Подвеска Макферсон — конструкция автомобильной подвески¶

Подвеска Макферсон — тип независимой автомобильной подвески, разновидность стойки Макферсон, в которой амортизаторная стойка совмещает функции демпфирующего элемента и направляющего механизма. Одна из наиболее распространённых конструкций передней подвески легковых автомобилей благодаря простоте, компактности и относительно низкой стоимости производства.

¶Происхождение и история

Конструкция названа в честь американского инженера Эрла С. Макферсона (Earl S. MacPherson), работавшего в компании Ford Motor Company в 1950-х годах. В 1951 году Макферсон получил патент на конструкцию подвески, объединяющую амортизатор и направляющую стойку в единый узел. Ранее подобные решения использовались в некоторых европейских автомобилях, в частности в разработках компании Bristol Cars и в конструкциях Ганса Ледвинки, однако именно Макферсон довёл схему до промышленного массового применения. Первым серийным автомобилем с подвеской Макферсон считается Ford Consul, выпущенный в 1950 году. В СССР данная схема получила распространение на автомобилях «Москвич-407» (1958 год) и позднее на ВАЗовских моделях, начиная с «Жигулей» ВАЗ-2101.

¶Устройство

Основные элементы подвески Макферсон:

• Амортизаторная стойка — вертикальный узел, внутри которого расположен амортизатор (демпфер), а вокруг — витая цилиндрическая пружина. Стойка закреплена в нижней части на поворотном кулаке колеса, а в верхней — через опорный подшипник и резиновую опору на кузов автомобиля.
• Поворотный кулак (стойка) — деталь, к которой крепится ступица колеса и которая обеспечивает поворот колеса вокруг вертикальной оси.
• Нижний рычаг (поперечный) — одиночный рычаг, соединяющий поворотный кулак с подрамником или кузовом. Обеспечивает нижнюю точку крепления и определяет траекторию движения колеса.
• Стабилизатор поперечной устойчивости — торсионный стержень, соединяющий левую и правую стороны подвески, уменьшающий крен кузова в поворотах.
• Опорный подшипник — верхняя точка крепления стойки, через которую стойка вращается при повороте колеса.

Принцип работы: при наезде на неровность колесо перемещается вертикально, сжимая пружину и демпфируя удар амортизатором. Стойка при этом вращается вокруг собственной оси (через верхний опорный подшипник) и одновременно качается относительно шарнира нижнего рычага. Направление оси стойки определяет линию, вдоль которой колесо перемещается относительно кузова.

¶Характеристики

¶Достоинства

• Простота конструкции — минимальное количество элементов по сравнению с многорычажными схемами.
• Компактность — малая ширина узла подвески освобождает место в моторном отсеке для поперечного расположения двигателя и трансмиссии.
• Низкая стоимость — экономия на деталях и лёгкость сборки.
• Лёгкость ремонта — амортизаторная стойка заменяется в сборе, без сложной разборки.
• Малый вес неподрессоренных масс — улучшает плавность хода.

¶Недостатки

• Ограниченная кинематика — при ходе подвески колесо меняет развал (угол наклона к вертикали), что ухудшает управляемость на неровностях.
• Передача ударов на кузов — верхняя опора стойки жёстко связана с кузовом, поэтому через неё в салон проникают шум и вибрации (в отличие от подвесок, где верхний шарнир вынесен на подрамник).
• Зависимость геометрии от крена кузова — при крене стойка меняет угол, что может вызывать эффект «подруливания».
• Высокая нагрузка на опорный подшипник — со временем появляется стук при поворотах.

¶Применение

Подвеска Макферсон применяется на большинстве современных легковых автомобилей малого и среднего класса в качестве передней подвески. На автомобилях Volkswagen, Skoda, Renault, Toyota, Hyundai, Kia, Lada и многих других марок она является базовой конструкцией. На задней оси схема используется реже — как правило, в упрощённом варианте «полутора рычагов» или «гнутая балка» на бюджетных моделях. Модификацией является подвеска «Макферсон с косой пружиной» (MacPherson with inclined spring), где пружина установлена под углом к оси стойки для уменьшения ширины узла.

¶Связанные конструкции

Многорычажная подвеска считается развитием идеи независимой подвески и во многом пришла на смену схеме Макферсона на автомобилях премиум-класса, обеспечивая лучшую кинематику за счёт большего числа рычагов и шарниров. Двойной поперечный рычаг (двухрычажка) — более ранняя и сложная схема, применяемая в спортивных автомобилях.

Источники:

• Патент США № 2 624 461, E. S. MacPherson, 1953
• Киселёв В.М. «Конструкция автомобиля» — М.: Машиностроение
• Вентцель С.Б. «Конструкция и расчёт деталей и узлов автомобилей»
• Справочник «Автомобиль: конструкция, эксплуатация, ремонт»