Camgora.ru

Автомобильный журнал
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Независимая подвеска инженера Эрла МакФерсона

Независимая подвеска инженера Эрла МакФерсона

Независимая подвеска позволяет каждому колесу автомобиля изменять свое положение в пространстве при наезде на препятствия вне зависимости от остальных. Этим значительно повышается комфорт передвижения и улучшается управляемость. Наиболее простое устройство имеет передняя подвеска МакФерсон. Она известна также как подвеска на направляющих стойках или «качающаяся свеча».

  1. Немного истории, появление независимой подвески
  2. Устройство подвески Макферсон
  3. Достоинства и недостатки независимой подвески

Немного истории, появление независимой подвески

Автором данной конструкции является американский инженер Эрл Стили МакФерсон. Его именем и названо изобретение. Схема независимой подвески была разработана им в конце сороковых годах. Первым серийным автомобилем, в котором нашло применение такое техническое решение, как подвеска МакФерсон, был Форд Ведетт образца 1948 года. Следующими были Форд Зефир и Форд Консул.

Конечно, МакФерсон разрабатывал свой вариант независимой подвески не с нуля. Попытки создать аналогичные варианты предпринимались и раньше. В своих изысканиях американец опирался на результаты трудов сотрудника компании Фиат Гвидо Форнака, чьим творением была подвеска на двух поперечных рычагах.

МакФерсон заменил верхний рычаг с шаровой опорой и размещенным над ним амортизационным блоком на амортизационную стойку с поворотным шарниром, закрепленным на брызговике крыла. В результате получилась компактная, простая и дешевая конструкция, нашедшая свое применение во множестве легковых автомобилей бюджетного сегмента.

Массово независимая подвеска данного типа стала использоваться в автоиндустрии в семидесятые годы. К этому времени начали производить амортизационные стойки с большим ресурсом.

Американский инженер разрабатывал подвеску для применения и на передних, и на задних колесах, однако сзади для снижения затрат на производство автопроизводители предпочитали использовать зависимую подвеску с ведущим мостом на продольных рессорах.

Впервые подвеска данного типа для задних колес была применена в 1957 году на автомобиле Лотус Элит. Автором разработки был Колин Чепмен – инженер Лотуса. Данная схема нередко называется «подвеска Чепмена», хотя название «задняя подвеска МакФерсон» также допустимо.

Устройство подвески Макферсон

Передняя подвеска Макферсон состоит из следующих основных элементов:

  • подрамника (несущий элемент конструкции, крепится к кузову сайлентблоками);
  • поперечного рычага (необходим для придания заданной жесткости в продольном направлении, крепится с одной стороны к подрамнику, с другой – к поворотному кулаку при помощи шаровой опоры);
  • поворотного кулака (поворачивает колесо посредством шарнирного соединения с рулевой тягой, сверху сочленяется с амортизационной стойкой);
  • амортизационной стойки (она служит для гашения вертикальных колебаний, состоит из пружины и амортизатора, верхней частью крепится в брызговику переднего крыла через резиновую втулку);
  • стабилизатора поперечной устойчивости (служит для уменьшения кренов автомобиля в поворотах, устанавливается в подрамнике, с его концами шарнирами соединяются амортизационные стойки).

Достоинства и недостатки независимой подвески

К неоспоримым достоинствам независимой подвески данного типа можно отнести следующее:

  1. простое устройство;
  2. высокую надежность;
  3. низкую стоимость;
  4. компактность и малый вес;
  5. высокую ремонтопригодность;
  6. легкость диагностики неисправности шарнирных соединений (при езде по мелким неровностям проявляется дробный стук, а на высоких скоростях машина плохо держит дорогу).

» alt=»»>
Несмотря на все преимущества, независимая подвеска МакФерсон имеет и ряд недостатков, из-за которых ее не применяют на спортивных машинах и автомобилях высокого класса, а именно:

  • худшая кинематика по сравнению с подвесками на двойных продольных или поперечных рычагах, чему виной ее устройство (при больших ходах подвески развал колес значительно меняется и тем больше, чем больше ходы);
  • необходимость в усилении брызговика крыла, поскольку в месте крепления амортизационной стойки появляются усталостные трещины и начинается коррозия;
  • невысокая долговечность при езде по плохим дорогам в сравнении с другими типами подвесок (при частой работе «на пробой» стойки быстро выходят из строя);
  • худшая компенсация «клевка» носом автомобиля при торможении в сравнении с подвеской на двойных рычагах;
    невозможность хорошей шумоизоляции колесных арок.

Подвеска макферсон на каких машинах

Устройство подвески

Главной особенностью стало использование единой конструкции, интегрирующей в себе все три составляющие подвесочного узла – упругий элемент, демпфер и направляющий аппарат. Всё это объединилось в виде единой стойки, которую надо было лишь закрепить сверху к кузову и снизу к единственному треугольному рычагу. При работе угол оси стойки изменялся, поэтому её иногда называют качающейся свечой.

Базовый конструкционный элемент стойки представляет собой увеличенный и упрочнённый корпус телескопического амортизатора с закреплёнными на нём поворотным рычагом, нижним упором пружины и кронштейном для крепления болтами к поворотному кулаку. Выходящий сверху из амортизатора шток резьбовым наконечником с гайкой подсоединялся к верхней опоре стойки. Пружина охватывала корпус снаружи.

Верхняя опора выполняла несколько функций:

  • крепление стойки подвески в верхней точке к кузову через силовой стакан над лонжероном;
  • амортизация приходящих через пружину и шток вибраций и мелких ударов посредством резиновой вставки в шарнир опоры;
  • упор для верхнего витка цилиндрической или бочкообразной пружины, нижним концом упирающейся в корпус амортизатора, оба витка лежат на поглощающих эластичных подушках;
  • поворот штока и пружины под действием рулевого управления благодаря наличию упорного подшипника качения:
  • наличие плоскости для работы упругого отбойника, надетого на шток амортизатора.

Снизу стойка через поворотный кулак крепилась к рычагу с помощью нижней шаровой опоры. Так обеспечивается свобода рабочих ходов подвески и возможность поворота управляемых колёс. Рычаг крепится к кузову или подрамнику через резинометаллические сайлентблоки.

Подвеска, как и многие другие, дополняется стабилизатором поперечной устойчивости, подсоединённым через стойки с шаровыми наконечниками или резиновыми втулками.

Многорычажка или Macpherson

Макферсон часто сравнивают с многорычажной подвеской, которая, сразу скажем, такой же простотой явно похвастаться не может. В ней используется несколько рычагов с каждой стороны, что приводит к удорожанию обслуживания и ремонта, а также возрастают и требования к квалификации мастеров, которые ее обслуживают.

Однако такое обилие рычагов применяется неспроста — они уменьшают нагрузку, снимают часть вибрационных явлений, что, в конечном счете, повышает комфорт для водителя и пассажиров. Именно по этим причинам мы можем наблюдать ее в машинах представительского и спортивного сегментов.

Макферсон не может обеспечить такого комфорта и такого уровня управляемости. Стоит отметить еще возникновение проблемных зон в местах работы поворотных подшипников. Зато, если сравнивать эти 2 конструкции по стоимости и простоте технического обслуживания, то лидирует однозначно Макферсон.

В рамках сегодняшнего обсуждения мы постарались разобрать работу подвески Макферсон и ее сильные, а также слабые стороны. Кому интересно получать регулярно новые материалы — добро пожаловать в число постоянных подписчиков. Обязуемся разбирать и впредь практически полезную информацию. До скорых встреч, уважаемые автолюбители!



Особенности работы

От положения стойки относительно кузова зависят углы установки колёс, кроме схождения, которое обеспечивается регулировкой длины рулевых тяг. Поэтому наклоны корпуса в продольной и поперечной плоскостях подбираются при настройке подвески, предусмотрены и регулировки подбором шайб и эксцентриковыми болтами крепления к кулаку.

Рабочий ход подвески ограничивается надетым на шток эластичным отбойником, а ход отбоя – внутренним буфером амортизатора. Сайлентблоки и шаровая опора рассчитываются таким образом, чтобы не разрушаться при полном ходе штока.

Толкающее и тянущее усилия передаются на кузов через жёсткий треугольный рычаг. Иногда он выполняется в виде поперечной тяги с одним сайленблоком к кузову и дополняется продольной растяжкой. С обратной стороны реактивное усилие передаётся через силовой телескоп амортизатора. Внутри стойки расположен обычный для гидравлических демпферов набор из амортизаторной жидкости, поршней, клапанов и дросселирующих отверстий. В последнее время практически все стойки содержат газ под давлением для предотвращения вспенивания и кипения при перегревах.

