Независимая амортизационная стойка типа макферсон

Именитая подвеска МакФерсон — надежна ли?

Один из инженеров компании Форд Эрл МакФерсон в послевоенные годы предложил конструктивно новый вариант подвески, названный позднее его именем. Цель заключалась в снижении себестоимости при изготовлении составляющих деталей.

Но бытует мнение, что необходимость разработки подвески МакФерсон диктовалась идеями создания переднеприводных автомобилей. Чтобы ведущему колесу обеспечить вращение относительно вертикальной оси, требовалось освободить пространство для привода (ШРУС).

И вот, в свет вышла и применяется до сих пор независимая подвеска типа MacPherson, проявившая себя, как относительно надежная, ремонтопригодная и недорогая.

Устройство и схема подвески MacPherson

Отличие подвески Мак-Ферсона от классической двухрычажной заключается в том, что роль верхнего рычага играет опора телескопической стойки, а сама стойка сочетает пружину и амортизатор в одном узле.

Подвеска является независимой, так как для каждого колеса она своя. В основе лежит поперечный рычаг (3). Изначально он имел I-образную форму и крепился непосредственно к кузову автомобиля с помощью сайлент-блока. После модернизации он получил L-образную конфигурацию с двумя сайлентблоками.

Такое устройство позволило снизить колебания подвески в продольном направлении. Чтобы уменьшить нагрузку на кузов и долю передаваемой вибрации, на современных машинах устанавливается подрамник. На нем монтируется рулевая рейка, стабилизатор и нижние рычаги.

Второй конец рычага, посредством шаровой опоры, соединен с поворотным кулаком. Кулак содержит внутри себя ступицу и обеспечивает свободный доступ для привода. Вверху он крепится к стойке (1). Амортизационная стойка — это сложный узел, который состоит из самого амортизатора и пружины, одним концом упирающейся в нижнюю чашку, а другим — в верхнюю опору (7) через подшипник.

Опорный подшипник обеспечивает вращение стойки вместе с поворотным кулаком. Опора стойки крепится к кузову в районе брызговика. Обязательным элементом выступает стабилизатор (2).

Он представляет собой торсион, который соединяет правую и левую стойки. При попадании колеса на неровный участок часть нагрузки переходит к противоположной стойке. Это заставляет кузов качаться на пружинах, двигаясь поступательно. Свое название стабилизатор получил за то, что при поворотах на ходу он уменьшает крен машины, распределяя нагрузку.

Элементы рулевого управления (рулевая тяга, наконечник и контргайка) на рисунке обозначены позициями 4, 6 и 5, соответственно.

Назначение отдельных узлов

Шаровая опора обеспечивает вращение поворотного кулака со ступицей относительно вертикальной оси, независимо от угла наклона нижнего рычага. Этот несущий элемент подвески МакФерсон и требует пристального внимания. При возникновении люфта опора должна быть заменена.

Пружина служит для гашения колебаний. Она довольно долговечна, но со временем металл, из которого изготовлена пружина, теряет свои свойства и наблюдается ослабление жесткости. Проявляется это в увеличении амплитуды колебаний и заниженной посадке автомобиля.

Амортизатор имеет в основе два цилиндра. При перемещении одного относительно другого происходит перетекание жидкости. Предназначен для гашения колебаний пружины. Амортизатор испытывает очень большие нагрузки, особенно в крайних положениях. Это может привести к повреждению перепускных клапанов. Стойка выходит из строя. Симптомами являются незатухающие длительное время колебания.

В конечном счете, весь удар при проезде по неровностям будет передан опоре и опорному подшипнику. Нетрудно догадаться, какие требования предъявляются к конструкции и материалу данных узлов.

Принцип работы подвески MacPherson

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.

Плюсы и минусы подвески MacPherson

Плюсы

• Простота конструкции. Есть возможность производить сборку подвески на отдельном этапе, и уже в готовом виде устанавливать на автомобиль. Это снижает энергозатраты на конвейере.
• Малые габаритные размеры. Разработчики постоянно стараются уменьшить массу автомобиля, что приводит к снижению расхода топлива и улучшению динамических показателей. Подвеска МакФерсон в этом вопросе имеет огромные преимущества. Габариты позволяют устанавливать ее на компактные авто.
• Надежность. Заключается не в большом пробеге без ремонта, а в том, что замене подлежит минимальное количество узловых деталей: сайлентблоки, шаровые опоры, стойки, опорные подшипники.
• Возможность привода переднего колеса и поперечное расположение двигателя. Отсутствие балки дает свободу в подкапотном отсеке. Это положительный аспект как для разработчиков, так и для автолюбителей.
• Диагностика неисправностей. Существует ряд стандартных процедур для определения вышедших из строя узлов. Это облегчает задачу при ремонте.
• Выдерживает большую массу. Несмотря на то, что подвеска устанавливается только на легковые автомобили, разработчики не беспокоятся о массе двигателя и КПП.

Минусы

• Усилия, передаваемые на кузов, часто приводят к разрушению металла. Это большая проблема, так как в месте крепления опоры на кузове выбит его номер.
• Высокий уровень шумности. С этим побочным эффектом не перестают бороться даже мировые лидеры в автомобилестроении.
• Смещение в продольном направлении. На автомобилях ВАЗ, где применяется I-образный рычаг, установлены распорные тяги. L-образный рычаг решил эту проблему.
• Невозможность применения на грузовых автомобилях (технологически невозможно) и спортивных машинах (ограничения по некоторым параметрам)

Взвесив плюсы и минусы подвески типа MacPherson, производители легковых автомобилей всех классов, кроме спортивных, отдали ей предпочтение. Гораздо выгоднее вести усовершенствование узлов, чем разрабатывать принципиально новую конструкцию.

Подвеска Макферсон

Нет лучшего устройства, чем подвеска Макферсон. Она является самой распространенной из всех известных. Какова схема ее строения? Какие у нее минусы и плюсы? Обо всем этом можно будет прочитать в данной статье.

Положительные и отрицательные моменты

Самым главным в данном устройстве можно назвать стойку, которая играет роль амортизатора. Ее еще называют качающейся свечой. Обычно она применяется только в качестве передней подвески, но есть исключения. Благодаря ей движок и коробка передач могут расположиться под капотом в удобном месте. В переднеприводных машинах это самая лучшая подвеска.

Рассмотрим, какие есть плюсы в данном типе устройства:

• на заводе на нее тратят меньше времени при изготовлении;
• занимает мало места;
• масса без рессоры меньше, чем у других подвесок;
• большое значение имеет верхняя опора стойки, которая используется в качестве подшипника качения.

Теперь обратим внимание на то, какие есть минусы у данного типа устройства:

• кинематика менее эффективна, чем на продольном или поперечном рычаге;
• нужно усилить брызговое крыло;
• на нем часто появляются разрывы там, где крепится подвеска, так как она не предназначена для передвижения по пересеченной местности;
• часто ломаются стойки, необходимые для амортизации, поэтому требуется их дорогостоящая замена, да и выполнить эту работу очень сложно;
• сильно шумно едет машина, поэтому в салоне стоит гул;
• продольный крен при остановке совершает небольшой «клевок».

Именно эти недостатки, которые имеет подвеска Макферсон, мешают ей в полной мере работать, что приводит к ее малому использованию по сравнению с уже новыми подвесками. Поэтому на гоночных авто или дорогих автомобилях ее обычно не устанавливают. Ведь данное устройство подвергается большому расходу.

Причем схема устройства такова, что подвеску нельзя установить на грузовик. Поэтому теперь встретить Макферсон можно лишь в недорогих авто, в то время как на роскошных их почти не бывает.

Из чего состоит

Подвеска Макферсон включает в себя целый ряд деталей. Остановимся подробнее на каждом из типов. Другими словами, подробно изучим схему, которую имеет подвеска Макферсон.

• Главным образом важен подрамник. Крепится он к авто благодаря сайлентблокам. Также используются опоры, выполненные из резины, смешанной с металлом, так меньше шума издает элемент. Деталь – это то, на что можно опереться, используемая для того, чтобы крепить рулевой механизм, поперечный рычаг, стабилизатор.
• Далее скажем о рычагах с поперечным расположением, которые устанавливаются прямо на подрамнике. Они контролируют движение правого и левого колеса. Крепится устройство двойным стилем, так конструкция будет более жесткой. Сюда же крепится поворотный кулак, только на другом конце поперечного рычага.
• Благодаря поворотному кулаку возможен поворот колес. Кулак состоит из двух элементов. Верхний кронштейн крепится на стойку для амортизации, нижний на поперечный рычаг. Сюда цепляется и два других элемента. Речь идет о механизме тормозного суппорта, а также ступица в сборе с подшипником.
• Теперь перейдем к стойке для амортизации. Она состоит из собственного амортизатора и пружины. Стойка состоит из двух частей. Верхняя часть цепляется к брызговику, а нижняя к поворотному кулаку. Есть такие производители автомобилей, которые стойку делят на две разные детали: это пружина и амортизатор.
• И, наконец, скажем о стабилизаторе, который служит для того, чтобы снизить боковой крен авто. Он цепляется за подрамник с использованием двух опорных палок, которые в свою очередь, крепятся к стабилизатору на шарнирах.

Еще можно говорить о торсионе, но обычно его структура опускается при описании строения подвески. Важные элемент были описаны. Именно на них строится вся подвеска, которая может прослужить долгие годы, если ее правильно использовать.

Заключение

Подводя итоги, скажем, что не на все автомобили разработчик желает установить подобную подвеску.

К тому же в некоторых моделях (например, «Мерседес» серии W124) используется разделение на отдельные детали тех элементов, которые в других авто служат как единое целое. Речь может идти, к примеру, о пружине и амортизаторе. Но все равно данная конструкция служит подвеской Макфресон. Хотя ее и могут называть «модифицированной».

Подвеска McPherson

Одним из популярных типов автомобильных подвесок является mcpherson. Еще она называется качающейся свечей из-за особенностей конструкции своего основного элемента — амортизационной стойки. Свечная подвеска обычно устанавливается на передних колесах. Вариант, применяемый на задних колесах, называется подвеска Чепмена.

Установка этой подвески позволяет размещать двигатель с коробкой передач поперек, поэтому она широко используется при создании переднеприводных автомобилей.

Подвеска mcpherson

Описание подвески

Подвеска включает следующие конструкционные элементы:

• Основная несущая деталь подвески — подрамник;
• Поперечный рычаг закрепляется на подрамник;
• Поворотный кулак соединяется с рычагом;
• Амортизаторная стойка объединяет пружину с амортизатором;
• Боковые крены снижает стабилизатор поперечной устойчивости.

Как упругий элемент может также применяться торсион.

Для крепления подрамника к автомобильному кузову используются сайлент блоки. Резинометаллические опоры значительно снижают шум и заглушают передачу вибраций на кузов.

По бокам резиновыми втулками к подрамнику присоединяются поперечные рычаги колес (правого, левого). Двойное крепление рычагов придает конструкции продольную жесткость.

С другого конца поперечного рычага устанавливается шаровая опора, к которой присоединяется поворотный кулак. Он шарнирно соединяется с рулевой тягой, обеспечивающей движение колеса. Верх поворотного кулака крепится к амортизационной стойке, его низ соединен с поперечным рычагом. Там же размещаются тормозной суппорт с подшипниковым узлом.

Схема подвески

Верх амортизационной стойки через резиновую втулку скрепляется с брызговиком крыла, низ присоединяется к поворотному кулаку. Отдельные производители автомобилей разделяют пружину с амортизатором, получаются два связанных конструктивных элемента.

Стабилизатор поперечной устойчивости. Он закрепляется на подрамнике через две опоры. Концы стабилизатора присоединяются шарнирно к амортизационным стойкам.

Преимущества подвески

Данная подвеска имеет ряд положительных характеристик:

• Ее производство является менее затратным, чем изготовление подвески на поперечных двойных рычагах;
• Она достаточно компактна;
• Уменьшены силы, воздействующие на места крепления к кузову путем значительного расстояния между узлами;
• Большой ресурс верхней опоры стойки;
• Легкая диагностика неисправностей.

Недостатки подвески

Описываемая подвеска имеет свои минусы:

• Параметры кинематики похуже;
• Возникает необходимость укрепления брызговика крыла;
• Езда по скверным дорогам ведет к образованию трещин в местах соединения стоек с брызговиком крыла;
• Периодические поломки амортизационных стоек, после чего требуется их замена;
• Дорожные шумы передаются в салон;
• От трения направляющей о шток ухудшается работа подвески.

Любые недостатки ограничивают область применения подвески. Из-за определенного ухудшения кинематики, она не годится для установки на дорогостоящих спортивных моделях.

Быстрый износ из-за больших нагрузок в области крепления не позволяет ее использовать как независимую в легких грузовиках. Недостаточное пространство усложняет применение гидропневматических элементов, устанавливаемых в отдельных типах подвесок.

Из-за недостатков отдельные производители автомобилей люкс-класса не используют mcpherson. Одновременно конструкционные преимущества, дешевизна изготовления привели к распространению этого типа подвески среди бюджетных автомобилей.