Odpružení McPherson – zařízení, princip činnosti, klady a zápory

Odpružení zajišťuje pohyblivé spojení mezi koly vozidla a karoserií. Díky němu dochází ke stálému kontaktu kola s povrchem vozovky. Úkolem odpružení je tlumit vibrace přijímané koly od vozovky a snižovat jejich negativní dopad na nosnou část.

Odpružení používané u motorových vozidel se dělí podle typu – závislé, nezávislé, polozávislé a také podle provedení – pákové, torzní, pružinové. Nezávislý typ zavěšení zahrnuje také vzpěry MacPherson, známé také jako vzpěry tlumičů. Díky řadě výhod se odpružení MacPherson rozšířilo a používá se v mnoha modelech automobilů.

Komponenty odpružení

Stejně jako všechny ostatní typy, zavěšení typu MacPherson obsahuje tři hlavní součásti:

• elastický;
• tlumení;
• průvodce.

Zvláštnost vzpěr MacPherson spočívá v uspořádání těchto komponentů.

Na tomto zavěšení jsou jako elastické prvky použity vinuté pružiny. Tyto prvky absorbují vibrace přijímané z kola. Tlumiče jsou olejové a plyno-olejové tlumiče. Jejich úkolem je tlumit vibrace pružin. Jako vodítka se používají křížové páky. Zajišťují upevnění vzpěry tlumiče ke karoserii vozu v její spodní části.

Konstrukce tlumiče McPherson

Elastické a tlumící prvky odpružení jsou smontovány do jediné konstrukce – regálu. Vzpěra tlumiče se skládá z:

• pouzdra (s dolní miskou pružiny);
• tlumič;
• pružiny;
• horní podpěra.

Rozebrána vzpěra MacPherson

Pouzdro slouží k uložení tlumiče. Tlumič je umístěn uvnitř pouzdra, na které je našroubována matice držící tlumič. Pouzdro také slouží k připojení vzpěry k náboji kola a k zajištění konce spojovací tyče.

Na horní straně pouzdra je umístěna pružina s upevněným tlumičem. Navíc je vložený mezi dva košíčky – tělo a horní podpěru. Ve stlačeném stavu jej drží tyč tlumiče, která prochází podpěrou a je zajištěna maticí.

Horní podpěra funguje jako prvek pro připojení závěsu k tělu. Je upevněn ve speciálních vybráních v podbězích kol. To umožnilo upustit od použití nadloktí v zavěšení. V tomto případě samotný hřeben funguje jako kloub řízení a zajišťuje otáčení kola. Pro snížení tření je v horní podpěře instalováno ložisko, které umožňuje snadné otáčení stojanu kolem jeho osy.

Ve spodní části je vzpěra tlumiče připevněna ke karoserii páčkami. Vůz používá závěsy MacPherson s jednou běžnou pákou (ve formě tyče s okem pro silentblok na jedné straně a otvory pro uchycení kulového čepu na druhé), do tvaru A, do tvaru L nebo se dvěma pákami umístěnými pod úhlem vůči sobě.

Spodní rameno je spojeno s držákem karoserie pomocí silentbloků – pryžových prvků, které zajišťují elastické spojení.

Spodní rameno je spojeno s nábojem kola kulovým kloubem, který umožňuje otáčení hřebenu kolem osy.

Odpružení MacPherson zahrnuje použití stabilizátoru. Navíc se jedná o jediný prvek spojující zavěšení kol jedné nápravy. Tento stabilizátor má tvar U a je připevněn ke karoserii (pomocnému rámu) ve střední části. Stabilizátor je na svých koncích spojen se závěsnými prvky. Navíc u některých modelů je připojen přímo, zatímco u jiných je použita přídavná stabilizační vzpěra.

Jak funguje odpružení McPherson

Celkově vzato, jednoduchost konstrukce a malý počet komponent učinily tento typ nezávislého zavěšení oblíbeným mezi automobilovými nadšenci.

