Стойка Макферсон

Простая амортизационная стойка Макферсон на левом переднем колесе заднеприводного автомобиля. Передняя часть автомобиля находится в правом нижнем углу изображения.
Верхний зеленый: интерфейс кузова / стойки
Красный: поворотный кулак или опора ступицы.
Синий: Нижний рычаг управления или следите за рычагом управления
Голубой: рулевой механизм тяга или рулевой стержень
Нижний фиолетовый: Радиус стержня
Верхний фиолетовый: Винтовая пружина
Желтый: трубчатый корпус, содержащий амортизатор или демпфер
Нижний зеленый: рама автомобиля или цельный член

В Стойка Макферсон это тип автомобильная подвеска система, в которой верхняя часть телескопического амортизатора используется в качестве верхней оси поворота. Он широко используется в передней подвеске современных автомобилей и назван в честь американского автомобильного инженера. Эрл С. Макферсон, который придумал и разработал дизайн.

Содержание

• 1 История
• 2 Дизайн
• 3 Преимущества и недостатки
• 4 Смотрите также
• 5 Рекомендации
• 6 внешняя ссылка

История

Эрл С. Макферсон В 1945 году был назначен главным инженером проекта Chevrolet Light Car для разработки новых автомобилей меньшего размера для послевоенного рынка. Это привело к Шевроле Кадет. К 1946 году было изготовлено три прототипа конструкции «Кадет». Они включали первую независимую подвеску МакФерсон как спереди, так и сзади.^[1] Проект Cadet был отменен в 1947 году, и недовольный Макферсон был соблазнен присоединиться к нему. Форд. Патенты были поданы в 1947 г. (Патент США 2,624,592 для GM)^[2] а в 1949 г. (Патент США 2660449 для Ford),^[3] патент 1949 г.^[4] цитируя проекты Гвидо Форнака из FIAT в середине 1920-х гг.^[5][6] Амортизатор довоенный Крепкий скарабей могли оказать влияние, и к тому времени были хорошо известны удлиненные стойки шасси самолетов.^{[нужна цитата ]} Французский Cottin-Desgouttes использовали аналогичный дизайн, хотя и с менее сложным рессоры,^[7][8] однако передняя подвеска Cottin-Desgouttes, в свою очередь, была вдохновлена ​​американским инженером. Дж. Уолтер Кристи Дизайн 1904 года.^[9][10]

Макферсон разработал стойку для всех четырех колес, но обычно она используется только для передней подвески, где обеспечивает рулевое управление шарнир, а также подвеска для колеса.

Первый серийный автомобиль, на котором были установлены стойки Макферсон, часто ошибочно указывается как французский 1949 г. Ford Vedette,^[11][12] но он был разработан раньше MacPherson с независимой передней подвеской на поперечных рычагах и верхней винтовой пружиной.^[13] Только в 1954 году, после того, как фабрику Vedette приобрела Simca, пересмотренный Симка Ведетт перейти на использование передних стоек.^[13]

После прихода Макферсона в Ford первым серийным автомобилем, оснащенным стойками Макферсона, стал британский автомобиль 1950 года постройки. Форд Консул и позже Зефир.

Дизайн

В стойке MacPherson используется поперечный рычаг или существенное звено сжатия, стабилизированное вторичным звеном, которое обеспечивает точку крепления для держателя ступицы или ось колеса. Эта система нижнего рычага обеспечивает как поперечное, так и продольное расположение колеса. Верхняя часть держателя ступицы жестко закреплена на нижней части внешней части собственно стойки; он скользит вверх и вниз по внутренней части, которая простирается вверх прямо к креплению в корпусе кузова транспортного средства. Линия от верхнего крепления стойки к нижнему шаровому шарниру на поперечном рычаге дает наклон оси поворота. Ось стойки может быть наклонена внутрь от оси рулевого управления внизу, чтобы освободить шину; это заставляет днище двигаться по дуге при рулевом управлении.

Чтобы быть действительно успешным, стойка Макферсона потребовала внедрения унитарный конструкции, потому что для нее требуется значительное вертикальное пространство и прочное верхнее крепление, которое могут обеспечить цельные корпуса, а также распределять нагрузки.^[14] Стойка обычно несет как катушку весна на котором подвешен корпус и амортизатор, который обычно представляет собой картридж, установленный внутри стойки (см. койловер ). Стойка также может иметь рулевое управление рука встроена в нижнюю внешнюю часть. Вся сборка очень проста и может быть предварительно собрана в единое целое; также путем устранения верхний рычаг, это позволяет увеличить ширину моторного отсека, что полезно для небольших автомобилей, особенно с поперечный -установленные двигатели, такие как большинство передний привод автомобили есть. При необходимости его можно упростить, заменив анти-ролл-бар (торсион ) для радиусная рука.^[14] По этим причинам он стал почти повсеместным у недорогих производителей. Кроме того, он предлагает простой метод настройки геометрии подвески.^[15]

Многие современные реализации заменяют нижний рычаг подвески на поперечный рычаг. An анти-ролл-бар не является обязательным и, если имеется, прикрепляется стержнем с шаровым шарниром к пружине-амортизатору или шаром или стержнем с эластомерным шарниром к поперечному рычагу.

Преимущества и недостатки

Поскольку стойки MacPherson упакованы со значительной структурой в передней противоударной конструкции автомобиля, легче спроектировать автомобили, которые выдерживают более строгие небольшие аварии с перекрытием, со стойками через подвеску с двойным поперечным рычагом. Известные примеры включают Honda Accord и Civic, а также Mercedes E-Class, в которых были применены стойки для улучшения характеристик при столкновении. Общая простота конструкции также означает, что в подвеске меньше шарниров, которые со временем изнашиваются, что влияет на управляемость и управляемость. Перевернутые однотрубные стойки также могут обеспечить дополнительную жесткость передней подвески, как в Porsche 911 GT3 и Cayman GT4, а также в Subaru Impreza WRX STI. Наконец, стойки могут быть упакованы более эффективно, чем другие типы передней подвески, что обеспечивает значительное грузовое пространство в автомобилях с задним и средним расположением двигателя, таких как Porsche 911 и Boxster.

Геометрический анализ показывает, что не может допускать вертикальное движение колеса без какой-либо степени угол развала изменение, боковое движение или и то, и другое. Обычно считается, что он не дает такой хорошей управляемости, как двойной поперечный рычаг или же многосвязный подвеска, потому что это дает инженерам меньше свободы в выборе изменения развала и центра крена. Автомобили с регулируемой высотой дорожного просвета из кабины, как правило, не могут иметь стойки Макферсон из-за изменений развала, которые являются неизбежной частью конструкции. Езда страдает, потому что амортизатор имеет почти такое же вертикальное движение, что и колесо, поэтому есть относительно небольшой рычаг, чтобы сломать прилипание в уплотнениях. Стандартная стойка Макферсон с одним шарниром также имеет тенденцию к положительному трению, когда центр оси рулевого управления смещен от центра передних шин, что приводит к управляемому крутящему моменту.

Несмотря на эти недостатки, стойки Макферсона все еще используются на некоторых высокопроизводительных автомобилях, поскольку они имеют относительно небольшой ход подвески и поэтому не видят кинематических проблем.

Porsche 911 до 1989 модельного года (964) использовал аналогичную конструкцию стойки, не имеющую винтовых пружин, используя торсионная подвеска вместо этого после этого на всех Porsche 911 были установлены передние стойки MacPherson.

В былые времена, Дженерал Моторс и Форд представили измененную настройку стойки, «Hi-Per Strut» и «Revoknuckle» соответственно, которые разделяют стойку на два компонента, которые по отдельности обрабатывают гибкость при движении вверх и вниз и динамику рулевого управления. Преимущества этой конструкции — больший контакт с поверхностью и снижение крутящего момента рулевого управления. Недостатком является дополнительный вес и стоимость, но они дешевле, чем установка на двойных поперечных рычагах и многорычажная установка. Honda также представил еще одну вариацию установки стойки под названием «двухосный» применяется в настройке подвески Гражданский Type-R. Другой вариант стойки MacPherson — это передняя подвеска с двойным шарниром, которая разделяет нижний поперечный рычаг на две части, сохраняя при этом стандартную вертикальную конструкцию стойки MacPherson. Это позволяет лучше контролировать геометрию рулевого управления и радиус скребка, в то же время позволяя использовать тормозной узел большего размера. Setright, p.1236.

