Analiza zmodyfikowanej konstrukcji mechanizmu kolumny MacPhersona

Analysis of the Modified Construction of the Column Mechanism MacPherson

Abstract

The McPherson column name comes from the inventor of this Earle S. MacPherson solution, which was first manufactured at the Ford plant in 1949. This is one of the most commonly used types of front suspension in popular passenger cars. The advantage of this type of suspension is a compact construction, but the disadvantage is. The influence of the damping motion on the position of the steering wheel may result in an unintentional change of direction of travel. At the same time, there is a slight additional tilt of the wheels when the "spring" movement. In the proposed solution, partial elimination of this type of incorrectness is proposed by changing the type of connection of the steering rod end to the steering wheels of the vehicle. The introduced change consists in replacing one of the spherical joints in these joints into two rotary joints. Such a change introduces a mathematical model describing the behavior of the suspension under the influence of the depreciation of additional parameters. Proper selection of these parameters allows for significant reduction of unnecessary direction changes during driving. The described model of the structure of the mechanism allows to analyze the influence of all its dimensions on the selected parameters of the behavior of the wheels during the ride, resulting from the movement of the suspension and steering.

Nazwa kolumna MacPhersona, pochodzi od nazwiska wynalazcy tego rozwiązania Earle'a S. MacPhersona, która po raz pierwszy została wyprodukowana w fabryce Forda w 1949 roku. Jest to jedno z najczęściej używanych typów zawieszenia przedniego w popularnych samochodach osobowych. Zaletą tego typu zawieszenia jest zwarta konstrukcja, wadą natomiast jest m.in. wpływ ruchu amortyzacji na położenie koła kierowanego mogące powodować niezamierzoną zmianę kierunku jazdy. Jednocześnie przy ruchu „resorowania” następuje niewielkie dodatkowe pochylenie kół. W proponowanym rozwiązaniu zaproponowano częściową eliminację tego typu niepoprawności poprzez zmianę rodzaju połączenia końcówki drążków kierowniczych z kołami kierowanym pojazdu. Wprowadzona zmiana polega na zastąpieniu jednego z przegubów kulistych występujących w tego typu połączeniach na dwa przeguby obrotowe. Zmiana taka wprowadza do modelu matematycznego opisującego zachowanie się zawieszenia pod wpływem ruchu amortyzacji dodatkowych parametrów. Odpowiedni dobór tych parametrów pozwala na znaczne zmniejszenie niepotrzebnych zmian kierunku w trakcie jazdy. Opisany model konstrukcji mechanizmu pozwala na analizę wpływu wszystkich jego wymiarów na wybrane parametry zachowania się kół w trakcie jazdy, wynikające z ruchów resorowania i kierowania.