«макферсон» (подвеска): устройство, схема

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.

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

Принцип работы подвески MacPherson

Разработана электромагнитная автомобильная подвеска — Автомобиль Подвеска Электромагнит Для того, чтобы представить подвеску MacPherson в работе, необходимо последовательно проследить за передачей усилия при проезде неровностей.

Если колесо встречает препятствие, заставляющее его двигаться вверх, то отсутствие жесткого крепления к кузову и наличие нижнего рычага передадут усилие на пружину. Она начнет сжиматься, забирая в себя огромную долю энергии. Телескопическая стойка начнет гасить колебания пружины. Оставшаяся часть энергии приведет в движение кузов автомобиля, предварительно перейдя на опору.

Если же колесо попадает в яму, то происходит аналогичный процесс с растяжением пружины. Не стоит забывать, что энергия еще и распределяется между соосными колесами. Применение шарниров и сайлентблоков так же уменьшают усилие на несущие элементы.

Модернизация перечисленных узлов позволяет конструкторам вести постоянные работы по увеличению мягкости и бесшумности работы подвески.

Обеспечение поворота колеса при маневре происходит за счет свободного вращения стойки в точках опоры:

• вверху — в подшипнике;
• внизу — в шаровой опоре.

Устройство подвески типа McPherson

Конструкция подвески МакФерсон, если сравнивать её с классическим устройством подавления вертикальных колебаний, более простая. Типичный узел состоит из следующих элементов:

• нижний рычаг, соединённый с шаровой опорой;
• колёсная ступица с тормозным диском;
• телескопическая амортизационная стойка, устанавливаемая на опорную чашку;
• поворотный кулак в сборе с рулевой тягой и щитом;
• витая пружина;
• протекторный буфер сжатия, оснащённый защитным чехлом (пластмассовым или резиновым);
• верхняя чашка с опорным подшипником;
• поперечная тяга, обеспечивающая устойчивость автомобиля.

Разумеется, именно такая компоновка применяется далеко не всегда. Существует немало модификаций, отличающиеся от классической схемы подвески Макферсон. В частности, культовый кар Porsche 911 оснащали торсионом вместо классической пружины – подобная конструкция обладала меньшей высотой, что для заниженного силуэта Порше было очевидным плюсом. Примерно такая же схема использовалась на некоторых французских автомобилях. А, скажем, на достаточно популярном Mercedes-Benz W124 пружина стоит отдельно от телескопического амортизатора. Похожая конструкция используется на платформе Fox, на основе которой производится целый ряд фордовских моделей.

Строго говоря, потенциал макферсоновской подвески далеко не исчерпан, поэтому можно ожидать, что и в будущем её конструкция будет подвергаться совершенствованию. Учитывая простоту и компактность конструкции, данный тип подвески ещё длительное время будет оставаться главенствующим на рынке легковых автомобилей.

Особенности конструкции МакФерсон таковы, что телескопическая амортизационная стойка монтируется в моторном отсеке вверху к брызговику, а внизу к поворотному кулаку. Несмотря на жёсткость соединения, конструкция имеет немало степеней свободы, позволяющих вращаться узлу в определённых направлениях и диапазонах.

Устройство подвески

Подвеска МакФерсон состоит также из шаровой опоры, которая смонтирована на рычаге, и через которую проходит передняя полуось с подшипником качения. Если говорить о телескопической стойке, то она в независимой пружинной подвеске данного типа выполняет сразу несколько функций:

• определяет вектор движения механизма в вертикальном направлении;
• гасит такие вертикальные колебания;
• выступает в качестве аналога поворотного шкворня для передних колёс.

Устройство подвески МакФерсон в общем случае обеспечивает следующую реакцию на проезд неровностей дороги: когда колесо попадает в ямку или на горб, оно либо опускается, либо, наоборот, поднимается вверх. Если бы амортизационного блока не было, кузов автомобиля также двигался бы в аналогичном направлении, а поскольку провал или подъём колеса при движении на скорости имеет кратковременный характер, вектор движения столь же молниеносно меняется на противоположный. Учитывая, что у автомобиля вес немалый, силы инерции неспособны реагировать на быстро изменяющуюся обстановку, и из-за повышенной нагрузки механизм сопряжения колёс и кузова быстро бы разрушался. Заметим, мы здесь даже не упоминаем о неудобстве для водителя и пассажиров – это подразумевается по умолчанию.

