Macpherson (felfüggesztés)

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2022. július 12-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzéshez 1 szerkesztés szükséges .

A MacPherson rugóstag , más néven MacPherson rugóstag felfüggesztés vagy felfüggesztés a vezetőrugókon , a „lengő gyertya” az autófelfüggesztés  egy fajtája , amelynek fő eleme egy lengéscsillapító rugó ( MacPherson rugóstag ) [1] . Nevét a General Motors autógyártó cég tervezőmérnökéről, Earl Steel MacPhersonról , a terv szerzőjéről kapta.   

A dupla lengőkaros felfüggesztés továbbfejlesztésével kapták , de alul csak egy lengőkarja van, a második kar helyett a szárny alatt magasan elhelyezett csuklópántot használnak - rögzítés egy forgó szárny sárvédőjére ( kormányzott kerekes első felfüggesztés esetén) fogasléc , amely egyidejűleg lengéscsillapító szerepét tölti be, amely összeköti ezt a csuklót az alsó lengőkarral. Az ilyen felfüggesztésben a bukókeret gyakran az alsó kar egy részének szerepét tölti be - hosszabbítás, ami az ábrán látható; egyébként - a modern autókon - általában háromszög vagy L alakú karokat és külön stabilizátort használnak [1] .

A MacPherson felfüggesztésnél fontos egy olyan paraméter, mint a lengéscsillapító rugóstag lejtése, ami ebben az esetben valójában a királycsap szerepét tölti be . Az autó vezetési teljesítményének javítására hosszirányú és keresztirányú dőléseket is alkalmaznak.

Ritka esetekben nem rugó, hanem torziós rúd használható elasztikus elemként egy MacPherson rugós felfüggesztésben  - ilyen felfüggesztésre példa a Porsche 911 -en az első , vagy akár a keresztrugó, amely helyettesíti a lengőkarokat ill. vele párhuzamosan hat [1] . Ezenkívül egy ilyen felfüggesztésben a rugó egyáltalán nem feltétlenül a lengéscsillapító rugóstag körül helyezkedik el - például a Mercedes-Benz W124-nél és sok Ford Fox platformú autónál a rugót és a MacPherson lengéscsillapító első felfüggesztést egymástól külön szerelték fel. .

A MacPherson rugóstag felfüggesztés az első és a hátsó kerekekhez is használható. Az angol nyelvű országokban azonban a hasonló hátsó kerékfelfüggesztést általában "Chapman-féle felfüggesztésnek" ( Eng.  Chapman strut ) nevezik. A hazai gyakorlatban a "gyertya medál" vagy a "lengő gyertya" kifejezést néha ugyanebben az értelemben használják.

A kettős lengőkaros felfüggesztéshez képest a MacPherson rugóstag kinematikai szempontból gyengébb (főleg a dőlésszögben a kompressziós és visszapattanó löketek során bekövetkező lényegesen nagyobb változás miatt), sokkal nagyobb mértékben továbbítja a rezgéseket és zajokat az autó karosszériájára, sok helyet foglal el a magasságban, és nehezebb karbantartani, mivel a teljes állványt szét kell szerelni, például egy lengéscsillapító cseréje vagy javítása miatt. De az ilyen felfüggesztés olcsóbb és technológiailag fejlettebb a gyártásban, kompakt szélessége és kis tömege van, ami a legszélesebb körű alkalmazásához vezetett a modern autóipar gyakorlatában.

Történelem

A felfüggesztés egy amerikai Ford mérnökről, Earl Steel MacPhersonról kapta a nevét, aki az 1940-es évek második felében fejlesztette ki, amikor még a GM alkalmazottja volt, és egy amerikai piacra tervezett projekten dolgozott, de nem kezdett el sorozatgyártásba. egy könnyű és olcsó Chevrolet autó Cadet [2] , majd először használták az 1948 -as Ford Vedette modell sorozatgyártású autóján, amelyet a cég francia fiókja [3] gyártott . Később a Ford Zephyr -en (1950) és a Ford Consulon (1951) használták, amelyek szintén az első nagyméretű autók ilyen felfüggesztéssel, mivel a Vedette-t gyártó Poissy -i üzem kezdetben nagy nehézségek árán tudta elsajátítani az újat. modell.

Valójában a MacPherson rugóstagot megelőző vezetőrugós felfüggesztéseket (de alsó kar nélkül) már jóval korábban, egészen a 19. század végéig használták, és az 1920-as években Guid Fornaka, a FIAT mérnöke kifejlesztett egy típusú felfüggesztést egy kar és vezetőruda, nagyon hasonló a "MacPherson"-hoz - úgy vélik, hogy MacPherson részben kihasználta fejlesztéseit [4] .

