Что такое подвеска макферсон

Информация

История создания

Эрл МакФерсон стал тем человеком, который изобрел дешевую в плане производства подвеску во время своей работы на заводе, имеющем отношение к компании Ford. В те времена данная компания ориентировалась на то, чтобы производить максимально доступные по цене автомобили, поэтому это изобретение пришлось как нельзя кстати.

Изначально подвеска, изобретенная МакФерсоном, была установлена на малолитражном автомобиле Ford Vedette. После успешных испытаний этим устройством оснастили Ford Zephyr и Ford Consul. Производство этих автомобилей осуществлялось массово, что привело к существенной экономии средств за счет применения в их конструкции подвески Mcpherson.

Ford Vedette
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.

Модернизация подвески Чепменом

В 1957 году Колин Чепмен (фирма Lotus) использовал подвеску МакФерсон для установки на автомобиль Lotus Elite. Предварительно механизм был подвергнут модернизации: изменена рычажная система, получившая более широкие параметры.

Подвеска стала выдерживать значительные нагрузки. Производители отнеслись к новинке Чепмена неоднозначно. Многие посчитали предложенный механизм несерьезным, так как переплетение рычагов выглядело не очень основательно.

Между тем во многих странах подвеска МакФерсон больше известна как подвеска Чепмена.

Составные элементы подвески

Конструкция подвески
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.

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.

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

  • упругая;
  • демпфирующая;
  • направляющая.

Особенность стоек МакФерсон заключается в компоновке этих составляющих.

подвеска типа МакФерсон что это такое

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.

Дорогие автомобили

Сегодня подвеска МакФерсон не является частью конструкции дорогих автомобилей, но так было не всегда. Начиная с 1982 года, ее стали устанавливать на престижных машинах, например, таких, как Mercedes 124 и Audi 100. Также оснащение этим устройством получило большинство автомобилей под брендом BMW. В течение определенного времени, измеряемого годами, такой подход оправдывал себя.

Затем автомобильная промышленность ушла далеко вперед и подвеска МакФерсон перестала соответствовать по своим техническим параметрам тому, что требовалось для дорогих автомобилей: качественная кинематика, обеспечивающая приемлемую в соответствии с новыми требованиями плавность хода. К этому можно добавить, что дорогие машины и дешевые детали – это малосовместимые понятия. На текущий момент подвеска МакФерсон находит применение лишь в автомобилях бюджетной категории.

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.

стойка МакФерсон в разборе

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.

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
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.

Достоинства и недостатки конструкции

Подвеска с позиции конструкции, характеризуется получившей упрощение кинематикой. Ее компактность связана с заменой верхних рычагов на амортизационные стойки. При проектировании подвески ставилась цель добиться компактности устройства, простоты конструкции и дешевизны при производстве, поэтому комфорт и управляемость отодвигались на второй план.

Изначально конструкция подвески вызвала определенные сомнения. Предполагалась, что в плоскости развала могут возникать недопустимые колебания колес. Эти опасения не подтвердились. Амплитуда колебаний соответствовала нормальным значениям. При этом износ резины стал более равномерный.

После запуска подвески в производство Mcpherson продолжил работу над своим «детищем», пытаясь добиться еще большего удешевление продукта. В этом он не преуспел, так как дешевые материалы не позволяли обеспечить соответствующие характеристики прочности подвески.

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.

ford vedette

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.

Принцип работы подвески

Работа независимой подвески МакФерсон базируется на принципе «качающейся свечи». Основным элементом системы является направляющая амортизационная стойка.

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.

Схема

Главное отличие нового устройства от других себе подобных заключается в том, где установлена шаровая опора. Ее разместили на самом верху амортизационной стойки, что вынудило изменить конструкцию шарнира. В качестве опоры использовали шариковой подшипник, характеризуемый как радиальный.

В результате амортизационная стойка в верхней своей части стала испытывать всю создаваемую автомобилем нагрузку. Это заставило заменить брызговик отсека двигателя, к которому крепился узел. Ранее он изготавливался методом штамповки из тонкого железа, а теперь требовалось его усиление.

Широкое распространение подвеска МакФерсон получила в 70-х гг. прошлого века. Тогда была создана телескопическая стойка, ресурс которой был достаточным. Механизм стали устанавливать на легковые автомобили, относящиеся к малому и среднему классу.

Достоинства и недостатки конструкции

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.

Что такое подвеска макферсон

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).

  1. Простота и компактность конструкции.
  2. Недорогая в изготовлении и ремонте.
  3. Оптимальные эксплуатационные характеристики.
  4. Надежность.

Подвеска McPherson обладает основными преимуществами для применения в автомобилях бюджетного и среднего класса, где в первую очередь значение имеет невысокая стоимость производства.

  1. Невысокие показатели управляемости автомобиля.
  2. Невысокие характеристики плавности хода.

Минусы конструкции существенно снижают характеристики комфорта и управляемости. По этой причине МакФерсон в настоящее время практически не используется на автомобилях класса люкс.  Предпочтение отдается более сложной и дорогостоящей двухрычажной схеме.

Устройство

Основные элементы подвески МакФерсон следующие:

  1. Продольный рычаг (нижний), монтируемый на подрамнике. Является несущим и служит для крепления телескопической стойки, что возможно за счет шарнира.
  2. Верхний рычаг, крепящийся посредством кронштейнов к стойке там, где она утолщена. Для подсоединения поворотной стойки используются сайлентблоки.

