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.

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.

Источник http://autoleek.ru/hodovaja-chast/podveska/podveska-macpherson.html
Источник Источник http://remontpeugeot.ru/avtozhizn/chto-takoe-podveska-makferson-i-kakie-ee-osobennosti.html