Подвеска макферсон (mcpherson)

Устройство подвески Макферсон

Она состоит:

1. Амортизационная стойка;
2. Стабилизатор поперечной устойчивости;
3. Нижний рычаг.

Всего три основных элемента в схеме подвески Макферсон. Но её надежность и управляемость автомобилем не снизилась ни на грамм. Разберем назначение и устройство каждого элемента по отдельности.

Амортизационная стойка

Это единый узел в котором объединены амортизатор и пружина. То есть, амортизационный и упругий элемент в одном флаконе. Он представляет собой большой амортизатор, на котором навешана пружина. Она зажимается двумя чашками, причем верхняя – съемная чаша. На ней находится опорный подшипник, которым стойка крепится к кузову авто и за счет его происходит поворот колеса.

Нижним краем стойка Макферсон жестко крепится к поворотному кулаку. В результате этого ступица и амортизатор становится единым целым. То есть, при повороте колеса поворачивается не только ступица, но и стойка.

Нужно отметить, что конструкция с амортизатором и пружиной расположены не под прямым углом к дороге, а под небольшим наклоном. Причем как в сторону поперечной, так и продольной оси автомобиля. Это называется углом поперечного наклона шкворня. Но это уже другая тема.

Стабилизатор

Все вы знаете, . Но в отличие от двухрычажной схемы, в подвеске Макферсон он крепится не к рычагу, а к амортизационной стойке за счет шарового соединения.

Чтобы соединить стабилизатор и амортизатор, используется переходной элемент – стойка стабилизатора. Её можно найти и в схеме с двумя продольными рычагами, только там нет шаровых креплений, там используются .

Стойка стабилизатора нижним краем цепляется за штангу стабилизатора, верхним – за амортизационную стойку. В большинстве случаев внизу и вверху используется шаровые механизмы, как на рулевых тягах.

Нижний рычаг

Обеспечивает соединение колеса с кузовом. Не позволяет ему двигаться в продольном направлении, допуская движение вверх и вниз.

Соединяется с колесом за счет , а с кузовом резинометаллическими элементами – сайлентблоками. За счет этого рычаг имеет вертикальную подвижность, а колесо может поворачиваться вокруг своей оси.

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.

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.

Подвеска автомобиля: виды, устройство и принцип работы

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

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.

История[править | править код]

Свечная подвеска — предшественник «макферсона» (Fournier Voiturette BaBy, 1912 год). Движение колеса задано направляющей стойкой, также играющей роль шкворня. Ford Vedette — первый автомобиль с подвеской системы Макферсона Эта подвеска была названа по имени американского инженера из Эрла Стила Макферсона, который разработал её во второй половине сороковых годов, ещё будучи сотрудником GM и работая над проектом разработанного для американского рынка, но не пошедшего в серийное производство лёгкого и дешёвого автомобиля Chevrolet Cadet, а впоследствии впервые применил на серийном автомобиле модели «Форд Ведет» 1948 года, выпускавшейся французским филиалом компании. Позднее она использовалась на Ford Zephyr (1950) и Ford Consul (1951), которые также претендуют на звание первых крупносерийных

автомобилей с такой подвеской, так как выпускавший Vedette завод в Пуасси первоначально испытывал большие затруднения с освоением новой модели.

На самом деле, предшествовавшие «макферсону» подвески с направляющими стойками (но без нижнего рычага) применялись и намного ранее, вплоть до самого конца XIX века, а в середине двадцатых годов XX века инженером Guido Fornaca был разработан тип подвески с рычагом и направляющей стойкой, очень похожий на «макферсон» — считается, что Макферсон частично воспользовался его разработками.

Ещё одна линия развития, ведущая к подвеске данного типа — разновидность передней подвески на двух поперечных рычагах неравной длины, в которой пружина в едином блоке с амортизатором была вынесена в пространство над верхним рычагом. Это делало подвеску более компактной, разгружало нижний шаровой шарнир от передачи вертикальных усилий и позволяло на переднеприводном автомобиле пропустить между рычагами полуось с шарниром.