При наличии подвески нагрузка от колеса воспринимается витой пружиной, которая сжимается/распрямляется под действием соответствующей силы. Одновременно с этим работает и телескопическая стойка, соответственно укорачиваясь или удлиняясь. При попадании на препятствия большого размера пружина деформируется настолько, что часть колебаний передаётся на кузов. В следующий момент времени пружина меняет вектор движения на противоположный, стремясь восстановить свою прежнюю форму, что отражается и на изменении длины стойки. Этот процесс с точки зрения физики – колебания, которые гасятся благодаря амортизационному механизму. Чем качественнее пружина и телескопический амортизатор, тем быстрее происходит затухание колебательного движения

Здесь нельзя не упомянуть механизм крепления подвески к оси автомобиля, поскольку при поворотах автомобиля основная нагрузка приходится именно на эту компоненту. Специалисты называют этот узел подрамником. Это своеобразная основа, которая служит местом крепления рулевого механизма, стабилизатора поперечной устойчивости и опоры рычага. К кузову подрамник крепится посредством сайлентблока. Рычажные опоры обычно имеют резиновые детали, благодаря которым снижается вибрация, передаваемая на кузов машины, а также шум, издаваемый при срабатывании механизма гашения колебаний.

История изобретения и развития

В названии конструкции употребляется фамилия изобретателя, сотрудника компании «Форд» Earl Steel McPherson. Впервые данный тип подвески был применен на серийной модели Ford Vedette после Второй мировой войны в 1948 году. Инженер изначально работал в конструкторском бюро компании GM над автомобилем для широкого потребителя Chevrolet Cadet.

Модель в серию не пошла, а конструктор ушел к конкурентам, где и применил собственные наработки. На деле же подвески такого типа несколько иной конфигурации без поперечного качающегося рычага применялись еще на заре автомобилестроения.

В 20-х годах прошлого века в итальянской компании «Фиат» инженером Гуидо Форнаца была разработана принципиальная схема и запатентована в Соединенных Штатах 15 сентября 1925 года.

Компоновка имела привычный для нас вид с нижним качающимся рычагом и поворачивающейся вертикальной стойкой. Американский конструктор Earl Steel McPherson использовал общий принцип действия, доработал и реализовал его в металле. Основной сложностью на начальном этапе был невысокий ресурс телескопических стоек. С развитием технологий данную проблему удалось решить.

Изначально данный тип подвески планировалось применить не только в передней части автомобиля, но и сзади. После долгих обсуждений выбор был сделан в пользу традиционной схемы. Впервые такой тип подвески задних колес был применен в 1957 году Колином Чепменом на модели «Лотус Элит». В силу этого обстоятельства в Новом Свете и Великобритании данную конструктивную схему принято называть подвеской типа Chapman.

Альтернативным вариантом истории развития подвесок данного типа можно считать конструкцию с двумя рычагами разной длины. Верхний узел при этом значительно короче нижнего, а пружин с амортизатором располагалась над ними. Такая схема применяется в полноприводной «Ниве», вал с внешним шарниром равных угловых скоростей находится как раз между рычагами.

Плюсы и минусы амортизационной стойки

Безусловный плюс конструкции – ее простота и ремонтопригодность. Для производителя простота означает малые расходы на производство, а для водителя – легкое и своевременное распознание неисправностей и их ограниченное количество. При разрушении опорного подшипника появившиеся звуки легко различимы, поэтому опытный водитель в состоянии определить проблему вскоре после ее возникновения.

Кроме того, между верхней и нижней опорами, к которым крепятся концы стойки, обеспечивает снижение ударных нагрузок на кузов, насколько это возможно при такой конструкции. Это означает, что опорные элементы, особенно, верхний подшипник, разгружены и, при условии качества изготовления, имеют большой ресурс.

Использование подвески на амортизационных стойках подразумевает небольшое количество элементов, остающихся неподрессоренными. 

Меньшая масса неподрессоренных частей.

В силу конструкции амортизационная стойка обладает рядом недостатков. Будучи единственным силовым элементом, она принимает на себя всю нагрузку и достаточно часто выходит из строя.

Даже в рабочем состоянии стойка передает немалое усилие на брызговик крыла, выполненный из листовой стали посредством штамповки. Для надежности брызговик приходится усиливать, а значит, усложнять конструкцию и увеличивать вес. При езде по плохим дорогам стойка малодолговечна, так как постоянная вибрация и удары нарушают герметичность амортизатора. Проблема частично решается покупкой «усиленных» (по сути, более качественных амортизаторов), однако они стоят ощутимо дороже.

