Kallistuksenvakaaja

pienoiskuva|Havainnekuva kahdesta kallistuksenvakaajan jäykkyyden säätötyypistä.
Kallistuksenvakaaja on autossa oleva osa, joka rajoittaa auton kallistumista mutkissa. Yksinkertaisesti kallistuksenvakaaja on U-kirjaimen muotoinen jäykkä tanko, joka yhdistää auton vasemman ja oikean puoleiset renkaat samalla akselilla.

Auton ajaessa mutkassa renkaista välittyy sivuttaissuuntainen ohjausvoima, jota auton massan hitaus vastustaa. Koska ohjausvoima vaikuttaa massakeskipisteen alapuolelle, aiheutuu tästä vääntömomentti pituusakselin ympäri. Vääntömomentti tasapainottuu siten, että autoon kohdistuva painovoima siirtyy vääntömomentin kasvaessa yhä enemmän ulkokaarteen puoleisille renkaille. Sisä- ja ulkokaarteen puoleisten renkaiden erisuuruiset pystysuuntaiset tukivoimat aiheuttavat siis tasapainottavan vääntömomentin. Koska sisä- ja ulkokaarteenpuoleisiin renkaisiin kohdistuu erisuuruiset tukivoimat, niiden jousitukset painuvat kasaan eri määrän ja auto kallistuu jousituksen varassa.

Koska auton massakeskipiste sijaitsee tukipisteiden yläpuolella, siirtää auton kallistuminen massakeskipistettä ulkokaarteen puolelle näin pienentäen ulkokaarteen pyöriin vaikuttavan tukivoiman vipua. Koska ohjausvoimasta syntyvä pituusakselin ympäri vaikuttava vääntömomentti pitää yhä tasapainottaa, täytyy yhä suuremman osuuden autoon kohdistuvasta painovoimasta siirtyä ulkokaarteen puoleisille pyörille. Täten auton kallistuminen aiheuttaa sisäkaarteen pyörien irtoamisen alustasta pienemmillä ohjausvoimilla. Koska samalla yhä suurempi voima kohdistuu ulkokaarteen pyöriin, saattaa käydä myös niin, että kitkavoiman renkaaseen aiheuttama leikkausvoima ylittää renkaan materiaalin leikkausmurtolujuuden ja rengas alkaa luistaa jättäen alustaan mustaa vanaa. Nämä reaktiot heikentävät auton ohjattavuutta. Ilman kallistumista sama ohjausvoima jakaantuu tasaisemmin pyörien kesken, jolloin yksittäiseen pyörään kohdistuva rasitus on pienempi. Auto ei myöskään kaadu yhtä herkästi, koska massakeskipiste ei siirry ulkokaarteeseen päin lähemmäs ulointa tukipistettä.

Mitä korkeammalla auton massakeskipiste sijaitsee, sitä suurempi vipu kaarteessa renkaisiin vaikuttavalla sivuttaisella ohjausvoimalla on ja sitä enemmän auto kallistuu.

Kallistuksenvakaaja on yhdistetty eri puolen jousituksiin siten, että se siirtää osan ulkokaarteen jousituksen liikkeestä sisäkaarteen puoleiselle jousitukselle, pienentäen näin niiden eroa. Mitä jäykempi kallistuksenvakaaja on kyseessä, sitä enemmän jousitusten painuman ero pienenee.

Kallistuksenvakaajan haittapuolena on se, että yhden puolen jousituksen liike välittyy toiselle puolelle silloinkin, kun auto ajaa vain yhdellä puolella olevaan kuoppaan tai töyssyyn. Tällöin esimerkiksi toispuoleiseen töyssyyn ajettaessa myös tasaisella oleva jousitus painuu kasaan ja voimistaa auton kallistumista töyssystä pois päin. Tätä vaikutusta voidaan pienentää säädettävillä kallistuksenvakaajilla, joiden jäykkyyttä voidaan pienentää ajettaessa epätasaisella alustalla ja vastaavasti suurentaa ajettaessa esimerkiksi radalla, jolloin kaarreominaisuudet ovat tärkeät, mutta alusta on tasainen. Ääriesimerkkinä off-road -autoista voidaan kytkeä kallistuksenvakain kokonaan irti, jolloin molempien puolten jousitusten täysi joustomatka saadaan käyttöön ilman vaikutusta toisen puolen jousituksen painumaan.

Kallistuksenvakaimen toiminta näkyy off-road -ajossa siten, että ajettaessa toisen puolen pyörä korkean kiven päälle, irtoaa toisen puolen pyörä maasta, vaikka jousitus ei tavoittaisi ääriasentoaan. Ilman kallistuksenvakainta molempien puolien renkaat säilyttävät maakosketuksen myös em. tilanteessa niin kauan, kuin jousituksen maksimiliike sen mahdollistaa.

Vakaajan käytöllä auton varsinaisen jousituksen ei tarvitse olla niin jäykkä kuin ilman sitä. Jotkin vakaajat käyttävät elektronisesti ohjattua liitosta päädyissä jäykkyyden säätämiseen.

Ensimmäinen patentti kallistuksenvakaajasta myönnettiin Stephen Colemanille vuonna 1919.

 Hydraulinen järjestelmä 
Australialainen Chris Heyring sai 1980-luvulla ajatuksen "kineettisestä" järjestelmästä, jossa iskunvaimentimet ovat yhdistetty putkella, jossa kulkee hydraulinen neste ja välissä on virtauksen rajoitus. Järjestelmän jäykkyys on tällöin säädettävissä ja kallistuksenvakaaja on mahdollista kytkeä pois käytöstä maastoajoa varten ilman mekaanisia muutoksia. Ratkaisua on käytetty muun muassa World Rally Car -autoissa 2000-luvun alussa. Eräät WRC-autot käyttivät järjestelmää sekä saman akselin (sivuttaissuuntainen kallistus) että eri akselin pyörien välillä (pituussuuntainen kallistus). Aktiivinen jousitusjärjestelmä kiellettiin myöhemmin WRC-autoissa kustannuksien rajoittamisen vuoksi. Merkittävä osa kustannuksista oli peräisin järjestelmän säätämiseen tarvitun testaamisen määrästä.

Ralliautojen jälkeen järjestelmää on käytetty tiekäyttöön suunnatuissa autoissa. Ensimmäisenä sen otti käyttöön Lexus GX 470 vuonna 2004 ja myöhemmin sitä on käytetty McLarenin automalleissa.

 Lähteet 

Luokka:Auton rakenne