Независимая подвеска МакФерсон (McPherson)

Подвеска автомобиля представляет собой совокупность узлов и механизмов, при помощи которых осуществляется упругая взаимосвязь кузова (рамы) с колесами. За всю историю развития автомобилестроения, на легковых автомобилях применялись подвески различных типов. Сегодня наиболее распространенной подвеской является McPherson (МакФерсон). Подвеска данного типа используется преимущественно для передних колес и устанавливается на многих легковых автомобилях и малых грузовиках. Для задних колес подвеска МакФерсон также используется, но реже.

Подвеска МакФерсон представляет собой несколько видоизмененную систему на двух рычагах. Однако, в случае с МакФерсон, верхний рычаг отсутствует и его роль выполняет верхняя шарнирная опора стойки амортизатора, которая обычно размещена на крыле автомобиля. Данная подвеска устанавливается на автомобили бюджетного и среднего классов. Для спортивных машин и автомобилей премиум-класса используются более совершенные типы подвесок. Система McPherson обязана широкому распространению благодаря ряду преимуществ:

• простое устройство;
• небольшие затраты на производство;
• прекрасная ремонтопригодность;
• разгрузка мест крепления к кузову за счет больших расстояний между верхней и нижней опорой;
• большой ход подвески.

Однако существуют и отрицательные черты у данной подвески:

• чрезмерно большой ход способствует нежелательным, пусть и кратковременным, изменениям угла развала колес автомобиля;
• требуется усиление кузова в месте крепления верхней опоры (опорного подшипника стойки);
• невозможность качественно шумоизолировать арку колеса;
• несколько худшие параметры в плане кинематики в целом.

Тем не менее, низкая стоимость изготовления данной подвески и ремонтопригодность даже в условиях гаража позволяют не учитывать отрицательные черты.

Устройство подвески МакФерсон

Подвеска типа МакФерсон имеет весьма простое устройство и состоит из следующих основных конструктивных элементов:

• подрамник;
• нижний поперечный рычаг;
• ступица и поворотный кулак колеса;
• шаровая опора поворотного кулака;
• стойка амортизатора;
• пружина;
• верхняя опора стойки амортизатора.

Подрамник представляет собой основной элемент подвески. Данный узел крепится непосредственно к кузову автомобиля при помощи сайлентблоков или жестким креплением. Крепление подрамника на сайлентблоках позволяет уменьшить передачу вибрации на кузов автомобиля. Стоит отметить, что подрамник, как отдельный конструктивный элемент, может отсутствовать.

Нижние поперечные рычаги крепятся к подрамнику или непосредственно к силовому кузову автомобиля при помощи сайлентблоков. Каждый из рычагов имеет по две точки опоры на кузове. На противоположном конце рычага закреплена шаровая опора поворотного кулака, которая обеспечивает подвижность во всех плоскостях последнего.

Ступица и поворотный кулак предназначены для крепления колеса. За счет специального шарнирного соединения через шаровую опору с нижним рычагом и рулевой тягой, поворотный кулак обеспечивает поворот управляемых колес. Верхней точкой крепления поворотного кулака является нижняя часть амортизаторной стойки.

Амортизаторная стойка является связующим элементом между кузовом и поворотным кулаком. Нижняя часть стойки при помощи клеммового соединения закреплена в поворотном кулаке, а верхняя часть соединена с кузовом при помощи специального опорного подшипника. Опорный подшипник чаще всего представляет собой втулку из толстой резины, в которой закреплен шариковый подшипник. Шток амортизаторной стойки крепится в шариковом подшипнике, а резиновая втулка компенсирует отклонения стойки при работе подвески. Помимо этого, на амортизаторной стойке крепится пружина подвески .

Помимо основных конструктивных элементов, подвеска МакФерсон в различных вариациях может содержать дополнительные узлы, такие как стабилизаторы поперечной устойчивости, стойки стабилизатора и прочее. Стабилизатор поперечной устойчивости может иметь различное конструктивное исполнение на разных автомобилях, однако предназначение его от этого не меняется. Стабилизатор крепится в двух точках к подрамнику или к кузову и соединен с амортизаторными стойками при помощи соединительных тяг с шарнирами или резинометаллическими втулками. Основным предназначением стабилизатора является снижение боковых кренов машины и противостояние продольным перемещениям поворотного кулака или ступицы.