внешняя ссылка

• Калькулятор геометрии MacPherson

чем отличается стойка от амортизатора?

Подвеска является одной из самых важных элементов в конструкции современного автомобиля. Именно подвеска, известная также как система подрессоривания, служит связующим звеном между несущей частью кузова и колесами машины. Сложные узлы и механизмы подвески призваны не только надежно соединить, но и передать на кузов силы, возникающие при контакте колес с дорожным покрытием. Благодаря правильному функционированию подвески обеспечиваются оптимальное положение колёс по отношению к раме или кузову, а также требуемая плавность хода автомобиля. В процессе развития автомобилестроения устройство подвески претерпело множество изменений. Значительный рост скоростей и высокие требования к управляемости и устойчивости привели к созданию системы, получившей название McPherson.

История создания

Ford Vedette 1948 года выпуска
Данная подвеска была разработана на базе двухрычажной, применявшейся в 1940-х годах. Разработал и внедрил в серийное производство свое изобретение инженер компании Ford Эрл МакФерсон. Решением, позволившим упростить конструкцию подвески с двумя поперечными рычагами, стало применение несущей амортизационной стойки. Характерной особенностью являлось наличие пружины в ее верхней части. В собранном виде конструкция представляла собой единое целое. Это позволило отказаться от необходимости использования верхнего рычага. Первым серийным автомобилем с данной конструкцией передней подвески стал Ford Vedette 1948 года выпуска. Позже модифицированные варианты стали использовать и на других автомобилях концерна. В 70-х идею МакФерсона подхватили остальные автопроизводители. Тип подвески назвали именем создателя.

Плюсы и минусы МакФерсон

Основным достоинством стала универсальность применения. Но есть и более конкретные преимущества:

• компактность конструкции, незаменимое качество, например, для автомобилей с поперечным размещением силового агрегата;
• дешевизна в серийном производстве за счёт малого количества деталей;
• хорошие возможности для увеличения ходов подвески без существенных затрат полезного пространства в арках колёс;
• надёжность, обусловленная общей простотой;
• относительно небольшие неподрессоренные массы.

Без недостатков настолько простая конструкция также не обошлась:

• трудности с обеспечением кинематики подвески, то есть правильных траекторий перемещения колёс;
• большие нагрузки на кузов в зоне крепления верхней опоры стойки;
• высокая цена амортизатора, имеющего усиленную конструкцию;
• проблемы с передачей непосредственно на кузов всех шумов и вибраций от подвески;
• избыточное трение в направляющем аппарате телескопического элемента;
• плохая ремонтопригодность в случае замены единичных деталей;
• малый запас по прочности.

Особенности таковы, что при всей распространённости МакФерсон на легковых автомобилях, её почти не применяют на премиум-классе, машинах высокой проходимости и во многих категориях автоспорта. Тем не менее, сейчас именно эта подвеска статистически применяется чаще всего.

Составляющие элементы подвески

Амортизационная стойка

Устройство подвески МакФерсон
Представляет собой амортизатор с установленной на корпусе витой пружиной. Пружина зажата между нижней и верхней чашками. Верхняя опора амортизатора закреплена на кузове в специальной нише под крылом автомобиля. Поворот колеса осуществляется за счет интегрированного в нее подшипника. Нижняя часть стойки МакФерсон соединяется со ступичным узлом. Стойка устанавливается не вертикально, а под определенным углом к колесу автомобиля в поперечной плоскости. Данный угол называется углом поперечного наклона шкворня или KPI и оказывает большое влияние на управляемость автомобиля. Данный параметр не регулируется и закладывается в конструкцию подвески при проектировании.

Нижний поперечный рычаг

Направляющий элемент, обеспечивающий вертикальное перемещение подвески. Имеет две точки крепления к подрамнику кузова. Реже встречается вариант с одним креплением, при этом вторая точка дублируется продольной (реактивной) тягой. Через шаровое соединение фиксирует ступицу колеса в ее нижней части.

Стабилизатор поперечной устойчивости

Упругая изогнутая металлическая тяга, закрепленная на подрамнике и обоих рычагах. Предназначена для выравнивания поперечного крена автомобиля. При поворотах сторона с меньшим наклоном поддерживает противоположную.

Как она функционирует

Работает подвеска МакФерсона так: при наезде на неровность, колесо вертикально смещается относительно кузова и это обеспечивает стойка (за счет сжатия пружины) и рычаг, крепящийся подвижными соединениями к ступице и несущей части.

Пружина воспринимает усилие, но она не способна его быстро загасить, и здесь в работу вступает амортизатор, который и поглощает всю энергию.

Во время наезда на неровность также возникает усилие, которое старается сместить само колесо в продольном направлении. С таким негативным действием «борются» два рычага, установленных под углом или же один А-образный, у которого две вершины крепятся к кузову и только одна – к ступице.

После преодоления неровности, пружина принимает исходное положение, из-за чего колесо, относительно кузова, выравнивается.

При преодолении неровностей оба колеса смещаются независимо друг от друга. Но при этом подвеска не способна полностью поглотить все усилия и часть их все же передается на кузов. При этом возникает вероятность раскачивания несущей части, если оба колеса движутся по неровности.

Чтобы этого не произошло и используется стабилизатор поперечной устойчивости, соединяющий две независимые подвески одной оси. Он представляет собой обычный торсион и за счет возникновения сил, противодействующих скручиванию, он способен погасить колебательные движения кузова.

Отличие амортизационной стойки от амортизатора

Амортизатор – демпфирующий элемент подвески, предназначенный для гашения колебаний. Амортизационная стойка, в свою очередь, состоит из амортизатора и пружины. Таким образом, помимо конструктивных особенностей, стойка выполняет намного больше функций, а именно является одновременно несущим, упругим и демпфирующим элементом конструкции.

Амортизационная стойка подвески

Отличие стойки от обычного амортизатора:

1. Представляет собой более сложный механизм.
2. Имеет усиленную конструкцию и больший диаметр штока.
3. Является упругим элементом, воспринимающим нагрузки от дорожной поверхности.
4. Удерживает вес автомобиля.
5. Поворотная опора амортизатора участвует в повороте колес автомобиля.
6. Воспринимает осевые и боковые нагрузки.

Распространенные неисправности в подвеске

Надёжность МакФерсон определяется качеством используемых деталей.

Ярко выраженных проблемных мест в ней нет, неисправности возникают в результате естественного износа после больших пробегов:

• усталостный износ опорных подшипников и разрушение резиновых элементов верхних опор;
• выход из строя амортизационных стоек, подтекание жидкости и утрата характеристик;
• ослабевание и поломки пружин;
• износ шаровых опор и растрескивание резины сайлентблоков;
• появление трещин в зоне крепления верхних опор к кузову.

Технологически ремонт таких подвесок выгодно проводить с полной заменой всех подверженных износу деталей. При использовании качественных запчастей все они потеряют свои свойства примерно одновременно.

Достаточно заменить стойки, пружины, подушки, чехлы, отбойники, опоры и сайлентблоки, как подвеска станет практически новой и о ней можно будет забыть на очень долгий срок.

Задняя подвеска типа Макферсон

На автомобилях с независимой подвеской сзади также применяется схема МакФерсон. Однако ее разрабатывал уже другой конструктор по фамилии Чапмен. В названии часто используется и его имя. Принцип действия и устройство аналогичны передней.

Задняя независимая подвеска МакФерсон

Преимущества:

1. Отличается легкостью по причине меньшей нагруженности задней части автомобиля.
2. Позволяет улучшить общую управляемость.
3. Имеет конструктивную возможность реализовать поворот колес. Актуальна для ряда автомобилей с подруливающей задней подвеской.

Несмотря на имеющиеся недостатки, подвеска на основе направляющих стоек оптимальна для большинства легковых автомобилей среднего класса. Одними из решающих преимуществ остаются стоимость производства и ремонтопригодность.

Достоинства и недостатки конструкции

Подвеска Макферсона используется уже на протяжении многих десятков лет, это говорит о том, что она удобна в эксплуатации и имеет множество плюсов. К ее достоинствам относят:

• доступная стоимость;
• удобная сборка из готовых деталей, которая производится на отдельном участке и только потом устанавливается на машину;
• компактная конструкция с легкостью устанавливается даже в моторном блоке двигателя с поперечным положением;
• между основными узлами сохраняется промежуток, который дает возможность снижать инерционную мощность;
• конструкцию можно совершенствовать;
• если шарнирные соединения выработались, это будет выражаться постукиванием при езде по неровной местности, данный недостаток можно будет определить безошибочно;
• подвеска дает возможность разместить поперечно двигатель авто с коробкой передач под капотом.

