Макферсон (подвеска)

Детали кузова, Нижний рычаг, Растяжка (реактивная тяга) или стабилизатор поперечной устойчивости, Упругий элемент (пружина), Амортизаторная стойка, Шарнирное крепление стойки, Поворотный кулак и ступица колеса, Рулевая тяга.

Подвеска макферсон, она жеподвеска Макферсона (англ. McPherson suspension) илиподвеска на направляющих стойках,«качающаяся свеча» — типавтомобильной подвески, основным элементом которой является амортизаторная стойка (англ. McPherson strut)[1]. Названа по имени инженер-конструктора автомобильной компании «General Motors»Эрла Стила Макферсона, автора конструкции.
Была получена дальнейшим развитиемподвески на двойных поперечных рычагах, но имеет лишь один поперечный рычаг внизу, взамен же второго рычага применён высоко расположенный под крылом шарнир — крепление на брызговике крылаповоротной (в случае передней подвески с управляемыми колёсами)стойки, играющей одновременно роль амортизатора, которая связывает этот шарнир с нижним поперечным рычагом.Стабилизатор поперечной устойчивости в такой подвеске зачастую играет роль части нижнего рычага — растяжки, что отражено на иллюстрации; в ином случае — на современных автомобилях как правило — применяются треугольные или L-образные рычаги и отдельный стабилизатор[1].
Для подвески макферсон важное значение имеет такой параметр, как наклон амортизаторной стойки, которая в её случае фактически выполняет рольшкворня. Для коррекции ходовых качеств автомобиля применяют как продольный, так и поперечный наклон.
В редких случаях в качестве упругого элемента в подвеске макферсон может использоваться не пружина, аторсион — примером такой подвески является передняя на «Порше 911», или даже поперечная рессора, заменяющая поперечный рычаг или действующая в паре с ним[1]. Кроме того, пружина в такой подвеске вовсе не обязательно располагается вокруг амортизаторной стойки — например, наMercedes-Benz W124 и многих автомобилях платформыFord Fox пружина и амортизаторная стойка передней подвески макферсон были смонтированы отдельно друг от друга.
Подвеска макферсон может использоваться как для передних, так и для задних колёс. Однако в англоязычных странах аналогичную подвеску задних колёс принято называть «подвеской Чепмена» (англ. Chapman strut). В отечественной практике иногда в том же значении используется термин «свечная подвеска» или «качающаяся свеча».
В сравнении с подвеской на двойных поперечных рычагах, макферсон уступает по параметрам кинематики (главным образом из-за существенно большего изменения развала колёс при ходах сжатия и отбоя), в значительно большей степени передаёт на кузов автомобиля вибрации и шумы, занимает много места по высоте, а также сложнее в обслуживании из-за необходимости демонтажа всей стойки, например, для замены или ремонта амортизатора, но более дешева и технологична в производстве, компактна по ширине и имеет небольшую массу, что обусловило широчайшее её применение в практике современного автомобилестроения.
История
[править |править код]

Подвеска названа по имени американского инженера из фирмы «Форд» Эрла Стила Макферсона, который разработал её во второй половине 1940-х годов, ещё будучи сотрудником GM и работая над проектом разработанного для американского рынка, но не пошедшего в серийное производство лёгкого и дешёвого автомобиляChevrolet Cadet[2], а впоследствии впервые применил на серийном автомобиле моделиFord Vedette 1948 года, выпускавшейся французским филиалом компании[3]. Позднее она использовалась наFord Zephyr (1950) иFord Consul (1951), которые также претендуют на звание первыхкрупносерийных автомобилей с такой подвеской, так как выпускавший Vedette завод вПуасси первоначально испытывал большие затруднения с освоением новой модели.
На самом деле, предшествовавшие «макферсону» подвески с направляющими стойками (но без нижнего рычага) применялись и намного ранее, вплоть до самого конца XIX века, а в 1920-х годов инженером фирмыFIAT Гвидо Форнакой был разработан тип подвески с рычагом и направляющей стойкой, очень похожий на «макферсон» — считается, что Макферсон частично воспользовался его разработками[4].
Ещё одна линия развития, ведущая к подвеске данного типа — разновидность передней подвески на двух поперечных рычагах неравной длины, в которой пружина в едином блоке с амортизатором была вынесена в пространство над верхним рычагом. Это делало подвеску более компактной, разгружало нижний шаровой шарнир от передачи вертикальных усилий и позволяло на переднеприводном автомобиле пропустить между рычагами полуось с шарниром.
Заменив верхний рычаг с шаровой опорой и расположенными над ним амортизатором и пружиной на задающую траекторию движения колеса амортизаторную стойку с закреплённым на брызговике крыла поворотным шарниром, Макферсон получил названную его именем компактную, конструктивно простую и дешёвую подвеску с кинематикой, в несколько упрощённом виде повторяющей подвеску на двойных поперечных рычагах.

В изначальном варианте такой подвески, разработанном самим Макферсоном, шаровой шарнир располагался на продолжении оси амортизаторной стойки — таким образом, ось амортизаторной стойки была и осью поворота колеса. Позднее, например наAudi 80 иVolkswagen Passat первых поколений, шаровой шарнир стали смещать наружу к колесу, что позволяло сместить ось поворота колеса наружу от оси стойки и за счёт этого получить меньшие положительные, нулевые или даже отрицательные значенияплеча обкатки.[1]
Массовое распространение эта подвеска получила лишь в семидесятые годы, когда были окончательно решены технологические проблемы, в частности — массового изготовления амортизаторных стоек с необходимым ресурсом. В связи со своей технологичностью и дешевизной данный тип подвески впоследствии быстро нашёл очень широкое применение в автомобилестроении, несмотря на целый ряд недостатков.

В восьмидесятые годы наметилась тенденция к повсеместному использованию подвески макферсон, в том числе — на больших и сравнительно дорогих автомобилях (Audi 100,Mercedes-Benz W124,Opel Senator, практически весь модельный рядBMW второй половины 70-х — начала 90-х годов и другие, а также многие американские модели). Однако впоследствии необходимость дальнейшего роста технических и потребительских качеств обусловила возврат на многих сравнительно дорогих автомобилях к подвеске на двойных поперечных рычагах (Audi A4 иA6,Mercedes-Benz W210, более новые моделиBMW), более дорогой в производстве, но имеющей лучшие параметры кинематики и повышающей ездовой комфорт.
Макферсон создавал свою подвеску для установки на все колёса автомобиля, как передние, так и задние — в частности, именно так она была использована в проектеChevrolet Cadet. Однако на первых серийных моделях подвеска его разработки была применена только спереди, а задняя из соображений упрощения и удешевления оставалась традиционной, зависимой с жёстким ведущим мостом на продольныхрессорах.
Только в 1957 году инженер фирмыLotus Колин Чепмен применил аналогичную подвеску для задних колёс модели «Лотус Элит», поэтому её в англоязычных странах принято называть «подвеской Чепмена». Но, к примеру, в Германии такой разницы не делается, и сочетание «задняя подвеска макферсон» считается вполне допустимым[1].
Пневматизация макферсона
[править |править код]С активным развитием пневмоподвески пневмоэлементы стали занимать место классических амортизаторов . С одной стороны это дало возможность регулировать уровень просвета и уменьшить тряску, с другой стороны независимая пневмоподвеска более сложна и дорога в изготовлении и эксплуатации, в сравнении с «классической» подвеской.
Преимущества и недостатки
[править |править код]Преимущества
[править |править код]- Малые затраты на изготовление[1], упрощение сборки автомобиля на заводе-изготовителе — вся подвеска такого типа (поперечина, рычаги, стойки) как правило подсобирается на отдельном конвейере и устанавливается за один приём.
- Компактность в продольном и поперечном направлениях[1].
- Большое расстояние по высоте между опорными узлами, что уменьшает боковые и продольные силы, возникающие в местах крепления к кузову[1].
- Возможность осуществления больших конструктивных ходов[1].
- Меньшая масса неподрессоренных частей.
- Верхняя опора стойки представляет собой упорный подшипник качения, с огромным ресурсом. Рычаг и шаровой шарнир в этой конструкции разгружены от передаваемых при проезде неровностей дороги вертикальных усилий, вследствие чего имеют значительный ресурс и могут быть предельно облегчены, причём диагностика неисправности шарниров облегчена благодаря наличию чётких симптомов их износа — постукивание и неустойчивость на скорости, на что водитель сразу обращает внимание.
Недостатки
[править |править код]- Несколько худшие параметры кинематики по сравнению с подвеской на двух поперечных или продольных рычагах: при большом ходе подвескиразвал (угол наклона колеса к вертикальной плоскости) будет меняться в значительных пределах, и тем больше, чем больше ход подвески[1]. При ходе сжатия подвески выставленный изначально положительный развал колёс быстро сменяется отрицательным, что в случае передней подвески означает ухудшение устойчивости и управляемости автомобиля из-за снижения сцепления его колёс с дорожным покрытием.
- Передача усилия на сравнительно слабый брызговик крыла, что требует его усиления[1]; при езде по плохим дорогам и при работе подвески «на пробой» начинается разрушение точек крепления стоек на брызговике крыла с образованием на нём усталостных трещин и началом коррозионного процесса, поэтому подвеска «макферсон» пригодна главным образом для эксплуатации на хороших благоустроенных дорогах. При эксплуатации на плохих дорогах она малодолговечна по сравнению с иными типами подвесок, но всё ещё долговечнее чем многорычажная подвеска (super strut).
- Амортизаторная стойка является высоконагруженным элементом подвески, через который передаются на несущую систему автомобиля все воспринимаемые подвеской вертикальные усилия и толчки, и в ходе эксплуатации достаточно часто выходит из строя, особенно при езде по неровным дорогам. При этом её стоимость и сложность работ по её замене достаточно велики. При пробое подвески может не выдержать нижний клапан стойки, что выводит из строя её амортизаторную часть, при этом большинство современных стоек являются неразборными и заменяются исключительно в сборе. Езда с «пробитой» стойкой, в свою очередь, приводит к повреждению узла крепления стойки к брызговику крыла и, в конечном итоге, оканчивается деформацией кузова с нарушением геометрии подвески, устранимым лишь дорогостоящим кузовным ремонтом.
- Сложность изоляции от дорожных шумов[1].
- Меньшая компенсация продольного крена («клевка») при торможении, по сравнению с подвеской на двойных рычагах[1]. Особенно это проявлялось на бывшей наиболее распространённой в ранних конструкциях разновидности подвески макферсон с расположенным перед рычагами стабилизатором поперечной устойчивости, играющим одновременно роль части нижнего рычага. Так как по соображениям сохранения необходимого дорожного просвета под передним свесом крепления стабилизатора на кузове располагались сравнительно высоко, оси рычагов подвески оказывались направлены таким образом, что «клевок» при торможении даже усиливался, так как ось рычага проходила дальше от центра тяжести, чем при рычагах, параллельных земле. С 1990-х годов рычаги подвески макферсон стали обычно делать L-образными, с большим основанием, что позволило отказаться от использования плеч стабилизатора в качестве части рычага подвески и задать более оптимальную с точки зрения противодействия «клевку» при торможении геометрию.
- Трение между штоком и направляющей, ухудшающее работу подвески[1].
Из-за этого, подвеска макферсон практически никогдане используется на:
- Гоночных и дорогостоящих спортивных моделях — преимущество в стоимости не компенсирует некоторое ухудшение кинематики, критичное для таких автомобилей[1];
- Лёгких грузовых автомобилях с независимой подвеской — из-за больших нагрузок в зоне крепления стойки к брызговику[1];
- Настоящих внедорожниках, рассчитанных на постоянную эксплуатацию по плохим дорогам и за их пределами;
- Рамных автомобилях — для установки верхних опор стоек в этом случае требуются громоздкие кронштейны, что делает «макферсон» сравнительно неудобным типом подвески для рамного шасси;
- Также долгое время не применялась на автомобилях с гидропневматической подвеской — из-за отсутствия места для гидропневматического упругого элемента[1] (но впоследствии применялась на автомобилях компанииCitroën, таких как:Citroën BX,Citroën Xantia,Citroën XM,Citroën C5 I поколения).
Примечания
[править |править код]- ↑1234567891011121314151617Раймпель, Й. [publ.lib.ru/ARCHIVES/R/RAYMPEL'_Yornsen/_Raympel'_Y..html Шасси автомобиля (сокр. пер. с нем.)] = Fahrwerktechnik. — Москва: Машиностроение, 1983. — Т. I. — С. 195—227. — 356 с.
- ↑ (англ.)SIA Flashback — The Truth About Chevy’s Cashiered CadetАрхивная копия от 14 июля 2010 наWayback Machine
- ↑4Car 100 Greatest Innovations (неопр.). Дата обращения: 16 августа 2006. Архивировано 23 февраля 2012 года.
- ↑Setright, L.J.K., «MacPherson Strut: Legs to Support the Car», in Northey, Tom, ed.World of Automobiles (London: Orbis, 1974), Volume 11, p.1235.
Некоторые внешние ссылки в этой статье ведут на сайты, занесённые вспам-лист. Эти сайты могут нарушать авторские права, быть признанынеавторитетными источниками или по другим причинам быть запрещены в Википедии. Редакторам следует заменить такие ссылкиссылками на соответствующие правилам сайты или библиографическими ссылками на печатные источники либо удалить их (возможно, вместе с подтверждаемым ими содержимым). Список проблемных ссылок |