Egy másik fejlesztési vonal, amely az ilyen típusú felfüggesztéshez vezet, egyfajta első felfüggesztés két nem egyenlő hosszúságú lengőkaron, amelyben a rugó egyetlen blokkban lengéscsillapítóval került a felkar feletti térbe. Ez kompaktabbá tette a felfüggesztést, tehermentesítette az alsó gömbcsuklót a függőleges erők átvitelétől, és lehetővé tette, hogy a tengelytengely a csuklópánttal a karok közé kerüljön egy elsőkerék-hajtású autónál.

A felkar gömbcsuklóra és lengéscsillapítóra cserélve, a felette elhelyezett rugó pedig lengéscsillapító rugós rugós lengéscsillapítórugóval, amely a szárny sárvédőjére szerelt forgópánttal határozza meg a kerék mozgásának pályáját, a MacPherson egy kompakt, szerkezetileg egyszerű és olcsó. a róla elnevezett kinematikájú felfüggesztés, némileg leegyszerűsített formában, a felfüggesztést kettős lengőkarokon megismételve.

Egy ilyen felfüggesztés eredeti változatában, amelyet maga MacPherson fejlesztett ki, a gömbcsukló a lengéscsillapító tengelyének folytatásán helyezkedett el - így a lengéscsillapító tengelye egyben a kerék forgástengelye is volt. Később például az első generációs Audi 80 és Volkswagen Passat esetében a gömbcsuklót elkezdték kifelé tolni a kerék felé, ami lehetővé tette a kerék forgástengelyének kifelé tolását a fogasléc tengelyétől, és ezáltal kisebb pozitív, nulla vagy akár negatív értékeket kaphat a befutó vállnál . [egy]

Ez a felfüggesztés csak a hetvenes években kapott tömeges forgalmazást, amikor végre megoldódtak a technológiai problémák, különösen a lengéscsillapító rugóstagok tömeggyártása a szükséges erőforrásokkal. Gyárthatóságának és alacsony költségének köszönhetően ez a típusú felfüggesztés később, számos hátránya ellenére, nagyon széles körű alkalmazásra talált az autóiparban.

A nyolcvanas években a MacPherson rugóstagok széles körű elterjedésének tendenciája volt, beleértve a nagy és viszonylag drága autókat is ( Audi 100 , Mercedes-Benz W124 , Opel Senator , a 70-es évek második felének szinte teljes BMW modellkínálata - korai 90-es évek és mások, valamint sok amerikai modell). A későbbiekben azonban a műszaki és fogyasztói minőség további növekedésének szükségessége ahhoz vezetett, hogy sok viszonylag drága autóban visszatértek a dupla lengőkaros felfüggesztésre ( Audi A4 és A6 , Mercedes-Benz W210 , újabb BMW modellek ), amelyek gyártása drágább, de jobb a kinematikája és fokozza a vezetési kényelmet.

MacPherson úgy tervezte a felfüggesztését, hogy az autó minden kerekére felszerelhető legyen, mind elöl, mind hátul – különösen így használták a Chevrolet Cadet projektben . Az első sorozatgyártású modelleknél azonban az általa tervezett felfüggesztést csak elöl használták, a hátsó rész pedig az egyszerűsítés és a költségcsökkentés érdekében hagyományos maradt, a merev hajtótengely a hosszanti rugóktól függött .

A Lotus mérnöke, Colin Chapman csak 1957-ben alkalmazott hasonló felfüggesztést a Lotus Elite hátsó kerekeire , ezért az angol nyelvű országokban „Chapman felfüggesztésnek” nevezik. De például Németországban nincs ilyen különbség, és a „MacPherson rugóstag hátsó felfüggesztés” kombinációt meglehetősen elfogadhatónak tartják [1] .

MacPherson pneumatizálás

A légrugózás aktív fejlesztésével a pneumatikus elemek kezdték átvenni a klasszikus lengéscsillapítók helyét. Ez egyrészt lehetővé tette a hasmagasság beállítását és a rázkódás csökkentését, másrészt a független légrugózás a legnehezebb és legdrágább gyártása és üzemeltetése.

Előnyök és hátrányok

Előnyök

  1. Alacsony gyártási költségek [1] , a jármű gyári összeszerelésének egyszerűsítése - az ilyen típusú teljes felfüggesztést (kereszttartók, karok, rugóstagok) általában külön szállítószalagra szerelik fel, és egy menetben szerelik fel.
  2. Tömörség hossz- és keresztirányban [1] .
  3. Nagy magassági távolság a támasztó csomópontok között, ami csökkenti a testhez való kapcsolódási pontokon fellépő oldal- és hosszirányú erőket [1] .
  4. Nagy konstruktív lépések megvalósításának lehetősége [1] .
  5. Kisebb a rugózatlan alkatrészek tömege.
  6. A rack felső támasztéka egy nyomócsapágy hatalmas erőforrással. A kar és a gömbcsukló ennél a kialakításnál tehermentesítve van az útegyenetlenségek áthaladása során fellépő függőleges erőktől, aminek következtében jelentős erőforrással bírnak és rendkívül könnyíthetők, valamint a csuklópánt meghibásodásának diagnosztizálását megkönnyíti a kopásuk egyértelmű tüneteinek jelenléte - kopogtatás és sebességbeli instabilitás, amelyre a vezető azonnal figyel.

Hátrányok

  1. Valamivel rosszabbak a kinematikai paraméterek a két keresztirányú vagy hátulsó karon lévő felfüggesztéshez képest: nagy felfüggesztési út esetén a kerékdőlés (a kerék függőleges síkhoz viszonyított szöge) jelentősen megváltozik, és minél több, annál hosszabb a felfüggesztés útja [1] . A felfüggesztés összenyomásakor az eredetileg pozitív dőlésszög gyorsan negatívra vált, ami az első felfüggesztés esetében az autó stabilitásának és irányíthatóságának romlását jelenti, mivel a kerekei tapadnak az útfelülethez.
  2. Az erőátvitel egy viszonylag gyenge szárnyas sárvédőre, amihez meg kell erősíteni [1] ; rossz úton haladva és a felfüggesztés „elromlásakor” a sárvédőn lévő rugóstagok rögzítési pontjainak tönkremenetele a rajta lévő kifáradási repedések kialakulásával és a korróziós folyamat megindulásával kezdődik, ezért a MacPherson rugóstag felfüggesztés főként jó, jól karbantartott utakon való használatra alkalmas. Rossz utakon történő üzemeltetés esetén más típusú felfüggesztésekhez képest rövid életű.
  3. A lengéscsillapító rugóstag egy nagy terhelésű felfüggesztési elem, amelyen keresztül a felfüggesztés által érzékelt összes függőleges erő és ütés átadódik a jármű tartórendszerére, és működés közben gyakran meghibásodik, különösen durva utakon. Ugyanakkor a költsége és a cserével kapcsolatos munka összetettsége meglehetősen nagy. A felfüggesztés meghibásodása esetén előfordulhat, hogy a rugóstag alsó szelepe nem bírja el, ami letiltja annak lengéscsillapító részét, míg a legtöbb modern rugóstag nem szétválasztható, és kizárólag szerelvényként cserélik. A „törött” rugóstaggal való vezetés viszont a szárny sárvédőhöz való rögzítésének károsodásához vezet, és végül a karosszéria deformációjával végződik a felfüggesztés geometriájának megsértésével, amelyet csak költséges karosszériajavítással lehet kiküszöbölni. .
  4. Az útzaj elkülönítésének nehézségei [1] .
  5. Kevesebb kompenzáció a hosszirányú dőlés ("merülés") miatt fékezéskor, összehasonlítva a kettős lengőkaros felfüggesztéssel [1] . Ez különösen a MacPherson rugós felfüggesztés korábbi legelterjedtebb típusán mutatkozott meg a korai konstrukciókban, a karok előtt elhelyezett dőlésgátlóval, amely egyidejűleg az alsó kar egy részét is betölti. Mivel a szükséges hasmagasság fenntartása érdekében az első túlnyúlás alatt a karosszéria stabilizátortartói viszonylag magasan helyezkedtek el, a felfüggesztő karok tengelyei úgy lettek irányítva, hogy a fékezés közbeni „peckelés” még felerősödött. , mivel a kar tengelye távolabb ment a súlyponttól, mint a karoknál, párhuzamosan a talajjal. Az 1990-es évek óta a MacPherson rugóstagokat általában L alakúra gyártják, nagy alappal, ami lehetővé tette a stabilizátorkarok felfüggesztési kar részeként való használatának elhagyását, és a „merülés” ellensúlyozása szempontjából optimálisabb geometria beállítását. ” fékezéskor.
  6. Súrlódás a szár és a vezető között, ami rontja a felfüggesztés teljesítményét [1] .

Emiatt a MacPherson rugóstagot szinte soha nem használják :

Jegyzetek

  1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Reimpel, J. Car Chassis (röviden németül fordítva) = Fahrwerktechnik. - Moszkva: Mashinostroenie, 1983. - T. I. - S. 195-227. — 356 p.
  2. ↑ SIA Flashback – Az igazság a Chevy's Cashiered Cadetről Archiválva : 2010. július 14. a Wayback Machine -nél 
  3. ↑ A 4Car 100 legnagyobb innovációja . Letöltve: 2006. augusztus 16. Az eredetiből archiválva : 2012. február 23..
  4. ↑ Setright, LJK, "MacPherson Strut: Legs to Support the Car", Northey, Tom, szerk. World of Automobiles (London: Orbis, 1974), 11. kötet, 1235. o.