Независимую амортизационную стойку типа Макферсон можно использовать на разных моделях авто бюджетного класса. Его устанавливают преимущественно на седаны и хэтчбеки на передних или на задних осях. Благодаря подвеске автомобили с двигателями, имеющими небольшую мощность, повышают качество движения в условиях городских трасс.

Наряду с преимуществами изделие имеет несколько недостатков. Самым главным из которых является сложность в обслуживании. Чтобы заменить какую-либо деталь в составе конструкции, потребуется разобрать всю подвеску. Это может дорого обойтись, если данную процедуру проводить на станции техобслуживания. Приспособление обладает невысокими кинематическими параметрами, зачастую переднее колесо изменяет угол наклона, таким образом, снижается устойчивость. При длительной езде по неровным поверхностям функции подвески снижаются. Брызговик в ходе эксплуатации начинает растрескиваться, благодаря чему высок риск развития коррозии. Амортизационная стойка при больших нагрузках начинает выходить из строя, что может привести к нарушению геометрии кузова. Исправить этот недостаток будет сложно. Подвеска производит шум при работе, чтобы избавиться от него, придется использовать шумоизоляционные приспособления.

Наличие недостатков не допускает использование подвески в машинах представительского класса, а также в спортивных моделях и грузовиках.

Несмотря на недостатки, подвеска является популярной и представляет собой один из самых распространенных вариантов для разных моделях авто. При соблюдении правил изделие может прослужить очень долго. При аккуратной езде устройство работает исправно, проявляя только положительные характеристики.

Шесть МакФерсонов на выбор

Святая простота оказалась довольно востребованным товаром. Прошло только 50 лет с момента освоения конструкции самой коммерчески выгодной подвески, но уже сегодня можно говорить о том, что на каких машинах не устанавливалась бы конструкция, по ее вине ни один автомобиль не терпел фиаско на рынке. Даже самые бюджетные. В этом плане всех перекрыл Фиат, установив на модель Панда потрясающе экономичную конструкцию. На Панде даже нет рычага в полноценном понимании. Пружинная стойка с однотрубным амортизатором упирается сверху в кузов, а снизу ее держит торсионный стабилизатор поперечной устойчивости и малюсенький поворотный рычаг, который крепится к стойке элементарным болтом. Даже проще, чем в восьмерке. В общем, за эти годы можно уже выделить шесть разновидностей подвесок МакФерсон. Поскольку инженеры названий им еще не дали, мы позволим себе придумать свою терминологию.

После Дженерал Моторз МакФерсон ушел работать в компанию Форд

Макферсон классический

Именно тот, который качал Форд Консул в 1949 году, похожий устанавливают на ВАЗ. Конструкцию отличает узкий нижний рычаг, который намертво жестко крепился к стабилизатору поперечной устойчивости. Одновременно и плюсы и минусы такой конструкции то, что стабилизатор слишком много на себя брал. Кроме своих основных функций, он служил еще дополнительным плечом нижнего рычага, не давая уходить машине в сторону при разгоне и торможении.

Макферсон с треугольным рычагом

Эта схема появилась в начале 70-х на автомобилях Кадетт Е. Прочный треугольный рычаг крепился не к кузову, а к подрамнику. Подрамник же висел на резиновых сайлент-блоках, поглощая все дорожные вибрации, делая переднюю подвеску максимально комфортной.

Немакферсон

Макферсон, но не совсем, поскольку короткая пружина устанавливалась отдельно от амортизатора. Амортизатор все так же упирался в чашку, приваренную к кузову на колесной арке. Такая предательская конструкция показала себя гораздо выносливее, чем настоящий Макферсон. 124-е и 201-е Мерседесы оборудовались именно такой конфигурацией, а Форд Транзит спрыгнул с такой конструкции только в 2001 году. Надежность обеспечивалась именно снижением нагрузки на верхнюю опорную часть, поэтому вы никогда не увидите Транзит с раздолбанной опорной частью в верхней чашке колесной арки.

Беспружинный

Как назвать этот МакФерсон, сказать тяжело, поскольку в нем напрочь отсутствуют пружины. Хитрые итальянцы применили вместо нее продольные торсионы на Фиат 130. Торсионы, кстати ждали и Жигули, если бы не главный конструктор МЗМА, который входил в состав комиссии по приемке Фиата. Он серьезно поскандалил с итальянцами по этому поводу и по поводу нижневального двигателя, который итальянцы хотели втюхать советским лопуховатым инженерам-приемщикам. Но дело не в этом, а в том, что и на Мерседесах Спринтер и Фольксвагенах ЛТ в 90-х применялся Макферсон такого типа, только с поперечной рессорой.

Американский Макферсон

Такая разновидность применяется только на задней подвеске. Здесь работают аж три рычага — один поперечный и два продольных. Практически на всех переднеприводных американцах 80-90-х годов стоит такая задняя подвеска, а за ними не отстают некоторые корейцы и японцы.

Макферсон Рено

Это однозначно правильное название, поскольку такая схема применяется только на этих французских автомобилях. Чтобы избежать всех недостатков макферсона по управляемости, которых предостаточно, французы применили шкворня. Такие, как на Волге. Только не тот резьбовой скрипящий кошмар, конструкция получилась более элегантной. Стойка здесь неповоротная, а колесо с кулаком поворачиваются, удерживаясь шаровыми опорами.

Принцип работы подвески MacPherson

Разработана электромагнитная автомобильная подвеска — Автомобиль Подвеска Электромагнит
Для того, чтобы представить подвеску MacPherson в работе, необходимо последовательно проследить за передачей усилия при проезде неровностей.

Если колесо встречает препятствие, заставляющее его двигаться вверх, то отсутствие жесткого крепления к кузову и наличие нижнего рычага передадут усилие на пружину. Она начнет сжиматься, забирая в себя огромную долю энергии. Телескопическая стойка начнет гасить колебания пружины. Оставшаяся часть энергии приведет в движение кузов автомобиля, предварительно перейдя на опору.

Если же колесо попадает в яму, то происходит аналогичный процесс с растяжением пружины. Не стоит забывать, что энергия еще и распределяется между соосными колесами. Применение шарниров и сайлентблоков так же уменьшают усилие на несущие элементы.

Модернизация перечисленных узлов позволяет конструкторам вести постоянные работы по увеличению мягкости и бесшумности работы подвески.

Обеспечение поворота колеса при маневре происходит за счет свободного вращения стойки в точках опоры:

• вверху — в подшипнике;
• внизу — в шаровой опоре.

История изобретения и развития

В названии конструкции употребляется фамилия изобретателя, сотрудника Earl Steel McPherson. Впервые данный тип подвески был применен на серийной модели Ford Vedette после Второй мировой войны в 1948 году. Инженер изначально работал в конструкторском бюро компании GM над автомобилем для широкого потребителя Chevrolet Cadet.

Модель в серию не пошла, а конструктор ушел к конкурентам, где и применил собственные наработки. На деле же подвески такого типа несколько иной конфигурации без поперечного качающегося рычага применялись еще на заре автомобилестроения.

В 20-х годах прошлого века в итальянской инженером Гуидо Форнаца была разработана принципиальная схема и запатентована в Соединенных Штатах 15 сентября 1925 года.

Компоновка имела привычный для нас вид с нижним качающимся рычагом и поворачивающейся вертикальной стойкой. Американский конструктор Earl Steel McPherson использовал общий принцип действия, доработал и реализовал его в металле. Основной сложностью на начальном этапе был невысокий ресурс телескопических стоек. С развитием технологий данную проблему удалось решить.

Изначально данный тип подвески планировалось применить не только в передней части автомобиля, но и сзади. После долгих обсуждений выбор был сделан в пользу традиционной схемы. Впервые такой тип подвески задних колес был применен в 1957 году Колином Чепменом на модели «Лотус Элит». В силу этого обстоятельства в Новом Свете и Великобритании данную конструктивную схему принято называть подвеской типа Chapman.

Альтернативным вариантом истории развития подвесок данного типа можно считать конструкцию с двумя рычагами разной длины. Верхний узел при этом значительно короче нижнего, а пружин с амортизатором располагалась над ними. Такая схема применяется в полноприводной «Ниве», вал с внешним шарниром равных угловых скоростей находится как раз между рычагами.