Tlumič funguje takto: když kolo narazí na výstupek, kolo se začne působením sil pohybovat nahoru. V tomto případě náboj přenáší sílu na tělo vzpěry a ta ji přenáší na pružinu. Vzhledem k tomu, že elastický prvek v horní části dosedá na tělo přes podpěru, náraz přijatý kolem od povrchu vozovky vede ke stlačení pružiny. V tomto případě se tyč s pístem v tlumiči pohybuje směrem dolů.

Po projetí překážky se stlačená pružina uvolní a přitlačí kolo k vozovce. Tlumič neumožňuje pružině pokračovat ve svých oscilačních pohybech (stlačování a roztahování).

Spodní rameno díky pohyblivému spojení s nábojem a držákem těla (díky silentblokům a kulovým kloubům) umožňuje pohyb náboje pouze ve svislém směru a zabraňuje tak podélným a bočním posunům.

V případě použití tohoto typu odpružení na zadní nápravě některé automobilky navíc používají vlečená ramena, aby se zabránilo podélnému posuvu kol.

Horní nosné ložisko a kulový kloub umožňují otáčení vzpěry tlumiče a náboje kolem nápravy, takže se kolo otáčí. A k tomuto otáčení dochází v důsledku přenosu síly z mechanismu řízení prostřednictvím tyčí s hroty připojených k tělu hřebene.

Video: ZAVĚŠENÍ BMW VIDITELNÉ NA STOJANU

Stabilizátor použitý v konstrukci zavěšení zabraňuje bočnímu kývání karoserie při jízdě po nerovném povrchu.

Ještě něco užitečného pro vás:

• Struktura a účel podvozku automobilu
• Jaké tlumiče je nejlepší vybrat pro váš vůz?
• Ochranné rámy proti převrácení – proč jsou potřeba?

Výhody a nevýhody

Mezi pozitivní vlastnosti zavěšení MacPherson patří:

1. Jednoduchost zařízení a tedy i levnost výroby (proto jej používají výrobci automobilů);
2. Možnost použití na obě nápravy vozidla;
3. Relativně kompaktní rozměry;
4. Velké konstrukční zdvihy (umožňují překonat výrazné nerovnosti bez „proražení“ zavěšení;
5. Velký zdroj pák (jsou vyloženy a pouze zabraňují posunutí kola);
6. Příznaky opotřebení součástí lze snadno diagnostikovat.

Ale tento typ odpružení má také své nevýhody. Tím hlavním jsou horší kinematické parametry než u pákového odpružení. Díky statickému hornímu upevňovacímu bodu nosiče je při práci na nerovném povrchu velký zdvih odpružení doprovázen změnou úhlů polohy kola (odklon/sbíhavost), což ovlivňuje ovladatelnost a přilnavost kola k vozovce.

Kromě toho, negativní vlastnosti zahrnují:

1. Relativně rychlé opotřebení tlumiče, protože hlavní zatížení dopadá na vzpěru tlumiče;
2. Složitost údržby (pro výměnu tlumícího prvku je nutné regál kompletně rozebrat);
3. Zvýšené zatížení těla v místě, kde je připevněna horní podpěra;
4. Zvýšený provozní hluk.

Další nevýhodou tohoto zavěšení je obtížnost upgradu. V závěsu typu MacPherson tak nejsou použity pneumatické a pneumaticko-hydraulické tlumiče s elektronickým ovládáním, schopné měnit své provozní parametry.

Tyto nevýhody omezují rozsah použití takového zavěšení – je instalováno pouze na osobních automobilech, ale ne na všech. Prémiové modely jsou obvykle vybaveny lichoběžníkovým zavěšením.

Odpružení McPherson se navíc nepoužívá u SUV, sportovních vozů, modelů s nosnou částí rámu, nákladních automobilů (včetně lehkých).

Video: Podvozek McPherson

Moderní auto je vysoce komplexní, high-tech zařízení. Jeho design zahrnoval mnoho originálních inženýrských řešení během procesu vývoje.