Признаки и неисправности подвески МакФерсон

Первая и весьма заметная неисправность – раскачивание кузова автомобиля

. Основной признак того, что стойки амортизатора вычерпывают свой ресурс и приходят в негодность. Как результат потеря комфорта, ухудшение управляемостью автомобиля, а так же ускоренный износ сопутствующих деталей подвески.

Автомобили, на которых установлены ABS и ESP

, в случае поломки подвески начинают чаще срабатывать и сигнализировать. Как только Ваш «железный конь» начинает клевать носом или же раскачиваться, то не стоит откладывать на потом. Результат таких поломок – пропорциональное увеличение тормозного пути, чем больше поломка, тем медленней будет останавливаться автомобиль. Соответственно и безопасность автомобиля теряется.

Потеря курсовой устойчивости

еще одна причина, по которой стоит обратить внимание на подвеску автомобиля. Выход или ослабление одного из амортизаторов приводит к уменьшению упора машины на все 4 колеса

Таким образом, при заходе в поворот, машину попросту заносит, само скольжение любой оси говорит о возможной поломке.

Хотя бы раз в жизни каждый водитель ощущал на себе, как автомобиль клюет носом или подкидает зад

. Обычно это приводит к плохому самочувствию, снижению внимания или куда более яркие последствия такой поломки. Это очередной признак выхода из строя амортизаторов автомобиля, сама ж раскачка и неправильное распределение массы машины ощущается при резком разгоне или торможении. Комфортно сидеть в таком автомобиле никак нельзя, к тому же все это вредит кузовной конструкции.

Уменьшение дорожного просвета

так же признак выхода из строя одной из частей подвески, если вы конечно не сторонник «заниженных» автомобилей, а подвеска автомобиля не проходила доработок. Причин такой поломки может быть несколько, усталый металл, коррозия одной из деталей. Чаще всего могут просесть пружины (сокращают ход сжатия), за счет чего вся сила удара передается за кузов и салон автомобиля, расширяются соединения и стыки на кузове и по интерьеру.

Неравномерный износ шин и излишняя жесткость

, именно с этих показателей и начинается большинство проблем с подвеской. Увидеть износ шин можно невооруженным глазом, а жесткость будет ощутима при езде по неровной дороге. Для подвески МакФерсон это весьма распространенное явление, за счет плавающего угла колес (нарушение развала-схождения колес) или же проседания амортизационной стойки в целом.

Достоинства и недостатки свечной подвески

Главная причина столь широкого распространения – прекрасные характеристики компактности. Уменьшение размеров колёсных ниш, где располагаются узлы подвесок, в конечном счёте приводит к росту полезного объёма кузова для размещения пассажиров и груза. Есть и другие преимущества:

  • подвеска идеально сочетается с переднеприводной схемой компактных автомобилей с поперечным расположением моноблока двигателя и трансмиссии;
  • задняя подвеска типа McPherson позволяет существенно расширить багажное отделение и понизить его пол;
  • подвеска состоит из минимального количества деталей, что снижает себестоимость в производстве;
  • по той же причине она надёжна и проста в ремонте;
  • не вызывает нареканий по поводу избытка неподрессоренных масс, хотя и не лидирует по этому показателю;
  • при использовании на задней оси легко позволяет организовать полноуправляемое шасси.

Простота не может не сказаться на наличии недостатков:

  • подвеска не может обеспечить идеальной траектории перемещения колеса и стабильного пятна контакта;
  • в телескопе стойки развивается нежелательная сила трения;
  • верхняя опора плохо изолирует кузов от передачи мелких дорожных неровностей;
  • сильно нагружается стакан кузова, вся конструкция не располагает запасом прочности.

Всё это достаточно чётко определяет область применения – это самые распространённые бюджетные автомобили малого и среднего класса. На крупных машинах премиального сегмента используется редко, даже если там и ставят совмещённые с пружиной амортизаторы, то всё это дополняется усложнённым направляющим аппаратом и средствами повышения комфорта. Но это не мешает подвеске типа МакФерсон оставаться самым широко применяемым типом в мире.

Плюсы и минусы подвески MacPherson

Как и любой узел, подвеска МакФерсон имеет свои достоинства и недостатки.
Плюсы

  • Простота конструкции. Есть возможность производить сборку подвески на отдельном этапе, и уже в готовом виде устанавливать на автомобиль. Это снижает энергозатраты на конвейере.
  • Малые габаритные размеры. Разработчики постоянно стараются уменьшить массу автомобиля, что приводит к снижению расхода топлива и улучшению динамических показателей. Подвеска МакФерсон в этом вопросе имеет огромные преимущества. Габариты позволяют устанавливать ее на компактные авто.
  • Надежность. Заключается не в большом пробеге без ремонта, а в том, что замене подлежит минимальное количество узловых деталей: сайлентблоки, шаровые опоры, стойки, опорные подшипники.
  • Возможность привода переднего колеса и поперечное расположение двигателя. Отсутствие балки дает свободу в подкапотном отсеке. Это положительный аспект как для разработчиков, так и для автолюбителей.
  • Диагностика неисправностей. Существует ряд стандартных процедур для определения вышедших из строя узлов. Это облегчает задачу при ремонте.
  • Выдерживает большую массу. Несмотря на то, что подвеска устанавливается только на легковые автомобили, разработчики не беспокоятся о массе двигателя и КПП.

Минусы

  • Усилия, передаваемые на кузов, часто приводят к разрушению металла. Это большая проблема, так как в месте крепления опоры на кузове выбит его номер.
  • Высокий уровень шумности. С этим побочным эффектом не перестают бороться даже мировые лидеры в автомобилестроении.
  • Смещение в продольном направлении. На автомобилях ВАЗ, где применяется I-образный рычаг, установлены распорные тяги. L-образный рычаг решил эту проблему.
  • Невозможность применения на грузовых автомобилях (технологически невозможно) и спортивных машинах (ограничения по некоторым параметрам)

Взвесив плюсы и минусы подвески типа MacPherson, производители легковых автомобилей всех классов, кроме спортивных, отдали ей предпочтение. Гораздо выгоднее вести усовершенствование узлов, чем разрабатывать принципиально новую конструкцию.

назад Адаптивная подвеска автомобиля — что нужно знать?

Вперед В чем особенность подвески для дрифта

Устройство подвески McPherson и её преимущества и недостатки

Подвеска МакФерсон — универсальная и может применяться как на передней, так и на задней оси. Примечательно, что за рубежном подвеска, установленная спереди носит название МакФерсон, а сзади – Чепмен, хотя конструктивно они идентичны.

Виды подвесок автомобиля

В основе подвески MacPherson лежит двухрычажная независимая подвеска. Но при этом между ними есть существенные конструктивные различия. Также стоит отметить, что использовать название «качающаяся свеча» для этого типа тоже не совсем правильно, поскольку «свечка» — это отдельный вид, использовавшийся ранее, но не получивший широкого распространения. Если в общем, рассмотреть, то МакФерсон – это симбиоз двухрычажной подвески и «свечи».

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.

Читать еще:  Как отменить автозапуск старлайн

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.

Применение

Не взирая на наличие небольшого числа минусов, на большинстве популярных моделей применяется данный вариант независимой подвески. Этому способствует её простота, надёжность и дешевизна для массового производства.

Кроме стандартного набора элементов, в конструкциях применяются модернизированные вариации. В таких вариантах принято менять стандартный амортизатор на гидропневматический аналог.

На каких машинах же стоит данный тип конструкции? Например, её можно встретить на Mercedes-Benz W124, многих моделях BMW, Skoda (Octavia), Mitsubishi (Lancer), Kia (Soul), Honda (Creta), Audi 80 и в отечественном автопроме ВАЗ 2109.

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.

Принцип работы подвески MacPherson

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.

Это интересно: Учимся правильно комплектовать экстерьер автомобиля

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.

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

  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.