Отличительные характеристики

Если сравнивать разработку МакФерсона с предыдущим вариантом автомобильной подвески, то основная разница здесь заключается в том, что шаровую опору перенесли в верхнюю крайнюю точку стойки амортизатора. Параллельно с этим изменился шарнир, а опора стала шариковым подшипником радиального типа. Отныне вся нагрузка приходится на верхнюю часть стойки. Ранее в моторном отсеке использовать штампованные брызговики, изготовленные из тонкого металла. На нём крепился основной узел. Но с приходом подвески МакФерсон такой брызговик уже не мог выполнять свои задачи, потому его в несколько раз вынуждены были усилить. Пройдя все усовершенствования, новый вариант автомобильной подвески получил упрощённую схему, но максимально соответствовал всем актуальным требованиям в плане безопасности.
Основной пик популярности пришёлся на 70-ые годы прошлого века. С того момента началось активное применение разработки инженера Эрла МакФерсона, которое не снижается до сих пор. Это обусловлено появлением телескопической стойки амортизатора, ресурс которой значительно увеличился. Именно новый амортизатор сделал из подвески МакФерсон настоящий бестселлер своего времени, а также позволил сохранить устройство актуальным до нашего времени. Новые разработки в автомобилестроении позволили сделать подвеску Эрла технологичной, но вместе с этим очень дешёвой в плане изготовления. Поэтому МакФерсон активно используется на автомобилях бюджетного и среднего класса.

Проблема реализации возможностей

В 1982 году подвеску МакФерсон начали использовать на более дорогих автомобилях. К таковым можно смело относить Audi 100, Mercedes 124, актуальный модельный ряд от BMW и множество других авто. Несколько лет решение автопроизводителей было совершенно оправданным и логичным. Но постепенно подвеска переставала соответствовать актуальным тенденциям, начинала устаревать. Её технические характеристики уже не соответствовали новым тенденциям в разработке автомобилей. Для более новых и дорогих машин МакФерсон больше не подходила, поскольку не могла обеспечить нужное качество кинематики и достаточно плавный ход. Да и производители дорогих иномарок не нуждались в том, чтобы использовать дешёвые компоненты.

Хотя схема МакФерсон соответствовала своим прямым функциям, всё равно от неё начали постепенно отказываться. Но производители дешёвых автомобилей не стали исключать из своей конструкции эту подвеску, поскольку она идеально подходила по характеристикам и стоимости. Постепенно подвеску улучшали и модернизировали, но она так и осталась достоянием преимущественно бюджетного сегмента автомобилестроения.

Ликбез по подвеске типа МакФерсон

Александр Расторгуев [razborkazapzap]

08.07.2019, Просмотров: 1147

В данной статье я расскажу о самой распространенной подвеске — McPherson. Ниже будет описаны конструктивные особенности, достоинства и недостатки, диагностика и специфика ремонта, и другие сопутствующие моменты.

Конструктивные особенности

Со времен появления МакФерсон, до сегодняшнего дня она модернизировалась не единожды. Зачастую такой тип подвески устанавливается на автомобилях с переднем приводов, позволяя компактно и благополучно установить двигатель поперечно. Подобный тип конструкции отличается простотой и надежностью. Прародителем такой подвески, которую мы имеем сегодня, является независимая подвеска на двойных поперечных рычагах. Особенность конструкции заключается в наличии пружины в верхней части. Существует пять главных отличий амортизационной стойки от обычного телескопического амортизатора:

• усиленная конструкция, так как на амортизатор устанавливается пружина, опорный подшипник, крепится поворотный кулак и чаще чего стойка стабилизатора
• более толстый шток
• поворотная опора поворачивается вместе с колесом
• удачно переносит разного вида нагрузки (осевые, боковые и перепады)
• сложный механизм относительно обычного однотрубного амортизатора

McPherson в простейшем исполнении состоит из следующих деталей:

• подмоторная балка или подрамник (в случае с автомобилями ВАЗ 2108-2172 это балка с “крабами” и растяжка между рычагами)
• стабилизатор поперечной устойчивости со стойками на шарнирных соединениях, либо комбинированном соединении “шарнир-втулка”, либо как на ВАЗ 2108-2172 это, так называемые “яйца”, когда стойка стабилизатора соединена к рычагу, а не к амортизационной стойке
• цапфа
• поперечный рычаг в одном или нескольких количествах.

Вкратце о каждом элементе подвески, за что отвечает:

Подрамник

Подрамник — несущий элемент автомобиля. К кузову, а именно к лонжеронам, он крепится болтами через сайлентблоки, чтобы снизить вибронагруженность на кузов, передаваемый от подвески. Также к нему крепится двигатель, КПП, рулевая рейка, стабилизатор и рычаги. Благодаря тому, что рычаг крепится к подрамнику в двух местах, это дает жесткость рычагу в продольном направлении.

Амортизационная стойка

Амортизатор гасит колебания пружины. Нижняя часть крепится с поворотным кулаком, а верхняя, через опорный подшипник к кузовному стакану.

Стабилизатор

Неотъемлемая деталь подвески. За счет того, что крепится к амортизационной стойке через шарнирное соединение, это позволяет поворачивать стойке. Основная ударная нагрузка ложится на пружину, колебания которой гасятся амортизатором. Для исключения продольного перемещения колеса, нижний рычаг А-образной формы крепится в двух местах. Так как рычаги не зависят друг от друга, это дает возможность при неровностях колесам вести себя независимо друг от друга.

Достоинства и недостатки МакФерсон

Начну о достоинствах, которые подчеркивают сами инженеры-конструкторы, так как большинство автомобилей как раз имеют переднюю подвеску типа McPherson:

• относительно большой ресурс благодаря незамысловатой конструкции
• за счет универсальности инженеры применили такой тип подвески на заднюю ось, что в свою очередь, оказалось эффективно
• относительно невысокая стоимость комплектующих и ремонта, за счет небольшого количества деталей, обеспечивая простой и недорогой ремонт
• габариты позволяют устанавливать такую подвеску на малолитражки
• большой запас хода подвески, что позволяет регулировать клиренс под любой вкус и тип дорожного покрытия, также снижается вероятность пробоя подвески
• подвижные элементы МакФерсон самые нагруженные, а именно стойка самая нагруженная, что позволило значительно шаровую опору и сайлентблоки, продлив им срок службы.

Несмотря на явные преимущества, все же есть и недостатки конструкции, играющие непосредственную роль в массовом использовании:

• при замене амортизатора нужно совершить множество манипуляций, то есть разобрать почти всю подвеску, а также при разборке амортизационной стойки нужно иметь специальную головку, зажать шток амортизатора, сжать пружину
• нужно устанавливать только высококачественные амортизаторы, так как они являются самыми высоконагруженными
• чем больше ход подвески, тем шире меняется угол развала колес, негативно влияющий на устойчивость и неравномерный износ шин
• кузовной стакан должен быть максимально усиленным, так как постоянные нагрузки от стойки приводят к деформации, образованию микротрещин и коррозии
• за счет шумности МакФерсона ее не применяют на премиальных автомобилях, отдав предпочтение многорычажке.

Учитывая преимущества и недостатки, все же McPherson широко применяется на бюджетных автомобилях, а также на автомобилях более высокого класса. Эта подвеска относительно дешевая, неприхотливая, в чем то даже простая в ремонте, а для некоторых автомобилей существуют вариации улучшения подвески в виде усиленных рычагов, шаровых опор, стоек и пружин.

Неисправности МакФерсон

Раскачка кузова — выход из строя амортизационных стоек, не способных гасить движение пружин. Сразу же снижается управляемость, комфорт и повышается опасность движения. Немаловажно менять вовремя стойки, так как такие системы, как ABS и ESP могут сработать неправильно, виной чему излишняя раскачка и разная нагрузка на колеса. Курсовая устойчивость “хромает” — вина одного из амортизатора. Когда один из них проседает, то на повороте это сказывается заносом.

Самостоятельное занижение подвески — такого рода “тюнинг” приведет к тому, что слабые места кузова, где есть хоть малейшая микротрещина, превратится в опасную область, требующую немедленного ремонта. Уменьшенный ход подвески в общем сказывается на комфорте передвижения, зато дает достаточную устойчивость.

Износ шин неравномерен — одна из распространенных проблем МакФерсона, так как здесь плавающий угол развала, особенно при люфте шаровой опоры и сработанных сайлентблоках.