РЕКОМЕНДУЕМ ТАКЖЕ ПРОЧИТАТЬ:

Материалы: http://autoustroistvo.ru/hodovaya-chast/podveska-mcpherson/

Подвеска Макферсон была разработана в сороковых годах инженером Эрлом Стили Макферсоном, который трудился в компании Дженерал Мотор, отсюда и ее название. Но, данный тип подвески так и не вошел в серийное производство дешевых и легких автомобилей, как предполагалось. Впервые макферсон подвеска была использована в автомобилях Форд Ведет, которые выпускались конвейером с одна тысяча девятьсот сорок восьмого года. Следующими автомобилями, которые оснастили этим видом подвески, были Форд Зефир и Форд Консул.

Существует два предположения, базируясь на которых Макферсон создал свое детище:

1. Считается, что подобный вариант подвески был разработан еще в начале двадцатого века инженером компании «Фиат» Гвидо Форнака. А МакФерсон создал свой тип, частично применив разработки предшественника;
2. Модификация подвески с двумя рычагами. В место верхнего рычага с шаровой опорой и амортизатора с пружиной Макферсон использовал амортизирующую стойку, которая закрепляется поворотным шарниром на брызговике крыла. Таким образом, получилась конструктивно простая, и достаточно дешевая подвеска, которая впервые была применима к автомобилям марки «Форд» для европейского рынка.

Особенность подвески Макферсон в том, что она является независимой для каждого колеса. То есть, подвеска устанавливается отдельно на каждое колесо. В данном типе конструкции вместо двух поперечных рычагов применяется один, вместо второго поперечного рычага применяется амортизирующая стойка. В большинстве стойка собрана с пружиной. Крепление всей конструкции производится с помощью поворотного шарнира к крылу автомобиля.

Стойка очень редко устанавливается прямо. Очень часто в автомобилях можно наблюдать ее расположение под определенным углом. Этот выставленный угол имеет большое влияние на ходовые характеристики авто. Применяться эта подвеска может как для передних, так и для задних колес.

Макферсон создал действительно удивительную систему подвески, которая массово применяется в автомобилях. Из чего же состоит настолько практичная и популярная конструкция. Макферсон подвеска имеет следующую конструкцию:

• Подрамник – основной несущий элемент. Подрамником считается основа, к которой крепятся рулевой механизм, опора поперечного рычага и стабилизатор поперечной устойчивости. К кузову автомобиля данный элемент крепится с помощью механизма под названием сайлентблок. Опоры имеют резинометаллическое исполнение, таким образом уменьшается передача вибрации и шума на кузов авто. Креплением для поперечных рычагов являются резиновые втулки. Крепятся рычаги к подрамнику с обеих сторон. Благодаря двойному креплению конструкция получает максимальную жесткость. С другой стороны к рычагу прикрепляется устройство поворотного механизма – поворотный кулак.
• Поворотный кулак – последний элемент рулевого управления, обеспечивающий управление колесами автомобиля. Также он является основой, на которую запрессовывается ступица колеса. Крепится этот поворотный механизм непосредственно к рулевой тяге посредством шарнирного соединения. Расположение и крепление выглядит так: верхняя часть крепиться к амортизационной стойке, а нижняя соединяется с поперечным рычагом. К конструкции поворотного кулачка также имеются суппорт и подшипниковый узел.
• Стойка амортизационная. Это устройство объединяет в себе два элемента: пружину и амортизатор. Металлическая пружина, которая располагается равномерно по оси амортизатором, крепится к стойке авто. Для того, что бы изменять характеристики упругости пружины, возле нее устанавливается устройство под названием буфер сжатия. Крепится амортизационная стойка своей нижней частью поворотному кулачку, а верхняя ее часть с помощью резиновой втулки прикрепляется к брызговику крыла.
• Стабилизатор поперечной устойчивости. Этот механизм создает условия для возможности снижения боковых наклонов автомобиля. Он крепиться с помощью двух опор в подрамнике. К концам стабилизатора присоединяются амортизационные стойки с помощью специальных штанг, которые имеют шарнирные наконечники.

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

1. 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;
2. Макферсон подвеска способна выдержать большой вес конструкции;
3. Надежность. Благодаря тому, что конструкция имеет не много элементов, количество соединительных мест от этого меньше, а значит и надежность выше;
4. 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;
5. Минимальные затраты на производство. Сборка автомобиля, становится намного проще, так как подвеска собирается, как правило, на отдельном сборочном участке, и устанавливается в один приём;
6. Применение подвески Макферсон позволяет поперечно поместить двигатель автомобиля с коробкой передач в пространстве под капотом;
7. Элементы неподрессоренной области подвески имеют гораздо меньший вес;
8. Конструктивная компактность относительно продольного и поперечного сечения;
9. 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:

• 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.

Что же, подводя итог можно подчеркнуть, что макферсон подвеска применяется далеко не для каждого автомобиля. Из-за некоторых негативных показателей производители автомобилей класса люкс отказываются от использования подвески Макферсон, продолжая устанавливать подвеску на двух рычагах.

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

На записи показано, как проходит процесс стяжки пружин Макферсона.

Материалы: http://mineavto.ru/remont/hodovaya/podveska-makfersona-667.html

Одним из наиболее распространенных типов подвески является подвеска макферсон, названная так в честь инженера Эрла Макферсона, создавшего ее для Шевроле Кадет. Впоследствии подвеска макферсона стала устанавливаться на американские легковые автомобили Форд — Vedette, Zephyr, Consul — пользовавшиеся большой популярностью. Случилось это в конце 40-х годов.

На сегодняшний день макферсон устанавливается на подавляющем большинстве серийных машин, предназначенных для эксплуатации в городских условиях. Изначально она устанавливалась исключительно на переднюю ось, однако в 1957 году инженер из компании Lotus — Чепмен, немного модифицировал ее и установил на заднюю ось. Поэтому часто на англоязычных ресурсах можно увидеть название «подвеска Чепмена» относительно задней оси. На самом же деле, это все тот же макферсон.

Устройство подвески макферсон

Данный вид подвески часто называют «качающаяся свеча», подразумевая амортизационную стойку — основной конструктивный элемент.

Кроме нее в состав макферсона входят:

• подрамник;
• поперечные рычаги;
• поворотный кулак;
• стабилизатор устойчивости.

Каждый из перечисленных узлов выполняет свою четко обусловленную функцию.

Подрамник выполняет роль опорной основы всей системы подвески как на передней оси, так и на задней. Он может жестко крепиться к кузову, однако более распространено крепление с помощью сайлентблоков. Мы уже писали на Vodi.su о том, что такое сайлентблоки, какую функцию выполняют и как можно запрессовать сайлентблоки в стойку . Благодаря такой конструкции значительно улучшаются качества подвески, она становится более мягкой, повышается комфорт от процесса езды.

Поперечные или нижние рычаги крепятся к подрамнику и придают всей конструкции жесткость. С другого конца к каждому поперечному рычагу крепится шаровая опора, соединяющая его с поворотным кулаком.

Благодаря ему обеспечивается управляемость, потому что он входит в соединение с рулевой тягой через шарнирное соединение.

Основной элемент, представляющий из себя амортизатор с закрепленной соосно пружиной — той самой в которую многие вставляют проставки, увеличивающие клиренс, и автобаферы для комфортной езды.

Благодаря стабилизатору уменьшается боковой крен. Реактивные тяги стабилизатора (растяжки) крепятся к амортизационной стойке в месте ее соединения с поворотным кулаком.

Стоит отметить, что конструкция макферсона у каждого производителя может отличаться. Например, на некоторых моделях амортизационная стойка с пружиной выступает как один конструктивный элемент, в других же — это два разных элемента.

