Підвіска макферсон вона ж підвіска МакФерсона англ MacPherson suspension незалежна підвіска у якої напрямний пристрій ко

Підвіска макферсон вона ж підвіска МакФерсона (англ. MacPherson suspension) — незалежна підвіска, у якої напрямний пристрій кожного колеса має телескопічний механізм, з'єднаний у верхній частині з рамою (кузовом) шарнірно, а в нижній — через шарнірно приєднаний важіль.

Підвіска макферсон на прикладі лівого переднього колеса на автомобілі з приводом на задні колеса:

   Деталі кузова;

   Нижній важіль;

   Стабілізатор поперечної стійкості;

   Пружний елемент (пружина);

   Амортизаторна стійка;

   Шарнірне кріплення стійки;

   Поворотний кулак і маточина колеса;

   Тяга керма;

Загальні поняття

Конструкцію було отримано шляхом трансформації підвіски на подвійних поперечних важелях. У ній залишено лише один поперечний важіль внизу, взаміну другого важеля застосовано високо розташований під крилом шарнір — місце кріплення на бризковику крила поворотної (у випадку передньої підвіски з керованими колесами) стійки (англ. MacPherson strut — амортизаторна стійка), що відіграє одночасно роль амортизатора і зв'язує цей шарнір з нижнім поперечним важелем. Стабілізатор поперечної стійкості у такій підвісці може грати роль частини нижнього важеля — стабілізатора поперечної стійкості, хоча у переважній більшості зазвичай застосовують трикутні або Г-подібні важелі і окремий стабілізатор.

Для підвіски макферсон важливе значення має такий параметр, як нахил амортизаторної стійки. Для корекції ходових якостей автомобіля застосовують як подовжній, так і поперечний нахил.

У рідкісних випадках як пружний елемент у підвісці макферсон може використовуватися не пружина, а торсіон. Приклад такої підвіски — передня на «Порше 911». Крім цього, пружина у такій підвісці не обов'язково розташовується навколо амортизаторної стійки — наприклад, на Mercedes-Benz W124 і багатьох автомобілях платформи пружина і амортизаторна стійка передньої підвіски макферсон монтувались окремо одна від одної.

Підвіска макферсон може використовуватися як для передніх, так і для задніх коліс. Однак в англомовних країнах аналогічну підвіску задніх коліс прийнято називати «підвіскою Чепмена» (англ. Chapman strut).

У порівнянні з підвіскою на подвійних поперечних важелях, «макферсон» поступається за параметрами кінематики (головним чином через істотно більшу зміну розвалу коліс при ходах стиснення і відбою), у значно більшій мірі передає на кузов автомобіля вібрації і шуми, займає багато місця по висоті, а також складніша в обслуговуванні через необхідність демонтажу всієї стійки наприклад для заміни або ремонту амортизатора, зате дешевша і технологічніша у виробництві, компактна по ширині і має невелику масу, що зумовило широке її застосування в практиці сучасного автомобілебудування.

Історичні дані

Підвіска типу «коливна свіча» — попередник «макферсона» (Fournier Voiturette BaBy, 1912 рік)

Ford Vedette — перший автомобіль з підвіскою системи МакФерсона

Ця підвіска була названа іменем американського інженера з фірми «Форд» Ерла Стилі МакФерсона (англ. Earle Steele MacPherson, 1891—1960), який розробив її у другій половині сорокових років, ще будучи співробітником GM і працюючи над проектом для американського ринку легкого і дешевого автомобіля , що не пішов у серійне виробництво, а згодом вперше застосував на серійному авто моделі 1948 року, що випускався французькою філією компанії. Пізніше вона використовувалась на Ford Zephyr (1950) і Ford Consul (1951), котрі також претендують на звання перших крупносерійних автомобілів з такою підвіскою, так як завод-виробник Vedette в Пуассі на початках мав значні труднощі з освоєнням нової моделі.

Насправді, багато в чому аналогічні до «макферсона» підвіски розроблялися і набагато раніше, від початку XX століття, зокрема, дуже схожий тип був розроблений інженером фірми «Фіат» Guido Fornaca в середині двадцятих років — вважається, що МакФерсон частково скористався його розробками.

Безпосередній предок цього типу підвіски — різновид передньої підвіски на двох поперечних важелях неоднакової довжини, в якій пружина в єдиному блоці з амортизатором була винесена в простір над верхнім важелем. Це робило підвіску компактнішою, і дозволяло на автомобілі з переднім приводом пропустити між важелями піввісь з шарніром.

Замінивши верхній важіль з кульовою опорою і розташованої над ним блоком амортизатора і пружини на амортизаторну стійку із закріпленим на бризковику крила поворотним шарніром, МакФерсон отримав компактну, конструктивно просту і дешеву підвіску, названу його ім'ям, яка незабаром була застосована на багатьох моделях компанії «Форд» для європейського ринку.

В оригінальному варіанті такої підвіски кульовий шарнір розташовувався на продовженні осі амортизаторної стійки, таким чином вісь амортизаторної стійки була і віссю повороту колеса. Пізніше, наприклад на Audi 80 та Volkswagen Passat перших поколінь, кульовий шарнір стали зміщати назовні до колеса, що дозволяло отримати менші, і навіть від'ємні значення плеча обкату.

Масового поширення ця підвіска набула лише у сімдесяті роки 20 ст., коли були остаточно вирішені технологічні проблеми, зокрема — масового виготовлення амортизаторних стійок з необхідним ресурсом. У зв'язку зі своєю технологічністю і дешевизною даний тип підвіски згодом швидко знайшов широке застосування в автомобілебудуванні, незважаючи на цілу низку недоліків.

У вісімдесяті роки намітилася тенденція до повсюдного використання підвіски макферсон, в тому числі — на великих і порівняно дорогих автомобілях (Audi 100, Mercedes-Benz W124, Opel Senator, практично весь модельний ряд BMW другої половини 70-х — початку 90-х років та інші, а також багато американських моделей). Однак згодом необхідність подальшого зростання технічних і споживчих якостей зумовила повернення на багатьох порівняно дорогих автомобілях до підвіски на подвійних поперечних важелях (Audi A4 і A6, Mercedes-Benz W210, наступні моделі BMW), дорожчої у виробництві але з кращими їздовими характеристиками.

МакФерсон створював свою підвіску для установки на всі колеса автомобіля, як передні, так і задні — зокрема, саме так вона була використана в проекті . Однак на перших серійних моделях підвіска його розробки була застосована тільки спереду, а задня з міркувань спрощення і здешевлення залишалася традиційною, залежною з жорстким ведучим мостом на поздовжніх ресорах.

Тільки в 1957 році інженер фірми «Лотус» Колін Чепмен застосував аналогічну підвіску для задніх коліс моделі «Лотус Еліт», тому її в англомовних країнах прийнято називати «підвіскою Чепмена». Але, наприклад, в Німеччині такої різниці не робиться, і поєднання «задня підвіска макферсон» вважається цілком припустимим.

Переваги та недоліки

Основні переваги:

мала собівартість виготовлення;
компактність;
велика відстань по висоті між опорними вузлами, що зменшує сили, що виникають в місцях кріплення до кузова;
можливість здійснення великих конструктивних ходів;
менша маса непідресорених частин;
значний ресурс роботи та простота діагностування несправностей.

Основні недоліки:

дещо гірші кінематичні характеристики в порівнянні з підвіскою на двох поперечних або поздовжніх важелях: при великому ході підвіски розвал (кут нахилу колеса до вертикальної площини) буде змінюватись, і тим більше, чим більший хід підвіски;
передавання зусилля на порівняно слабкі бризковики крила, що вимагає їх підсилення, тому підвіска макферсон придатна головним чином для експлуатації на впорядкованих дорогах. При експлуатації у складних дорожніх умовах вона має меншу довговічність у порівнянні з іншими типами підвісок;
небезпека експлуатації з «пробитою» стійкою, що приводить до порушень геометрії підвіски;
складність ізоляції від дорожніх шумів;
менша здатність до компенсації поздовжнього крену при гальмуванні у порівнянні з підвіскою на подвійних важелях. З 1990-х років важелі підвіски макферсон стали зазвичай робити L-подібними, з більшою основою, що дозволило відмовитися від використання плечей стабілізатора як частини важеля підвіски і задати оптимальнішу з точки зору протидії крену при гальмуванні геометрію;
тертя між штоком і напрямною, що погіршує роботу підвіски.

Через перелічені недоліки, підвіска макферсон практично ніколи не використовується на:

гоночних і дорогих спортивних моделях — перевага у вартості не компенсує деяке погіршення кінематики, критичне для таких автомобілів;
легких вантажних автомобілях з незалежною підвіскою, через значні навантаження у зоні кріплення стійки до бризковика;
тривалий час не застосовувалась на автомобілях з гідропневматичною підвіскою — через відсутність місця для гідропневматичного пружного елемента (але у подальшому використовувалась на автомобілях компанії Citroën, таких як: Citroën BX, Citroën Xantia, Citroën XM, Citroën C5 I покоління).

Див. також

Торсіонна підвіска

Примітки

ДСТУ 2947-94 Автотранспортні засоби. Підвіски автомобілів. Терміни та визначення.
Раймпель Й. Шасси автомобиля./ Сокр. пер. 1 тома 4-го нем. изд В. П. Агапова; Под ред. И. Н. Зверева. — М.: Машиностроение, 1983. — 536 с. (рос.)
SIA Flashback — The Truth About Chevy's Cashiered Cadet
на сайті «4 Car» у рубриці «100 Greatest innovations» (англ.)
Setright, L.J.K. «MacPherson Strut: Legs to Support the Car», in Northey, Tom, ed. World of Automobiles .-London: Orbis, 1974, Volume 11, p.1235. (англ.)

Джерела

Раймпель Й. Шасси автомобиля./ Сокр. пер. 1 тома 4-го нем. изд В. П. Агапова; Под ред. И. Н. Зверева. — М.: Машиностроение, 1983. — 536 с.
Раймпель Й. Шасси автомобиля: Элементы подвески. (Fahrwerktechnik: Federung Fahrwerkmechanik). / Перевод с нем. А. Л. Карпухина. Под ред. Г. Г. Гридасова. — М.: Машиностроение, 1987. — 288 с.

Посилання

Вікісховище має мультимедійні дані за темою: Підвіска макферсон

Патенти на підвіску макферсон

[1] ДСТУ 2947-94 Автотранспортні засоби. Підвіски автомобілів. Терміни та визначення.

[Reimpell-2] Раймпель Й. Шасси автомобиля./ Сокр. пер. 1 тома 4-го нем. изд В. П. Агапова; Под ред. И. Н. Зверева. — М.: Машиностроение, 1983. — 536 с. (рос.)

[3] SIA Flashback — The Truth About Chevy's Cashiered Cadet

[4] на сайті «4 Car» у рубриці «100 Greatest innovations» (англ.)

[5] Setright, L.J.K. «MacPherson Strut: Legs to Support the Car», in Northey, Tom, ed. World of Automobiles .-London: Orbis, 1974, Volume 11, p.1235. (англ.)