Стойка МакФерсон — это тип автомобильной подвески , в которой верхняя часть телескопического амортизатора используется в качестве верхнего шарнира рулевого управления. Широко используется в передней подвеске современных автомобилей. Название происходит от имени американского автомобильного инженера Эрла С. Макферсона , который изобрел и разработал эту конструкцию.
Эрл С. Макферсон был назначен главным инженером проекта Chevrolet Light Car в 1945 году. Ему было поручено разработать новый автомобиль меньшего размера для послевоенного рынка, что привело к созданию Chevrolet Cadet.
Cadet должен был стать революционной машиной, и три прототипа, построенные к 1946 году, продемонстрировали широкий спектр инноваций. Одним из них была революционно новая независимая система подвески, которая теперь известна как стойка МакФерсон. Планировалось, что Cadet станет первым серийным автомобилем со стойками МакФерсон, но проект был отменен в 1947 году, и в коммерческое производство так и не поступило. Во многом это произошло из-за опасений GM по поводу прогнозируемой нормы прибыли Cadet. [1]
После того, как проект Cadet был отложен, недовольный Макферсон покинул GM и присоединился 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] цитирует разработки Гвидо Форнаки из FIAT в середине 1920-х годов. [5] [6]
Новая конструкция стойки MacPherson, возможно, была вдохновлена и другими более ранними конструкциями. Подвеска довоенного Stout Scarab могла оказать влияние, а длинноходные стойки в шасси самолетов к тому времени были хорошо известны. [ нужна цитата ] Французский Cottin-Desgouttes использовал аналогичную 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, где она обеспечивает поворотный шарнир , а также крепление подвески для колеса.
Первым серийным автомобилем, в котором использовались стойки Макферсон, часто ошибочно называют французский Ford Vedette 1949 года , [11] [12] , но он был разработан до Макферсона, с независимой передней подвеской на поперечных рычагах и верхней винтовой пружиной. [13] Только в 1954 году, после того как завод Vedette был приобретен компанией Simca , обновленная Simca Vedette перешла на использование передних стоек. [13]
После прихода МакФерсона в Ford первым серийным автомобилем, оснащенным стойками МакФерсон, стал построенный в Великобритании Ford Consul 1950 года , а затем и Zephyr .
В стойке МакФерсон используется поперечный рычаг или прочная сжимающая тяга, стабилизированная вторичной тягой, которая обеспечивает точку крепления держателя ступицы или оси колеса. Система нижних рычагов обеспечивает как поперечное, так и продольное расположение колеса. Верхняя часть держателя ступицы жестко прикреплена к нижней части внешней части самой стойки. Это скользит вверх и вниз по его внутренней части, которая простирается вверх прямо до крепления в кузове автомобиля. Линия от верхнего крепления стойки до нижнего шарового шарнира на рычаге подвески определяет наклон оси рулевого управления . Ось стойки может быть наклонена внутрь от оси рулевого управления внизу, чтобы освободить шину, в результате чего нижняя часть стойки движется по дуге при рулевом управлении.
Стойка МакФерсон выиграла от внедрения цельной конструкции, поскольку ее конструкция требует значительного вертикального пространства и прочного верхнего крепления, которое может обеспечить цельная конструкция. Цельная конструкция кузова также распределяет нагрузки на подвеску. [14] Стойка обычно оснащена винтовой пружиной , на которой подвешен кузов, и амортизатором , который обычно имеет форму картриджа, установленного внутри стойки (см. Койловер ). Стойка также может иметь рулевой рычаг, встроенный в нижнюю внешнюю часть. Вся сборка очень проста и может быть предварительно собрана в единое целое. Кроме того, отсутствие верхнего рычага подвески позволяет увеличить ширину моторного отсека, что полезно для небольших автомобилей, особенно с поперечно расположенными двигателями, как, например, у большинства переднеприводных автомобилей. При необходимости сборку можно еще упростить, заменив радиусный рычаг на стабилизатор поперечной устойчивости ( торсион ) . [14] По этим причинам он стал почти повсеместным среди производителей дешевых товаров. Кроме того, он предлагает простой способ настройки геометрии подвески. [15]
Во многих современных версиях нижний рычаг заменен на поперечный рычаг. Стабилизатор поперечной устойчивости не является обязательным и, если он имеется, крепится с помощью стержня с шаровым шарниром к пружине-демпферу или с помощью стержня с шаровым шарниром или с эластомерным шарниром к поперечному рычагу.
Поскольку стойки MacPherson имеют значительную структуру в передней части автомобиля, легче сконструировать автомобили, которые выдерживают более жесткие удары с небольшим перекрытием со стойками, в отличие от автомобилей с подвеской на двойных поперечных рычагах. Яркими примерами являются Honda Accord и Civic , а также Mercedes E-Class , все из которых оснащены стойками для улучшения характеристик при столкновении . Общая простота конструкции также означает, что в подвеске меньше изнашиваемых соединений, поэтому со временем управляемость и ощущение рулевого управления ухудшаются меньше . Перевернутые однотрубные стойки также могут обеспечить дополнительную жесткость передней подвески, как это видно на Porsche 911 GT3 и Cayman GT4 , а также на Subaru Impreza WRX STI . Наконец, стойки могут быть собраны более эффективно, чем другие типы передней подвески, что позволяет освободить значительное переднее грузовое пространство в автомобилях с задним или центральным расположением двигателя, таких как Porsche 911 и Boxster .
Геометрический анализ показывает, что сборка не может допускать вертикального перемещения колеса без некоторого изменения угла развала , бокового движения или того и другого. Обычно считается, что она не обеспечивает такую же хорошую управляемость, как подвеска на двойных поперечных рычагах или многорычажная подвеска, поскольку она дает инженерам меньше свободы в выборе изменения развала и центра крена . Автомобили с регулируемым дорожным просветом в кабине, как правило, не могут иметь стойки МакФерсон из-за изменения развала колес, который является неизбежной частью конструкции. Езда страдает, потому что амортизатор имеет почти такое же вертикальное движение, как и колесо, поэтому рычаг, способный нарушить сцепление уплотнений , относительно невелик. Стандартная одношарнирная стойка МакФерсон также имеет тенденцию иметь положительное скольжение, когда центр оси рулевого управления смещен от центра передних шин, что приводит к управляемому крутящему моменту.
Несмотря на недостатки, стойка МакФерсон по-прежнему используется на некоторых автомобилях с высокими эксплуатационными характеристиками, поскольку они, как правило, имеют относительно небольшой ход подвески и поэтому не имеют таких кинематических проблем.
Вплоть до 1989 модельного года (964) Porsche 911 использовал аналогичную конструкцию стоек без винтовых пружин, вместо этого использовалась торсионная подвеска . С тех пор все Porsche 911 имели передние стойки MacPherson, за исключением 911 GT3 на базе 992, в котором используются двойные поперечные рычаги. [16]
В последние годы General Motors и Ford представили модифицированную конструкцию стоек Hi-Per Strut и Revoknuckle соответственно, в которой стойка разделена на два компонента, которые отдельно управляют гибкостью вверх и вниз и динамикой рулевого управления. Преимуществами этой конструкции являются больший контакт с поверхностью и уменьшение крутящего момента рулевого управления. Недостатками являются дополнительный вес и стоимость, но он дешевле, чем установка на двойных поперечных рычагах или многорычажная система. Honda представила еще один вариант установки стоек, названный «двухосный», который используется в конструкции подвески Civic Type-R . Другим вариантом стойки МакФерсон является передняя подвеска с двойным шарниром, которая разделяет нижний поперечный рычаг на две части, сохраняя при этом стандартную вертикальную конструкцию стойки МакФерсон. Это позволяет лучше контролировать геометрию рулевого управления и радиус чистки, а также позволяет использовать тормозной узел большего размера.