Отличительные характеристики

Если сравнивать разработку МакФерсона с предыдущим вариантом автомобильной подвески, то основная разница здесь заключается в том, что шаровую опору перенесли в верхнюю крайнюю точку стойки амортизатора. Параллельно с этим изменился шарнир, а опора стала шариковым подшипником радиального типа. Отныне вся нагрузка приходится на верхнюю часть стойки. Ранее в моторном отсеке использовать штампованные брызговики, изготовленные из тонкого металла. На нём крепился основной узел. Но с приходом подвески МакФерсон такой брызговик уже не мог выполнять свои задачи, потому его в несколько раз вынуждены были усилить. Пройдя все усовершенствования, новый вариант автомобильной подвески получил упрощённую схему, но максимально соответствовал всем актуальным требованиям в плане безопасности. Основной пик популярности пришёлся на 70-ые годы прошлого века. С того момента началось активное применение разработки инженера Эрла МакФерсона, которое не снижается до сих пор. Это обусловлено появлением телескопической стойки амортизатора, ресурс которой значительно увеличился. Именно новый амортизатор сделал из подвески МакФерсон настоящий бестселлер своего времени, а также позволил сохранить устройство актуальным до нашего времени. Новые разработки в автомобилестроении позволили сделать подвеску Эрла технологичной, но вместе с этим очень дешёвой в плане изготовления. Поэтому МакФерсон активно используется на автомобилях бюджетного и среднего класса.

Преимущества и недостатки системы МакФерсон

Популярность подвески данного типа невозможно переоценить. Конструкция МакФерсон устанавливается на огромном количестве автомобилей по всему миру. Однако, как и любой сложный механизм, подвеска МакФерсон имеет свои плюсы и минусы.

1. Низкие затраты на производство по сравнению с аналогичными системами на двойных поперечных рычагах;
2. Большой эксплуатационный ресурс верхней опоры амортизационной стойки, сконструированной в виде подшипника качения;
3. Компактные размеры и сравнительно небольшой вес обеспечивают отличные динамические характеристики, даже автомобилям с двигателями средней мощности;
4. Легкая диагностика неисправностей: легкое постукивание и неустойчивость автомобиля при движении на высокой скорости говорит об износе деталей подвески.

1. Потеря устойчивости при движении на высокой скорости и при резком торможении. Причиной неустойчивости является существенное изменение положения колеса по вертикальной оси вследствие увеличения, либо уменьшения хода амортизатора;
2. Подвеска МакФерсон не предназначена для эксплуатации в условиях бездорожья. При езде по плохой дороге разрушаются детали крепления стоек, в результате на брызговике крыла образуются так называемые усталостные трещины, начинается процесс коррозии;
3. Постоянное давление вредит амортизационным стойкам, поэтому подвеска МакФерсон не выдерживает больших нагрузок. Таким образом, данный тип подвески не подходит для эксплуатации на спортивных, грузовых машинах, а также внедорожниках и автомобилях с рамной конструкцией;
4. Относительно сложный ремонт. Сложная конструкция подвески не позволяет точечно заменить износившуюся деталь. Сотрудникам СТО приходится полностью разбирать систему, что увеличивает время и стоимость ремонта.

Несмотря на то, что инженеры-конструкторы постоянно дорабатывают и совершенствуют механизмы подвески, при покупке автомобиля с «МакФерсоном» следует учитывать пределы его технических возможностей. Внимательный подход к изучению характеристик позволит избежать дорогостоящего ремонта и преждевременной замены стоек амортизаторов и других деталей конструкции.

Большинство легковых автомобилей среднего ценового сегмента сегодня оснащены подвеской МакФерсон. Например, известные седаны Volkswagen и KIA, а также популярные бюджетные хэтчбеки марок Ford и Renault оборудованы различными вариантами подвески этого типа.

Официальные сервисные центры Группы компаний FAVORIT MOTORS оказывают высококачественные услуги по диагностике, ремонту и техническому обслуживанию автомобилей различных марок. Квалифицированные сотрудники и современное оборудование позволяют нам осуществлять работы любой сложности в короткие сроки и по доступным ценам. Не подвергайте риску себя и своих близких — при любой неисправности автомобиля, обращайтесь только к профессионалам!

Источник https://avtoyoutube.ru/podveska-makferson.php

Источник https://ddcar.ru/blog/poleznoe/podveska-mcpherson-dostoinstva-i-nedostatki

Источник https://favorit-motors.ru/articles/ekspluataciya-avto/podveska-makferson/

Проблема реализации возможностей

В 1982 году подвеску МакФерсон начали использовать на более дорогих автомобилях. К таковым можно смело относить Audi 100, Mercedes 124, актуальный модельный ряд от BMW и множество других авто. Несколько лет решение автопроизводителей было совершенно оправданным и логичным. Но постепенно подвеска переставала соответствовать актуальным тенденциям, начинала устаревать. Её технические характеристики уже не соответствовали новым тенденциям в разработке автомобилей. Для более новых и дорогих машин МакФерсон больше не подходила, поскольку не могла обеспечить нужное качество кинематики и достаточно плавный ход. Да и производители дорогих иномарок не нуждались в том, чтобы использовать дешёвые компоненты.

Хотя схема МакФерсон соответствовала своим прямым функциям, всё равно от неё начали постепенно отказываться. Но производители дешёвых автомобилей не стали исключать из своей конструкции эту подвеску, поскольку она идеально подходила по характеристикам и стоимости. Постепенно подвеску улучшали и модернизировали, но она так и осталась достоянием преимущественно бюджетного сегмента автомобилестроения.

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.

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.

Достоинства и недостатки

Подвеска автомобиля, как и остальные механизмы, имеет свои преимущества и, соответственно, есть недостатки. Начнем с хорошего – рассмотрим преимущества.

Имеет относительно небольшие габариты, от сюда небольшой вес. Благодаря своей компактности макферсон подвеска может использовать как для компактных, так и для субкомпактных автомобилей. А не тяжелый вес конструкции позволяет не утяжелять транспорт, таким образом, сохраняется уровень топливного расхода в разумных пределах;

Макферсон подвеска способна выдержать большой вес конструкции; Надежность. Благодаря тому, что конструкция имеет не много элементов, количество соединительных мест от этого меньше, а значит и надежность выше; Макферсон подвеска позволяет уменьшить боковые и продольные силы, которые возникают в местах, где присуще крепление к кузову за счет большого расстояния высоты между опорными узлами; Минимальные затраты на производство. Сборка автомобиля, становится намного проще, так как подвеска собирается, как правило, на отдельном сборочном участке, и устанавливается в один приём; Применение подвески Макферсон позволяет поперечно поместить двигатель автомобиля с коробкой передач в пространстве под капотом; Элементы неподрессоренной области подвески имеют гораздо меньший вес; Конструктивная компактность относительно продольного и поперечного сечения; Большой ресурс элементов подвески: верхней опоры, шаровой шарнир и рычага. Возможность самостоятельного определения износа. Опора стоики имеет вид опорного подшипника качания, который обладает огромным ресурсом. Шаровая и рычаг так же имеют большой ресурс. Все по тому, что в данном типе подвески эти элементы не подвергаются негативному эффекту от движения авто по неровным участкам дорожного покрытия, за счет этого они долговечны. В случае, когда появляется неустойчивость автомобиля во время движения и к тому же, это сопровождается постукиванием – это значит, что проблемы с подвеской

И на это водитель всегда обратит внимание. Учитывая массовое применение в автомобилях, макферсон подвеска имеет ряд недостатков:

Учитывая массовое применение в автомобилях, макферсон подвеска имеет ряд недостатков:

Учитывая массовое применение в автомобилях, макферсон подвеска имеет ряд недостатков:

• Кинематика. В случае большого хода подвески наклон колеса меняется относительно вертикальной плоскости, и чем больше ход подвески, тем больше пределы изменения наклона колеса. Существующие параметры для положительного наклона относительно вертикальной плоскости, меняются на отрицательные в случае сжатия подвески. А это в свою очередь приводит к ухудшению устойчивости и управлению автомобиля из-за недостаточной сцепки колес с покрытием дороги;
• От работы подвески происходит передача усилий на брызговик, о время движения автомобиля. Особенно это усиливается при езде на дорогах с плохой поверхностью. В результате происходит разрушение крепления стойки с брызговиком крыла. При этом происходит появление мелких трещин, что в дальнейшем способствует появлению коррозии. Поэтому, для сбережения всей системы, передвигаться автомобилем необходимо только на ровных поверхностях дороги, в противном случае уменьшается срок службы и износ произойдет намного раньше;
• Так как амортизационная стойка является одним из самых высоконагружаемых элементов подвески, через которую на систему автомобиля передаются все усилия и толчки, она очень часто может приходить в негодность. Очень частой причиной является езда по дороге с неровной поверхностью. Также может произойти поломка клапана стойки, который отвечает за систему амортизации. А, учитывая тот факт, что большая часть современных стоек представляют неразборную конструкции, то менять ее придется полностью (в сборе). Неисправная работа подвески, как правило, приводит к изменению геометрии кузова автомобиля, которую не так уж просто исправить;
• Слабая компенсация продольного крана во время движения автомобиля;
• Работа подвески ухудшается в результате трения штока с направляющей;
• Макферсон подвеска, к тому же является очень шумной во время работы. Поэтому необходимо использовать дополнительный слой шумоизоляции колесных арок авто.

Так же запрещено применять ее для легких грузовиков. Макферсон подвеска – это отличное цена-качество для легковых автомобилей среднего класса и кроссоверов.