Подвеска МакФерсон — устройство, принцип работы, плюсы и минусы

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.

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.

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.

Подвеска МакФерсон - устройство, принцип работы, плюсы и минусы

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.

Читать далее:  Многодисковая фрикционная муфта 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.

передняя подвеска макферсон

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.

Составные элементы подвески

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.
Читать далее:  Фольксваген Пассат volkswagen Passat - отзывы фото модельного ряда VW видео

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.

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

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.

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.

Читать далее:  Зачем нужны стойки стабилизатора в подвеске автомобиля?

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.

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.

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.

https://www.youtube.com/watch?v=PjJfuroO5vs

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

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
AutoJiza
Adblock
detector