МакФерсон еще долго будет пользоваться спросом при проектировании современных автомобилей, так как сегодня мировые автопроизводителей призваны снижать себестоимость автомобильной продукции, а также уменьшать в размере конструкции для уменьшения общего веса автомобиля.

Что такое стойка MacPherson?

Термин «стойка МакФерсона» может относиться как к типу стойки, так и к системе подвески, в которой она используется. В этом типе системы подвески используется один компонент (одноименная стойка Макферсона) для замены двух компонентов, которые присутствовали в более ранних системах: опоры подвески для колеса и шарнира для рулевого управления. Более ранние системы обычно использовали пружину, амортизатор или другой компонент для требований подвески и такой компонент, как шкворень, который служил рулевым шарниром. Это упрощение приводит к тому, что системы со стойками Макферсона менее дороги в производстве, чем другие системы, хотя есть и некоторые недостатки.

Стойки MacPherson пользуются популярностью уже несколько десятилетий.

Содержание

• 1 История стойки MacPherson
• 2 Как работает подвеска стойки MacPherson?
• 3 Преимущества и недостатки подвески со стойками МакФерсон
• 4 Отказ стойки МакФерсон

История стойки Макферсон

История стойки Макферсон восходит к более ранней системе, которая первоначально использовалась Fiat. Эта система, которая восходит к 1920s и другая аналогичная конструкция на основе листовой рессоры, которую использовал французский автопроизводитель Cottin-Desgouttes, являются ранними примерами конструкций, в которых шарнир рулевого управления и подвеска объединены в единый компонент.

Опираясь на эти более ранние идеи, Эрл Макферсон впервые начал разрабатывать свою собственную систему, в которой использовалась унифицированная цилиндрическая пружина и узел амортизатора в 1940-х годах. Его первоначальная работа над этим новым типом системы подвески была сделана, когда он работал в General Motors, где он был главным инженером их проекта «легкий автомобиль». Идея заключалась в том, чтобы спроектировать автомобиль, который был бы легче, маневреннее и дешевле, чем что-либо на рынке, и система подвески MacPherson сыграла важную роль в этой конструкции. Однако General Motors закрыла проект до того, как он был реализован.

Эрл Макферсон упоминается в патентной заявке Форда 1949 года.

После того, как General Motors прекратила свой проект легкового автомобиля, Макферсон покинул компанию и перешел на работу в Ford. Он унес свои идеи с собой, и в 1949 году Форд получил патент (за который Макферсон получил признание как изобретатель) на конструкцию Макферсона. В этом патенте указано, что стабилизатор поперечной устойчивости служит натяжным стержнем. Эта система впервые появилась на Ford Vedette 1949 модельного года, и другие автомобили Ford (в Англии и Франции) также использовали ее в 1919 году. 50-х и 1960-х годов. Однако ряд факторов помешал немедленному широкому внедрению этой технологии.

Когда в 1960-х годах стала набирать популярность цельная конструкция кузова, автопроизводители по-новому взглянули на подвеску со стойками MacPherson. Из-за того, как устроены подвески со стойками МакФерсон, они лучше подходят для монококовых конструкций, модифицированной формой которых является цельный кузов. Это связано с тем, что верхняя точка крепления каждой стойки должна располагаться значительно выше рамы в конструкции кузова на раме. Поскольку весь кузов автомобиля обеспечивает структурную поддержку в конструкции монокока, широкое распространение цельного кузова также привело к широкому внедрению систем подвески со стойками МакФерсона.

Хотя современные стойки MacPherson по-прежнему носят имя Эрла Макферсона, большинство из них не подпадают под действие его патента. Это связано с тем, что автопроизводители обычно используют рычаг в качестве нижнего рычага управления, что эффективно устраняет необходимость в стабилизаторе поперечной устойчивости / натяжном стержне.

Как работает подвеска со стойками MacPherson?

Компоненты системы подвески со стойками МакФерсона.

В системах подвески со стойками МакФерсона обычно используется либо поворотный кулак, либо держатель ступицы, имеющий две точки крепления к кузову автомобиля. Нижняя точка крепления крепится к рычагу подвески гусеницы или нижнему рычагу подвески, и именно это соединение определяет как продольную, так и поперечную ориентацию колеса в сборе.

В свою очередь, верхняя точка крепления поворотного кулака или ступицы каким-либо образом крепится к узлу, содержащему цилиндрическую пружину и амортизатор. Именно эта комбинация корпуса, пружины и демпфера называется стойкой или, точнее, стойкой Макферсона. Обычно он проходит вверх в цельную оболочку и крепится болтами к месту, которое называется стойкой стойки.

Другим определяющим фактором в подвеске со стойками МакФерсон является то, что ось самой стойки также служит верхним шарниром рулевого управления (нижний шарнир является точкой крепления между поворотным кулаком и рычагом управления или гусеницей). Этот верхний шарнир Точка крепится к концу рулевой тяги, который, в свою очередь, крепится к рулевому механизму.

Преимущества и недостатки подвесок со стойками МакФерсон

Основные преимущества стоек МакФерсон связаны с относительной простотой этих систем. Поскольку верхний рычаг полностью исключается, для подвесок со стойками МакФерсона требуется меньше компонентов, а это означает, что их производство дешевле, чем другие типы систем подвески. Эта простота также означает, что они занимают меньше места, что является огромным преимуществом для небольших транспортных средств. Поскольку с обеих сторон моторного отсека занимает меньше места, остается больше места для двигателя и других компонентов.

Простота подвески со стойками MacPherson означает, что весь узел, включая ступицу, ротор и тормозной суппорт, можно снять как единое целое.

Конечно, общая простота подвески со стойками МакФерсон также приводит к ряду недостатков. Хотя это упрощает настройку геометрии подвески при ремонте (т. е. если ничего не погнуто, а вы все прикручиваете, то и кастер, и развал будут правильными), та же простота означает, что угол развала обязательно изменяется при вертикальное положение колеса меняется. В результате подвески со стойками МакФерсон обычно рассматриваются как обладающие худшими характеристиками управляемости по сравнению с другими системами подвески (например, двухрычажная подвеска и т. д.) 9 .0003

Другая основная проблема со стойками MacPherson связана со способом их крепления к кузову автомобиля. Поскольку верхняя часть стойки обычно устанавливается высоко в опоре стойки, а ее ось проходит прямо вниз к колесу, вибрации от колеса передаются непосредственно на кузов автомобиля. Это может привести к чрезмерному дорожному шуму и вибрации, которые несколько смягчаются втулками и другими узлами и механизмами.

Отказ стойки MacPherson

Поскольку стойка в системе амортизации MacPherson является неотъемлемой частью систем рулевого управления и подвески, отказ может иметь катастрофические последствия. Если неисправность возникает в точке крепления наконечника рулевой тяги или в точке крепления поперечного рычага, шина может повернуться под углом, что приведет к потере управления водителем. В некоторых случаях автомобиль может даже перевернуться. Подобные отказы обычно являются результатом производственных дефектов или ударных повреждений, а не изношенных или плохо обслуживаемых деталей.

Большинство отказов стоек МакФерсон связано с износом амортизатора, что происходит через определенные промежутки времени. В большинстве случаев этот тип отказа можно устранить, сняв узел стойки, ослабив натяжение пружины с помощью специального инструмента для сжатия и заменив картридж амортизатора. Часто это простая процедура крепления болтами, но некоторые стойки в сборе впоследствии необходимо тщательно выровнять, чтобы обеспечить правильные настройки развала и кастера.

Техническая характеристика: обслуживание стоек MacPherson

На современном быстро меняющемся рынке импортных услуг легко забыть об основах осмотра и ремонта стоек MacPherson в системах передней подвески. Но прежде чем мы приступим к обслуживанию стоек MacPherson, давайте взглянем на конструкцию и принцип действия большинства современных стоек передней подвески.

На самом базовом уровне стойка Макферсона состоит из поршня, соединенного со штоком поршня, который перемещается в трубке, заполненной маслом. В поршень встроен набор чувствительных к давлению клапанов с регулируемой скоростью, которые регулируют объем масла, протекающего через поршень. Эти узлы клапанов предотвращают неконтролируемую качку и отскок, которые в противном случае произошли бы в системе подвески.

Любая система гидравлического демпфирования также подвержена пенообразованию гидравлического масла в сложных условиях движения. Масло пенится, потому что в процессе увлажнения выделяется тепло. Тепло помогает воздуху, содержащемуся в трубке, смешиваться с маслом. Вспененное гидравлическое масло снижает демпфирующие свойства и приводит к потере управляемости. Вспенивание масла подавляется за счет подачи азота на стойку в сборе.

Инженеры также улучшают плавность хода, точно настраивая степень сжатия и растяжения стоек в сборе. В общем, стойки улучшают плавность хода автомобиля, позволяя стойке легче сжиматься, чем вытягиваться. Управление соотношением растяжения-сжатия позволяет стойке легко поглощать неровности без снижения контроля отскока. Эти улучшения обеспечивают более плавную езду при сохранении стабильности на высоких скоростях. На автомобилях с электронным управлением плавностью хода жесткость регулируется электронным способом, чтобы адаптировать подвеску от нормального к высокопроизводительному использованию. В любом случае по мере износа или механического износа этих систем происходит постепенная потеря контроля над плавностью хода и устойчивостью.

Геометрия подвески
Стойки MacPherson играют очень важную роль в определении современной геометрии подвески. Глядя на стойку подвески спереди, легко увидеть, что нижний рычаг может поворачиваться по гораздо большей дуге, не оказывая существенного влияния на вертикальное положение или угол развала колеса. Это позволяет шине поддерживать лучший контакт с дорогой даже в экстремальных условиях вождения.

В большинстве случаев продольное положение нижнего рычага управления поддерживается за счет соединения радиусного стержня рычага управления с рамой. В других, более сложных приложениях, подвеска со стойками может сочетать в себе характеристики как стоек Макферсона, так и систем подвески с короткими и длинными рычагами (SLA). Короче говоря, простота системы стоек Макферсона делает ее более конструктивно прочной и менее подверженной нормальному износу, чем обычная система SLA с ее множеством точек износа.

Геометрия рулевого управления
Стойки МакФерсона также определяют современную геометрию рулевого управления. Наклон стойки внутрь является частью угла наклона оси рулевого управления (SAI), встроенного в поворотный кулак. Наклон назад также определяет угол кастера. SAI устанавливает угол развала во время поворотов, а также помогает рулевому колесу вернуться в центральное положение. Положительный угол кастера, который эквивалентен наклону рулевой вилки велосипеда назад, уменьшает отклонение руля и помогает установить угол развала и схождение передних колес во время поворота.

Анализ геометрии стойки
При диагностике проблемы, связанной с износом рулевого управления или шин, важно проверить переднюю подвеску на наличие погнутых частей. В некоторых случаях может погнуться стойка возле места ее соединения с поворотным кулаком или может погнуться сам шток поршня. Любое условие приведет к изменению угла развала, наклона оси рулевого управления и, возможно, радиуса рулевого управления или эффекта Аккермана на этом колесе.

При подозрении на повреждение подвески начните с проверки сход-развала. Если, например, подвеска со стороны водителя соответствует техническим характеристикам, а со стороны пассажира не соответствует техническим характеристикам, возможно, пострадали нижний рычаг подвески, радиусная тяга, рулевая тяга, поворотный кулак или стойка со стороны пассажира. повреждение при столкновении. В общем, если угол развала не соответствует норме и не регулируется, вполне возможно, что поворотный кулак, как и стойка, погнуты.

Места износа стойки
Наиболее важной частью любой проверки рулевого управления и подвески является запуск двигателя и заезд автомобиля в сервисный отсек. При запуске двигателя рулевое колесо должно оставаться устойчивым, а усилитель руля должен плавно поворачиваться от упора до упора и возвращаться в исходное положение по мере ускорения автомобиля. Если рулевое управление слегка поворачивается при запуске двигателя, возможно, автомобиль имеет неисправный рулевой механизм. Если рулевое колесо не возвращается в центральное положение, обязательно проверьте опорные подшипники стойки во время замены стойки.

Выполнение обычного теста на отскок является следующим шагом в оценке износа стойки в сборе. В этом тесте передняя часть автомобиля должна отскакивать, либо поставив колено на передний бампер, либо осторожно положив руки на переднюю опору ядра или другую существенную часть переднего зажима кузова.

В целом подвеска должна демпфировать при первом же отбое. Помните, что некоторые пружины и стойки, особенно на роскошных автомобилях, из-за своей конструкции кажутся мягкими во время теста на отскок. Если тест на отскок сопровождается необычным скрипом или стуком, определите местонахождение этих шумов с помощью стетоскопа механика или поместите пальцы на точки поворота подвески, пока партнер раскачивает подвеску.

Если подвеска дребезжит на малой скорости на неровной поверхности, возможно, изношена втулка штока стойки или внутренний конец рулевой тяги. В некоторых случаях износ штока стойки и другой износ можно обнаружить при ненагруженной и полностью выдвинутой подвеске. Пока вы это делаете, проверьте уплотнение штока поршня на предмет утечки масла. В то время как некоторая «сухая» утечка является нормальным явлением, появление неочищенного масла вокруг уплотнения указывает на серьезную утечку.

Наконец, проверьте высоту подвески. Автомобиль должен стоять ровно и соответствовать высоте, указанной производителем. Если автомобиль стоит неровно, проверьте, нет ли недостаточно накачанной шины или шины неправильного размера, провисшей пружины или узла стойки, который либо потерял заряд газа, либо заедает из-за механической неисправности, например, из-за отделения поршня от штока поршня. .
 
Замена стойки
Прежде всего, замена стойки — занятие не для неподготовленных рук. Во избежание серьезных травм всегда используйте необходимое оборудование и соблюдайте рекомендуемые меры безопасности.

Замена стойки дает уникальную возможность проверить систему рулевого управления и подвески, поскольку все эти связанные детали существуют в «разгруженном» состоянии со снятой стойкой. Для иллюстрации внутренний конец рулевой тяги, соединенный с рулевой рейкой, должен иметь предварительный натяг. По крайней мере, внутренний конец рулевой тяги не должен дребезжать при рывках вперед и назад.

В большинстве случаев внешние наконечники поперечной рулевой тяги предварительно нагружены и должны быть сжаты плоскогубцами для водяных насосов для выявления чрезмерного износа или проверены во время «сухого» испытания рулевого управления с напарником, поворачивающим рулевое колесо. Пока мы смотрим на наконечники рулевых тяг, мы также должны проверить пыльники рулевой рейки на предмет утечки масла или вздутия, что указывает на протечки уплотнений рулевой рейки.

Что касается износа подвески, помните, что нижний шарнир является «следящим» шарниром, предварительно нагруженным для поддержания точного выравнивания угла схождения. Если стойка снята, осмотрите нижний рычаг подвески и втулки радиусной тяги на предмет люфта. В то время как нижняя шаровая опора, нижний рычаг подвески и опоры радиальной тяги лишь незначительно влияют на углы кастера и развала, они оказывают существенное влияние на угол схождения, если позволяют колесам двигаться по дорожным колеям. Износ в любой нижней, ненагруженной точке крепления рычага управления приведет к отклонению рулевого управления и чрезмерному износу шин.

Далее, поскольку верхний подшипник стойки поддерживает вес автомобиля, он должен быть либо в отличном состоянии при замене стойки, либо его следует заменить вместе со стойкой. Говоря об аксессуарах стойки, проверьте состояние амортизирующих прокладок и пыльников стойки. Эти детали имеют жизненно важное значение для долговечности стойки и при необходимости подлежат замене.

С другой стороны, некоторые производители вторичного рынка поставляют сменные стойки в виде полных узлов, включая новую пружину и дополнительные компоненты. В краткосрочной перспективе эти сборки могут быть более дорогими, но гораздо менее трудоемкими в установке. В долгосрочной перспективе они, вероятно, окажутся более прибыльными и обеспечат более высокий уровень удовлетворенности клиентов за счет решения большинства проблем, связанных с обслуживанием изношенных стоек MacPherson.

Стойка MacPherson > Съел двигатель

Несмотря на то, что стойки MacPherson часто неправильно понимают и часто пишут с ошибками, они являются одной из наиболее распространенных систем подвески, используемых в современных автомобилях, которые можно найти на всем, от Proton Savvy до самого грозного Porsche 911 Turbo. В этой недавно переработанной и обновленной части Ate Up With Motor мы рассмотрим происхождение и работу стойки MacPherson, включая современные варианты, такие как Toyota Super Strut, GM HiPer Strut и Ford RevoKnuckle.

Примечание автора: Эта статья была значительно переписана, чтобы прояснить некоторые моменты и исправить некоторые фактические ошибки. Если вы уже знакомы с происхождением стойки MacPherson (или вам действительно все равно), перейдите на страницу 2 для технических подробностей.

ЭРЛ С. МАКФЕРСОН

Эрл Стил Макферсон (не Эрл Макферсон, как это часто пишут с ошибками даже в авторитетных источниках) родился в Хайленд-Парке, штат Иллинойс, пригороде Чикаго, 6 июля 189 г.1. После получения степени бакалавра машиностроения в Университете Иллинойса в 1915 году он переехал в район Детройта и пошел работать в Chalmers Motor Company.

Макферсон служил в Европе во время Первой мировой войны, сначала в качестве гражданского механика по двигателям в авиационном отделении Корпуса связи армии США (не летчик-истребитель, как иногда сообщалось), а затем в качестве капитана в американских экспедиционных силах. авиационно-технический отдел. Когда война закончилась, он вернулся в Детройт и устроился на работу в Liberty Motor Car Company. После того, как Liberty была выкуплена Columbia Motors в 19В 22 года Макферсон уехал в Хапп, где пробыл около десяти лет, в конце концов став помощником главного инженера.

Эрл Макферсон в 1950-х годах. (Авторское право на фото © Ford Motor Company; использовано с разрешения)

В 1934 году, когда Hupmobile сильно заболел, Макферсон и несколько других инженеров Hupp (включая будущего инженера кузова Hudson Карла Цензера и будущего инженера Nash Теда Ульриха) ушли в General Motors, где Макферсон стал помощником вице-президента по инжинирингу. Одним из их первых проектов была разработка прототипа будущего маленького Chevrolet с использованием запатентованной Баддом унифицированной конструкции. Поскольку прототип был выполнен центральным инженерным штабом, а не дивизией, мы предполагаем, что это был в первую очередь исследовательский проект, но он стал основой 19-й35 Opel Olympia и Vauxhall 10-4 1938 года, первые серийные автомобили GM с цельным кузовом.

Ценцер и Ульрих впоследствии ушли в The Budd Company, где продолжили работу над проектированием кузовов агрегатов, но Макферсон остался в GM. В мае 1935 года его перевели в подразделение Chevrolet, где он подчинялся тогдашнему главному инженеру Джеймсу М. Кроуфорду. Впоследствии Макферсон стал главным инженером Chevrolet по проектированию легковых и грузовых автомобилей.

CHEVROLET CADET

Весной 1945 года генеральный менеджер Chevrolet Марвин Э. Койл убедил президента GM Чарли Уилсона санкционировать создание нового подразделения легковых автомобилей и назначил MacPherson его главным инженером. Цель подразделения легковых автомобилей состояла в том, чтобы разработать более дешевый и экономичный компактный автомобиль, который дилеры Chevrolet могли бы продавать вместе со стандартным Chevrolet.

Проект легковых автомобилей Chevrolet был вызван опасениями Койла, что неизбежное окончание войны вызовет еще одну серьезную рецессию, подобную той, которая парализовала автомобильную промышленность вскоре после окончания Первой мировой войны (и почти уничтожила неоперившуюся Lincoln Motor Company Г. М. Леланда). , что привело к его приобретению Ford). Однако Койл, несомненно, также знал, что Форд разрабатывает свой собственный послевоенный легкий автомобиль, что просочилось в прессу прошлым летом и было подтверждено Фордом 19 июля.44. Поскольку ожидалось, что маленький Форд значительно снизит цену стандартного Форда (или Шевроле) со значительным и тревожным отрывом, для Шевроле имело смысл только начать работу над реакцией.

Художественная визуализация Chevrolet Cadet. Cadet был разработан Недом Никлзом (наиболее известным сегодня тем, что спроектировал Buick Riviera 1963 года и дал Buick его знаменитые иллюминаторы) при содействии Честера Анджелони. Закрытые передние колеса были темой стиля, позже принятой Nash-Kelvinator для их 1949 моделей Airflyte и Nash Rambler 1950 года. (Авторское право на изображение General Motors LLC, 2014. Используется с разрешения, GM Media Archive.)

Легкий автомобиль, впоследствии названный Chevrolet Cadet, дал Макферсону уникальную возможность разработать действительно новый дизайн, воплощающий его самые передовые идеи. Некоторые идеи Cadet были довольно радикальными по современным американским меркам, включая не только монококовую конструкцию, но и гидравлическое срабатывание сцепления и необычную центрально расположенную механическую коробку передач, соединенную со сцеплением через ШРУС и трубчатый карданный вал, заключенный в жесткую стальную трубу. . Двигатель, также совершенно новый, представлял собой легкую шестерку с верхним расположением клапанов с увеличенными квадратными размерами и двойными маховиками, развивавшую полную мощность 65 лошадиных сил (48 кВт) и крутящий момент 108 фунт-футов (146 Нм) при 133 куб. дюйм (2173 куб.см).

Cadet должен был предлагаться только как четырехдверный седан, компактный по внешним размерам, но обладающий примерно таким же внутренним пространством, как большой Chevy середины тридцатых годов. Целевой вес составлял всего 2200 фунтов (1000 кг), что примерно на полтонны меньше, чем у современных полноразмерных автомобилей Chevrolet, что способствовало отличной экономии топлива. Несмотря на очень скромную снаряженную массу, у Cadet также была достойная управляемость и удивительно комфортная езда, во многом благодаря самой примечательной и противоречивой особенности легкового автомобиля: полностью независимой подвеске.

ПОДВЕСКА CADET

В середине сороковых годов независимая подвеска все еще была относительно новой разработкой в ​​Соединенных Штатах. Независимая передняя подвеска стала стандартной для больших Шевроле только в 1941 году, и Форд вообще не предлагал ее до 1949 модельного года. Независимая задняя подвеска была еще менее известна за пределами горстки экзотических европейских автомобилей. Включение его в автомобиль, предназначенный для продажи менее чем за 1000 долларов (примерно на 10% меньше, чем у полноразмерного Chevrolet), было смелым шагом и, естественно, заставило руководство Chevrolet очень нервничать.

Подвеска Cadet, подробно описанная в патентной заявке Макферсона 1947 года, была прародительницей его более поздней конструкции стойки, хотя у обеих компоновок были другие предшественники, включая патент 1929 года, поданный бывшим управляющим директором FIAT Гвидо Форнака, и Stout Scarab Уильяма Стаута 1935 года. прототип. (Интересно, что патент Fornaca, который, насколько нам известно, никогда не применялся к серийным автомобилям, не упоминается в заявке Макферсона 1947 года, но — это среди ссылок, перечисленных в его 1949.)

Каждое колесо Cadet было подвешено на вертикальной стойке, которая включала в себя шпиндель колеса и цилиндрическую пружину, намотанную вокруг трубчатого амортизатора (сама по себе новинка в то время — современные автомобили GM все еще использовали амортизаторы рычажного действия). ). Каждая передняя стойка располагалась с помощью радиусного стержня и двух боковых тяг, а каждая задняя стойка располагалась с помощью одного продольного рычага и любопытного диагонального «качающегося звена», которое соединяло основание стойки с точкой на противоположной стороне кузова. за линией заднего моста. Полуоси, имевшие на обоих концах карданные шарниры, не способствовали размещению колес.

Фотография прототипа Chevrolet Cadet, сделанная, вероятно, где-то в 1946 году. У нас нет полных размеров этого прототипа, но колесная база составляла 108 дюймов (2743 мм), а 12-дюймовые колеса были указаны для уменьшения неподрессоренной массы. Четырехдверный седан должен был быть единственным кузовом Cadet. (Авторское право на фотографию принадлежит General Motors LLC, 2014 г. Использовано с разрешения, GM Media Archive.)

Макферсон был тщательно методичным инженером и был твердо убежден, что такая компоновка обеспечивает наилучший компромисс между стоимостью, эффективностью компоновки, управляемостью и ходовыми качествами. По общему мнению, прототипы Cadet с такой подвеской работали очень хорошо, но стоимость была проблематичной, и идея о том, что самая дешевая модель GM для США будет более сложной, чем самый дорогой Cadillac, вероятно, в некоторых кругах не прижилась. Макферсон был вынужден разработать ряд более дешевых альтернатив с жесткой осью, хотя бы для того, чтобы продемонстрировать превосходство своей полностью независимой установки. (Кстати, одной из этих альтернатив была модифицированная схема привода Hotchkiss с монолистовыми рессорами, подобными тем, которые использовались на более поздних моделях Chevy II/Nova с X-образным кузовом и Chevrolet Camaro/Pontiac Firebird первого поколения. )

Если бы Cadet был построен так, как хотел Макферсон, он стал бы знаковым автомобилем, но к 1946 году энтузиазм Chevrolet быстро угасал. Одной из причин был уход Марвина Койла, чье повышение до вице-президента группы в июне 1946 года оставило проект без явного сторонника, кроме самого Макферсона. Другим фактором была нехватка сырья, которая преследовала всех автопроизводителей в первые послевоенные годы, проблема, которая вынудила отложить производственные планы Cadet в сентябре и сделала целевую цену в 1000 долларов — вероятно, никогда не очень реалистичную с самого начала — еще более маловероятной.

Более того, послевоенная рецессия, которой опасался Койл, не наступила. С тех пор, как в конце 1945 года возобновилось производство гражданских автомобилей, бизнес процветал. Настоящей проблемой было не отсутствие покупателей, а нехватка автомобилей из-за забастовок и нехватки материалов. Отдел продаж Chevrolet, не имевший особого голоса в проекте Light Car, не видел особой потребности в более дешевом автомобиле меньшего размера и отказался от идеи продавать 300 000 таких автомобилей в год — минимальный объем, который, по оценкам Chevrolet, потребуется. заработать на кадете.

В мае 1947 года высшее руководство GM, наконец, прекратило деятельность подразделения по производству легковых автомобилей, хотя Макферсон и несколько человек из его команды были переведены в инженерный отдел корпорации, чтобы продолжить работу над Cadet в качестве передового исследовательского проекта.

Вопреки некоторым предположениям, Chevrolet Cadet , а не был основой Holden 48/215. 48/215, который был разработан примерно в то же время, что и Cadet, и дебютировал в Австралии в ноябре 1948 года, фактически был основан на более раннем прототипе небольшого автомобиля, 195-Y-15, разработанная GM Engineering незадолго до войны; любое сходство между 195-Y-15 и Cadet было случайным. 48/215 был длиннее, имел значительно более короткую колесную базу и значительно более широкую колею и не имел ни одной из новых инженерных особенностей Cadet, за исключением его унифицированной конструкции «Aerobilt». (Фото: «1948 Holden FX Sedan» © Sicnag, 2011; размер и модификация (уменьшение бликов и затемнение номерного знака) 2014 г. Аароном Северсоном и использование в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution 2.0 Generic, при этом эта модифицированная версия предлагается под той же лицензией)

MACPHERSON AT FORD

Возвращение в корпоративную инженерию не было для Макферсона счастливым, в значительной степени потому, что это означало, что он снова будет работать со своим бывшим начальником Джеймсом Кроуфордом, который двумя годами ранее стал корпоративным вице-президентом по инженерии. Кроуфорд и Макферсон никогда не сходились во взглядах, и их разногласия по поводу кадета были особенно напряженными.

Эта ситуация вскоре привлекла внимание Гарольда Т. Янгрена, который был главным инженером Oldsmobile с 19С 33 по 1944 год и недавно был назначен вице-президентом по проектированию в Ford Motor Company. По приглашению Янгрена Макферсон покинул GM и стал исполнительным инженером Ford по проектированию и разработке в сентябре 1947 года. Без него срок действия проекта Cadet истек год спустя.

Когда Макферсон прибыл в Ford, собственное подразделение компании по производству легковых автомобилей уже было закрыто, но сама машина привлекла внимание Мориса Дольфуса, главы французской дочерней компании Ford, который решил купить дизайн, преобразовать его в метрические размеры, и запустить его в производство как французский Ford Vedette. Мы не знаем, принимал ли Макферсон какое-либо участие в разработке Vedette, которая дебютировала примерно через год после его прихода в Ford, но если да, то оно, вероятно, было незначительным. (У Vedette действительно была независимая передняя подвеска, но, вопреки многим сообщениям (и нашей собственной предыдущей ошибке), она делала

, а не используют стойки.)

Макферсон получит возможность применить некоторые из своих идей относительно небольших автомобилей к другим продуктам для английских и немецких дочерних компаний Форда, которые в то время все еще сильно зависели от штаб-квартиры корпорации в Дирборне как в плане проектирования, так и стайлинг. В январе 1949 года он подал заявку на патент (переуступленный Форду) на то, что мы теперь называем «классической» подвеской со стойками МакФерсона, более подробно описанной на следующей странице. Во многих отношениях это была дальнейшая доработка подвески Cadet, направленная на минимизацию веса и производственных затрат.

Первыми серийными автомобилями со стойками MacPherson были английский Ford Consul 1951 года и шестицилиндровый Ford Zephyr. Это Mk1 Consul, который имел длину 164,8 дюйма (4185 мм) при колесной базе 100 дюймов (2540 мм) и был оснащен рядным четырехцилиндровым двигателем объемом 1508 куб. См (92 куб. Дюйма). Zephyr был на 4 дюйма (101 мм) длиннее колесной базы и на 7 дюймов (178 мм) длиннее в целом, чтобы освободить место для его рядной шестерки объемом 2262 куб. См (138 куб. Дюймов). Обе машины, кстати, были немного меньше неудавшегося Chevrolet Cadet, хотя у английских автомобилей передняя колея была шире. (Авторское право на фото © Ford Motor Company; используется с разрешения)

Позже в том же году новая подвеска была включена в прототип английского Ford Consul, который в конце 1950 года стал первым серийным автомобилем. В отличие от Cadet, Consul (и его шестицилиндровый собрат Ford Zephyr) не имел независимой задней подвески, вместо этого сохраняя более дешевый привод Hotchkiss. Хотя в патентной заявке Макферсона отмечалось, что конструкция стойки может быть легко адаптирована для использования на задних колесах, Ford не будет использовать задние стойки ни на одной серийной модели до появления Ford Escort Mk3 в 1919 году.80.

Передняя подвеска со стойками MacPherson впоследствии применялась на всех английских моделях Ford и на некоторых модификациях немецкого Taunus. Любопытно, что Ford не использовал стойки ни на одной из моделей американского производства до первой платформы Fox Fairmont в 1978 году. — установленные пружины (на каждом верхнем поперечном рычаге), которые иногда неправильно называют стойками. Ford ненадолго задумался об использовании стоек MacPherson для передней подвески модели 19.58 Ford Thunderbird, но в конце концов отказался от этого, потому что потенциальная экономия средств перевешивалась отсутствием унификации с другими моделями Ford.

Другие производители не спешили внедрять стойки MacPherson, по-видимому, из-за ранее существовавших патентов, но в 1957 году Колин Чепмен из Lotus Engineering предложил новый вариант темы MacPherson для гоночного автомобиля Lotus Type 12. Так называемая «стойка Чепмена», используемая только на задних колесах, использовала полуоси с двойным шарниром в качестве поперечных рычагов, дополненные продольными рычагами с каждой стороны. Lotus также использовала стойки Чепмена на Type 14 Elite с 19 века.59 до 1962 года, но отказались от них на более позднем Elan в пользу более традиционной компоновки задней стойки.

Стойка MacPherson, безусловно, была самым признанным вкладом Эрла Макферсона в Ford, но далеко не единственным. Другие включали работу с поставщиком Thompson Products над разработкой шаровых шарниров передней подвески, подходящих для полноразмерных американских автомобилей (впервые принятых на вооружение Lincoln в 1952 году и Ford и Mercury в 1954 году), и продвижение монококовой конструкции для Thunderbird и Lincoln 1958 года. Макферсон мог быть вспыльчивым и, как многие решительно рациональные люди, не терпел ничего, что считал легкомысленным, но его инженерные таланты были значительны.

В Ford Thunderbird 1958–1960 годов не использовались стойки MacPherson (хотя Ford серьезно собирался сделать это), но это был один из первых унифицированных автомобилей Ford для рынка США, в основном по настоянию MacPherson. (Прежде чем кто-нибудь спросит, более ранняя конструкция моста и фермы Lincoln Zephyr и Continental не была монококом в современном понимании.) (фото автора)

Макферсон был повышен от исполнительного инженера до главного инженера в 1949 году. В мае 1952 года , он сменил Гарольда Янгрена на посту вице-президента Ford по проектированию. Проблемы со здоровьем и приближающийся пенсионный возраст побудили Макферсона уйти с этой должности 19 апреля.57, его сменил Эндрю Кучер, но он остался в Ford еще на год в качестве вице-президента и советника по инженерной политике. Макферсон умер в 1960 году в возрасте 69 лет.