Заменив верхний рычаг с шаровой опорой и расположенными над ним амортизатором и пружиной на задающую траекторию движения колеса амортизаторную стойку с закреплённым на брызговике крыла поворотным шарниром, Макферсон получил названную его именем компактную, конструктивно простую и дешёвую подвеску с кинематикой, в несколько упрощённом виде повторяющей подвеску на двойных поперечных рычагах.

Типичная конструкция передней подвески типа «макферсон» на современном автомобиле. Жёлтым выделен брызговик крыла с усилением, в который упирается стойка.

В изначальном варианте такой подвески, разработанном самим Макферсоном, шаровой шарнир располагался на продолжении оси амортизаторной стойки — таким образом, ось амортизаторной стойки была и осью поворота колеса. Позднее, например на Audi 80 и Volkswagen Passat первых поколений, шаровой шарнир стали смещать наружу к колесу, что позволяло сместить ось поворота колеса наружу от оси стойки и за счёт этого получить меньшие положительные, нулевые или даже отрицательные значения плеча обкатки.

Массовое распространение эта подвеска получила лишь в семидесятые годы, когда были окончательно решены технологические проблемы, в частности — массового изготовления амортизаторных стоек с необходимым ресурсом. В связи со своей технологичностью и дешевизной данный тип подвески впоследствии быстро нашёл очень широкое применение в автомобилестроении, несмотря на целый ряд недостатков.

Задняя подвеска Чепмена на шасси Lotus Elan.

В восьмидесятые годы наметилась тенденция к повсеместному использованию подвески макферсон, в том числе — на больших и сравнительно дорогих автомобилях (Audi 100, Mercedes-Benz W124, Opel Senator, практически весь модельный ряд BMW второй половины 70-х — начала 90-х годов и другие, а также многие американские модели). Однако впоследствии необходимость дальнейшего роста технических и потребительских качеств обусловила возврат на многих сравнительно дорогих автомобилях к подвеске на двойных поперечных рычагах (Audi A4 и , Mercedes-Benz W210, более новые модели BMW), более дорогой в производстве, но имеющей лучшие параметры кинематики и повышающей ездовой комфорт.

Макферсон создавал свою подвеску для установки на все колёса автомобиля, как передние, так и задние — в частности, именно так она была использована в проекте Chevrolet Cadet. Однако на первых серийных моделях подвеска его разработки была применена только спереди, а задняя из соображений упрощения и удешевления оставалась традиционной, зависимой с жёстким ведущим мостом на продольных рессорах.

Только в 1957 году инженер фирмы Lotus Колин Чепмен применил аналогичную подвеску для задних колёс модели «Лотус Элит», поэтому её в англоязычных странах принято называть «подвеской Чепмена». Но, к примеру, в Германии такой разницы не делается, и сочетание «задняя подвеска макферсон» считается вполне допустимым.

Подвеска МакФерсон: схема, устройство и принцип работы

В семидесятые годы подвеской такого типа снабжали большинство автомобилей, в том числе и тех, что относятся в бизнес классу. Среди них были довольно крупные модели Ауди -100, Мерседес-124 и Опель Сенатор.

Впоследствии от такой практики пришлось отказаться, массовая эксплуатация выявила некоторые недостатки компоновки, которые невозможно было устранить без изменения конструктивной схемы.

Видео — схема подвески МакФерсон:

Подвеска McPherson имеет более простое устройство по сравнению с классической схемой и отличается от нее по принципу действия. Узел состоит из следующих частей:

• нижнего рычага с шаровой опорой;
• ступицы колеса с тормозным диском;
• кулака поворотного со щитом и рулевой тягой;
• стойки телескопической с нижней опорной чашкой;
• буфер сжатия с резиновым или пластиковым защитным чехлом;
• витая пружина;
• опорный подшипник с верхней чашкой;
• тяга поперечной устойчивости с рабочими резинометаллическими элементами и креплениями.

Подвеска МакФерсон, основные детали устройства которой приведены в списке, является одной из самых распространенных схем. Существуют и другие ее разновидности, имеющие некоторые отличия в отдельных деталях.

Так, на культовом автомобиле Porsche-911 вместо витой пружины был использован торсион для уменьшения общей высоты конструкции. Похожая схема была применена в некоторых машинах французского производства.

