Подвеска типа макферсон что это

Устройство подвески Макферсон

В последнее время широкое распространение получила подвеска типа «качающаяся свеча» (подвеска Мак—Ферсон). Она состоит из одного рычага и телескопической стойки, с одной стороны жестко связанной с поворотным кулаком, а с другой — закрепленной в пяте. Пята представляет собой упорный подшипник, установленный в податливом резиновом блоке, закрепленном на кузове. Стойка имеет возможность покачиваться за счет деформации резинового блока и поворачиваться вокруг оси, проходяшей через упорный подшипник и наружный шарнир рычага.

Преимущества подвески МакФерсон

К преимуществам устройства подвески Макферсон можно отнести небольшое число деталей, меньшую массу и пространство в моторном отсеке или багажнике. Обычно стойка подвески объединяется с амортизатором, а упругий элемент (пружина, пневмоэлемент) устанавливается на стойке.

Недостатки подвески МакФерсон

К недостаткам устройства подвески Мак—Ферсон следует отнести повышенный износ направляющих элементов стойки при больших ходах подвески, ограниченные возможности варьирования кинематических схем и большой уровень шума (по сравнению с подвеской на двух поперечных рычагах).

Устройство подвески МакФерсон

П одвеска с качающейся амортизационной стойкой имеет кованый рычаг, к которому через резиновые подушки присоединено плечо стабилизатора. Поперечная часть стабилизатора резиновыми подушками и стальными скобами крепится к поперечине кузова. Таким образом, диагональное плечо стабилизатора передает на кузов продольные усилия со стороны колеса и, следовательно, составляет часть интегрированного рычага направляющего устройства подвески. Резиновые подушки позволяют компенсировать перекосы, возникающие при качании такого составного рычага, а также гасят продольные вибрации, передаваемые от колеса на кузов.
Ш ток телескопической стойки закреплен на нижнем основании резинового блока верхней пяты и не поворачивается вместе со стойкой и установленной на ней пружиной. В таком случае при любых поворотах управляемых колес стойка также поворачивается относительно штока, снимая трение покоя между штоком амортизатора и его направляющей, поршнем амортизатора и цилиндром, что улучшает реагирование подвески на малые дорожные неровности.
П ружина устанавливается не соосно стойке, а наклонена в сторону колеса для того, чтобы уменьшить поперечные нагрузки на штоке, его направляющей и поршне, возникающие под воздействием вертикального усилия на колесе.
Особенностью подвески управляемых колес является то, что она должна позволять колесу совершать повороты независимо от прогиба упругого элемента. Это обеспечивается с помощью так называемого шкворневого узла. Подвески могут быть шкворневыми и бесшкворневыми.
П ри шкворневой подвеске поворотный кулак закреплен на шкворне, который установлен с некоторым наклоном к вертикали на стойке подвески. Для уменьшения момента трения в этом шарнире могут применяться игольчатые, радиальные и упорные шариковые подшипники качения. Наружные концы рычагов подвески связаны со стойкой цилиндрическими шарнирами, обычно выполненными в виде смазываемых подшипников скольжения.
О сновным недостатком шкворневой конструкции является большое число шарниров. При качании рычагов направляющего устройства в поперечной плоскости невозможно достичь «антиклевкового эффекта» из-за наличия центра продольного крена подвески, так как оси качания рычагов должны быть строго параллельны.
Гораздо больше распространены бесшкворневые независимые подвески, где цилиндрические шарниры стойки заменены сферическими. В конструкцию данного шарнира входит палец с полусферической головкой, на него надет металлокерамический опорный вкладыш, работающий по сферической поверхности корпуса шарнира. Палец опирается на вкладыш из специальной резины с нейлоновым покрытием, установленный в специальной обойме. Корпус шарнира крепится к рычагу подвески. При повороте колеса палец поворачивается вокруг своей оси во вкладышах. П ри прогибах подвески палец совместно с вкладышем качается относительно центра сферы — для этого в корпусе имеется овальное отверстие. Этот шарнир является несущим, так как через него передаются вертикальные силы от колеса к упругому элементу, пружине, опирающейся на нижний рычаг подвески. Рычаги подвески крепятся к кузову либо посредством цилиндрических подшипников скольжения, либо с помощью резинометаллических шарниров, работающих за счет деформации сдвига резиновых втулок. Последние требуют смазывания и обладают виброизолирующим свойством.

• Устройство подвески грузового автомобиля
• Конструкция современной подвески
• Независимая подвеска
• Зависимые подвески
• Устройство задней подвески автомобиля
• Устройство балансирной подвески

Независимая подвеска McPherson

Подвеска McPherson – наиболее распространенный тип независимой передней подвески, применяемый на легковых автомобилях. Устройство представляет собой однорычажную конструкцию с амортизационной стойкой и стабилизатором поперечной устойчивости (чем отличается стойка от амортизатора будет рассмотрено далее). Широкое применение обусловлено низкой стоимостью производства при оптимальных рабочих качествах. Данный тип подвески применяется также и на задней оси автомобиля.