Но самая главная особенность подвески данного типа — она является независимой и положение одного колеса в вертикальной плоскости не влияет на положение другого. Благодаря двойному креплению амортизационной стойки с помощью верхней опорной чаши к брызговику крыла и к поворотному рычагу с помощью нижней опорной чаши обеспечивается достаточно жесткая связка, но в то же время независимый ход колеса вверх-вниз остается довольно широким. (Правда, если с такой подвеской невнимательно ездить по дорогам с ямами и колдобинами, то можно очень быстро пробить амортизатор).

Мы описали основные элементы очень схематически. Любой автолюбитель, которому приходилось менять подшипники ступицы или стойки стабилизатора, подтвердит, что устройство подвески значительно более сложное.

Преимуществ у данного типа конструкции достаточно много. Сегодня она используется на огромном количестве моделей легковых автомобилей, преимущественно седанов и хэтчбеков бюджетного и среднего ценового сегмента. Это связано с низкими затратами на ее производство.

Благодаря тому, что опоры находятся на достаточно большом расстоянии по высоте друг от друга, силы, возникающие в местах их присоединения к корпусу, уменьшаются. Тем самым увеличивается ресурс службы.

Еще одним неоспоримым преимуществом данного типа подвески являются ее компактные размеры и небольшой вес, что непосредственно оказывает влияние на динамические характеристики автомобиля. Соответственно автомобили с менее мощными двигателями, например компактные хэтчбеки А-класса, могут демонстрировать вполне приличные характеристики при движении в условиях городских улиц или междугородних магистралей.

Преимуществом является и простота диагностики любых проблем. То есть если водитель во время управления автомобилем чувствует легкие толчки на неровностях дороги и сложности с управлением на скоростях выше 90 км/час, слышит постукивания, то это говорит о наличии неисправностей в шарнирах подвески.

Идеального механизма на данный момент еще не изобрели, поэтому недостатков у макферсона тоже хватает.

Одним из основных минусов является сложность обслуживания. То есть если вам нужно заменить сайлентблок или амортизатор, придется полностью разбирать всю подвеску. Соответственно, если вы предпочитаете обслуживаться на СТО, то каждая замена влетит в копейку. Хотя с другой стороны детали, типа тех же сайлентблоков или пружин амортизатора, стоят относительно недорого.

Второй важный момент — проблемы с управлением на больших скоростях. Из-за увеличения или уменьшения хода амортизатора (например при торможении) положение колес относительно вертикальной оси может существенно изменяться. Из-за этого происходит уменьшение устойчивости.

Одним словом, если вы эксплуатируете автомобиль на слишком больших скоростях, да еще и по плохим дорогам, то ездить на шиномонтаж на развал-схождение придется очень часто.

На амортизационную стойку постоянно приходится достаточно большое давление, что со временем приводит:

• к выходу амортизаторов из строя — текут, пробиваются;
• к проседанию пружин — автомобиль начинает раскачиваться на поворотах, клевать носом при торможении;
• к поломкам остальных элементов подвески;
• деформациям кузова в местах крепления стойки — проблема актуальная для тех, кто ездит по плохим дорогам.

Учитывая, что недостатков очень большое количество, подвеска макферсон не предназначена для грузовиков. Это вполне понятно, поскольку для крепления продольных рычагов к подрамнику придется использовать массивные кронштейны. Кроме того, нагрузки в местах крепления будут постоянно возрастать, что приведет к необходимости дорогостоящего ремонта.

Не ставят макферсона на рамные внедорожники по двум основным причинам:

• малый ход штока амортизатора — его не хватит для преодоления диагонального свешивания, когда одно из колес на неровных дорогах отрывается от земли;
• сложность крепления верхних опор к раме — опять же понадобятся тяжелые кронштейны, что усложнит процесс обслуживания в условиях бездорожья.

Из-за проблем с развал-схождением не устанавливают такую подвеску и на гоночные автомобили.

Понятно, что конструкторы постоянно работают над решением тех или иных проблем. Тем не менее, покупая автомобиль с таким типом подвески, нужно учитывать его возможности, иначе вам не избежать дорогостоящих ремонтных работ по замене амортизаторов, пружин и рычагов.

Материалы: http://vodi.su/podveska-makferson/