Преимущества и недостатки подвески McPherson

В настоящее время существует несколько альтернативных вариантов построения механизмов, обеспечивающих плавность хода автомобиля. Подвеска МакФерсона является одной из самых распространённых, но её трудно назвать не имеющей достойных конкурентов – несмотря на наличие большого перечная очевидных достоинств, есть у неё и не менее очевидные недостатки. Опишем плюсы и минусы подвески типа МакФерсон, начав с преимуществ:

  • механизм данного типа достаточно технологичен, что удачным образом сочетается с относительно невысокой себестоимостью производства. Небольшое количество компонент позволяет собирать узел как единое целое, что существенно упрощает процесс сборки автомобиля – на установку подвески отводится одна технологическая операция, осуществляемая на отдельной или общей сборочной линии;
  • компактные размеры конструкции МакФерсона позволяют устанавливать её даже на самые миниатюрные автомобили. При этом, несмотря на малые размеры, подвеска в состоянии выдержать большой вес самого автомобиля (разумеется, в пересчёте на одну полуось, как правило – переднюю);
  • компактность удивительным образом сочетается с большим вертикальным ходом амортизационного блока, позволяя обеспечить оптимальный ход в широких границах работы узла, характерных для повседневной эксплуатации. Именно последнее свойство – большое расстояние между опорными элементами по высоте – позволяет существенно снизить уровень продольных и боковых сил, действующих на автомобиль в месте крепления подвески к кузову;
  • небольшой вес устройства – дополнительный плюс, влияющий как на износ деталей ходовой, так и на уменьшение расхода дорогостоящего топлива;
  • хороший ресурс у МакФерсон позволяет при правильной эксплуатации транспортного средства на протяжении длительного времени не думать о том, что узел преждевременно выйдет из строя;
  • оптимальное распределение нагрузки между всеми нагруженными элементами подвески, и в первую очередь между нижним рычагом и шаровой опорой, позволяет разгрузить и увеличить срок беспроблемной эксплуатации других компонентов ходовой, включая сайлентблоки, втулки и т. д.;
  • благодаря подвеске, функционирующей по принципу McPherson, появилась возможность продольного размещения силового агрегата в подкапотном пространстве, что также сулит ряд преимуществ;
  • отличная диагностируемость устройства – вам не потребуется много времени и усилий, чтобы локализовать неисправность в данном узле, что снижает стоимость ремонта.


Подвеска McPherson на авто
К сожалению, идеальным такой агрегат назвать никак нельзя – список недостатков системы МакФерсон тоже немал, что и обусловило ограниченную область применения подвески. Перечислим их:

  • изменение кинематики автомобиля при существенных колебаниях элементов подвески относительно кузова транспортного средства. При попадании в подобную ситуацию нормальный развал, являющийся положительным, меняется на отрицательный. Вследствие этого ухудшаются такие показатели, как управляемость и устойчивость автомобиля;
  • особенностью подвески МакФерсон является повышенная нагрузка на брызговики. Основной удар при наезде машины на препятствие приходится именно на брызговик. Поэтому при изготовлении автомобилей, использующих этот тип подвески, брызговики обязательно укрепляют. В противном случае, если машина подвергается интенсивной эксплуатации в условиях плохих дорог, брызговик начинает постепенно и последовательно разрушаться;
  • таким же повышенным нагрузкам подвержена и амортизационная стойка, которая при длительной эксплуатации по дорогам, не отличающимся хорошим качеством, также разрушается. В первую очередь выходят из строя нижние клапана, затем приходит очередь деструкции опорной площадки. Ремонт таких поломок неприятен и с точки зрения финансов, и из-за высокой трудоемкости;
  • для подвески типа McPherson характерно продольное раскачивание автомобиля. Особенно оно заметно во время торможения, когда в результате резкого нажатия на педаль тормоза происходит клевок машины, компенсировать который подвеска не в состоянии. Более того, из-за поперечного пространственного расположения рычагов этот клевок может даже усиливаться;
  • чтобы уверенно гасить вертикальные колебания, диаметр штока стойки делают достаточно большим. При этом увеличиваются силы трения, что влечёт за собой снижение скорости реакции подвески на гашение вертикальных колебаний;
  • наконец, нельзя не отметить повышенную шумность устройства данного типа по сравнению с подвесками других конструкций.

В силу перечисленных недостатков, как мы уже отмечали, сфера применения подвесок подобного типа ограничена. Тем не менее, в категории легковых авто она является доминирующей на передней оси, независимо от того, является ли привод передним или задним.

Массовое использование МакФерсон пришлось на 70-е годы прошлого столетия, когда конструкторам удалось существенно повысить эксплуатационный ресурс амортизационных стоек, который до этого был самым узким местом конструкции.

Сам изобретатель подвески был уверен, что она одинаково подходит для применения на обеих осях. Попытки устанавливать её сзади предпринимались неоднократно. Впервые это было продемонстрировано на Lotus Elite, причем К. Чепмену, конструктору английской автомобилестроительной компании, пришлось внести немало изменений в подвеску, благодаря чему она получила его имя. Но, как показала практика, установка МакФерсона сзади оказалась нецелесообразной, поэтому там решили ограничиться независимой подвеской с продольными рессорами.

Подвеска McPherson

Одним из популярных типов автомобильных подвесок является mcpherson. Еще она называется качающейся свечей из-за особенностей конструкции своего основного элемента — амортизационной стойки. Свечная подвеска обычно устанавливается на передних колесах. Вариант, применяемый на задних колесах, называется подвеска Чепмена.

Установка этой подвески позволяет размещать двигатель с коробкой передач поперек, поэтому она широко используется при создании переднеприводных автомобилей.

Подвеска mcpherson

  1. Описание подвески
  2. Преимущества подвески
  3. Недостатки подвески

Описание подвески

Подвеска включает следующие конструкционные элементы:

  • Основная несущая деталь подвески — подрамник;
  • Поперечный рычаг закрепляется на подрамник;
  • Поворотный кулак соединяется с рычагом;
  • Амортизаторная стойка объединяет пружину с амортизатором;
  • Боковые крены снижает стабилизатор поперечной устойчивости.

Как упругий элемент может также применяться торсион.

Для крепления подрамника к автомобильному кузову используются сайлент блоки. Резинометаллические опоры значительно снижают шум и заглушают передачу вибраций на кузов.

По бокам резиновыми втулками к подрамнику присоединяются поперечные рычаги колес (правого, левого). Двойное крепление рычагов придает конструкции продольную жесткость.

С другого конца поперечного рычага устанавливается шаровая опора, к которой присоединяется поворотный кулак. Он шарнирно соединяется с рулевой тягой, обеспечивающей движение колеса. Верх поворотного кулака крепится к амортизационной стойке, его низ соединен с поперечным рычагом. Там же размещаются тормозной суппорт с подшипниковым узлом.

Схема подвески

Верх амортизационной стойки через резиновую втулку скрепляется с брызговиком крыла, низ присоединяется к поворотному кулаку. Отдельные производители автомобилей разделяют пружину с амортизатором, получаются два связанных конструктивных элемента.

Стабилизатор поперечной устойчивости. Он закрепляется на подрамнике через две опоры. Концы стабилизатора присоединяются шарнирно к амортизационным стойкам.

Преимущества подвески

Данная подвеска имеет ряд положительных характеристик:

  • Ее производство является менее затратным, чем изготовление подвески на поперечных двойных рычагах;
  • Она достаточно компактна;
  • Уменьшены силы, воздействующие на места крепления к кузову путем значительного расстояния между узлами;
  • Большой ресурс верхней опоры стойки;
  • Легкая диагностика неисправностей.

Недостатки подвески

Описываемая подвеска имеет свои минусы:

  • Параметры кинематики похуже;
  • Возникает необходимость укрепления брызговика крыла;
  • Езда по скверным дорогам ведет к образованию трещин в местах соединения стоек с брызговиком крыла;
  • Периодические поломки амортизационных стоек, после чего требуется их замена;
  • Дорожные шумы передаются в салон;
  • От трения направляющей о шток ухудшается работа подвески.

Любые недостатки ограничивают область применения подвески. Из-за определенного ухудшения кинематики, она не годится для установки на дорогостоящих спортивных моделях.

Быстрый износ из-за больших нагрузок в области крепления не позволяет ее использовать как независимую в легких грузовиках. Недостаточное пространство усложняет применение гидропневматических элементов, устанавливаемых в отдельных типах подвесок.

Из-за недостатков отдельные производители автомобилей люкс-класса не используют mcpherson. Одновременно конструкционные преимущества, дешевизна изготовления привели к распространению этого типа подвески среди бюджетных автомобилей.