Jedním z takových vývojů je zavěšení MacPherson. Pojďme společně přijít na to, co to je a jak to funguje. Abychom pochopili princip fungování struktury, je nutné znát její strukturu a vzájemné interakce jejích hlavních prvků.

Každý složitý mechanismus má určité výhody a nevýhody a obvody používané v technice jsou předmětem kompromisu mezi vyrobitelností a vysokými parametry.

Zajímavá je také historie vynálezu zavěšení MacPherson a původ samotného názvu. Výlet do minulosti nám umožní lépe pochopit myšlenkový proces inženýrů, kteří pracovali na designu automobilů.

Historie vynálezu a vývoje

Název designu používá příjmení jeho vynálezce, zaměstnance Fordu Earla Steela McPhersona. Tento typ zavěšení byl poprvé použit u sériového modelu Ford Vedette po druhé světové válce v roce 1948. Inženýr zpočátku pracoval v konstrukční kanceláři GM na spotřebitelském voze Chevrolet Cadet.

Model nešel do výroby a návrhář šel ke konkurentům, kde použil svůj vlastní vývoj. Ve skutečnosti byly závěsy tohoto typu s mírně odlišnou konfigurací bez příčného kyvného ramena používány na úsvitu výroby automobilů.

Ve 20. letech 15. století vyvinula italská společnost Fiat inženýr Guido Fornazza základní konstrukci a 1925. září XNUMX si ji nechala ve Spojených státech patentovat.

Uspořádání mělo známý vzhled se spodním vahadlem a otočným vertikálním sloupkem. Americký designér Earl Steel McPherson použil obecný princip fungování, zdokonalil jej a implementoval do kovu. Hlavním problémem v počáteční fázi byla nízká životnost teleskopických regálů. S rozvojem technologie byl tento problém vyřešen.

Původně se plánovalo použití tohoto typu odpružení nejen v přední části vozu, ale také v zadní části. Po dlouhých diskuzích padla volba na tradiční schéma. Tento typ zavěšení zadních kol poprvé použil v roce 1957 Colin Chapman na Lotus Elite. Vzhledem k této okolnosti se v Novém světě a Velké Británii toto konstrukční schéma běžně označuje jako zavěšení typu Chapman.

Za alternativní verzi historie vývoje závěsů tohoto typu lze považovat provedení se dvěma pákami různých délek. Horní jednotka je výrazně kratší než spodní a nad nimi jsou umístěny pružiny s tlumičem. Toto provedení je použito u pohonu všech kol Niva, hřídel s vnějším homokinetickým kloubem je umístěn přímo mezi pákami.

Odpružení McPherson: schéma, konstrukce a princip činnosti

V sedmdesátých letech byl tento typ odpružení instalován na většinu automobilů, včetně těch v obchodní třídě. Mezi nimi byly poměrně velké modely: Audi 100, Mercedes 124 a Opel Senator.

Následně musela být tato praxe opuštěna; hromadný provoz odhalil některé nedostatky v uspořádání, které nebylo možné odstranit bez změny konstrukčního schématu.

Video – schéma zavěšení McPherson:

Odpružení McPherson má oproti klasické konstrukci jednodušší konstrukci a liší se od ní principem činnosti. Jednotka se skládá z následujících částí:

• spodní rameno s kulovým kloubem;
• náboje kol s brzdovým kotoučem;
• čep řízení se štítem a tyčí řízení;
• teleskopické regály se spodní opěrnou miskou;
• kompresní nárazník s pryžovým nebo plastovým ochranným krytem;
• spirálová pružina;
• axiální ložisko s horní miskou;
• tyč příčné stability s pracovními pryžokovovými prvky a spojovacími prvky.

Zavěšení MacPherson, jehož hlavní části jsou uvedeny, je jednou z nejběžnějších konstrukcí. Existují i ​​další jeho odrůdy, které se v jednotlivých detailech liší.