Схема подвески МакФерсон

На одном из самых удачных автомобилей Mercedes-Benz модели W124 компоновка была изменена и пружина устанавливалась отдельно от телескопической стойки. Похожее по типу устройство подвески McPherson было и на машинах фордовской платформы, которая носит наименование Фокс. Потенциал данной конструктивной схемы полностью еще далеко не использован и у нее имеются перспективы развития.

Узлы такого типа отличаются компактностью и простотой, что и определяет их широкое распространение в автомобилестроении. Подвеска МакФерсон представляет собой конструктивную схему, в которой амортизирующая стойка крепится в верхней части к брызговику моторного отсека. Снизу она жестко соединяется с поворотным кулаком, вся конструкция может вращаться в определенных пределах. Ось проходит через подшипник, установленный на кузове и смонтированную на рычаге шаровую опору.

Телескопическая стойка в независимой пружинной подвеске McPherson выполняет целых три функции:

• определяет направление хода механизма в вертикальной плоскости;
• гасит возникающие при этом колебания;
• является своеобразным поворотным шкворнем для колес.

В общем виде работа подвески данного типа выглядит следующим образом: когда колесо проезжает по неровности на дороге, то поднимается вверх или опускается вниз. Возникающая при этом нагрузка воспринимается пружиной, которая сжимается или, напротив, распрямляется. При этом телескопическая стойка удлиняется или сокращается. Часть нагрузки передается на корпус автомобиля.

Пружина при этом начинает распрямляться, восстанавливая свою форму, что ведет к удлинению стойки. Возникают колебания, которые гасятся встроенным амортизатором. Это позволяет свести к минимуму вертикальные перемещения кузова относительно поверхности земли. При выполнении маневра, стойка в сборе с кулаком и установленным на ступице колесом поворачивается. Автомобиль при этом изменяет направление движения.

Видео — как работает подвеска МакФерсон:

Подвеска типа МакФерсон преимущественно используется на переднеприводных автомобилях, на которых силовой агрегат размещается поперек хода. Она имеет целый ряд преимуществ перед классической двухрычажной компоновочной схемой, в тоже время по многим параметрам она ей значительно уступает.

В процессе проектирования конструкторам приходится решать сложную задачу по выбору определенной конструкции с учетом всех ее особенностей.

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.

История создания

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. Позже модифицированные варианты стали использовать и на других автомобилях концерна. В 70-х идею МакФерсона подхватили остальные автопроизводители. Тип подвески назвали именем создателя.

Как устроена подвеска Макферсона

Устройство фиксируется на каждое колесо. Схема устройства подвески довольно проста.Основным конструктивным элементом является амортизационная стойка, также есть поперечный рычаг и пружина. Кроме того, приспособление включает в свой состав следующие узлы:

• подрамник представляет собой опору для всей конструкции, этот элемент, как правило, жестко фиксируется к кузову, кроме того, возможен вариант крепления на сайлентблоки, данная деталь смягчает подвеску, а также влияет на улучшение качества езды, к подрамнику крепятся поперечные рычаги правого и левого колес;
• рычаг и стабилизатор поперечной устойчивости, рычаги: верхние и нижние, крепится к подрамнику и придают жесткость всей конструкции, с другой стороны фиксируется шаровая основа, которая в свою очередь, соединяется с поворотным кулаком;
• поворотный кулак соединяется с рулевым управлением с помощью шарниров, он является частью рулевого управления, позволяющий направлять колеса;
• стабилизатор поперечной устойчивости снижает боковой крен, эта деталь прикрепляется к стойке в том месте, где она соединяется с кулаком с помощью двух опорных элементов.

Основным элементом в схеме подвески, как уже говорилось выше, является амортизирующая стойка Макферсон, она оснащена соосно пружиной и собственно, стойкой. Основное крепление осуществляется с помощью поворотного шарнира, который крепится к крылу.

Конструкция передней подвески Макферсона имеет отличительное свойство, она независима и не влияет на положение другого колеса. Стойка закрепляется к брызговику крыла и поворотному рычагу за счет верхней и нижней опорной чаши соответственно. Такая система фиксации обеспечивает надежную связку, при этом колеса сохраняют независимый ход вверх и вниз. Функциональный принцип подвески заключается в том, что при езде по неровной поверхности колесо поднимается и опускается в зависимости от сжатия или разжимания пружины. Стойка при этом сокращается или распрямляется. Некоторая часть нагрузки распределяется на авто. Колебания уменьшаются за счет амортизатора встроенного типа.

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.

Признаки и неисправности подвески МакФерсон

Первая и весьма заметная неисправность – раскачивание кузова автомобиля

. Основной признак того, что стойки амортизатора вычерпывают свой ресурс и приходят в негодность. Как результат потеря комфорта, ухудшение управляемостью автомобиля, а так же ускоренный износ сопутствующих деталей подвески.

Автомобили, на которых установлены ABS и ESP

, в случае поломки подвески начинают чаще срабатывать и сигнализировать. Как только Ваш «железный конь» начинает клевать носом или же раскачиваться, то не стоит откладывать на потом. Результат таких поломок – пропорциональное увеличение тормозного пути, чем больше поломка, тем медленней будет останавливаться автомобиль. Соответственно и безопасность автомобиля теряется.

Потеря курсовой устойчивости

еще одна причина, по которой стоит обратить внимание на подвеску автомобиля. Выход или ослабление одного из амортизаторов приводит к уменьшению упора машины на все 4 колеса. Таким образом, при заходе в поворот, машину попросту заносит, само скольжение любой оси говорит о возможной поломке

Таким образом, при заходе в поворот, машину попросту заносит, само скольжение любой оси говорит о возможной поломке.

Хотя бы раз в жизни каждый водитель ощущал на себе, как автомобиль клюет носом или подкидает зад

. Обычно это приводит к плохому самочувствию, снижению внимания или куда более яркие последствия такой поломки. Это очередной признак выхода из строя амортизаторов автомобиля, сама ж раскачка и неправильное распределение массы машины ощущается при резком разгоне или торможении. Комфортно сидеть в таком автомобиле никак нельзя, к тому же все это вредит кузовной конструкции.

Уменьшение дорожного просвета

так же признак выхода из строя одной из частей подвески, если вы конечно не сторонник «заниженных» автомобилей, а подвеска автомобиля не проходила доработок. Причин такой поломки может быть несколько, усталый металл, коррозия одной из деталей. Чаще всего могут просесть пружины (сокращают ход сжатия), за счет чего вся сила удара передается за кузов и салон автомобиля, расширяются соединения и стыки на кузове и по интерьеру.

Неравномерный износ шин и излишняя жесткость

, именно с этих показателей и начинается большинство проблем с подвеской. Увидеть износ шин можно невооруженным глазом, а жесткость будет ощутима при езде по неровной дороге. Для подвески МакФерсон это весьма распространенное явление, за счет плавающего угла колес (нарушение развала-схождения колес) или же проседания амортизационной стойки в целом.

Обслуживание подвески МакФерсон

Единственным плюсом такой конструкции стала ее смехотворная цена. По сравнению с двухрычажной подвеской, передняя подвеска МакФерсон стоит втрое дешевле и вчетверо дешевле, чем многорычажная. Еще свое существование она оправдала тем, что очень упростила жизнь конструкторам, которые разрабатывают переднеприводные автомобили. Представьте, сколько места экономит МакФерсон в колесной арке.

Передняя подвеска МакФерсон по стоимости выходит в несколько раз дешевле, чем многорычажная

Подкапотное пространство увеличилось вполовину, а это позволило устанавливать и поперечные двигатели с коробкой вместе, и все навесное оборудование, а в некоторых еще места на запаску и на ящик с инструментами хватает. Кстати, об инструментах. МакФерсон так просто не разберешь. Имеется в виду классическая стойка с пружиной и амортизатором в одном блоке. Для этого применяется хитрый и дорогой прибор, который предназначен для разборки стоек. Стяжка пружин 810330 — универсальное устройство, без которого разборка стойки невозможна.

Но каким неустойчивым бы ни был классический МакФерсон, он применяется практически на всех автомобилях, независимо от их ценовой категории. Даже Порше 911 как-то ездила с этой стойкой в начале 70-х, правда, с торсионным упругим элементом. История на месте не стоит, и кто знает, какие еще сюрпризы нам ждать от этой качающейся свечки…