Master's Thesis

Influence of anti-roll bar on vehicle handling

Final Thesis 3.62 MB Appendix 6.95 MB

Author of thesis: Bc. Michal Ševčík

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Petr Hejtmánek, Ph.D.

Reviewer: Ing. Ondřej Blaťák, Ph.D.

Abstract:

This master's thesis is focused on the topic of variable stiffness anti-roll bars. These represent a specific category of anti-roll bar that, through variable stiffness, allow for better vehicle adaptation to instantaneous road conditions. Compared to conventional anti-roll bars, these solutions are often characterized by significant weight, as well as high economic and structural complexity. For these reasons, the subject matter is primarily evaluated
in comparison with conventional anti-roll bars. To provide a clear performance benchmark, a computational model was developed, the primary objective of which is to reflect changes in vehicle dynamics based on the stiffness of the anti-roll bar itself. The outputs obtained from this model serve as a inputs for the conceptual design of a fully mechanical variable stiffness anti-roll bar. This concept is followed by the actual mechanical design, which is supported by a series of strength analyses utilizing input data from the computational model. Furthermore, the model is used to analyze the handling characteristics and comfort of the proposed design.

Keywords:

anti-roll bar, variable stiffness, suspension, variable stiffness anti-roll bar, computational model

Date of defence

16.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaCznamka

Grading

C

Process of defence

Student prezentoval zkušební komisi svou závěrečnou práci a zodpověděl otázky oponenta. Otázky oponenta: 1) Vysvětlete detailně fungování Vámi navrženého mechanismu přechodu charakteristik stabilizátoru, vyjádřete se k pochybám oponenta ohledně principu funkce? Hodnocení: Zodpovězeno. 2) Ve kterých provozních stavech vozidla dochází u navrženého stabilizátoru ke změně efektivní tuhosti a jak často jsou jednotlivé úrovně tuhosti využívány? Hodnocení: Částečně zodpovězeno. Následně odpovídal na otázky členů zkušební komise: 1) Uváděné výškové profily byly generovány? Hodnocení: Zodpovězeno. 2) Může vysvětlit princip funkce mechanizmu? Hodnocení: Zodpovězeno. 3) Zvažoval jste aplikaci na přední a zadní nápravě? Hodnocení: Zodpovězeno. 4) Existuje reálná aplikace odpojitelných stabilizátorů? Hodnocení: Zodpovězeno. 5) Proč jste zvolil šroub M16 a patřičný utahovací moment? Hodnocení: Zodpovězeno.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Automotive and Material Handling Engineering (N-ADI-P)

Composition of Committee

doc. Ing. Petr Porteš, Ph.D. (předseda)
prof. Ing. František Bauer, CSc. (místopředseda)
RNDr. Dr. Jiří Kalčík (člen)
Ing. Zdeněk Novosad (člen)
Ing. František Zapletal, Dr. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Petr Hejtmánek, Ph.D.

Práce pana Ševčíka se primárně zaměřuje na hledání vhodného kompromisu mezi jízdními vlastnostmi vozidla a komfortem posádky z pohledu charakteristik stabilizátorů. Nejedná se pouze o analytickou práci přinášející teoretické poznatky. Součástí diplomové práce je i vlastní návrh konstrukce stabilizátoru s proměnnou tuhostí. Kromě vlastního návrhu je vhodné vyzdvihnout také sestavení výpočtového modelu pro simulaci jízdního chování vozidla s různými charakteristikami stabilizátorů. Přestože se jedná o zjednodušený model, obsahuje všechny klíčové části vozidla a představuje standardní nástroj využívaný v automobilovém průmyslu. Pomocí tohoto výpočtového nástroje bylo navíc realizováno velké množství simulací pro různé typy a velikosti nerovností.

Práce rovněž obsahuje velmi detailní pevnostní analýzu všech navržených částí systému stabilizátoru s proměnnou tuhostí. Z odborného hlediska je práce kvalitní, pouze výjimečně se objevují méně přesné formulace z dané problematiky. Jediná výhrada směřuje k vykreslení finální charakteristiky vytvořeného návrhu, jelikož nezohledňuje oblast přechodu z tuhé části charakteristiky na měkkou, kterým by se finální řešení odlišovalo od teoretického požadavku.

