независимая амортизационная стойка типа макферсон что это

Подвеска «МакФерсон» — история и современность

Послевоенное время и пятидесятые заслуженно считаются золотой эпохой в автомобилестроении. В этот период появилось множество новых и смелых технических решений, которые используются до сих пор. Одним из таких новшеств является подвеска колес, известная по имени своего изобретателя, инженера МакФерсона.

Новая подвеска для новых времен

Дизайн послевоенных машин стремительно менялся. Широкие крылья, обрамляющие узкий капот довоенных машин, сменялись более компактными, а само подкапотное пространство становилось более широким.

Одной из причин этого был переход от длинных и узких рядных двигателей к более широким, но коротким V-образным. Для того чтобы разместить такой двигатель и навесное оборудование в моторном отсеке, последний необходимо было расширить. Но такое расширение проблематично, кода передняя подвеска организована на двойных поперечных рычагах. Необходимо было найти более компактное решение.

Американская история, ставшая европейской

Талантливый инженер Эрл МакФерсон был ведущим инженером проекта GM — «Легкий автомобиль Шевроле». В рамках проекта было построено три прототипа Chevrolet Cadet, один из которых МакФерсон снабдил компактной, но жесткой передней подвеской, в которой был всего один поперечный рычаг. Второй точкой опоры стала качающаяся стойка, представлявшая собой одновременно и упругий элемент, и рычаг.

Руководство GM затеи не оценило — проект показался им слишком дорогим, сложным, да и подвеска оказалась по-европейски жестковатой. Не найдя общего языка с начальством, МакФерсон, уверенный в своей правоте, перешел из GM в Ford. Именно под эмблемой «голубого овала» оригинальный тип подвески и получил свое серийное воплощение. Первой машиной с «МакФерсоном» стал европейский Ford Consul.

Через несколько лет инженер компании Lotus по фамилии Чепмен модифицировал новый тип подвески для установки и на задней оси для модели Elan. С тех пор заднюю подвеску с качающейся стойкой на Западе иногда называют «подвеской Чепмена», хотя по факту это все тот же «МакФерсон».

Суть подвески типа «МакФерсон» заключается в том, что упругий элемент (стойка амортизатора в сборе с пружиной) является одновременно и точкой крепления подвески к кузову, и поворотным узлом, подвижно связывая поворотный кулак с силовым элементом кузова. Нижняя часть подвески состоит из одного поперечного рычага. Стабилизатор поперечной устойчивости дополняет картину, связывая подвеску одного колеса с противоположным колесом.

Простота такой конструкции определила ее популярность. Сейчас львиная доля современных легковых автомобилей использует именно такой вид подвески, несмотря на некоторые ее минусы.

К минусам можно отнести короткий рабочий ход и излишнюю жесткость, что хорошо для дорожных машин, но не подходит для внедорожников. Жесткость также способствует передаче чрезмерных ударов и вибраций на корпус автомобиля. При перемещении подвески типа «МакФерсон» в вертикальной плоскости происходит сильное изменение развала колес, что негативно сказывается на стабильности автомобиля и управляемости на неровных покрытиях. Подвеска такого типа сложнее в обслуживании, поскольку требует демонтажа всей стойки. Само крепление стойки к кузову — как опора, так и стакан — являются чрезмерно нагруженными узлами, требующими внимания и своевременной замены (в случае опоры).

Однако на этом минусы заканчиваются и начинаются плюсы. Жесткая подвеска «МакФерсон» хорошо подходит для современных машин с высокими требованиями к управляемости. Большое расстояние между точками крепления уменьшает боковые крены и делает машину стабильнее, при этом нагрузка на точки крепления, особенно на сайлент-блоки нижнего рычага, снижена по сравнению с подвеской на двойных поперечных рычагах. Подвеска на качающейся стойке является самым компактным решением, позволяющим разместить в моторном отсеке двигатель большого размера, — благодаря «МакФерсону» удалось применить поперечное расположение двигателя, что укоротило капот и улучшило обзорность современных машин. По сравнению с «многорычажкой» в «МакФерсоне» меньше подвижных элементов (сайлент-блоков и шаровых опор), подверженных износу и требующих регулярной замены. Для производителей все элементы подвески проще и дешевле в изготовлении, что, кстати, влияет и на конечную стоимость автомобиля.

Что делает Delphi Technologies

Компания Delphi Technologies является одним из мировых лидеров по производству элементов подвески автомобилей. Это касается и деталей подвески типа «МакФерсон» — Delphi Technologies производит и поставляет на конвейеры мировых производителей все элементы подвески этого типа. Практически все из них доступны и для рынка автозапчастей. Резинометаллические изделия, рычаги подвески, стабилизаторы и их стойки, верхние опоры стоек «МакФерсон» — все это можно найти в электронном каталоге компании.

Каждая из деталей Delphi Technologies имеет проверенную временем конструкцию: то, что требует усиления, усилено; что можно сделать легче, облегчено. Все детали проходят качественную антикоррозийную обработку. Можно уверенно сказать, что сегодня Delphi Technologies знает о подвеске типа «МакФерсон» буквально все!

Источник

Подвеска МакФерсон (McPherson)

McPherson — Является самым распространенным видом независимой подвески, который применяется на передней оси автомобиля. По своей конструкции подвеска МакФерсон является развитием подвески на двойных поперечных рычагах, в которой верхний поперечный рычаг заменен на амортизаторную стойку.

Благодаря компактности конструкции подвеска McPherson широко используется на переднеприводных легковых автомобилях, так как позволяет поперечно разместить двигатель и коробку передач в подкапотном пространстве. К другим преимуществам данного типа подвески относятся простота конструкции, а также большой ход подвески, препятствующий пробоям.

Вместе с тем, конструктивные особенности подвески (шарнирное крепление амортизаторной стойки, большой ход) приводят к значительному изменению развала колес (угла наклона колеса к вертикальной плоскости). По этой причине данный тип подвески не применяется на спортивных автомобилях и автомобилях премиум-класса.

Подвеска МакФерсон имеет следующее устройство:

• Подрамник;
• Поперечный рычаг;
• Поворотный кулак;
• Амортизаторная стойка;
• Стабилизатор поперечной устойчивости.

Схема подвески МакФерсон

Подрамник является несущим элементом подвески. Он крепится к кузову автомобиля с помощью резинометаллических опор – сайлентблоков. Применение резинометаллических элементов в конструкции подвески позволяют уменьшить вибрации и снизить шум. На некоторых автомоблиях предусмотрено жесткое крепление подрамника к кузову. К подрамнику крепятся опоры поперечного рычага, стабилизатор поперечной устойчивости, устанавливается рулевой механизм.

На подрамник с двух сторон крепятся поперечные рычаги (рычаг правого и левого колес). Каждый поперечный рычаг соединяется с подрамником в двух местах с помощью резиновых втулок. Двойное крепление рычага обеспечивает необходимую жесткость в продольном направлении. Другим концом поперечный рычаг через шаровую опору соединен с поворотным кулаком.

Поворотный кулак обеспечивает поворот колеса за счет шарнирного соединения с рулевой тягой. В верхней части поворотный кулак поворотный кулак закреплен на амортизаторной стойке с помощью клеммового соединения. В нижней части кулак соединен с поперечным рычагом. Дополнительным рычагом выступает наконечник рулевого механизма, соединенный с поворотным кулаком шаровой опорой. В поворотном кулаке размещены подшипниковый узел и тормозной суппорт. Подшипниковый узел включает ступицу колеса и ступичный подшипник.

Амортизаторная стойка объединяет упругий элемент (пружину) и амортизатор. Металлическая пружина расположена соосно с амортизатором и закреплена на стойке. Для изменения линейной характеристики упругости пружины соосно с ней устанавливается буфер сжатия. В нижней части стойка соединена с поворотным кулаком. В верхней части она крепится к брызговику крыла с помощью резиновой втулки.

Стабилизатор поперечной устойчивости обеспечивает снижение боковых кренов автомобиля. Стабилизатор устанавливается в подрамнике посредством двух опор. Концы стабилизатора соединены с амортизаторными стойками с помощью соединительных штанг (стоек) с шарнирными наконечниками.

Источник

История подвески Макферсона. Чем она так хороша, что используется уже почти 80 лет?

Сегодня мы помним американского инженера Эрла Макферсона исключительно как автора амортизационной стойки, широко применяемой с середины прошлого века и ставшей одним из самых долгоиграющих нововведений в автомобильном мире. Между тем, Макферсон не был заурядным инженером, поймавшим удачу за хвост: к главному изобретению своей жизни он шёл долгие годы, возглавляя конструкторский отдел марки Chevrolet.

Середина мая 1945 года, США. Президент General Motors Чарльз Уилсон подписывает план по переводу компании на мирные рельсы. Союзники только-только приняли капитуляцию Германии и у правительства страны отпала необходимость в широком военном заказе. Вместо танков, бронемобилей и пулемётов, которые заводы GM выпускали в войну, нужно было возвращаться к самым обычным машинам. Уилсон заявил, что гвоздём послевоенного модельного ряда Chevrolet станет небольшой автомобиль ценой в тысячу долларов. Название машине придумали подходящее – Cadet, что значит «младший».

Действительно, Cadet не вписывался в тогдашний модельный ряд Chevrolet, с которым бренд, как и весь концерн General Motors, возвращался к мирной жизни. Преимущественно это были громоздкие модели довоенного образца, сборку которых восстановили уже 3 октября 1945 года. К примеру, семейство Fleetline предлагало несколько просторных кузовов на одном шасси. Размеры по европейским меркам – исполинские.

Колёсная база исполнений в кузове «седан» составляла почти три метра (2946 мм), объём 6-цилиндрового мотора – 3,5 литра, снаряженная масса едва не достигала полутора тонн. Для того времени это было очень много, ведь машины были очень простыми: без электроники, практически без шумоизоляции, без «ненужных» конструктивных мер пассивной безопасности, которые добавляют сегодняшним автомобилям пару-тройку центнеров. В коробке передач было всего лишь три ступени — притом, что верхняя была «прямой». На борту седана Fleetline могли разместиться шестеро, и стоил такой автомобиль чуть более 1300 долларов.

А вот другой пример: за базовую версию Special модели Oldsmobile 60-серии просили от 1169 долларов, несмотря на то, что колёсная база седана была уже больше трёх метров! Помимо шестицилиндрового мотора можно было приобрести и модификацию с V8 объёмом в 4,2 литра, а в качестве опции предлагался 4-ступенчатый «автомат». Соответственно, весила такая машина уже под 1,8 тонны. Короче говоря, вот с такими вот массовыми моделями GM вступил в послевоенную эпоху. И тут вдруг нарисовался «младший», на разработку которого бросили самого Эрла Макферсона.

Chevrolet Cadet мог взять на борт только четверых, и был задумал исключительно в виде небольшого седана – без дополнительных модификаций. Колёсную базу ему обрезали до 2743 мм, да ещё и поставили на крохотные 12-дюймовые колёса! Под капот хотя и определили 6-цилиндровый мотор, но с объёмом лишь в 2,1 литра. При всём при этом инженеры должны были уложить массу машины в скромные 2000 фунтов, то есть 907 кг. Одним из главных ограничений стала цена – до тысячи долларов. Задачка, что ни говори, непростая, и по готовым шаблонам Chevrolet Cadet было не спроектировать.

Нужно было что-то радикально новое, и первым делом Эрл Макферсон отказался от… рамы. Собственно, благодаря разработкам Lancia, к несущему кузову в Европе стали присматриваться ещё в двадцатые годы, но для консервативной автомобильной Америки несущий кузов тогда был в диковинку.

Макферсону представлялось, что маленькая база – это главное «узкое место» всего автомобиля, поэтому, приняв решение сохранить классическую компоновку, он постарался распределить массу машины по всей длине кузова. Так, коробку передач из подкапотного пространства он перенёс в пределы колёсной базы и разместил под передними креслами, подушки которых тогда обыкновенно выполняли в виде единого дивана. Рычаг переключения передач вывели на рулевую колонку. Другим важным решением стала искомая конструкция подвески. Раньше всё было просто: на том же Fleetline неразрезная балка заднего моста соединялась с рамой через пакет листовых рессор, а спереди к несущему элементу крепились рычаги шкворневой подвески, которая давала откровенно посредственную «грузовую» управляемость и для маленькой манёвренной машины с небольшим радиусом разворота совершенно не годилась. К слову, хотя и моторчик на Cadet был слабее, чем на Fleetline (60 л.с. против 90), за счёт меньшей массы энерговооружённость Cadet была даже выше, поэтому и устойчивость её в виражах должна была быть выше.

Хотя Макферсон сохранил у Cadet классическую компоновку с задним приводом, на подготовительном этапе он рассматривал и передний привод, который в Европе ещё до войны с лёгкой руки братьев Бучиали нашёл пусть и ограниченное, но всё же распространение. Поисковые работы в этом направлении сыграли ключевую роль при определении конструктивных особенностей будущей подвески, что в какой-то мере сыграло с Макферсоном злую шутку. Дело в том, что наиболее полно преимущества его конструкции оказались заметны применительно к управляемым колёсам переднеприводной машины, но, как мы знаем, время таких машин наступит гораздо позже, причём, не в США, а в Европе.

Итак, в чём же заключаются основные преимущества «стойки Макферсона» в её классическом виде? Основную сумму положительных свойств даёт небольшое число элементов. Это влияет на уменьшение неподрессоренной массы машины, предполагает относительную дешевизну при изготовлении и при сборке, определяет компактные размеры узла подвески. Более того, для недорогих переднеприводных легковушек оказалось важным ещё одной свойство стойки Макферсона: её компоновочная предрасположенность к беспроблемному размещению приводных валов к колёсам.

Итак, низкая подрессоренная масса важна в первую очередь как делитель подрессоренной массы: чем больше отношение подрессоренной к неподрессоренной массе, тем у автомобиля выше плавность хода и устойчивость в виражах. Само собой, низкая подрессоренная масса важна и сама по себе. С тех пор, как производители автомобилей стали вынужденно задумываться о сокращении вредных выбросов, совершенствование технологических процессов, направленных на уменьшение массы всех узлов и агрегатов, стало ключевым направлением для инвестирования. А стойка Макферсона уже по природе своей «легковесна».

Кстати, стремясь уложить Chevrolet Cadet в установленную цену, Макферсон постарался по возможности унифицировать узлы машины. Предварительный анализ показал, что его стойка работает на задней оси с тем же успехом, что и на передней, а испытания изготовленных прототипов автомобиля полностью подтвердили теоретические выкладки. Между тем автомобильные фирмы оценили возможность применения стоек Макферсона для задних колёс много позже, чем для передних.

Теперь перечислим элементы, из которых состоит классическая стойка Макферсона, и их взаимное расположение, попутно обратив внимание на ключевой момент. Эрл Макферсон разместил амортизатор внутри пружины, закрепив верхний конец стойки на кузове (сейчас для этого чаще всего используется брызговик крыла), а нижний конец – на ступице. В этом и заключалась новизна изобретения. Будучи объединёнными в один узел указанным образом, пружина и амортизатор помимо своих «прямых» обязанностей – сглаживания нагрузки и демпфирования колебаний — начали выполнять и функции направляющего элемента. Для этого пришлось увеличить диаметр штока амортизатора, который в основном и воспринимает продольные и боковые силы.

Новая конструкция дала возможность оставить всего один поперечный рычаг, расположенный снизу, отказавшись от верхнего рычага и трёх его опор. Отметим, что стойка Макферсона появилась не на пустом месте, не как усовершенствование для уже известной модели, а именно как результат анализа довольно жёстких ограничений при проектировании машины нового типа. То есть, речь не об «озарении», не о случайной находке, а о плодах длительных размышлений талантливого инженера. К слову, свою работу над Cadet Макферсон начал, когда ему минуло 54 года – к этому времени его талант был уже многократно помножен на опыт.

Ещё один интересный момент: в оригинальном варианте Макферсона пружина и амортизатор размещались соосно, однако в последствие инженеры начали разносить оси пружины и амортизатора под углом друг к другу, в том числе и для снижения нагрузки на шток. Кроме того, при соосном расположении пружина практически не сжималась при несущественном вертикальном перемещении колеса, зато при дальнейшем движении колеса вверх, начинала сжиматься чересчур быстро. Упрощённая конструкция стойки определила и один из основных её недостатков: при больших ходах развал колеса не просто меняется в широких пределах, но и мог менять свой знак. Такая кинематика определяет худшую устойчивость и управляемость автомобиля с передними стойками Макферсона по сравнению с моделями, где используется более сложная и дорогостоящая подвеска на поперечных рычагах.

Кроме того, изначально ось стойки совпадала с осью поворота колеса, что давало большое положительное плечо обкатки, а значит, неважную управляемость и резкие реакции на руле при изменении нагрузки от дороги.

В дальнейшем, после многолетних исследований, инженеры сместили в поперечной плоскости шаровую опору, соединяющую рычаг и поворотный кулак, ближе к колесу, что уменьшило плечо обкатки, однако этого оказалось недостаточно. С ростом мощности двигателей требования к управляемости переднеприводных легковушек сильно возросли, притом, что именно для подвески управляемых колёс таких машин стойку Макферсона начали применять особенно широко. Дальнейшее улучшение управляемости было достигнуто уже существенным усложнением кулака: в его конструкцию ввели дополнительные шарниры, образовав таким образом новую ось поворота колеса.

При этом, в зависимости от других конструктивных параметров автомобиля, можно получать и отрицательное, и нулевое плечо обкатки. В том числе и это новшество дало возможность использовать стойку Макферсона даже на очень дорогих спортивных машинах. Скажем, в настоящее время её применяют на Porsche 911 Carrera текущего поколения (кузов 992) для подвески передних колёс. При этом в технических данных уточняется: «McPherson type, Porsche-optimised».

Напоследок отметим, что Chevrolet Cadet так и не пошёл в серию: менеджмент GM не поверил рыночный успех небольшого автомобиля и сосредоточился на привычных для себя форматах автомобилей. Вместе с Cadet исчезнуть с автомобильного небосклона могла и подвеска Эрла Макферсона, однако конструкцию взяли на вооружение другие автопроизводители, а через некоторое время вернулся к ней GM. Сегодня концерн широко применяет стойку на своих моделях, а компания ACDelco, входящая в GM, выпускает широчайший ассортимент амортизаторов для всех типов подвески – как для конвейерной установки для автомобилей GM, так и для вторичного рынка.

Найти подходящий амортизатор ACDelco можно в каталоге по ссылке, а в этой статье мы напомним вам, как оценить состояние амортизатора на вашем автомобиле и не прозевать время его плановой замены.

Уважаемые читатели, спасибо за внимание. Надеемся, этот материал вам понравился. Будем рады вашим дополнениям, вопросам и комментариям!

Источник

«Макферсон» и «двухрычажка»

Комфорт и плавность хода – касательно автомобиля понятия прямозависимые. Уже давно канула в лету рессорная подвеска передней оси в легковой машине. Да и в задней подвеске все реже применяются рессоры, которые даже в паре с амортизаторами не обеспечивают требуемой плавности. Разве что в пикапах до сих пор используется подрессоренный неразрезной мост. Но, впрочем, авто эти утилитарные, и на особый комфорт не претендуют. Сегодня в современные машины устанавливают различные системы подвески, иногда даже особо вычурные. Но в основном автопроизводители применяют два типа подвесок, в которых роль упругого элемента играют пружина и амортизатор двухстороннего действия – стойка Макферсона и двухрычажная.

Амортизационная стойка Макферсона (которые установлены и в передней подвеске Fiat Tipo/Tempra) называется так по фамилии изобретателя. Инженер Эрл Макферсон (Earle S. McPherson) в середине сороковых годов прошлого века работал в компании General Motors. И поэтому свою разработку в 1947 году он первым делом предложил своему руководству. Но от внедрения его детища в производство компания отказалась, посчитав это дело сложным и дорогостоящим, в общем, нерентабельным. Тогда Макферсон уволился и перешел работать в европейское подразделение Ford Motor. В итоге впервые новая подвеска появилась в 1949 году на английском Ford Consul.

Амортизационная стойка Макферсона представляет собой прикрепленный при помощи резиновой чашки к верхней части колесной арки цилиндр с подшипником, в который упирается амортизатор, объединенный в один блок с пружиной.
У стойки Макферсона есть интересная особенность, которая отличает ее от конкурента – двухрычажной подвески: при повороте колеса амортизатор также совершает поворот (вот почему необходим подшипник в конструкции). Система, по сути, простая, но требует приложения больших усилий к рулю при повороте (в отличие от двухрычажки). Этим, зачастую, обусловлено наличие гидроусилителя рулевого управления практически во всех современных авто.

Вообще-то, под названием «стойка Макферсона» выступают сразу 3 разновидности подвески, использующие единый принцип, но отличающиеся конструктивно.
Первый вариант часто называют «лжеМакферсоном» или «полуМакферсоном». Он появился в конце 70-х годов прошлого столетия на американских и европейских «Фордах», а позже на «Мерседесах». Особенностью этой разновидности стойки Макферсона является то, что пружина размещается отдельно от стойки с амортизатором.
Второй вариант – конструкция, где нижний рычаг сделан очень узким и соединен со стабилизатором поперечной устойчивости. У него есть большой минус – невысокая прочность, к тому же, при работе подвески на плохой дороге страдает и стабилизатор – довольно дорогой и необходимый узел. Потому на «передок», где присутствуют еще нагрузки при повороте, такие стойки практически никогда не ставят. Зато такая схема довольно часто используется на задней оси, особенно в японских машинах.
И, наконец, третий вариант – самый популярный в мировом автомобилестроении – та самая, традиционная стабилизационная стойка, в конструкции которой в качестве нижней опоры выступает треугольный рычаг, шарнирно закрепленный на подрамнике. В свою очередь, тот соединен с кузовом через резиновые подушки для лучшего гашения колебаний.

Традиционная стойка Макферсона конструктивно на различных моделях она может незначительно различаться (потому часто говорят: стойка типа «макферсон»), но в целом – это довольно простая система, практически не требующая обслуживания (надо только следить за состоянием защитного кожуха — «пыльника»).

Но у этого варианта все же есть одно слабое место – верхняя опора стойки, представляющая собой «стакан», вваренный в кузов. От длительной езды по плохим дорогам он может вызвать появление трещин в колесной арке (что, в свою очередь, заметно снижает прочность передка автомобиля), а со временем и вовсе разрушиться.
Нередки и случаи коррозии «стакана», в результате которой он буквально вываливается. И вся проблема в том, что этот элемент не подлежит замене, а сварка помогает ненадолго.
Так что при покупке подержанного автомобиля следует обратить внимание, в том числе, и на верхнее крепление «макферсона»: если со «стаканом» (в зависимости от внешнего вида, его могут назвать еще и «чашкой») не все в порядке, ремонт может оказаться не простым и затратным делом.
Верхняя опора проявляет свои негативные качества при пробегах более 200 тысяч км, так что чем «свежее» машина – тем меньше вероятность подобных повреждений.

Помимо состояния верхнего «стакана», надо обращать внимание на следующие элементы: подшипник, обеспечивающий точный поворот стойки относительно кузова автомобиля, не должен позволить «чашке» при покачивании руками колебаться; резиновое кольцо под пружиной не должно быть порванным – иначе подвеска при езде, и особенно в поворотах, станет издавать скрипы и стуки; амортизатор должен быть без признаков течи.
Ну и пыльник, как уже указывалось ранее, не должен иметь трещин. После разрыва этой защиты при работе подвески дорожная грязь штоком амортизатора «вбивается» в сальник, постепенно повреждая его. В результате начнется подтекание амортизационной жидкости, узел откажет, и стойку придется менять.

Вообще, стойки Макферсона очень надежный узел (не зря же их устанавливают во все линейки автомобилей – от малолитражек до тяжелых джипов, от тихоходных «пирожковозов» до агрессивных спорткаров), и при аккуратной эксплуатации они могут сохранять работоспособность довольно долго. Но за ними обязательно нужно следить, чтобы не расстаться с подвеской раньше отведенного срока.

А вот двухрычажная независимая подвеса — немного другой коленкор.

Источник