A gépjármű kinematikailag hat szabadságfokú szerkezet: három lineáris mozgás és három elforgás. 

Ezek közül természetesen a legfontosabb a hosszirányú mozgás, vagyis a jármű haladása. A lineáris mozgások között azonban van még egy, aminek a jelentősége nem elhanyagolható, ez a függőleges irányú mozgás lehetősége. Itt két féle mozgásról lehet szó: dinamikus (lengés) és statikus (emelés-sülyesztés). Az oldalirányú mozgás a gépjárműre nem jellemző, de előfordul (oldalszél, négykerék-kormányzás). 

A három lehetséges forgástengely közül legjellegzetesebb a hosztengely körüli oldaldőlés (kanyarban), utána következik a keresztirányú tengely körüli bólintás (fékezés), a függőleges tengely körül viszont igen gyakori a gépkocsi elfordulása (kanyarban), de nincs különösebb jelentősége. Igen gyakori a két, vagy esetleg három tengely körüli egyidejű forgás (terepen).

A jármű haladásával a hajtóművel kapcsolatban foglalkoztunk. A lengésről a kerekek, a kerékfelfüggesztés, a rugózás és a lengéscsillapítás kapcsán volt szó, de itt kitérünk egy új problémakörre, az aktív rugózásra, de először az emelés-sülyesztés kérdéséről szólunk. 

Az oldaldőlés és a bólintás elleni védekezés a stabilizátorok témakörébe tartozik, a kanyarodásról a kormányzás c. fejezetben lesz szó.

 A gépkocsi statikus magasságállítására (emelésére-sülyesztésére) sok esetben szükség lehet akár álló, akár mozgó jármű esetében. Álló teherautónál például nagyon megkönnyíti a rakodást, ha a platót egy szintbe lehet állítani a rámpával (kézi állítás). Automatikus sülyesztéssel meg lehet könnyíteni az autóbuszra való felszállást, automatikus (ajtónyitásra működő) emeléssel a lapos személyautóból való kiszállást. Ugyancsak automatikus sülyesztéssel növelni lehet a nagy sebességgel haladó autó menetbiztonságát. 

A magasságállítás nagyon könnyen megvalósítható a légrugós járművekben: növelni vagy csökkenteni kell a légrugóban lévő levegő mennyiségét. Hasonló elvet lehet alkalmazni azoknál a rugóknál, melyekben hidraulika közvetíti az erőt a kerekektől a rugóhoz (lásd a hidoelasztikus gumirugót, vagy a hidropneumatikus légrugót): ezeknél a folyadék mennyiségét lehet kézzel vagy automatikusan változtatni.

Más a helyzet acélrugók esetében. 

Ezeknél a rugó előfeszítését kell változtatni elektro- vagy hidromotor segítségével. Ha a hordrugó például torziós rugó, akkor annak befogási végét kell elforgatni. Ilyen torziós rugót lehet beépíteni segédrugóként (2) más típusú (félelliptikus, tekercs-) rugó (1) mellé (bal oldali ábra). A villamos motor automatikus indítását az a kontaktus vezérli, ami érzékeli a kerék és a kocsitest egymáshoz viszonyított helyzetét (jobb oldali ábra): ha a kocsitest például a terhelés növekedése miatt süllyed, a felső (piros) kontaktus zár, s bekapcsolja a villamos motort, ami addig forog, míg a kocsitest fel nem emelkedik az eredeti magasságra. A terhelés csökkenésének hatására a kocsitest emelkedik, az alsó kontaktus zár, a villamos motor ellenkező irányban kezd forogni. Természetesen azt meg kell akadályozni, hogy a rövid ideig tartó kontaktus-zárások (a gépkocsi lengése közben) ne indítsák el a motort, ezt legegyszerűbben egy hőre érzékeny bimetálkapcsolóval lehet elérni.. 

Az oldaldőlés és a bólintás csökkentése céljából már nagyon régen kereszt-, illetve hosszstabilizátorokat használnak.

A bal oldali ábrán háromféle kerékfelfüggesztést láthatunk. Mindhárom hosszlengőkaros. Alapvető különbség a kétoldali kerekek közötti kapcsolat milyenségében van. 

Az első esetben (A) a kapcsolat olyannyira erős (merev), hogy a két kerék egyáltalán nem tudja magát függetleníteni, mivel tengelyük egy teljesen merev U alakú kerethez van erősítve (mereven kapcsolt kerékfelfüggesztés). 

A harmadik esetben (C) mindkét keréktengelyhez önálló lengőkar tartozik (független kerékfelfüggesztés). Itt, amikor az egyik kerék elmozdul (közeledik vagy távolodik) a kocsitesthez képpest, a másik kerék erről nem veszt tudomást. 

A középső eset (B) a kettő kombinációja. Van is kapcsolat, meg nincs is a két tengely között. Pontosabban mindig van, de az "erőssége" attól függ, hogy milyen erős az a torziós rugó, ami a két lengőkart összeköti. Ezt a torziós rudat hívjuk stabilizátornak.

Most nézzük meg, hogyan viselkedik a kocsitest ívmenetben, azaz kanyarban. Nyilvánvaló, hogy mereven kapcsolt tengelyek esetén (A) a kocsitest egyáltalán nem dől meg - feltéve, hogy a centripetális erő miatt fellépőF_c reakcióerő nem túl nagy. Ugyanis a G súlyerő és az F_c erő F eredője ferdén döfi az úttestet, s ha a döféspont a kerék talppontján kívülre esne, akkor a jármű felborulna. A rajzon a döféspont a két kerék talppontja közé esik, a jármű tehát stabilan veszi a kanyart.

A stabilizátor nélküli független felfüggesztés (C) esetén ugyanekkora kanyarban (ugyanakkora F_c erő esetén) már nem lehet megakadályozni a felborulást, mivel a kocsitest billenése miatt a jármű tömegközéppontja jelentősen elmozdul kifelé, s az F eredő erő a keréken kívül döfi az úttestet.

A középső rajz (B) a stabilizátor hatását mutatja. A kocsitest jobb oldala itt is lebillen, a jobb oldali rugó kicsit összenyomódik, s ezzel a torziós stabilizátoron csavar egyet. Ez a csavaró nyomaték természetesen eljut a bal oldali lengőkarig, s igyekszik ott is csökkenteni a kerék és a kocsitest közötti távolságot, aminek az eredményeként a kocsitest bal oldala nem tud annyira felemelkedni, mint a stabilizátor nélküli (C) független kerékfelfüggesztés esetében. Az eredmény: a kocsitest csak kicsit dől meg, az F erő döféspontja ugyan kijjebb megy, de még a határon belül marad. Erősebb stabilizátor esetén még kisebb a kocsitest billenése, még kisebb a felborulási veszély. 

A következő két ábra arra az esetre vonatkozik, amikor a jármű egyenesen halad, de valamelyik kerék (esetünkben a bal oldali) egy buckára fut fel, majd rögtön le. 

Először vegyük azt az esetet (3. ábra), amikor a jármű viszonylag lassan halad, a bal oldali kerék felemelkedése nem túl gyors. Merev felfüggesztés esetén (A) a kocsitest a buckára való felfutáskor együtt ferdül a merev kerettel, ami nem kellemes a kocsiban utazóknak. Független kerékfelfüggesztés esetén (C) a kocsitest csak kicsit dől meg, mert a bal oldali kerék közeledése a kocsitesthez nem befolyásolja a jobb oldali kerék és a kocsitest közötti távolságot (természetesen, ha a kerék tartósan halad a megemelt szinten, akkor az összenyomódott bal oldali hordrugó egy idő múlva visszanyeri eredeti hosszát, s a járműtest ugyanolyan ferde lesz, mint az előző esetben). Más a helyzet, ha stabilizátor köti össze a két kereket (B): a bal oldali kerék felemelkedése (a kocsitesthez való közeledése) maga után vonja a jobb oldali kerék és a felette lévő kocsitest közötti távolság bizonyos - a stabilizátor erősségétől függő - csökkenését. Ez a kocsitest jobb oldalának süllyedését, azaz a kocsitest bizonyos mértékű megdőlését jelenti. A megdőlés annál nagyobb - annál kellemetlenebb a kocsiban utazóknak - minél erősebb a stabilizátor, minél inkább hasonlít a merev (A) kerethez.

Nem csak kellemetlen, de veszélyes lehet a stabilizátor, ha a buckára való felfutás nagy sebességgel történik. Ilyenkor nem hanyagolható el a kocsitest tömege és tehetetlenségi nyomatéka, illetve a kocsitest nagy tömege és a futómű viszonylag kis tömege közötti nagy különbség (4. ábra). 

Mint látható, a kocsitest egyik rajzon sem mozdul meg a nagy tömegtehetetlenség, illetve nagy a tehetetlenségi nyomaték miatt. 

Mereven kapcsolt felfüggesztés esetén (A) a teljes futómű önmagával párhuzamosan felemelkedik, a jobb oldali kerék elválik a talajtól. A bal oldali kerék terhelése az eredeti G/2-ről ugrásszerűen kétszeresénél is nagyobbra nő! Egyrészt egyedül viseli a G súlyerőt, másrészt a buckától kapott "ütést", az F_a gyorsító erőt, ami első pillanatban a két kerék tömegerejét győzi le. A hordrugók a gyorsító erő miatt összenyomódnak (mindkettő egyformán). A gyorsító erő reakcióereje az a -F_atömegtehetetlenségi erő, aminek a legyőzése után a kocsitest "megdobódik".

Független kerékfelfüggesztés esetén (C) a az F_agyorsító erőnek csak egy kereket kell "megdobnia", ezért fele akkora, mint az előző esetben, s teljes egészében a baloldali rugón keresztül adódik át a kocsitestre. A jobb oldali kerék terhelése nem változik, a jármű stabilitása nem romlik.

Közepes erősségű (!) stabilizátor esetében (B) a gyorsító erő szintén a bal oldali rugón keresztül adódik át a kocsitestre. A bal oldali rugó összenyomódása miatt a j szöggel elcsavarodó stabilizátor által átvitt F_jerő emelni akarja a jobb oldali kereket. Esetünkben ez az emelő erő pont a súlyerő felével (a rugó erejével) egyenlő, azaz a stabilizátor "nem engedi", hogy a rugó a talajhoz nyomja a kereket. A kerék ugyan érintkezik a talajjal, de közöttük nincs erő. Ami persze azt is jelenti, hogy ott - normálerő híján - sem vonóerő, sem tapadás sincs!

Közepesről eltérő erősségű stabilizátor esetében a jelenség eltolódik az A, illetve a C eset irányába (a jobb oldali kerék kicsit megemelkedik, ill. marad egy kis kerékterhelés).

Látható tehát, hogy minél erősebb a stabilizátor, annál inkább romlik a jármű stabilitása: csökken, vagy megszűnik a kerék tapadása az útfelülethez, aminek a következménye hajtott kerék esetén a kerék felpörgése, kormányzott kerék esetében a kormányozhatatlanság, hajtott kormányzott kerék esetén mindkét jelenség. Vagyis szükség van stabilizátorra, de óvatosan kell méretezni (kompromisszum).
 

Volt viszont egy cég (TENECO Automotive), amelyik kitalálta, hogy legyen is stabilizátor, meg ne is: ívmenetben legyen, terepen ne legyen. 

A bal oldali ábra egy keresztlengőkaros felfüggesztés vázlatát mutatja, ahol a hordrugók - az egyszerű ábrázolhatóság kedvéért - torziós rugók. A stabilizátorok a kocsitest elején, illetve végén helyezkednek el. Az olló azt jelzi, hogy a stabilizátort adott pillanatbokban el lehet vágni.

A jobb oldali ábra mutatja a szerkezet elvi vázlatát. Amint látható, a stabilizátor rúdja valóban ketté van vágva. Igaz, a két rész egymásba van bujtatva (egymásban el tud forogni), de a forgást gátolja egy hidraulikus henger, illetve a benne lévő dugattyú. Amikor a stabilizátor egyik vége (mondjuk a sárga) elfordul, akkor a dugattyú a hengerben elmozdul - ha tud. Ugyanis a henger meg van töltve folyadékkal. Ha a henger nyílásai zárva vannak, s a folyadék nem tud onnan kifolyni, akkor az egész hidraulikus rész merev testként viselkedik, azaz a sárga rúd egyszerűen magával viszi a zöld folytatást, mintha a sárga és a zöld rúd össze lenne hegesztve. Magyarán mondva, a stabilizátor ilyenkor valóban stabilizátorként működik: az egyik végén megjelenő csavaró nyomaték megjelenik a másik végén (kanyarodás!).

Ezek után magától értetődő, hogy ha kiengedjük a folyadékot a hengerből, akkor a stabilizátor mindkét vége szabadon mozoghat, nem jut el a csavaró nyomaték a stabilizátor egyik végétől a másikhoz, azaz, mintha nem is lenne stabilizátor (terepjárás!). 

Elvileg elképzelhető valamilyen - pl. elektronikus - szabályzó rendszer, amelyik gondoskodna arról, hogy a henger nyílásai mindig a szükségletnek megfelelően legyenek éppen nyitva vagy zárva. A cég nagyon egyszerűen oldotta meg a problémát. Az első és a hátsó stabilizátor hengereit, amint az a jobb oldali ábrán látható, összekötötte (kék vezeték). 

Ez azt jelenti, hogy ki tud menni a folyadék az egyik hengerből - ha a másik befogadja. Erre pl. olyankor kerül sor, amikor terepen két-két kerék átlósan emelkedik meg, illetve süllyed le, mint az a 4. ábrán látható. Abban az esetben, ha a kerekek emelkedése és süllyedése egyforma, akkor pont annyi folyadék szorul ki az egyik hengerből, mint amennyi befér a másikba (8. ábra). A stabilizátor nem közvetít csavaró nyomatékot az egyik keréktől a másikhoz. Mintha nem is lenne stabilizátor a járműben. Ez megfelel annak az esetnek, amit az 4. ábra jobb szélén lévő rajz mutat: az összes kerék terhelése egyforma. Olyan, mintha sík terepen haladna a jármű - tökéletes stabilitás!

Mi a helyzet ívmenetben? Mindkét stabilizátor ugyanolyan irányú terhelést kap, mindkét hengerben egyforma irányba szeretne elmozdulni a dugattyú, tehát a folyadék nem tud átáramlani egyikből a másikba. A stabilizátor két fél-rúdja mereven kapcsolódik, mintha nem is két darabból állna. A csavaró nyomaték átmegy a másik oldalra, a jármű dőlése mérsékelt marad. Kifogástalanul működik a stabilizátor!

A fent leírt két steril eseten kívül a valóságban természetesen végtelen sokféle eset lehetséges: például kanyarodás terepen, vagy nem egyformán, nem szimmetrikusan mozdulnak el a kerekek stb. Ebből következik, hogy a szerkezet nem mindig működik ideálisan, de mindig jobban, mint a hagyományos stabilizátor. Egy példa: a négy kerék közül csak egy fut fel buckára. Hagyományos stabilizátor esetén a kerékbenyomódással arányos csavaró nyomaték jelenik meg a másik oldalon, esetleg vészesen lecsökkentve ott a kerékterhelést (4. ábra középső rajz). Ez az új szerkezet ilyenkor a folyadék egy részét, mondjuk a felét, átpréseli a hátsó kerekekhez tartozó stabilizátorba. Emiatt ott is felborul az egyensúly, a hátsó kerekek terhelésében is különbség lesz. De mi a jobb? 100 %-os terheléscsökkenés egy tengelyen, vagy 50-50 %-os csökkenés két tengelyen? Nyilvánvaló, hogy az utóbbi esetben jobb a jármű stabilitása. Nézze meg filmen hogyan viselkedik.

Végül bemutatunk egy gyári rajzot is, amelyik hűbben mutatja a valóságos kivitelt. Itt is oldallengő karokra vannak a kerekek felszerelve, melyek részben tekercsrugóra, részben torziós rugóra támaszkodnak (baloldali ábra).
 

Nemrég az aktív rugózáshoz (lásd lejebb) hasonlóan kidolgozták az aktív stabilizátort, aminek a lényege, hogy a kerekek közé beépített stabilizátor "keménysége" folyamatosan változik az üzemviszonyoknak megfelelően. Erre két megoldás is született, az egyikben villamos "motor", a másikban hidraulikus forgató szerkezet változtatja a stabilizátor előfeszítettségét (jobb oldalt). 
 

Amint arról volt szó, mindezon esetekben, amikor hidraulika közvetíti az erőt a rugóhoz, a különféle lehetőségek között megemlítettük a stabilizátor szerepet is: két elemet csővel összekötve lehetővé válik, hogy az egyik térből folyadék menjen át a másikba (jobb oldali ábra). Ez azt jelenti, hogy éppen ellenkezőképp működik, mint a torziós stabilizátor: az egyik keréknek a kocsitesthez való közeledése a másik keréknek a távolságát növelni akarja. Ilyen stabilizátorokat elsősorban hosszstabilizátorként alkalmaznak, amit szintén óvatosan kell fogadni. Nagyon kellemes az ilyen satbilizátor azokban a pillanatokban, amikor mondjuk az első kerék egy buckára fut fel, s a hidraulika megemeli a kocsi hátulját, vagyis a jármű anélkül "úszik" át a bucka felett, hogy megbillenne. Sajnos, ugyanez a stabilizátor fékezéskor a kocsi elejének sűllyedését azzal hálálja meg, hogy a hátulját még jobban megemeli.

Végül szólni kell a lengéssel kapcsolatos magasságszabályozásról, a félaktív és az aktív rugózásról, aminek a lényege az, hogy a jármű úttest feletti magassága lehetőleg ne változzon a kerekek "ugrálása" hatására. Itt mindkettőre csak egy-egy alapelvet mutatunk be.

Először nézzük meg az egyszerűbbet, a félaktív rugózást, amit (majdnem) hagyományos szerkezeti elemekből is fel lehet építeni - némi változtatással. Az alapelvet a bal oldali ábra mutatja. Itt látható a jármű leegyszerűsített lengési modelje: a kerék, a járműtest, a közöttük párhuzamosan kötött hordrugó és lengéscsillapító. A lényeg az, hogy a lengéscsillapító működése, csillapítása, vagyis az átvitt erő pillanatról pillanatra változtatható. Ilyen lengéscsillapítóról volt szó: a folyadék "mágnesezhető", s a tekercsbe vezetett áram erősségétől függ a folyadéksurlódás, azaz az erő. A diagramban színes szakaszok mutatják, hogy mely pillanatokban van áram alatt a lengéscsillapító, s a nyílak mutatják, hogy akkor milyen irányú erőt ad át a mozgó keréktől. A cél az, hogy az emelkedő vagy süllyedő kerékről csak akkor adódjon át erő a kocsitestre, amikor az a kocsitestet a középvonal felé igyekszik mozgatni (fölülről lefelé, illetve alulról fölfelé), függetlenül attól, hogy a kerék pillanatnyilag éppen saját középvonala fölött vagy alatt van.

 

Az aktív rugózás (lásd két film: első, második),   elvileg sokkal egyszerűbb, gyakorlatilag bonyolultabb. A hordrugó olajpárnán keresztül csatlakozik a kocsitesthez. Az olaj nyomása pillanatról pillanatra változik, hogy a kerék pillanatnyi helyzetétől függetlenül a kocsitest mindig azonos magasságban maradjon (lásd a jobb oldali ábrát).

Mind a félaktív, mind az aktív rugózást nagyon sokféle módon igyekeznek megvalósítani ilyen vagy hasonló alapelveken.

Az alábbi megoldásban például u. n. "rugólábakat" alkalmaztak. 
 
 

Természetesen a rendszer sok más elemet is tartalmaz: 

E témával két cikk is foglalkozik az  -ban: 1 - 2