Поперечные рычаги, расположенные внизу, соединяются между собой штангой стабилизатора, что дает возможность подавлять раскачку автомобиля, добиваясь его выравнивания.

Плюсы и минусы подвески McPherson

Всякий механизм или компоновочная схема имеет свои сильные и слабые стороны. Данное обстоятельство в полной мере касается и спроектированной американским инженером МакФерсон подвески, она тоже имеет свои плюсы и минусы. Выбор типа данного узла в ходе опытно-конструкторских работ всегда является предметом компромисса между технологичностью, компактностью и кинематическими свойствами.

По общему мнению специалистов и отзывам автомобилистов подвеска МакФерсон обладает целым рядом положительных свойств. Перечень их довольно значительный и в числе прочих можно назвать следующие:

  • Высокая технологичность конструкции и относительно небольшие затраты на разработку и изготовление. Обычно узел поступает на сборочный конвейер единым блоком, что значительно сокращает временные затраты.
  • Небольшие габариты подвески в поперечном и продольном направлении относительно хода автомобиля.
  • Значительный размер по вертикали позволяет обеспечивать необходимый ход подвески в широких пределах.
  • Расстояние между опорными точками конструкции велико, что способствует снижению нагрузок на кузов автомобиля.
  • Меньшая в сравнении с иными конструктивными схемами масса неподрессоренных узлов.
  • Большой ресурс деталей подвески.

В силу рационального распределения усилий в подвеске нижний рычаг и шаровая опора не испытывают значительных нагрузок. Это обстоятельство увеличивает срок службы не только названных элементов, но и сайлент-блоков, и резинометаллических втулок.

подвеска МакФерсон схема и список деталей

Существенно упрощается определение неисправных узлов. В силу названных выше преимуществ подвеска McPherson получила большое распространение на автомобилях с приводом на передние колеса и расположенными поперек хода двигателями.

Недостатки

Конструктивная схема наряду с названными выше сильными сторонами имеет и целый ряд слабых мест. К числу недостатков подвески типа McPherson можно отнести следующие:

  • Некоторое ухудшение кинематики особенно при значительных ходах элементов относительно кузова. При этом происходит изменение нормального положительного развала на отрицательный. Управляемость и устойчивость машины в таком случае ухудшается.
  • Основная нагрузка от работы подвески приходится на брызговик моторного отсека, который приходится укреплять. Длительная эксплуатация на плохих дорогах может привести к его постепенному разрушению.
  • Телескопическая стойка – амортизатор подвергается большим нагрузкам, что при длительных поездках по плохим дорогам приводить к выходу из строя нижнего клапана. Это, в свою очередь, влечет за собой повреждение опорной площадки на кузове, устранение которых требует специального оборудования при дорогостоящем ремонте.
  • Высокая шумность подвески и сложности в нанесении звукоизолирующих покрытий.
  • Сильное продольное раскачивание кузова автомобиля, которое возникает при торможении. Клевок плохо компенсируется подвеской, а в силу особенностей расположения поперечных рычагов он даже несколько усиливается.
  • Большой диаметр штока стойки амортизатора вызывает соответствующее увеличение трения. Дополнительные усилия необходимые для преодоления сопротивления вызывает ухудшение реакции подвески на неровности дороги.

Указанные недостатки делают практически невозможным применение изобретенной МакФерсоном подвески в конструкциях следующих классов машин: гоночные и спорткары, грузовиках, внедорожниках, автомобилях с рамой.

До недавнего времени подвеска такого рода не использовалась на транспортных средствах с гидропневматической подвеской. Элементы конструкции просто негде было размещать. Проблема была решена только в 90-е годы прошлого века.

  • Подвеска является недорогим механизмом при условии, что его собирают на основе готовых элементов на конкретном участке с дальнейшей установкой на транспортное средство.
  • Компактность подвески дает возможность устанавливать ДВС, ориентированные на поперечное расположение в отсеке для мотора.
  • Малое проявление инерционных сил, обусловленное значительной удаленностью основных узлов друг от друга.
  • Быстрое понимание того, что шарнирные соединения изношены. Появляется характерное постукивание при движении по дороге с неровностями.
  • В конструкции подвески заложен потенциал в плане дальнейшего совершенствования механизма.

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 подвеска
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.

Минусы Mcpherson

  • Плохая кинематика, высокая вероятность, что переднее колесо может существенно изменить угол наклона.
  • Появление трещин в гнезде брызговика, служащего для установки подшипника, который является опорой для амортизационной стойки, что провоцирует коррозию.
  • Ощутимое снижение рабочего ресурса механизма, если оснащенный им автомобиль часто эксплуатируется на некачественных дорогах.
  • Дорогой ремонт вне зависимости от его вида (текущий, плановый), связанный со сложностью процесса монтажа и демонтажа подвески.
  • Отсутствие компенсации, когда машина испытывает продольные крены. Это практически исключает возвратные откаты.
  • Невозможность установки подвески на рамные автомобили. Нельзя совместить верхние кронштейны и базу ввиду ее слишком высокого расположения.
  • Основная масса моделей автомобилей классов C и E не подходит для установки подвески. Невозможно совместить с этим механизмом гидропневматику ходовой части.
  • Напряжения, определяемые как продольные, приводят к выходу из строя задней подвески, что зачастую проявляется при внезапном торможении.
  • Конструктивные особенности подвески МакФерсон (недостаточная надежность под серьезными нагрузками) не позволяют производить установку этого механизма на спорткары.
Оцените статью
Avtomobil-Vaz.ru