Чем плох McPherson и почему он не сдается без боя

Чем динамичнее разгон, тем крепче за «баранку» держится шофер. Говорят, это от страха. И ведь не оспоришь, ибо так оно и есть: чем быстрее разгоняется автомобиль, тем менее безопасным он становится для того, кто его разгоняет.

А все почему? Потому что любая машина не может быть одинаково хорошо управляемой во всем доступном ей диапазоне скоростей и траекторий движения. И если говорить о скоростях, то чем они выше, тем существеннее становятся силы, которые норовят сбить направляющие колеса с намеченного водителем курса с последующим уводом автомобиля с выбранной траектории и всеми вытекающими из этого обстоятельства небезопасными последствиями.

Парадоксально, но из-за указанной причины более всего бояться и крепче держаться за руль следует водителям машин, оснащенных самой распространенной, а у нас еще и особо почитаемой любителями ремонта за минимальные деньги однорычажной подвеской, именуемой также McPherson по фамилии создателя.

Как стать почетным рационализатором

Эрлом Стилом МакФерсоном двигало желание упростить и этим удешевить переднюю подвеску. И он своего добился. В отличие от традиционных на то время подвесок с двумя треугольными поперечными рычагами, расположенными друг над другом, в подвеске McPherson имеется лишь один нижний рычаг.

Причем в конструкции, разработанной непосредственно МакФерсоном, этот рычаг был даже не треугольный, а одинарный. Однако рычаг, крепящийся к кузову лишь в одной точке, не способен противостоять продольным силам, действующим на колесо, и удерживать его в необходимом направлении. Чтобы замкнуть треугольник, в качестве второго плеча МакФерсон использовал стабилизатор, но это было лишь полдела. Главное заключалось в том, чему разработчик доверил функцию второго рычага, ведь колесо тоже не может крепиться лишь в одной точке.

Амортизатор мало похож на рычаг, но именно амортизаторная стойка с верхним креплением к кузову и нижним креплением к ступице колеса заменила верхний рычаг. Более того, корпус амортизатора, поворачивающийся вместе с колесом вокруг собственного штока, заменил собой шкворень. Как вознаградила компания Ford, в которой работал Эрл Стил МакФерсон, своего конструктора, доподлинно неизвестно, но в СССР такая рационализация точно потянула бы на звание заслуженной и почетной. Первым серийным автомобилем, в котором нашло применение такое техническое решение, был Ford Vedette образца 1948 года.

Просто, дешево, но не сердито

За однорычажную идею пусть не сразу, но ухватились все. Сокращение вдвое деталей подвески обеспечивало такое же удешевление их производства. Вся конструкция представляет собой единый монтажный узел, а стало быть, упростилась и опять-таки удешевилась конвейерная сборка. По причине меньшего числа изнашивающихся шарниров проще и дешевле стал ремонт. Но главное, что благодаря компактности подвеска McPherson как нельзя лучше подходила для переднеприводных автомобилей с поперечным расположением двигателя. Все эти достоинства и обеспечили то, что лет через десять-пятнадцать после изобретения McPherson стал «номером 1» среди подвесок.

Но у медали, как известно, две стороны. Выполняя функции направляющего элемента, амортизатор получил и нагрузки, которые в двухрычажной подвеске испытывал верхний рычаг. Отсюда высокое трение штока о направляющую, износ и более быстрый выход амортизатора из строя. Кроме того, в подвеске McPherson удары и вибрации передавались на верхнюю опору амортизатора, а значит, непосредственно кузову, поэтому по ездовому комфорту машины с однорычажными подвесками проигрывали автомобилям, в которых амортизатор выполнял только демпфирующую функцию. Впрочем, сегодня эти недостатки McPherson мало актуальны. Конструкторы и технологи в шапку не спали — долговечность амортизаторов улучшили, кузов изолировали с помощью подушек и подрамников. Однако против врожденных кинематических недостатков McPherson инженеры оказались бессильными.

Плечо обкатки

В стойках McPherson колесо поворачивается относительно верхней опоры амортизатора и шаровой опоры рычага. Для курсовой стабильности и устойчивости автомобиля желательно, чтобы продолжение линии, проходящей через центры опор, пересекало пятно контакта шины с дорогой с внешней стороны от центра этого пятна. Для McPherson такая геометрическая задача непосильна, потому что есть предел, до которого компоновка моторного отсека позволяет наклонять стойку. Расстояние, остающееся между точкой пересечения оси поворота колеса и центром пятна контакта шины, называется плечом обкатки. Чем оно больше, тем существеннее влияние на управляемость сил, действующих на колесо по центру его контакта с дорогой.

Пока автомобиль едет прямо по ровной дороге, ничего страшного, так как моменты от указанных сил по правому и левому колесу симметрично уравновешиваются. Проблемы начинаются, когда автомобиль движется в повороте или когда одно из колес перекатывается через неровность. В первом случае возникает разница между крутящими моментами, передаваемыми правому и левому колесам. Во втором изменяется положение центра пятна контакта с дорогой одного из колес. В любом случае симметрия нарушается, появляется дисбаланс моментов от сил, прилагаемых к колесам, который по обратной связи оказывает негативное силовое воздействие на рулевое управление. При резком разгоне, движении в условиях изменяющегося сцепления колес с дорогой это явление также возможно. Водителем оно ощущается как самопроизвольная попытка автомобиля сойти с траектории и вызывает необходимость подруливания. Чем выше скорость, чем круче вираж, тем серьезнее сказывается этот недостаток McPherson на устойчивости машины.

А мощности и скорости растут, что не могло не отразиться на популярности McPherson у разработчиков автомобилей. На моделях малых размерных классов, где однорычажная подвеска в силу своей компактности исключала проблемы, связанные с размещением двигателя и навесного оборудования в подкапотной тесноте, ее позиции остались непоколебимыми. В остальных случаях предпочтение начали отдавать двух-, а то и вовсе многорычажным подвескам, как, например, в Audi A4/A6, VW Passat B5, Mazda6 или Peugeot 407.

Подвеска МакФерсон (McPherson) — устройство и схема работы

Неотъемлемой частью автомобиля является передняя подвеска МакФерсон (McPherson). Она представляет собой совокупность узлов, с помощь которых возможна упругая связь между колесами автомобиля и его кузовом. Основное назначение подвески макферсон – снимать излишнюю динамическую нагрузку с опорных конструкций, таких, как колеса автомобиля, и перераспределять ее на все ведущие элементы корпуса. В результате езда по неровной дороге становится гораздо комфортнее для водителя и менее опасной для автомобиля.

Читать еще:  Подушка двигателя что это

  1. Шаровая опора
  2. Ступица
  3. Передний тормозной диск
  4. Защитный кожух
  5. Поворотный рычаг
  6. Нижняя опорная чашка пружины
  7. Пружина передней подвески
  8. Защитный гофрированный чехол стойки
  9. Буфер сжатия (отбойник)
  10. Верхняя опорная чашка
  11. Опорный подшипник стойки макферсон
  12. Верхняя опора стойки
  13. Гайка штока переднего амортизатора
  14. Шток амортизатора
  15. Опора буфера сжатия
  16. Телескопическая стойка амортизатора подвески макферсон
  17. Гайка
  18. Эксцентриковый болт (на некоторых моделях установлен обычный болт)
  19. Поворотный кулак
  20. Вал привода переднего колеса
  21. Защитный гофрированный чехол шарнира (трипоидного шруса)
  22. Наружний шарнир (трипоидный шрус) вала
  23. Нижний рычаг подвески

Большая часть современных легковых автомобилей использует одну из трех разновидностей подвески.

  • Первые две – это независимые подвески,
  • подвеска макферсон,
  • подвеска на двойных рычагах.

Так же существует полузависимая подвеска со скручивающейся балкой. Здесь мы детальнее рассмотрим строении подвески макферсон, ее отличительные характеристики, минусы и плюсы, возникающие в процессе использования.

Названа подвеска была в честь работника компании Ford, которому приписывают ее изобретение в сороковых годах прошлого века. Хотя эта идея очень похожа на ту, которую сотрудник компании Fiat использовал задолго до Макферсона. Но широкое распространение она получила лишь в семидесятых годах, когда ее повсеместно стали устанавливать на такие автомобили, как Mercedes-Benz W124, Audi 100, а также многие модели BMW.

Ранее подвески макферсон

Предшественницей подвески макферсон была подвеска на двух рычагах, которые были поперечными и при этом неравной длины. Но разберемся со строением подвески макферсон. Независимой она называется потому, что на каждое колесо ставится отдельная подвеска. По сравнению с другими подвесками, конструкция этой довольно простая.

Главными ее составляющими частями являются:

  • Подрамник, который выполняет роль основного несущего элемента конструкции. Он крепится к кузову и служит основой для крепления других элементов основы;
  • Поворотный кулак, как элемент рулевого управления. Шарнирным соединение он прикрепляется к рулевой тяге;
  • Амортизационная стойка, благодаря которой данный тип подвесок иногда называют «качающаяся свеча». Она состоит из двух компонентов: амортизатора и пружины. Амортизационная стойка крепится к поворотному кулаку и брызговику крыла, снизу и сверху соответственно. Она никогда не устанавливается ровно, существует продольный и поперечный угол, который влияет на ходовые характеристики автомобиля;
  • Стабилизатор поперечной устойчивости и другие компоненты.

Используют такую подвеску, как для передних, так и для задних колес. Это предусматривал еще ее создатель. Но тогда, в сороковые годы, из соображений экономии от этого решения отказались. Сейчас же такую подвеску можно встретить закрепленной и на задних колесах, вот только называют ее теперь именем Чепмена, который и начал так ее использовать.

Подвеска Макферсон сегодня

Чтобы иметь полную картину работы подвески макферсон рассмотрим ее преимущества перед другими моделями. Сюда отнесем:

  • Легкость сборки, которая обеспечивает экономическую выгодность ее использования;
  • Относительную компактность, что позволяет размещать двигатель и коробку передач под капотом поперечно;
  • Уменьшение сил (как боковых, так и продольных), которые возникают в местах крепления подвески к кузову, что достигается благодаря немалому расстоянию по высоте между ее опорными узлами;
  • Небольшую массу конструкции, она не отягощает автомобиль, и не требует дополнительных расходов топлива;
  • Легкость в диагностике неисправностей, благодаря наличию четких признаков износа той или иной части;
  • Малую массу всех неподрессоренных частей, что очень сильно влияет на управляемость, комфорт и др.

Видим, что подвеска имеет очень неплохие характеристики, но не лишена она и своих недостатков, к которым можно отнести:

  • Амортизационная стойка довольно часто выходит из строя, так как она берет на себя большие нагрузки во время езды по неровной дороге;
  • Возможное ухудшение устойчивости автомобиля, а также его управляемости, что случается из-за изменения развала колес;
  • Отсутствие изоляции кузова и салона транспортного средства от дорожных шумов;
  • Возможное ухудшение работы подвески из-за трения таких составляющих, как направляющая и шток;
  • Слабая компенсация продольного крена автомобиля при его торможении.

Подвеска McPherson – всем хорошо, нам – не очень

Проблемы устройства подвески МакФерсон

Вот об этом чуть подробнее. Сегодня на подавляющем большинстве автомобилей передняя независимая подвеска (а часто и задняя) выполнена по схеме McPherson, названной именем инженера, якобы первым ее предложившего.

Суть схемы проста, изящна и технологична:

  • Пружина надевается на амортизатор соосно и образует так называемую стойку.
  • Верхний конец амортизатора крепится через вращающуюся опору стойки к кузову, нижний – к поворотному кулаку ступичного узла.
  • Сам ступичный узел соединен с корпусом автомобиля с помощью рычага, чаще всего треугольного, вернее, трехточечного.
  • За счет того, что в опоре стойки находятся мощный резиновый сайлент-блок и подшипник, сама стойка может вращаться вокруг своей оси под действием рулевого управления, а сайлент-блок позволяет стойке качаться, когда автомобиль преодолевает препятствие. Поэтому второе название подвески типа McPherson – «качающаяся свеча».

Математическая модель подвески МакФерсон, делит ее элементы на три группы:

  1. Упругие элементы.
  2. Гасители колебаний.
  3. Связи (линки).

К упругим элементам относятся:

  • Пружины,
  • рессоры,
  • резина сайлент-блоков,
  • опоры стоек и т. д. – то есть все то, что многократно сжимается/разжимается.

К связям относятся:

  • Тяги,
  • шаровые узлы,
  • рычаги,
  • крепежные болты с гайками.

Но это в чистой теории. В реальности же каждый элемент может относиться к нескольким группам.

Например, многие сайлент-блоки – это и упругие элементы, и связи; рессора – упругий элемент со свойствами гашения колебаний, а стойка – и гаситель колебаний, и элемент связи

В 1965 году началось победное шествие McPherson, после установки на автомобиль «Пежо-204». Решительный успех этого типа подвески обусловлен ее высокой технологичностью и удобством для сборочных конвейеров автопроизводителей. Но у McPherson, при всех ее преимуществах, есть серьезный недостаток – стойка, кроме того что является гасителем колебаний, служит еще и силовым элементом подвески МакФерсон.

На хороших дорогах Европы, Америки и Японии этот недостаток особо не мешает, но вот на наших «направлениях» все не так гладко. Допустим, колесо попадает в очень большую яму и при выходе «натыкается» на ее край. Стойка отклоняется от привычного положения и сминает резину сайлент-блока своей верхней опоры. В какой-то момент сжатие достигает максимума, и резине сжиматься уже некуда. Изгибающее усилие переходит на корпус амортизатора стойки, пытаясь его сломать.

«Качающаяся свеча», образно говоря, вынужденно превращается в «гнущуюся палку».

Вот откуда появляются стойки МакФерсон с гнутыми штоками, вырванными сальниками и т. д. Для плохих дорог гораздо предпочтительнее не McPherson, а многорычажная подвеска, которая встречается гораздо реже. Кроме того, у McPherson сильно «гуляет» динамический угол развала при ходах сжатия и отбоя.

Итоги о подвески

Подводя итоги, можно отметить, что подвеска макферсон является хорошей и сравнительно недорогой альтернативой другим видам подвесок. Ее часто используют в компактных легковых автомобилях. Но при этом ее использование является целесообразным на дорогах с хорошим покрытием. При отсутствии такового элементы подвески будут выходить из строя, и, как следствие, требовать дорогостоящей замены.

Как показывает практика, чаще всего подвеску макферсон не используют в автомобилях высокого класса, а также в спортивных автомобилях. Там используются более дорогие модели. Но при этом подвеска макферсон заняла свою нишу и имеет огромное распространение в автомобилях разных производителей.

Устройство подвески McPherson и её преимущества и недостатки

История появления

Подвеска типа Макферсон названа по фамилии разработчика – Эрла Стили МакФерсона. Инженер американской компании GeneralMotors Эрл Стили спроектировал систему для модели Chevrolet Cadet. Машина не поступила в серийное производство, поэтому впервые изделие установили на Ford Vedette (1948), предназначенный для французского рынка. А позже на моделях Zephyr и Consul в 1950 / 1951 годах.

Daewoo , Dodge , Kia , Land Rover

Предпосылки к созданию автомобильных подвесок со стойками появились раньше. В 20-х гг. инженеры Fiat предложили использовать изделие с продольным рычагом и направляющей стойкой. Системы на направляющих без рычага применялись в конце 19 века.

«Предшественником» подвесок может считаться узел на поперечных рычагах разной длины. За счет замены верхнего рычага шаровой опоры на амортизаторную стойку с поворотным шарниром появился конструктивно простой относительно надежный агрегат для легковых машин.

С 50-х гг. конструкция, предложенная ученым, неоднократно совершенствовалась. Шаровой шарнир, расположенный на амортизаторной стойке (на оси), был перемещен наружу к колесам автомобиля.

Распространение схема получила в 70-90-х гг., когда появилась возможность массового недорогого производства амортизаторных стоек с увеличенным сроком службы. С развитием пневматических элементов стали популярны пружины с пневмоприводом.

Особенности работы

От положения стойки относительно кузова зависят углы установки колёс, кроме схождения, которое обеспечивается регулировкой длины рулевых тяг. Поэтому наклоны корпуса в продольной и поперечной плоскостях подбираются при настройке подвески, предусмотрены и регулировки подбором шайб и эксцентриковыми болтами крепления к кулаку.

Рабочий ход подвески ограничивается надетым на шток эластичным отбойником, а ход отбоя – внутренним буфером амортизатора. Сайлентблоки и шаровая опора рассчитываются таким образом, чтобы не разрушаться при полном ходе штока.

Толкающее и тянущее усилия передаются на кузов через жёсткий треугольный рычаг. Иногда он выполняется в виде поперечной тяги с одним сайленблоком к кузову и дополняется продольной растяжкой. С обратной стороны реактивное усилие передаётся через силовой телескоп амортизатора. Внутри стойки расположен обычный для гидравлических демпферов набор из амортизаторной жидкости, поршней, клапанов и дросселирующих отверстий. В последнее время практически все стойки содержат газ под давлением для предотвращения вспенивания и кипения при перегревах.

Подвеска Макферсон: схема и устройство

Подвеска — это агрегат, который включает компоненты:

  • Подрамник – основная несущая деталь, на которую крепятся рычаг, стойка, рулевой механизм, другие элементы.
  • Поперечный рычаг – деталь для изменения развала колес и колеи при совершении маневров, наезде на препятствия.
  • Поворотный механизм – элемент, обеспечивающий поворот автомобильного колеса благодаря шарнирному соединению с рулевой тягой.
  • Амортизаторная стойка – телескопическая деталь для снижения вибраций, ударов при езде по неровным дорогам.
  • Стабилизатор поперечной устойчивости – элемент, нужный для уменьшения бокового крена при движении машины.

Изначально подвеска МакФерсон должна была быть применена ко всем колесам автомобиля. Однако из-за высокой цены технологии в задней части машин стали применять зависимую, а McPherson использовались в качестве передней.

Несущим элементом схемы подвески является подрамник. Для снижения негативного воздействия вибраций и шума крепление к кузову подрамника осуществляется через сайлентблоки. Поперечный рычаг с шаровой опорой с одной стороны связан с поворотным механизмом, а с другой – с подрамником. Благодаря креплению с двух сторон обеспечивается необходимая жесткость конструкции.

Преимущества и недостатки подвески McPherson

В настоящее время существует несколько альтернативных вариантов построения механизмов, обеспечивающих плавность хода автомобиля. Подвеска МакФерсона является одной из самых распространённых, но её трудно назвать не имеющей достойных конкурентов – несмотря на наличие большого перечная очевидных достоинств, есть у неё и не менее очевидные недостатки. Опишем плюсы и минусы подвески типа МакФерсон, начав с преимуществ:

  • механизм данного типа достаточно технологичен, что удачным образом сочетается с относительно невысокой себестоимостью производства. Небольшое количество компонент позволяет собирать узел как единое целое, что существенно упрощает процесс сборки автомобиля – на установку подвески отводится одна технологическая операция, осуществляемая на отдельной или общей сборочной линии;
  • компактные размеры конструкции МакФерсона позволяют устанавливать её даже на самые миниатюрные автомобили. При этом, несмотря на малые размеры, подвеска в состоянии выдержать большой вес самого автомобиля (разумеется, в пересчёте на одну полуось, как правило – переднюю);
  • компактность удивительным образом сочетается с большим вертикальным ходом амортизационного блока, позволяя обеспечить оптимальный ход в широких границах работы узла, характерных для повседневной эксплуатации. Именно последнее свойство – большое расстояние между опорными элементами по высоте – позволяет существенно снизить уровень продольных и боковых сил, действующих на автомобиль в месте крепления подвески к кузову;
  • небольшой вес устройства – дополнительный плюс, влияющий как на износ деталей ходовой, так и на уменьшение расхода дорогостоящего топлива;
  • хороший ресурс у МакФерсон позволяет при правильной эксплуатации транспортного средства на протяжении длительного времени не думать о том, что узел преждевременно выйдет из строя;
  • оптимальное распределение нагрузки между всеми нагруженными элементами подвески, и в первую очередь между нижним рычагом и шаровой опорой, позволяет разгрузить и увеличить срок беспроблемной эксплуатации других компонентов ходовой, включая сайлентблоки, втулки и т. д.;
  • благодаря подвеске, функционирующей по принципу McPherson, появилась возможность продольного размещения силового агрегата в подкапотном пространстве, что также сулит ряд преимуществ;
  • отличная диагностируемость устройства – вам не потребуется много времени и усилий, чтобы локализовать неисправность в данном узле, что снижает стоимость ремонта.


Подвеска McPherson на авто
К сожалению, идеальным такой агрегат назвать никак нельзя – список недостатков системы МакФерсон тоже немал, что и обусловило ограниченную область применения подвески. Перечислим их:

  • изменение кинематики автомобиля при существенных колебаниях элементов подвески относительно кузова транспортного средства. При попадании в подобную ситуацию нормальный развал, являющийся положительным, меняется на отрицательный. Вследствие этого ухудшаются такие показатели, как управляемость и устойчивость автомобиля;
  • особенностью подвески МакФерсон является повышенная нагрузка на брызговики. Основной удар при наезде машины на препятствие приходится именно на брызговик. Поэтому при изготовлении автомобилей, использующих этот тип подвески, брызговики обязательно укрепляют. В противном случае, если машина подвергается интенсивной эксплуатации в условиях плохих дорог, брызговик начинает постепенно и последовательно разрушаться;
  • таким же повышенным нагрузкам подвержена и амортизационная стойка, которая при длительной эксплуатации по дорогам, не отличающимся хорошим качеством, также разрушается. В первую очередь выходят из строя нижние клапана, затем приходит очередь деструкции опорной площадки. Ремонт таких поломок неприятен и с точки зрения финансов, и из-за высокой трудоемкости;
  • для подвески типа McPherson характерно продольное раскачивание автомобиля. Особенно оно заметно во время торможения, когда в результате резкого нажатия на педаль тормоза происходит клевок машины, компенсировать который подвеска не в состоянии. Более того, из-за поперечного пространственного расположения рычагов этот клевок может даже усиливаться;
  • чтобы уверенно гасить вертикальные колебания, диаметр штока стойки делают достаточно большим. При этом увеличиваются силы трения, что влечёт за собой снижение скорости реакции подвески на гашение вертикальных колебаний;
  • наконец, нельзя не отметить повышенную шумность устройства данного типа по сравнению с подвесками других конструкций.

В силу перечисленных недостатков, как мы уже отмечали, сфера применения подвесок подобного типа ограничена. Тем не менее, в категории легковых авто она является доминирующей на передней оси, независимо от того, является ли привод передним или задним.

Массовое использование МакФерсон пришлось на 70-е годы прошлого столетия, когда конструкторам удалось существенно повысить эксплуатационный ресурс амортизационных стоек, который до этого был самым узким местом конструкции.

Сам изобретатель подвески был уверен, что она одинаково подходит для применения на обеих осях. Попытки устанавливать её сзади предпринимались неоднократно. Впервые это было продемонстрировано на Lotus Elite, причем К. Чепмену, конструктору английской автомобилестроительной компании, пришлось внести немало изменений в подвеску, благодаря чему она получила его имя. Но, как показала практика, установка МакФерсона сзади оказалась нецелесообразной, поэтому там решили ограничиться независимой подвеской с продольными рессорами.

Как работают подвески МакФерсон?

Подвески этого типа считаются простым, но эффективным вариантом для недорогих легковых автомобилей. В верхней части установлен рычаг, соединенный резиновыми элементами. Основная нагрузка при работе агрегата приходится на верхнюю часть стойки, что изначально было проблемой для инженеров – весь узел крепился на брызговике моторного отсека. При езде на «пробой» и по некачественным дорогам быстро возникали деформации тонкого металла. Усиление брызговика полностью исключило повышенные нагрузки на место установки стойки.

Принцип работы подвески основан на вертикальном движении амортизаторной стойки. Сама стойка телескопическая, с большим запасом прочности. Нередко подвеску называют «качающейся свечой».

В чем особенность?


Особенность подвески Макферсон в том, что она является независимой для каждого колеса. То есть, подвеска устанавливается отдельно на каждое колесо. В данном типе конструкции вместо двух поперечных рычагов применяется один, вместо второго поперечного рычага применяется амортизирующая стойка. В большинстве стойка собрана с пружиной. Крепление всей конструкции производится с помощью поворотного шарнира к крылу автомобиля.

Читать еще:  Стоит ли покупать бу резину

Стойка очень редко устанавливается прямо. Очень часто в автомобилях можно наблюдать ее расположение под определенным углом. Этот выставленный угол имеет большое влияние на ходовые характеристики авто. Применяться эта подвеска может как для передних, так и для задних колес.

Что такое подвеска Макферсон?

Подвеска обеспечивает подвижное соединение колес автомобиля с кузовом. Благодаря ей происходит постоянный контакт колеса с дорожным полотном. В задачу подвески входит гашение колебаний, получаемых колесам от дороги и снижение их отрицательных воздействий на несущую часть.

