قضيب منع الانقلاب

قضيب التوازن ( أو قضيب منع الانقلاب ) هو جزء من نظام تعليق السيارة يُساعد على تقليل ميلان هيكل السيارة أثناء الانعطافات الحادة أو عند المرور فوق الطرق غير المستوية. يربط هذا القضيب العجلات الأمامية أو الخلفية المتقابلة بنابض الالتواء باستخدام أذرع قصيرة للتثبيت . يُؤدي ذلك إلى زيادة صلابة نظام التعليق ضد الانقلاب ، أي مقاومته للميلان عند المنعطفات.

تم منح أول براءة اختراع لقضيب التثبيت للمخترع الكندي ستيفن كولمان من فريدريكتون، نيو برونزويك في 22 أبريل 1919. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

كانت قضبان منع الانقلاب غير شائعة في سيارات ما قبل الحرب العالمية الثانية نظرًا لصلابة نظام التعليق فيها بشكل عام، مما يسمح بتحمل ميلان الهيكل. ولكن ابتداءً من خمسينيات القرن الماضي، أصبحت السيارات الإنتاجية مزودة بقضبان منع الانقلاب بشكل أكثر شيوعًا، وخاصة تلك المركبات ذات نظام التعليق الزنبركي الأكثر ليونة.

يهدف قضيب منع التمايل أو قضيب منع الانقلاب إلى تقليل ميل السيارة الجانبي (الدوران) عند المنعطفات أو الزوايا الحادة أو المطبات الكبيرة. ورغم وجود العديد من الاختلافات في التصميم، فإن الهدف هو جعل هيكل السيارة يبقى مستويًا قدر الإمكان عن طريق دفع ممتص الصدمات أو النابض أو قضيب التعليق للعجلة المقابلة في نفس اتجاه العجلة المتأثرة.

عند الانعطاف، يضغط نظام التعليق الخارجي للمركبة. ويجبر قضيب التوازن نظام التعليق الداخلي (العجلة المقابلة) على الانضغاط أيضاً، مما يحافظ على استقامة المركبة جانبياً. ويؤدي ذلك إلى خفض مركز ثقلها أثناء الانعطاف، ما يزيد من ثباتها.

When both front and rear anti-roll bars are fitted, their combined effect can help maintain a vehicle's tendency to roll towards the general slope of the terrain.

An anti-roll bar is usually a torsion spring anchored to resist body roll motions. It is usually constructed out of a cylindrical steel bar, formed into a "U" shape, that connects to the body at two points along its longer center section, and on each end. When the left and right wheels move together the bar simply rotates on its central mounting points. When the wheels move relative to each other, torsion forces cause the bar to twist.

Each end of the bar is connected to an end link through a flexible joint. The link is connected in turn to a spot near a wheel or axle, transferring forces from the heavily loaded side of a suspension to the opposite.

Forces are therefore transferred:

1. from the heavily loaded side of the suspension
2. to the connected end link via a bushing
3. to the anti-sway (torsion) bar via a flexible joint
4. to the connected end link on the opposite side of the vehicle
5. to the opposite side of the suspension.

The bar resists the torsion through its stiffness. The stiffness of an anti-roll bar is proportional to the stiffness of the material, the fourth power of its radius, and the inverse of the length of the lever arms (i.e., the shorter the lever arm, the stiffer the bar). Stiffness is also related to the geometry of the mounting points and the rigidity of the bar's mounting points. The stiffer the bar, the more force required to move the left and right wheels relative to each other. This increases the amount of force required to make the body roll.

In a turn the sprung mass of the vehicle's body produces a lateral force at the centre of gravity (CG), proportional to lateral acceleration. Because the CG is usually not on the roll axis, the lateral force creates a moment about the roll axis that tends to roll the body. (The roll axis is a line that joins the front and rear roll centers^[4]). The moment is called the roll couple.

تُقاوم ظاهرة الانقلاب بواسطة صلابة نظام التعليق، والتي تعتمد على معدل صلابة نوابض السيارة وقضبان منع الانقلاب، إن وُجدت. يسمح استخدام قضبان منع الانقلاب للمصممين بتقليل الانقلاب دون زيادة صلابة نوابض نظام التعليق في المستوى الرأسي، مما يُحسّن التحكم في هيكل السيارة مع تقليل التأثير السلبي على راحة الركوب .

أحد آثار ميلان الهيكل، بالنسبة لهندسة التعليق أحادية الهيكل النموذجية، هو الميل الإيجابي للعجلات على الجانب الخارجي من المنعطف والسلبي على الجانب الداخلي، مما يقلل من تماسكها عند المنعطفات (خاصة مع الإطارات ذات الطبقات المتقاطعة).

قضبان قابلة للتعديل

تتميز بعض قضبان منع الانقلاب، وخاصة تلك المُخصصة لسباقات السيارات ، بإمكانية تعديلها خارجيًا أثناء وجود السيارة في منطقة الصيانة، بينما يمكن تعديل بعض الأنظمة الأخرى في الوقت الفعلي من قِبل السائق من داخل السيارة، كما هو الحال في سباقات سوبر جي تي . يتيح ذلك تغيير صلابة القضيب، على سبيل المثال عن طريق زيادة أو تقليل طول أذرع الرافعة في بعض الأنظمة، أو عن طريق تدوير ذراع رافعة مسطح من وضعية صلبة على الحافة إلى وضعية أكثر مرونة على الجانب المسطح في أنظمة أخرى. يُمكّن هذا الميكانيكي من ضبط صلابة منع الانقلاب لمختلف الظروف دون الحاجة إلى استبدال القضيب بالكامل.

طُرحت طرقٌ عديدة لفصل قضيب التوازن. وكانت سيارة ميتسوبيشي ميراج سايبورغ موديل 1988 أول سيارة إنتاجية تستخدم قضيب توازن شبه نشط. ويحتوي طرازها ذو المحرك التوربيني ذي 16 صمامًا على "نظام تعليق ثنائي الوضع" مزود بمشغل هيدروليكي مدمج في وصلة قضيب التوازن الأمامي، يُشغَّل من لوحة القيادة، مما يسمح بالتبديل بين وضعَي القيادة الرياضية والسياحية. ^{[ 5 ]} كما تحتوي سيارتا جيب رانجلر (JK، JL) وجيب جلادياتور (JT) على فاصل قابل للتبديل في طرازات روبيكون، لزيادة حركة العجلات أثناء القيادة على الطرق الوعرة.

كان نظام SC.CAR (نظام سيتروين للتحكم النشط في الانقلاب) أول نظام مانع للانقلاب نشط، وقد ظهر لأول مرة في سيارة زانتيا أكتيفا موديل 1994 ، وهي سيارة سيدان أوروبية متوسطة الحجم. ^{[ 6 ]} وكان من الممكن تقوية قضيب مانع الانقلاب بواسطة وحدة التحكم الإلكترونية لنظام التعليق أثناء الانعطافات الحادة، مما يقلل من ميلان هيكل السيارة إلى درجتين.

يقوم نظام التحكم النشط في هيكل سيارة مرسيدس بنز الفئة S بإلغاء قضيب منع الانقلاب، ويستخدم بدلاً من ذلك أجهزة استشعار لاكتشاف الحمل الجانبي والقوة الجانبية وفرق الارتفاع في دعامة التعليق، والتي تقوم بعد ذلك برفع أو خفض الزنبرك هيدروليكيًا لمقاومة الانقلاب.

تستخدم تويوتا أيضًا نظامًا ميكانيكيًا يسمى نظام التعليق الديناميكي الحركي (KDSS) والذي يقوم أساسًا بفصل قضبان التثبيت عند القيادة على الطرق الوعرة، مما يسمح بحركة أكبر للسيارة وجودة قيادة أفضل.

• قضيب بانارد
• نظام تعليق بقضبان الالتواء