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.

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.

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).

• 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.

https://remontpeugeot.ru/avtozhizn/chto-takoe-podveska-makferson-i-kakie-ee-osobennosti.html
https://znanieavto.ru/hodovaya/podveska-makferson-ustrojstvo-i-sxema.html