Используемая на автотранспорте подвеска разделяется по типу – зависимая, независимая, полузависимая, а также по конструкции – рычажная, торсионная, рессорная. К независимому типу подвески относятся и стойки МакФерсон, они же – амортизационные стойки. Благодаря ряду преимуществ подвеска МакФерсон получила широкое распространение и используется во многих моделях автомобилей.

Как и все иные типы, подвеска типа МакФерсон включает в себя три основных составляющих:

  • упругая;
  • демпфирующая;
  • направляющая.

Особенность стоек МакФерсон заключается в компоновке этих составляющих.

В качестве упругих элементов на этой подвеске используются винтовые пружины. Эти элементы принимают на себя колебания, полученные от колеса. Демпферами выступают масляные и газомасляные амортизаторы. В их задачу входит гашение колебаний пружины. В роли направляющих используются поперечные рычаги. Они обеспечивают крепление амортизационной стойки к кузову авто в нижней ее части.

КОНСТРУКЦИЯ АМОРТИЗАЦИОННОЙ СТОЙКИ МАКФЕРСОН

Упругий и демпфирующий элементы подвески собраны в единую конструкцию – стойку. Амортизационная стойка состоит из:

  • корпуса (с нижней чашкой пружины);
  • амортизатора;
  • пружины;
  • верхней опоры.


Корпус используется для размещения в нем амортизатора. Демпфер помещается внутрь корпуса, на который накручивается гайка, удерживающая амортизатор. Корпус также используется для соединения стойки со ступицей колеса и для закрепления наконечника рулевой тяги.

Сверху на корпус с зафиксированным в нем амортизатором надета пружина. Причем она получается зажатой между двумя чашками – корпуса и верхней опоры. В сжатом состоянии ее удерживает шток амортизатора, проходящий через опору и зафиксированный гайкой.

Верхняя опора выступает в качестве элемента для соединения подвески с кузовом. Она фиксируется в специальных углублениях в колесных арках. Это позволило отказаться от использования верхнего рычага в подвеске. При этом сама стойка выступает в роли поворотного кулака, обеспечивающего поворот колеса. Для снижения трения в верхней опоре установлен подшипник, который позволяет стойке легко вращаться вокруг своей оси.

В нижней части амортизационная стойка крепится к кузову рычагами. На авто используются подвески МакФерсон с одним обычным рычагом (в виде штока с проушиной для сайлентблока с одной стороны и отверстиями для крепления шаровой опоры – с другой), А-образным, Г-образным или двумя рычагами, расположенными под углом друг к другу.

С кронштейном кузова нижний рычаг соединяется посредством сайлентблоков – резинотехнических элементов, обеспечивающих упругое соединение.

Со ступицей колеса нижний рычаг соединен шаровой опорой, обеспечивающей возможность стойке вращаться вокруг оси.

Подвеска МакФерсона подразумевает использование стабилизатора поперечной устойчивости. Причем это единственный элемент, соединяющий подвески колес одной оси. Этот стабилизатор имеет П-образную форму и в центральной части крепится к кузову (подрамнику). Своими концами стабилизатор соединен с элементами подвески. Причем на одних моделях он соединяется напрямую, в других же используется дополнительная стойка стабилизатора.

ПРИНЦИП РАБОТЫ ПОДВЕСКИ MCPHERSON

В целом, простота конструкции и малое количество составных элементов сделало этот тип независимой подвески популярным среди автолюбителей.

Работает амортизационная стойка так: при наезде колеса на выступ, колесо под действием сил начинает смещаться вверх. При этом ступица передает усилие на корпус стойки, а он – на пружину. Поскольку упругий элемент в верхней части через опору упирается в кузов, то воздействие, полученное колесом от дорожного полотна, приводит к сжатию пружины. При этом шток с поршнем в амортизаторе движется вниз.

После проезда препятствия, сжатая пружина разжимается и прижимает колесо к дороге. Амортизатор же не дает пружине продолжить колебательные движения (сжиматься-разжиматься).

Нижний рычаг за счет подвижного соединения со ступицей и кронштейном кузова (благодаря сайлентблокам и шаровым опорам) позволяет ступице двигаться только вертикальном направлении, предотвращая продольные и поперечные смещения.

Если же этот тип подвески используется на задней оси, для предотвращения продольного смещения колеса некоторые автопроизводители дополнительно используют продольные рычаги.

Подшипник верхней опоры и шаровая опора дают возможность вращаться амортизационной стойке вместе со ступицей вокруг оси, поэтому колесо поворачивается. И вращение это происходит благодаря передаче усилия от рулевого механизма через тяги с наконечниками, соединенными с корпусом стойки.

Стабилизатор, используемый в конструкции подвески, предотвращает поперечные раскачивания кузова при движении по неровностям.

ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ

К положительным качествам подвески МакФерсон относятся:

  1. Простота устройства, а соответственно – дешевизна изготовления (поэтому ее и используют автопроизводители);
  2. Возможность использования на обеих осях авто;
  3. Сравнительно компактные размеры;
  4. Большие конструктивные ходы (позволяет проходить значительные неровности без «пробоя» подвески;
  5. Большой ресурс рычагов (они разгружены и лишь удерживают колесо от смещений);
  6. Симптомы износа составных элементов легко диагностируются.

Но и недостатков у этого типа подвески достаточно. Основным из них являются худшие кинематические параметры, чем рычажной подвески. Из-за статичной верхней точки крепления стойки при отработке неровностей большой ход подвески сопровождается изменением углов положения колеса (развала/схождения), что сказывается на управляемости и сцеплении колеса с дорогой.

Помимо этого, к негативным качествам относятся:

  1. Сравнительно быстрый износ амортизатора, поскольку основная нагрузка приходится на амортизационную стойку;
  2. Сложность обслуживания (для замены демпфирующего элемента стойку нужно полностью разбирать);
  3. Увеличенные нагрузки на кузов в месте крепления верхней опоры;
  4. Повышенная шумность работы.

Еще одним недостатком этой подвески является сложность модернизации. Так, пневмо- и пневмогидравлические амортизаторы с электронным управлением, способные менять свои рабочие параметры, в подвеске типа МакФерсон не используются.

Эти недостатки ограничивают область использования такой подвески – она устанавливается только на легковые авто, но не все. Модели премиум-сегмента обычно комплектуются рычажной подвеской.

Помимо этого, подвеска McPherson не применяется на внедорожниках, спортивных авто, моделях с рамной несущей частью, грузовиках (в том числе и малотоннажных).

Какое устройство подвески Макферсон и как она внедрена в конструкцию автомобиля

Подвеска МакФерсон — универсальная и может применяться как на передней, так и на задней оси. Примечательно, что за рубежном подвеска, установленная спереди носит название МакФерсон, а сзади – Чепмен, хотя конструктивно они идентичны.

Виды подвесок автомобиля

В основе подвески MacPherson лежит двухрычажная независимая подвеска. Но при этом между ними есть существенные конструктивные различия. Также стоит отметить, что использовать название «качающаяся свеча» для этого типа тоже не совсем правильно, поскольку «свечка» — это отдельный вид, использовавшийся ранее, но не получивший широкого распространения. Если в общем, рассмотреть, то МакФерсон – это симбиоз двухрычажной подвески и «свечи».

История изобретения и развития

Первым, кто разработал и внедрил конструкцию такой подвески, являлся Эрла Стил Макферсон, работавший в американских автомобильных компаниях в первой половине прошлого века. Перейдя из GM в Ford в сороковых годах XX в., талантливый инженер занялся внедрением своего проекта для автомобиля Ford Vedette. Однако более подготовленными оказались модели Zephyr и Consul, на которых были установлены новые узлы.

Первоначальный вариант подвески типа Макферсон, разработанной автором, предполагал наличие шарового шарнира, располагающегося на продолжении оси стойки амортизатора. Подобные условия позволяли задействовать стойку в качестве также и поворотной оси колеса. В более поздних вариантах конструкции шаровой шарнир разработчики перемещали наружу к колесу. Это решение обеспечивало смещение оси поворота колеса наружу от стойки.

Широкое распространение выгодной конструкции произошло в 70-х годах после окончательного устранения всевозможных технических проблем. Под эту систему были разработаны амортизационные стойки, выдерживающие длительную интенсивную эксплуатацию. Хотя мелкие недостатки в полной мере не удалось устранить, но система оказалась востребованной среди автопроизводителей.

Для 80-х годов стало характерным практически повсеместное распространение доработанных идей американского автомобильного инженера. Узел был внедрён на крупных авто и легковушках премиального класса. Баварские автопроизводители почти все свои модели оснастили такими стойками.

Изобретатель изначально предполагал установку своего детища на все колёса машины. Подобный подход на практике оказался не всегда выгодным с точки зрения бизнеса, поэтому узлы монтировали лишь на переднюю ось. Сзади для удешевления и упрощения конструкции в большинстве машин оставался мост зависимый, иногда дополненный продольными рессорами.

Различия

Принципиальное отличие нового изобретения от предыдущей схемы заключалось в переносе шаровой опоры в крайнюю верхнюю точку амортизационной стойки. Шарнир при этом был изменен, опора превратилась в шариковый подшипник радиальной конструкции. Теперь вся нагрузка приходилась на верхушку амортизационной стойки. Штампованный брызговик моторного отсека из тонкого металла, на котором крепился узел, уже не отвечал задачам, и его пришлось усилить в несколько раз.

После всех усовершенствований подвеска «МакФерсон», схема которой представлялась упрощенной, по своим параметрам стала полностью соответствовать требованиям безопасности.

Массовое применение изобретения МакФерсона началось в семидесятых годах прошлого столетия, когда удалось создать телескопическую стойку нового образца с достаточным ресурсом. Подвеска МакФерсона стала технологичной и малозатратной в изготовлении, что позволило использовать механизм в производстве легковых автомобилей малого и среднего класса.

Устройство и принцип работы

Принято считать, что устройство подвески Макферсон является продолжением разработки конструкции с двумя поперечными рычагами, которая также принадлежит к группе независимых подвесок. Одной из отличительных черт является в таких сборках установленная вверху пружина.

Специалисты выделяют такие отличительные черты стоек в сравнении с амортизаторами:

  • способность удержания массы машины;
  • более сложное устройство механизмов;
  • усиленная конструкция и шток с увеличенным диаметром;
  • рассчитаны на перепады нагрузок и осевое/радиальное усилие;
  • при повороте задействуется поворотная опора.

В схеме присутствует несколько базовых обязательных элементов. По их взаимодействию можно понять общий принцип работы подвески.

Главным несущим элементом служит подрамник. К кузову он фиксируется благодаря прорезиненным сайлентблокам. Подобное конструкционное решение позволило существенно снизить шум и минимизировать вибрации.

Для задней либо передней подвески типа Макферсон характерно наличие опоры поперечного рычага и стабилизатора поперечной устойчивости. Их закрепляют к подрамнику, к боковой части которого фиксируются поперечные рычаги колёс. В большинстве случаев рычажное крепление двойное, что обеспечивает повышенную продольную жёсткость всей системы. Ко второму концу поперечного рычага прикреплён кулак благодаря шаровой опоре.

Верхняя часть поворотного кулака на задней либо передней подвеске Макферсона крепится к амортизационной стойке, а нижняя часть находится в тесном контакте с рычагом поперечным. В качестве дополнительной степени свободы используется и придания плавности хода на рычаге стоит ступичный подшипник с тормозным суппортом.

Неотъемлемым атрибутом работающей подвески служит амортизаторная стойка. Она включает в себя как сам амортизатор, так и соосную с ним пружину и буфер сжатия. Последний позволяет варьировать пружинное усилие и линейные характеристики. Нижняя часть в тесном контакте с кулаком, а вверху посредством резиновых втулок происходит крепление к брызговику крыла.

В конструкции также работает стабилизатор поперечной устойчивости. В его функционал включено снижение боковых кренов машины в общем. Крепление детали проводится на подрамнике благодаря двум опорам, а свободные концы из-за шарнирного соединения фиксируются с амортизаторными стойками.

Начинает работать подвеска Макферсон как только авто выезжает на неровную дорогу или совершает маневр. Например, когда машина наезжает на небольшое препятствие или попадается неровность на дорожном полотне, происходит смещение колеса в вертикальном направлении. Далее пружина сжимается, ведь на неё воздействуют основные силы в первые мгновения, а поглощением удара занимается амортизатор, который принимает на себя всю энергию.

Также на колесо действует сила, благодаря которой оно сдвигается в продольной оси. Удержать его на своей позиции помогают рычаги, смонтированные под определенным углом либо один фигурный рычаг. Во втором случае пара вершин его фиксируется на кузове, а третья вершина – на ступице.

После того как неровность преодолели, начинаются другие манипуляции. Пружина возвращается в первоначальную позицию, что провоцирует выравнивание колеса относительно кузова. Важно знать, что смещение колес осуществляется при движении вне зависимости друг от друга. Хотя часть вибраций и нагрузок поглощается такой подвеской, но всё же водитель и пассажиры ощущают определённые вибрации на неровных дорогах.

В тех случаях, когда оба колеса перемещается по неровностям, то вне зависимости от состояния и качества элементов подвески машину всё равно немного раскачивает по сторонам. Для подобных ситуаций в конструкции предусмотрен стабилизатор поперечной устойчивости. Он замыкает элементы двух колёс в единую систему. Фактически это балка-торсион, установленная для гашения колебаний и препятствования скручивания.

Конструктивные особенности

После того как МакФерсон заменил обычные верхние рычаги с шаровыми опорами на амортизационные стойки с шарниром на конце, он получил компактную и сравнительно недорогую конструкцию с упрощенной кинематикой. Единственным сомнительным моментом в работе нового механизма было колебание колеса в плоскости развала. Однако амплитуда была небольшой и проблемы не составила, кроме того, резина стала изнашиваться более равномерно.

Плюсы и минусы подвески McPherson

Любые устройства имеют свои позитивные и негативные стороны. Не лишена плюсов и минусов конструкция подвески Макферсон. Основные ее достоинства состоят из таких позиций:

  • значительный эксплуатационный ресурс обеспечивается простотой конструкции и высокой степенью надёжности;
  • благодаря своей универсальности узел справляется с поставленными для него задачами как на передней оси, так и на задней;
  • производители выбирают конструкцию из-за невысокой стоимости производства и относительной недороговизне включенных в неё деталей;
  • компактность и ограниченный набор деталей позволяет устанавливать узел даже на небольших по габаритам автомобилях;
  • у подвески большой запас хода, что способствует снижению шансов на пробой или перераспределению энергии на кузов машины;
  • для подвижных частей конструкции снижена нагрузка, потому что основное усилие на себя принимает стойка, а для сайлентблоков и шаровых опор предусмотрена лишь подвижность, что повышает их эксплуатационный ресурс и запас хода.

Выбирая авто с McPherson, необходимо знать и о недостатках. Это позволит правильно эксплуатировать машину и сократить количество посещений автосервиса для ремонта или замены деталей.

К минусам популярного узла относятся такие факты:

  • специалисты отмечают определённую сложность в обслуживании, так как для замены или ТО какой-либо части приходится полностью извлекать узел, а для сжатия/разжатия пружины понадобится спецприспособление;
  • длительная нагрузка на стойку сказывается на сроке её эксплуатации, чем сильнее и больше усилие, тем ниже будет период нормальной эксплуатации;
  • происходит изменение углов развала/схождения в большом диапазоне, что сказывается на управляемости и устойчивости машины на трассе, а также происходит более интенсивный износ шин;
  • для того чтобы обеспечить надёжное крепление стойки, инженеры создают усиление в данной области кузова, в противном случае повышается риск возникновения трещин, сколов, очагов коррозии;
  • автомобили премиального класса, в которых критичным фактором служит уровень шума, не применяют подвеску McPherson из-за её шумовых характеристик, а вместо неё используют альтернативу в виде более тихого многорычажного варианта.

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.

Применение

Не взирая на наличие небольшого числа минусов, на большинстве популярных моделей применяется данный вариант независимой подвески. Этому способствует её простота, надёжность и дешевизна для массового производства.

Кроме стандартного набора элементов, в конструкциях применяются модернизированные вариации. В таких вариантах принято менять стандартный амортизатор на гидропневматический аналог.

На каких машинах же стоит данный тип конструкции? Например, её можно встретить на Mercedes-Benz W124, многих моделях BMW, Skoda (Octavia), Mitsubishi (Lancer), Kia (Soul), Honda (Creta), Audi 80 и в отечественном автопроме ВАЗ 2109.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector