Vzpěra MacPherson - MacPherson strut
Svrchní zelená: Rozhraní karoserie/vzpěry
Červená: Kloub řízení nebo nosič náboje
Modrá: Spodní ovládací rameno nebo příčné rameno
Světle modrá: Táhlo řízení nebo táhlo řízení
Dolní purpurová: Radiusová tyč
Horní purpurová: Vinutá pružina
Žlutá: Trubkové pouzdro obsahující tlumič tlumič nebo tlumič
Dolní zelená: Rám vozidla nebo unibody prvek
MacPherson vzpěry je typ automobilové závěsného systému, který používá vrchol teleskopického tlumiče jako horní čepu řízení. Je široce používán v předním zavěšení moderních vozidel a je pojmenován po americkém automobilovém inženýrovi Earle S. MacPhersonovi , který vynalezl a vyvinul design.
Dějiny
Earle S. MacPherson byl jmenován hlavním inženýrem projektu Chevrolet Light Car v roce 1945, k vývoji nových menších vozů pro bezprostřední poválečné trhu. Z toho vznikl Chevrolet Cadet . V roce 1946 byly vyrobeny tři prototypy designu Cadet. Ty zahrnovaly první nezávislé zavěšení vzpěry MacPherson vpředu i vzadu. Projekt Cadet byl zrušen v roce 1947 a nespokojený MacPherson se nechal zlákat k Fordovi . Patenty byly podány v roce 1947 ( americký patent 2 624 592 pro GM) a v roce 1949 ( americký patent 2 660 449 pro Ford), patent z roku 1949 citující návrhy Guida Fornacy z FIAT v polovině 20. let 20. století. Odpružení vzpěry předválečného Stout Scarab mohlo mít vliv a vzpěry s dlouhým pojezdem v podvozcích letadel byly do té doby dobře známy. Francouzští Cottin-Desgouttes použili podobný design, i když s méně sofistikovanými listovými pružinami , nicméně přední zavěšení Cottin-Desgouttes bylo zase inspirováno designem amerického inženýra J. Waltera Christieho z roku 1904.
MacPherson navrhl vzpěru pro všechna čtyři kola, ale obvykle se používá pouze pro přední zavěšení, kde poskytuje čep řízení a také zavěšení kol.
První produkční vůz, který používal vzpěry MacPherson, je často uveden nesprávně jako francouzský Ford Vedette z roku 1949 , ale byl vyvinut před MacPhersonem s nezávislým předním odpružením založeným na příčných ramenech a horní vinuté pružině. Teprve v roce 1954, poté, co Simca koupila továrnu Vedette, přešla revidovaná Simca Vedette na používání předních vzpěr.
Po MacPhersonově příjezdu do Fordu byl prvním sériovým vozem s výztuhami MacPherson britský konzul Ford z roku 1950 a později Zephyr .
Design
Vzpěra MacPherson používá lichoběžník nebo značný kompresní článek stabilizovaný sekundárním článkem, který poskytuje montážní bod pro nosič náboje nebo osu kola. Tento systém spodních ramen zajišťuje jak boční, tak podélné umístění kola. Horní část nosiče náboje je pevně připevněna ke spodní části vnější části vlastní vzpěry; toto klouže nahoru a dolů po jeho vnitřní části, která se rozprostírá nahoru přímo k upevnění v karoserii vozidla. Linie od horního uložení vzpěry ke spodnímu kulovému kloubu na ovládacím rameni udává sklon osy řízení . Osa vzpěry může být dole nakloněna směrem dovnitř od osy řízení, aby se pneumatika vyčistila; to způsobuje, že dno při řízení sleduje oblouk.
Aby byla vzpěra MacPherson opravdu úspěšná, vyžadovala zavedení jednotné konstrukce, protože potřebuje značný svislý prostor a silný horní držák, který mohou poskytnout unibody těla, přičemž jim prospívá distribuce napětí. Vzpěra obvykle nese vinutou pružinu, na které je tělo zavěšeno, a tlumič nárazů , který je obvykle ve formě kazety namontované uvnitř vzpěry (viz tlumič ). Vzpěra může mít také rameno řízení zabudované ve spodní vnější části. Celá sestava je velmi jednoduchá a lze ji předmontovat do jednotky; také odstraněním horního ovládacího ramene umožňuje větší šířku v motorovém prostoru, což je užitečné u menších automobilů, zejména u příčně uložených motorů, jaké má většina vozidel s pohonem předních kol . V případě potřeby může být dále zjednodušeno nahrazením příčného ramena stabilizátoru ( torzní tyč ) . Z těchto důvodů se u levných výrobců stal téměř všudypřítomným. Kromě toho nabízí snadný způsob nastavení geometrie zavěšení.
Mnoho moderních implementací nahrazuje spodní ovládací rameno příčným ramenem. Stabilizátor je volitelné, a pokud je přítomen připojen kulovým spojované tyče k pružinového tlumiče nebo kuličkou nebo elasticky spojované tyče do trojúhelníkového závěsného ramene.
Výhody a nevýhody
Vzhledem k tomu, že vzpěry MacPherson jsou zabaleny s výraznou strukturou v přední nárazové struktuře vozu, je snazší konstruovat vozy, které projdou přísnějšími malými překrývajícími se nárazy se vzpěrami přes dvojité lichoběžníkové zavěšení. Mezi pozoruhodné příklady patří Honda Accord a Civic, stejně jako Mercedes třídy E, které oba přijaly vzpěry ke zlepšení výkonu při nárazu. Celková jednoduchost konstrukce také znamená, že se v průběhu času odpružení méně opotřebovává, což ovlivňuje ovladatelnost a pocit z řízení. Invertované monotrubické vzpěry mohou také poskytnout mimořádnou tuhost v předním odpružení, jak je vidět u modelů Porsche 911 GT3 a Cayman GT4 a Subaru Impreza WRX STI. A konečně, vzpěry se mohou balit efektivněji než jiné typy předních odpružení, což umožňuje značný nákladový prostor u vozů se zadním/středním motorem, jako jsou Porsche 911 a Boxster.
Geometrická analýza ukazuje, že nemůže dovolit vertikální pohyb kola bez určitého stupně změny úhlu odklonu , pohybu do stran nebo obojího. Obecně se nepovažuje za tak dobrou ovladatelnost jako dvojité lichoběžníkové nebo víceprvkové zavěšení, protože umožňuje technikům menší volnost při volbě změny odklonu a středu náklonu. Auta s nastavitelnou světlou výškou kokpitu obecně nemohou mít vzpěry MacPherson kvůli změnám odklonu, které jsou nevyhnutelnou součástí designu. Jízda trpí, protože tlumič nárazů má téměř stejný svislý pohyb jako kolo, takže je relativně málo páky na rozbití tuhosti v těsnění. Sériová vzpěra MacPherson s jedním otočným čepem má také tendenci mít pozitivní křovinu tam, kde je střed osy řízení odsazen od středu předních pneumatik, což má za následek točivé řízení.
Navzdory těmto nevýhodám je nastavení vzpěry MacPherson stále používáno u některých vysoce výkonných automobilů, protože mívají relativně malý zdvih odpružení, a tak nevidí kinematické problémy.
Porsche 911 až do modelového roku 1989 (964) používalo podobnou konstrukci vzpěry, která nemá vinuté pružiny, místo toho používalo odpružení torzní tyčí , poté měly všechny Porsche 911 přední vzpěry MacPherson, kromě modelu 911 GT3 na bázi 992 používá dvojité lichoběžníkové rameno.
V posledních letech General Motors a Ford představily upravenou sestavu vzpěry „Hi-Per Strut“ respektive „Revoknuckle“ , která rozděluje vzpěru na dvě součásti, které samostatně zvládají pružnost nahoru a dolů a dynamiku řízení. Výhodou této konstrukce je větší kontakt s povrchem a snížení točivého momentu. Nevýhodou je dodatečná hmotnost a náklady, ale levnější než u dvojitého lichoběžníkového a víceprvkového nastavení. Honda také představila další variační nastavení vzpěry zvané „dvouosé“ použité v nastavení zavěšení Civic Type-R . Další variantou vzpěry MacPherson je přední zavěšení s dvojitým čepem, které rozděluje spodní trojúhelníkové rameno na dvě části a přitom zachovává standardní vzpřímený design vzpěry MacPherson. To umožňuje lepší kontrolu geometrie řízení a poloměru drhnutí a zároveň umožňuje větší sestavu brzdy.