Подвеска МакФерсон (MacPherson)

Подвеска MacPherson является одной из самых распространенных на автомобилях, хотя она преимущественно используется на моделях бюджетной и средней ценовой категории. У этого вида составляющей ходовой части несколько названий – «качающаяся свеча», на направляющих стойках, подвеска Чепмена. Но наиболее она известна как подвеска МакФерсон. Она относится к так называемому независимому типу, то есть перемещения колес, установленных на одной оси, не оказывает никакого влияния друг на друга.

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.

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».

Устройство подвески

Широкое распространение подвеска MacPherson получила благодаря очень простому устройству с небольшим количеством составных частей.

Конструкция ее включает в себя:

• Кронштейны кузова или подрамник;
• Нижний рычаг;
• Амортизационная стойка;
• Верхняя опора;
• Элементы, обеспечивающие подвижные соединения (резинотехнические элементы, шаровые опоры).

Это компоненты только одного колеса. На одной оси для двух ее колес используется два комплекта перечисленных составляющих. Но есть еще один компонент, соединяющий подвески левого и правого колес – стабилизатор поперечной устойчивости, который своими концами прикрепляется к стойкам или рычагам, а в центральной части к подрамнику или кузову.

Элементы подвески МакФерсон

Устройство подвески МакФерсона очень простое. В нижней части ступица колеса прикреплена подвижным соединением к кузову посредством поперечного нижнего рычага. К ступице также крепиться вертикально расположенная амортизационная стойка (хотя и не строго вертикально, а под определенным углом). В верхней части эта стойка упирается в кузов и крепиться к нему посредством опоры. Вот и вся конструкция этой независимой подвески.

Поворотный кулак со ступицей

Теперь немного по каждому составному элементу подвески. Для крепления к кузову в нижней части предусмотрены кронштейны, представляющие собой обычные проушины, к которым посредством болтового соединения крепятся поперечные рычаги. Но чтобы обеспечить уменьшенную передачу вибрации на кузов, крепление рычага делается через резинометаллические проставки – сайлент-блоки. Кронштейны эти могут быть сделаны как на самом кузове, так и на подрамнике – трубной конструкции, крепящейся к несущей части.

В самой простой версии этой подвески используется всего один нижний поперечный рычаг, крепящийся одним концом через сайлент-блок к кузову, а вторым посредством шаровой опоры – к ступице. Дополнительно к этому рычагу присоединяется стабилизатор, тоже через сайлент-блок. Но такая конструкция не обеспечивает должной жесткости относительно продольного смещения колеса.

Поэтому более современные подвески МакФерсона используют либо два поперечных рычага, установленных под определенным углом относительно друг друга, либо один, но А-образный. Такое решение несколько увеличивает количество точек крепления, а значит, и мест, в которых может появиться вибрация, но зато обеспечивается должная фиксация колеса от продольного смещения. В таких конструкциях стабилизатор если и крепиться к рычагу, то не напрямую, а посредством специальной стойки. Но очень многие автопроизводители фиксируют концы стабилизатора к корпусу стойки через тяги.

Амортизационная стойка является главным элементом подвески МакФерсона, поскольку в ее задачу входит гашение колебательных движение и максимально возможное снижение их передачи на кузов. Состоит она из корпуса, посредством которого она крепиться к ступице, пружины и амортизатора. Классической является схема стойки, в которой амортизатор с корпусом располагаются внутри пружины, хотя есть и конструкции с вынесенной пружиной.

Устройство газомасляной стойки MacPherson

В верхней части стойка крепиться посредством специальной опоры, в которую упирается пружина. Зачастую в конструкции опоры используется подшипник, который обеспечивает возможность вращения стойки вокруг оси. Чем достигается еще одно положительное свойство этого вида подвески – возможность использования ее в качестве поворотного кулака.

Как она функционирует

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

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

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

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

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

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

Положительные и негативные качества

Широкое распространение подвеска МакФерсона получила по ряду положительных качеств:

• Дешевизна производства. Малое количество составных частей делает этот тип подвески один из самых недорогих;
• Надежность. Простота конструкции обеспечивает достаточно большой ресурс;
• Универсальность. Эта подвеска хорошо работает как спереди (за счет использования стойки в качестве поворотного кулака), так и сзади;
• Сниженная нагрузка на некоторые подвижные элементы. Все основные усилия на себя принимает стойка, сайлент-блоки и шаровые опоры же обеспечивают подвижность соединения, поэтому им свойственен большой ресурс;
• Малые размеры. Малое количество составных частей позволяет использовать такую подвеску даже на самых компактных автомобилях;
• Большой ход подвески. Благодаря этому при преодолении больших неровностей вероятность пробоя подвески и передачи ударного усилия на кузов снижена;

Несмотря на все достоинства это не делает подвеску МакФерсона идеальным вариантом для использования на авто, поскольку недостатков у нее тоже немало:

• Ухудшенная кинематика. При больших ходах стойки углы развала-схождения не придерживаются и меняются в очень широком диапазоне. Изменение же их сопровождается снижением управляемости и устойчивости авто, а также повышенным износом шин;
• Надобность в усилении кузова в верхней точке крепления стойки. В этой части на кузов воздействуют достаточно большие нагрузки, что приводит к появлению трещин, возникновению коррозии;
• Высокая нагруженность стойки. Из-за этого ресурс этой составляющей значительно снижается;
• Сложность обслуживания стойки. Для проведения обслуживания и замены ее составных частей приходится этот элемент конструкции полностью извлекать, а для разборки потребуется специальный инструмент;
• Повышенная шумность работы. Из-за этого подвеску МакФерсона не используют на премиумных авто, отдавая предпочтения многорычажному типу, обеспечивающему большую плавность хода и бесшумность.

И хоть негативных качеств у МакФерсона достаточно много, она пока является одним из лучших вариантов независимой подвески.

Подвеска Toyota Corolla

Она очень проста, надежна и дешева, что и делает ее популярной. Доказательством тому является тот факт, что все совершенствования касаются лишь доработок составных частей, а не переделки самой подвески.

Так, передовыми разработками для улучшения работы этой подвески являются разве что установка гидропневматического амортизатора, дающего возможность изменять жесткость, и установки дополнительного шарового шарнира (верхнего), что позволяет использовать один из них в качестве направляющего, а второй — рулевого. Это в свою очередь сказывается на повышении управляемости при движении по неровностям.

Устройство подвески McPherson и её преимущества и недостатки

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.

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.

Источник http://http://autoleek.ru/hodovaja-chast/podveska/podveska-macpherson.html
Источник http://https://carsup.ru/hodovaya-chast/tipa-makferson.html