Stanovené cíle práce byly splněny na velmi dobré úrovni s využitím adekvátních metod. Student pracoval samostatně a svědomitě, přičemž pravidelně konzultoval postup práce s vedoucím. Grafická i stylistická stránka práce je rovněž na velmi dobré úrovni. Pouze ojediněle se vyskytují překlepy nebo opakování téhož tvrzení ve dvou po sobě následujících větách. Míru využitelnosti inovativního návrhu by nejpřesněji zhodnotilo skutečné testování nového konstrukčního řešení v praxi.

Celkově lze konstatovat, že student velmi dobře využil znalosti a dovednosti získané během studia ke zpracování zvoleného úkolu.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry C
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací B
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Ing. Ondřej Blaťák, Ph.D.

Diplomová práce pana Ševčíka zpracovává téma „Vliv charakteristiky stabilizátoru na jízdní vlastnosti“. Práce se zabývá problematikou stabilizátorů s proměnnou tuhostí, jejich vlivem na jízdní vlastnosti vozidla a návrhem nového konstrukčního řešení.

Rešeršní část práce je věnována přehledu jednotlivých konstrukčních řešení stabilizátorů (s proměnnou tuhostí). Autor popisuje mechanické, hydraulické i elektromechanické systémy používané v sériových vozidlech i motorsportu a vytváří tak vhodný základ pro navazující návrhovou část práce. Přehled je zpracován přehledně a v rozsahu odpovídajícím zadání.

Základem práce je vytvoření výpočtového modelu vozidla v prostředí MSC Adams, jehož cílem je analyzovat vliv tuhosti stabilizátoru na vybrané jízdní vlastnosti a jízdní komfort. Na základě výsledků simulací autor hodnotí vhodné charakteristiky stabilizátoru a navrhuje vlastní řešení stabilizátoru s proměnnou tuhostí. Na koncepční návrh následně navazuje detailní konstrukční řešení podložené pevnostními výpočty jednotlivých částí konstrukce. Oceňuji zejména skutečnost, že práce nekončí pouze na úrovni koncepční úvahy, ale obsahuje kompletní konstrukční návrh včetně dimenzování a ověření navrženého řešení. Student tak prokázal schopnost samostatně řešit jak výpočtovou, tak konstrukční část technického problému.

Za hlavní přínos práce považuji především samotnou ideu mechanického stabilizátoru s proměnnou tuhostí. O konkrétním řešení navrženém v práci mám pochybnosti. Jde především o to, že zkoumaná charakteristika (viz Obr. 17) nedopovídá podle mého názoru konstrukčnímu návrhu. Např. při zatáčení, kdy dojde k limitní síle, která zatlačí kuličky mechanismu a odpojí tvrdší části stabilizátoru, nedochází k dalšímu nárustu síly s jinou menší tuhostí. Protože energie uložená v „tvrdším“ stabilizátoru se po odpojení uvolní a téměř skokově musí narůst deformace měkčího stabilizátoru odpovídající klopnému momentu v zatáčce.

Z výstupů práce není zcela zřejmé, v jakých částech simulovaných manévrů dochází ke změně účinné tuhosti navrženého stabilizátoru a jak často jsou jednotlivé úrovně tuhosti skutečně využívány.

Navržené řešení je technicky realizovatelné (o tom, zda je dosaženo zamýšleného účinku panují jisté pochyby) a výsledky práce mohou sloužit jako vhodný podklad pro další vývoj obdobných systémů, zejména pro vozidla pohybující se v náročném terénu.

Po grafické i stylistické stránce je práce zpracována na velmi dobré úrovni. Text je logicky členěn, obrázky i grafy jsou přehledné a práce splňuje formální požadavky kladené na diplomovou práci. Transparentně je rovněž uvedeno využití nástrojů generativní umělé inteligence. Diplomová práce splnila zadání a doporučuji ji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání C
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod C
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry D
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii D
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. Vysvětlete detailně fungování Vámi navrženého mechanismu přechodu charakteristik stabilizátoru, vyjádřete se k pochybám oponenta ohledně principu funkce?
  2. Ve kterých provozních stavech vozidla dochází u navrženého stabilizátoru ke změně efektivní tuhosti a jak často jsou jednotlivé úrovně tuhosti využívány?

Grade proposed by reviewer: C

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová