Стойка Макферсона — это тип автомобильной подвески , которая использует верхнюю часть телескопического амортизатора в качестве верхнего поворотного шарнира. Она широко используется в передней подвеске современных автомобилей. Название происходит от имени американского инженера-автомобилестроителя Эрла С. Макферсона , который изобрел и разработал эту конструкцию.
В 1945 году Эрл С. Макферсон был назначен главным инженером проекта легковых автомобилей Chevrolet. Ему было поручено разработать новый, меньший автомобиль для рынка сразу после войны, что привело к появлению Chevrolet Cadet.
Cadet был готов стать новаторским автомобилем, и три прототипа, которые были построены к 1946 году, продемонстрировали широкий спектр инноваций. Одним из них была революционная новая независимая система подвески, которая включала то, что сейчас известно как стойка Макферсона. Cadet должен был стать первым серийным автомобилем со стойками Макферсона, но проект был отменен в 1947 году и так и не увидел коммерческого производства. Во многом это было связано с опасениями GM по поводу прогнозируемой прибыли Cadet. [1]
После того, как проект Cadet был отложен, недовольный Макферсон покинул GM, чтобы присоединиться к Ford . Патенты были поданы в 1947 году ( патент США 2,624,592 для GM) [2] и в 1949 году ( патент США 2,660,449 для Ford), [3] , причем последний патент [4] ссылался на проекты Гвидо Форнаки из FIAT середины 1920-х годов. [5] [6]
Новая конструкция стойки Макферсона, возможно, также была вдохновлена другими более ранними конструкциями. Подвеска стойки довоенного Stout Scarab могла оказать влияние, а стойки с большим ходом в шасси самолетов были хорошо известны к тому времени. [ необходима цитата ] Французская Cottin-Desgouttes использовала похожую конструкцию, хотя и с менее сложными листовыми рессорами , [7] [8] но передняя подвеска Cottin-Desgouttes, в свою очередь, была вдохновлена конструкцией 1904 года американского инженера Дж. Уолтера Кристи . [9] [10]
Макферсон разработал стойку для всех четырех колес, но обычно она используется только для передней подвески, [ необходима ссылка ] , где она обеспечивает поворотный шарнир, а также крепление подвески для колеса.
Первым серийным автомобилем, использовавшим стойки Макферсона, часто ошибочно называют французский Ford Vedette 1949 года , [11] [12], но он был разработан до Макферсона, с независимой передней подвеской на основе поперечных рычагов и верхней винтовой пружины. [13] Только в 1954 году, после того как завод Vedette был куплен Simca , обновленная Simca Vedette перешла на использование передних стоек. [13]
После прихода Макферсона в Ford первым серийным автомобилем, оснащенным стойками Макферсона, стал британский Ford Consul 1950 года и более поздняя модель Zephyr .
Стойка Макферсона использует поперечный рычаг или существенное компрессионное звено, стабилизированное вторичным звеном, которое обеспечивает точку крепления для держателя ступицы или оси колеса. Система нижних рычагов обеспечивает как поперечное, так и продольное расположение колеса. Верхняя часть держателя ступицы жестко закреплена на нижней части внешней части стойки. Она скользит вверх и вниз по внутренней ее части, которая простирается вверх непосредственно к креплению в кузове транспортного средства. Линия от верхнего крепления стойки до нижнего шарового шарнира на рычаге управления дает наклон оси рулевого управления . Ось стойки может быть наклонена внутрь от оси рулевого управления внизу, чтобы освободить шину, что заставляет нижнюю часть следовать дуге при рулевом управлении.
Стойка Макферсона выиграла от внедрения конструкции unibody , поскольку ее конструкция требует значительного вертикального пространства и прочного верхнего крепления, которое может обеспечить конструкция unibody. Конструкция unibody также распределяет напряжения подвески. [14] Стойка обычно несет как спиральную пружину , на которой подвешен кузов, так и амортизатор , который обычно имеет форму картриджа, установленного внутри стойки (см. coilover ). Стойка также может иметь рулевой рычаг, встроенный в нижнюю внешнюю часть. Вся сборка очень проста и может быть предварительно собрана в блок. Кроме того, устранение верхнего рычага управления позволяет увеличить ширину моторного отсека, что полезно для небольших автомобилей, особенно с поперечно установленными двигателями, такими как большинство автомобилей с передним приводом . Сборку можно еще больше упростить, если необходимо, заменив радиальный рычаг стабилизатором поперечной устойчивости ( торсионом ) . [14] По этим причинам он стал почти повсеместным у производителей с низкими затратами. Кроме того, он предлагает простой способ настройки геометрии подвески. [15]
Во многих современных версиях нижний рычаг управления заменен на поперечный рычаг. Стабилизатор поперечной устойчивости является опциональным и, если присутствует, крепится шаровым шарниром к пружинному амортизатору или шаровым или эластомерным шарниром к поперечному рычагу.
Поскольку стойки MacPherson упакованы со значительной структурой в передней краш-структуре автомобиля, проще проектировать автомобили, которые выдерживают более строгие небольшие столкновения с перекрытием со стойками, в отличие от автомобилей с двухрычажной подвеской. Известными примерами являются Honda Accord и Civic , а также Mercedes E-Class , все из которых использовали стойки для улучшения характеристик при столкновении [ требуется цитата ] . Общая простота конструкции также означает, что в подвеске меньше изнашиваемых соединений, поэтому со временем снижается управляемость и чувствительность рулевого управления [ требуется цитата ] . Перевернутые однотрубные стойки также могут обеспечивать дополнительную жесткость передней подвески, как это видно в Porsche 911 GT3 и Cayman GT4 , а также Subaru Impreza WRX STI . Наконец, стойки могут быть упакованы более эффективно, чем другие типы передней подвески, что обеспечивает значительное пространство для груза спереди в автомобилях с задним/средним расположением двигателя, таких как Porsche 911 и Boxster .
Геометрический анализ показывает, что сборка не может допустить вертикального перемещения колеса без некоторой степени изменения угла развала , бокового перемещения или и того, и другого. Обычно считается, что она не обеспечивает такую же хорошую управляемость, как двухрычажная или многорычажная подвеска, поскольку она дает инженерам меньше свободы выбора изменения развала и центра крена . Автомобили с регулируемым дорожным просветом кабины, как правило, не могут иметь стойки Макферсона из-за изменений развала, которые являются неизбежной частью конструкции. Езда страдает, поскольку амортизатор имеет почти такое же вертикальное движение, что и колесо, поэтому рычагов для разрыва сцепления в уплотнениях относительно мало. Стандартная стойка Макферсона с одним шарниром также имеет тенденцию к положительному скрежету, когда центр оси рулевого управления смещен относительно центра передних шин, что приводит к крутящему моменту.
Несмотря на недостатки, стойки Макферсон по-прежнему используются на некоторых автомобилях с высокими эксплуатационными характеристиками, поскольку они, как правило, имеют относительно небольшой ход подвески и, следовательно, не имеют тех же кинематических проблем.
Вплоть до 1989 модельного года (964) Porsche 911 использовал похожую конструкцию стойки, которая не имела спиральных пружин, а вместо этого использовала торсионную подвеску . С тех пор все Porsche 911 имели передние стойки MacPherson, за исключением 911 GT3 на базе 992, в котором используется двухрычажная подвеска. [16]
В последние годы General Motors и Ford представили модифицированную установку стойки, "Hi-Per Strut" и "Revoknuckle" соответственно, которые разделяют стойку на два компонента, которые управляют гибкостью вверх и вниз и динамикой рулевого управления по отдельности. Преимущества этой конструкции - больший контакт с поверхностью и снижение крутящего момента подруливания. Недостатки - дополнительный вес и стоимость, но она менее затратна, чем двухрычажная или многорычажная установка. Honda представила еще одну вариацию установки стойки, называемую "dual-axis", которая используется в конструкции подвески Civic Type-R . Другой вариант стойки Макферсона - это двухшарнирная передняя подвеска, которая разделяет нижний поперечный рычаг на два, сохраняя при этом стандартную вертикальную конструкцию стойки Макферсона. Это позволяет лучше контролировать геометрию рулевого управления и радиус скольжения, при этом допуская больший тормозной узел.