Na ikonickém Porsche 911 tak byla místo vinuté pružiny použita torzní tyč, aby se snížila celková výška konstrukce. Podobné schéma bylo použito u některých strojů francouzské výroby.

Na jednom z nejúspěšnějších vozů Mercedes-Benz, modelu W124, bylo změněno uspořádání a pružina byla instalována odděleně od teleskopické vzpěry. Podobný typ závěsného zařízení McPherson byl také nalezen na vozech platformy Ford, který se nazývá Fox. Potenciál tohoto konstrukčního schématu není dosud plně využit a má perspektivu rozvoje.

Jednotky tohoto typu jsou kompaktní a jednoduché, což předurčuje jejich široké použití v automobilovém průmyslu. Odpružení MacPherson je konstrukce, ve které je vzpěra tlumiče připevněna nahoře k blatníku motorového prostoru. Ve spodní části je pevně spojen s čepem řízení, celá konstrukce se může otáčet v určitých mezích. Náprava prochází ložiskem namontovaným na těle a kulovým kloubem namontovaným na páce.

Teleskopická vzpěra v nezávislém odpružení McPherson plní tři funkce:

• určuje směr pohybu mechanismu ve vertikální rovině;
• tlumí výsledné vibrace;
• je druh otočného čepu pro kola.

Obecně fungování tohoto typu odpružení vypadá takto: když kolo přejíždí po nerovné vozovce, zvedá se nebo klesá. Výsledné zatížení je vnímáno pružinou, která je stlačena nebo naopak narovnána. V tomto případě je teleskopický stojan prodloužen nebo zkrácen. Část nákladu se přenáší na karoserii vozidla.

Pružina se poté začne narovnávat a obnoví svůj tvar, což vede k prodloužení stojanu. Dochází k vibracím, které jsou tlumeny vestavěným tlumičem. To umožňuje minimalizovat vertikální pohyby těla vzhledem k povrchu země. Při provádění manévru se otáčí hřebenová sestava s kloubem a kolem namontovaným na náboji. Auto poté změní směr.

Video – Jak funguje odpružení MacPherson:

Odpružení typu MacPherson se používá především u vozidel s pohonem předních kol, kde je pohonná jednotka umístěna napříč k pojezdu. Oproti klasickému dvoupákovému uspořádání má řadu výhod, zároveň je mu ale v mnoha ohledech výrazně horší.

Během procesu návrhu musí designéři vyřešit složitý problém výběru konkrétního návrhu s ohledem na všechny jeho vlastnosti.

Výhody a nevýhody odpružení McPherson

Každý mechanismus nebo uspořádání má své silné a slabé stránky. Tato okolnost plně platí pro odpružení navržené americkým inženýrem McPhersonem, má také své pro a proti. Volba typu této jednotky při vývojových pracích je vždy otázkou kompromisu mezi vyrobitelností, kompaktností a kinematickými vlastnostmi.

Hlavní výhody

Podle obecného názoru odborníků a recenzí motoristů má odpružení McPherson řadu pozitivních vlastností. Jejich seznam je poměrně významný a mimo jiné lze jmenovat následující:

• Vysoce technologické provedení a relativně nízké náklady na vývoj a výrobu. Typicky je jednotka dodávána na montážní linku jako jeden blok, což výrazně snižuje časové náklady.
• Malé rozměry odpružení v příčném a podélném směru vzhledem k pojezdu vozidla.
• Velká vertikální velikost umožňuje zajistit požadovanou dráhu zavěšení v širokém rozsahu.
• Vzdálenost mezi opěrnými body konstrukce je velká, což pomáhá snížit zatížení karoserie vozu.
• Menší hmotnost neodpružených jednotek ve srovnání s jinými konstrukčními schématy.
• Velký zdroj dílů odpružení.

Díky racionálnímu rozložení sil v zavěšení nepodléhají spodní rameno a kulový kloub významnému zatížení. Tato okolnost zvyšuje životnost nejen jmenovaných prvků, ale i silentbloků a pryžokovových pouzder.

Identifikace vadných součástí je výrazně zjednodušena. Díky výše uvedeným výhodám se odpružení McPherson široce uplatnilo u vozů s pohonem předních kol a příčně umístěnými motory.

Omezení

Designové schéma má spolu s výše zmíněnými přednostmi i řadu slabin. Nevýhody zavěšení typu McPherson zahrnují následující:

• Určité zhoršení kinematiky, zejména při výrazných pohybech prvků vzhledem k tělu. V tomto případě se normální kladné prohnutí změní na záporné. V tomto případě se zhoršuje ovladatelnost a stabilita vozu.
• Hlavní zátěž z provozu odpružení dopadá na blatník motorového prostoru, který je nutné vyztužit. Dlouhodobé používání na špatných cestách může vést k jeho postupnému zničení.
• Teleskopická vzpěra – tlumič je vystaven velkému zatížení, které při dlouhých cestách po špatných cestách může vést k selhání spodního ventilu. To má za následek poškození nosné plošiny na karoserii, jejíž odstranění vyžaduje speciální vybavení pro nákladné opravy.
• Vysoká hlučnost odpružení a potíže při nanášení zvukotěsných nátěrů.
• Silné podélné kývání karoserie, ke kterému dochází při brzdění. Ponor špatně kompenzuje odpružení a vzhledem ke zvláštnímu uspořádání příčných pák je ještě o něco vylepšen.
• Velký průměr pístnice tlumiče způsobuje odpovídající zvýšení tření. Další úsilí potřebné k překonání odporu způsobuje zhoršení reakce odpružení na nerovnosti vozovky.

Výše uvedené nedostatky prakticky znemožňují použití odpružení vynalezeného McPhersonem v konstrukcích následujících tříd automobilů: závodních a sportovních vozů, nákladních automobilů, SUV a rámových vozů.

Donedávna se tento typ odpružení u vozidel s hydropneumatickým odpružením nepoužíval. Konstrukční prvky prostě nebylo kam umístit. Problém byl vyřešen až v 90. letech minulého století.

vyhlídky

Výše uvedený popis konstrukce poskytuje obecnou představu o tom, co je zavěšení MacPherson a jak funguje. Jednou z nevýhod tohoto provedení je, že valivé rameno v něm má vždy kladnou hodnotu, jinými slovy, osa otáčení je umístěna na vnitřní straně místa kontaktu kola s vozovkou. To snižuje směrovou stabilitu a vytváří značné síly v řízení.

Problém vyřešila známá německá firma ZF Lemförder, která navrhla zavést do klasického zavěšení McPherson řadu příplatkových prvků. Design dostal název Revo-Knuckle a byl patentován v Evropě a na americkém kontinentu. Zavedení dvou závěsů do konstrukce umožnilo oddělit funkce vedení a otočného mechanismu.

Tato konstrukce výrazně snižuje tření a rušení způsobené vůlí. Parametry se toto provedení blíží dvoupákovému provedení. Konstruktérům se podařilo vytvořit jednotku, která může být instalována na automobil, aniž by se změnila jeho karoserie, pouhou výměnou. V důsledku toho se chování v zatáčkách, zejména v přítomnosti vyjetých kolejí, stalo znatelně stabilnějším a předvídatelnějším.

Nové požadavky na pneumatiky pro osobní automobily – všichni řidiči by měli vědět o vhodnosti pneumatik automobilů pro sezónu.

Kola podle značky vozu (více podrobností) si můžete vybrat online.

Pro ty, kteří nevědí, proč je nutné vyvážení kol, bude užitečné přečíst si tento článek.

Jak vyměnit olej v automatické převodovce sami – https://voditeliauto.ru/poleznaya-informaciya/avtoustrojstva/transmissiya/akpp/kak-zamenit-maslo.html, poměrně jemný postup.

Video – Provoz odpružení McPherson na autě: