидывание и его причины

Устойчивость – это совокупность свойств, определяющих критические параметры по устойчивости движения и положения автомобильного транспортного средства (АТС) или его звеньев.

Признаком потери устойчивости является скольжение АТС или его опрокидывание. В зависимости от направления скольжения или опрокидывания АТС различают поперечную и продольную устойчивость.

Во время движения автомобиль имеет инерцию, а в момент начала поворота, помимо центробежной силы  возникает дополнительная поперечная сила (составляющая сила инерции), направленная в том же направлении, что и центробежная сила. При очень большой скорости движения и резком повороте (поперечная составляющая сила инерции и центробежная) суммарная сила может привести даже к опрокидыванию автомобиля.

Поперечная сила С стремится нарушить устойчивость автомобиля, а сила G стремится удержать его в устойчивом положении. Колеса образуют крайние опоры автомобиля, а центр тяжести (ЦТ) расположен на равном удалении от правого и левого колес и на определенной высоте hn от поверхности дороги. Чем выше центр тяжести и уже колея автомобиля, тем больше он подвержен опасности опрокидывания.

Рис. Схема сил влияющих на поперечную устойчивость автомобиля

Опрокидывание автомобиля

Опрокидывание автомобиля может произойти как в продольной, так и в поперечной плоскости.

Опрокидывание в продольной плоскости относительно задней оси происходит в момент, когда сила давления передних колес на дорогу уменьшается до нуля. Практически до начала опрокидывания наступает буксование колес на подъеме, автомобиль сползает назад вследствие недостаточного сцепления колес с дорогой.

Возможно переворачивание автомобиля вперед при резком торможении на крутом спуске, если автомобиль имеет короткую базу и высоко расположенный центр тяжести. В данном примере возникшая сила инерции  складываясь с горизонтальной составляющей силы веса, дает результирующую силу, которая выходит за пределы опорной площади передней оси автомобиля. Известны случаи опрокидывания автомобиля назад, когда при движении задним ходом автомобиль съезжает в овраг, реку и т. п.

Рис. Продольное опрокидывание автомобиля на спуске во время торможения

При движении автомобиля по дороге, имеющей поперечный уклон, возникает боковая сила, равная поперечной составляющей от веса автомобиля. Эта сила может вызвать опрокидывание автомобиля или его скольжение вбок. Устойчивость автомобиля к опрокидыванию в этом случае зависит от колеи автомобиля  высоты расположения центра тяжести и угла поперечного наклона дороги.

Рис. Схема сил, действующих на автомобиль при движении на дороге, имеющей поперечный уклон

Чем выше расположен груз, тем больше высота расположения центра тяжести, следовательно, тем вероятнее опрокидывание грузового автомобиля. Чем шире колея автомобиля, тем более устойчив автомобиль как при движении на повороте, так и при движении по дороге, имеющей поперечный уклон.

Опрокидывание автомобиля в поперечной плоскости, т.е. вбок, может произойти под действием центробежной силы на повороте, при резком повороте рулевого колеса на большой скорости, сильном боковом наклоне и вследствие неправильного закрепления груза в кузове.

Неправильная укладка груза в кузове может значительно изменить положение центра тяжести, сместив его как вбок, так и вверх. Характерным примером может служить цистерна, не заполненная целиком жидким грузом. Под влиянием центробежной силы жидкий груз смещается к одной стороне цистерны, центр тяжести смещается вверх и в сторону, а сила тяжести, удерживающая автомобиль от опрокидывания, действует уже не по оси автомобиля  а смещается в сторону перемещения центра тяжести.

Рис. Смещение центра тяжести жидкого груза под действием центробежной силы

Причины опрокидывания автомобиля

• при высокой скорости движения на крутых поворотах, на неблагоустроен­ных дорогах, где поперечный уклон направлен в сторону, противоположную повороту
• вследствие резкого прекращения бокового заноса при толчке заднего колеса о камень или другое препятствие
• при резком повороте рулевого колеса на большой скорости
• при неравномерном расположении груза в кузове автомобиля или его перемещении на повороте

Чтобы избежать опрокидывания, нужно на опасных участках дороги снизить скорость, плавно повернуть рулевое колесо, плавно тормозить, равномерно разместить и хорошо закрепить груз в кузове автомобиля.

Что влияет на управляемость и устойчивость автомобиля на дороге? Особенности, критерии, факторы и детали

 
Сегодня в статье мы узнаем, что влияет на управляемость автомобиля, какие критерии, факторы, детали рулевого и подвески оказывают непосредственное воздействие на устойчивость транспортного средства на дорожном полотне.

Рекомендуем к прочтению нашу статью, посвященную основным признакам неисправности рулевой рейки.
{banner_adsensetext}
Одним из верных признаков исправности, который следует учитывать при выборе нового или поддержанного автомобиля с пробегом является его управляемость. Управляемость — это определенное свойство, характеризующееся способностью транспортного средства четко, а самое главное быстро отзываться на изменение курса движения и ориентации в пространстве. В идеальных условиях, управляемость машины не должна зависеть от таких факторов, как скорость движения и маневрирование. Однако зачастую на практике, с увеличением скорости движения, управляемость автомобиля становится хуже, причем с каждой последующей единицей км/ч, поэтому даже одно малейшее неверное действие способно приводить к непредсказуемым последствиям.

Удержание автомобиля на дороге – важная особенность, которая влияет, как на качество вождения, так и на безопасность водителя с пассажирами. Такой критерий, как управляемость показывает то, как автомобиль реагирует на команды водителя посредством воздействия на него через рулевое колесо на дорожном полотне при прямолинейном движении, маневрировании и в поворотах. Автомобили с хорошими характеристиками управляемости могут входить в повороты без заноса на более высоких скоростях, при этом водитель с меньшей долей вероятности потеряет контроль над транспортным средством. Все это достигается за счет использования силы трения, которая выступает против центробежной силы, направленной на автомобиль. Справочно заметим, что характеристики управляемости автомобиля, напрямую зависят от класса, марки и модели транспортного средства. В то время, как у легковых автомобилей уровень сцепления на бездорожье может быть посредственным, у внедорожников или кроссоверов этот показатель может быть, наоборот, более высоким.

Какие факторы влияют на управляемость и устойчивость автомобиля?
Как правило, управляемость и устойчивость автомобиля на дороге, напрямую зависит от состояния рулевой системы и деталей подвески. Рулевая и подвеска — это самые важные компоненты транспортного средства, посредством которых колеса вступают в прямой контакт с дорогой и автомобиль становится, как бы одним целым с дорожным полотном. Кроме того, важную роль в устойчивости автомобиля на дороге играют аэродинамические характеристики кузова, центр тяжести, тип шин, настройка шасси и наличие электронных помощников, на примере, системы курсовой устойчивости ESP.

{banner_reczagyand}
Ключевые факторы, влияющие на управляемость и устойчивость автомобиля:

В заключении отметим, что по мнению большинства автоспециалистов, ключевое виляние на управляемость автомобиля все же оказывают элементы подвески. Так, например, на типовых городских автомобилях подвеска сконструирована таким образом, что показатели мягкости и управляемости практически сопоставимы друг другом, причем это прямо пропорциональные характеристики, поэтому изменение одних настроек, может стать причиной ухудшения других (справочно: если сделать автомобиль более управляемым, то нам параллельно с этим необходимо будет настроить более жесткий ход, следовательно, ухудшить уровень комфорта в процессе движения).
БЛАГОДАРИМ ВАС ЗА ВНИМАНИЕ. ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ НА НАШИ НОВОСТИ. ДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ.

Как работает система курсовой устойчивости автомобиля

Электронная система курсовой устойчивости (ESC), также называемая электронной программой курсовой устойчивости (ESP), динамической системой курсовой устойчивости (DSC) или системой курсовой устойчивости (VSC), в зависимости от производителя автомобиля и рынка, на котором она используется. предлагается в. Подводя итог, VSC использует тормоза транспортного средства, чтобы помочь управлять транспортным средством во время проскальзывания или возможного раскручивания. Торможение применяется к колесам индивидуально для противодействия избыточной или недостаточной поворачиваемости. Большинство систем VSC также автоматически снижают мощность двигателя во время этих операций для дальнейшего улучшения тяги. Toyota называет свои системы VSC или Vehicle Dynamics Integrated Management (VDIM).

Около одной трети дорожно-транспортных происшествий со смертельным исходом можно было бы избежать, если бы использовалась система VSC, по данным Института страхования дорожной безопасности (IIHS) и Национальной администрации безопасности дорожного движения (NHTSA). С 2009 года система ESC обязательна для автомобилей с полной массой 10 000 фунтов или менее, продаваемых в Соединенных Штатах по шкале проката, при этом все автомобили такого размера должны быть оснащены ею после ноября 2013 года.

ESC и VSC впервые появились в серийные автомобили в 1995. В том же году его одновременно представили Mercedes-Benz, BMW, Volvo и Toyota. Среди поставщиков были Bosch и ITT Automotive (сейчас принадлежит Continental Automotive). К концу 2009 года и Ford (получивший свои ESC от Volvo), и Toyota сделали ESC/VSC стандартом для всех автомобилей, продаваемых в Северной Америке, а Toyota к 2011 году внедрила их во все свои бренды (включая Scion).

Как работает VSC

В фоновом режиме, когда автомобиль движется, VSC постоянно отслеживает предполагаемое водителем направление (руление) с фактическим направлением движения автомобиля (поперечное ускорение, рысканье и скорость вращения колес). Когда они расходятся, а предполагаемое водителем направление не совпадает с фактическим направлением движения автомобиля, система VSC вмешивается соответствующим образом.

Чаще всего система VSC срабатывает при непродуманном прохождении поворотов (недостаточная или избыточная поворачиваемость из-за превышения скорости), уклонении от поворота и аквапланировании. Он работает на всех покрытиях и доказал свою эффективность в качестве средства поддержания контроля над автомобилем и снижения аварийности.

Система работает за счет комбинации датчиков автомобиля, управления антиблокировочной тормозной системой (ABS) и системами контроля тяги (TSC/ASR) для ведущих колес. В отличие от этих отдельных систем, VSC учитывает действия водителя, чтобы повысить устойчивость или скорректировать потерю рулевого управления.

Компьютер VSC, обычно расположенный в главном блоке предохранителей автомобиля или являющийся частью компьютера системы ABS, непрерывно измеряет рыскание (вращение вокруг вертикальной оси или вращение влево-вправо), скорость вращения отдельных колес и сцепление с дорогой. На большинстве автомобилей Toyota с VSC в эту систему встроены четыре датчика:

• Датчик угла поворота рулевого колеса
• Датчик скорости рыскания
• Датчик поперечного ускорения
• Датчик скорости вращения колеса

предотвращение опрокидывания. Входные данные от этих датчиков определяют, что должен делать VSC, если что-либо, на основе сравнения компьютером данных с общим «пространством состояний» транспортного средства (уравнения, используемые для моделирования динамики транспортного средства в режиме реального времени). Команды выдаются соответствующим компонентам автомобиля, таким как ABS. Гидравлический модулятор в каждом колесе измеряет и динамически регулирует тормозное давление индивидуально для каждого колеса в соответствии с инструкциями компьютера VSC. Угол наклона рулевого колеса водителя, а также датчик тяги используются для определения необходимой коррекции.

«Выключатель» системы VSC

Большинство спортивных моделей автомобилей и некоторые автомобили для бездорожья оснащены переключателями, позволяющими водителю отключить систему VSC. Во многих условиях спортивного вождения, например, на трассе, в ралли и некоторых тяжелых условиях бездорожья, VSC может мешать продвинутым методам вождения. Например, снос на поворотах, характерный как для гоночных, так и для бездорожных автомобилей GT, противостоит VSC и, таким образом, противоречит желаниям спортивного водителя. Боковое скольжение также иногда используется в качестве инструмента маневрирования при вождении по бездорожью, чтобы избежать препятствий или получить сцепление с дорогой.

Кроме того, на некоторых автомобилях система VSC может мешать использованию запасного колеса меньшего размера, что часто приводит к другой скорости вращения колеса по сравнению с другими колесами автомобиля. Однако некоторые новые Toyota автоматически компенсируют небольшой запас, если ощущаемая разница постоянна (как и должно быть при нормальном вождении). VSC также автоматически отключается, когда любой из четырех датчиков скорости колеса отключен, поэтому многие работники магазинов и эвакуаторов отключают датчик скорости колеса на колесе, на котором временно установлена ​​​​запаска.

Что означает контроль стабильности?| Sun Auto Service

Электронный контроль устойчивости (ESC) вашего автомобиля имеет разные названия в зависимости от марки автомобиля, которым вы управляете. В некоторых автомобилях это называется системой динамического контроля автомобиля (VDC). В других это называется системой динамического контроля устойчивости (DSC). И, наконец, некоторые из них называются системой контроля устойчивости автомобиля (VSC).

Как бы вы ни назывались, ESC — это компьютерная система вашего автомобиля, которая определяет, когда вы начинаете скользить, и автоматически притормаживает одно или несколько колес по отдельности, помогая вам двигаться в правильном направлении.

Как это работает

Ваш ESC постоянно сравнивает угол поворота рулевого колеса с фактическим направлением движения автомобиля и скоростью движения каждого колеса. Если он обнаруживает боковое скольжение ваших шин, он регулирует тормоза, дифференциал дроссельной заслонки и/или подвеску, чтобы вернуть ваш автомобиль в нужное русло.

Одна из лучших особенностей вашего ESC заключается в том, что он работает как на мокром или обледенелом асфальте, так и на сухом. Поскольку он обнаруживает занос намного быстрее, чем вы, он может исправить его, даже не подозревая, что вы начинаете занос. Вы узнаете, что это произошло, потому что большинство ESC либо мигают лампочкой на приборной панели, либо издают звуковой сигнал.

Что это не так

ESC не повышают производительность и не заменяют ваши собственные методы безопасного вождения. Если вам приходится серьезно корректировать рулевое управление, чтобы избежать встречи с оленем, который вылетает на дорогу перед вами, такой резкий маневр может выйти за пределы возможностей вашего ESC. Если вы столкнулись с экстремальной ситуацией аквапланирования, ваш ESC не сможет вам помочь, если колесо(а), которые он использует для торможения, на самом деле не касается тротуара. Кроме того, ESC не увеличивает тягу и не позволяет быстрее проходить повороты.

Компоненты ESC

Мозг ESC — это электронный блок управления (ECU), который также может управлять другими системами автомобиля, такими как антиблокировочная система, система контроля тяги и система климат-контроля. ESC имеет как минимум четыре датчика:

• Датчик угла поворота рулевого колеса, который определяет, куда вы хотите рулить,
• Датчик скорости рыскания, который измеряет, насколько сильно автомобиль фактически поворачивает,
• Датчик бокового ускорения, измеряющий скорость движения автомобиля вбок, и
• Датчик скорости вращения колес, который измеряет скорость вращения колес.

Некоторые системы ESC также оснащены датчиком продольного ускорения, который предоставляет информацию об уклоне дороги, и датчиком скорости крена, улучшающим коррекцию ошибок, обеспечиваемую четырьмя основными датчиками.

Система ESC всегда включена по умолчанию, но в некоторых системах есть переключатель блокировки, поэтому вы можете отключить ее, если вы застряли в сильной грязи или снегу или едете на «бублике» в экстренной ситуации. Однако при следующем запуске автомобиля система ESC активируется снова.

Результаты испытаний на безопасность

Хотя системы контроля устойчивости впервые начали появляться в 1980-х годах, они не стали широко доступными до середины 90-х годов. Даже тогда они часто были послепродажными продуктами. Национальное управление безопасности дорожного движения (NHTSA) потребовало, чтобы все новые легковые автомобили, продаваемые в США с 2012 модельного года, были оснащены ESC.

Еще в 2004 году NHSTA пришла к выводу, что ESC снижают количество автомобильных аварий на 35 процентов, а аварий внедорожников — на 67 процентов.