История создания

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.

Составляющие элементы подвески

Амортизационная стойка

Представляет собой амортизатор с установленной на корпусе витой пружиной. Пружина зажата между нижней и верхней чашками. Верхняя опора амортизатора закреплена на кузове в специальной нише под крылом автомобиля. Поворот колеса осуществляется за счет интегрированного в нее подшипника. Нижняя часть стойки МакФерсон соединяется со ступичным узлом. Стойка устанавливается не вертикально, а под определенным углом к колесу автомобиля в поперечной плоскости. Данный угол называется углом поперечного наклона шкворня или KPI и оказывает большое влияние на управляемость автомобиля. Данный параметр не регулируется и закладывается в конструкцию подвески при проектировании.

Нижний поперечный рычаг

Направляющий элемент, обеспечивающий вертикальное перемещение подвески. Имеет две точки крепления к подрамнику кузова. Реже встречается вариант с одним креплением, при этом вторая точка дублируется продольной (реактивной) тягой. Через шаровое соединение фиксирует ступицу колеса в ее нижней части.

Стабилизатор поперечной устойчивости

Упругая изогнутая металлическая тяга, закрепленная на подрамнике и обоих рычагах. Предназначена для выравнивания поперечного крена автомобиля. При поворотах сторона с меньшим наклоном поддерживает противоположную.

Отличие амортизационной стойки от амортизатора

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.

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.

Принцип работы подвески

Работа независимой подвески МакФерсон базируется на принципе “качающейся свечи”. Основным элементом системы является направляющая амортизационная стойка.

Основные преимущества

1. Простота и компактность конструкции.
2. Недорогая в изготовлении и ремонте.
3. Оптимальные эксплуатационные характеристики.
4. Надежность.

Подвеска McPherson обладает основными преимуществами для применения в автомобилях бюджетного и среднего класса, где в первую очередь значение имеет невысокая стоимость производства.

Основные недостатки

1. Невысокие показатели управляемости автомобиля.
2. Невысокие характеристики плавности хода.

Минусы конструкции существенно снижают характеристики комфорта и управляемости. По этой причине МакФерсон в настоящее время практически не используется на автомобилях класса люкс. Предпочтение отдается более сложной и дорогостоящей двухрычажной схеме.

Задняя подвеска типа Макферсон

На автомобилях с независимой подвеской сзади также применяется схема МакФерсон. Однако ее разрабатывал уже другой конструктор по фамилии Чапмен. В названии часто используется и его имя. Принцип действия и устройство аналогичны передней.

1. Отличается легкостью по причине меньшей нагруженности задней части автомобиля.
2. Позволяет улучшить общую управляемость.
3. Имеет конструктивную возможность реализовать поворот колес. Актуальна для ряда автомобилей с подруливающей задней подвеской.

Несмотря на имеющиеся недостатки, подвеска на основе направляющих стоек оптимальна для большинства легковых автомобилей среднего класса. Одними из решающих преимуществ остаются стоимость производства и ремонтопригодность.

Что такое подвеска МакФерсон?

Для комфортной безопасной езды в автомобилях применяют подвески различных видов. Основу изделия составляют амортизаторная стойка и поперечный рычаг. Конструктивно она представляет собой дополненный вариант системы двойных поперечных рычагов. Но вместо верхнего рычага здесь стойка.

Рассмотрим подробнее, что представляет собой подвеска МакФерсон, какие она имеет преимущества и недостатки.

История появления

Подвеска типа Макферсон названа по фамилии разработчика – Эрла Стили МакФерсона. Инженер американской компании GeneralMotors Эрл Стили спроектировал систему для модели Chevrolet Cadet. Машина не поступила в серийное производство, поэтому впервые изделие установили на Ford Vedette (1948), предназначенный для французского рынка. А позже на моделях Zephyr и Consul в 1950 / 1951 годах.

Популярные марки:

Предпосылки к созданию автомобильных подвесок со стойками появились раньше. В 20‐х гг. инженеры Fiat предложили использовать изделие с продольным рычагом и направляющей стойкой. Системы на направляющих без рычага применялись в конце 19 века.

«Предшественником» подвесок может считаться узел на поперечных рычагах разной длины. За счет замены верхнего рычага шаровой опоры на амортизаторную стойку с поворотным шарниром появился конструктивно простой относительно надежный агрегат для легковых машин.

С 50-х гг. конструкция, предложенная ученым, неоднократно совершенствовалась. Шаровой шарнир, расположенный на амортизаторной стойке (на оси), был перемещен наружу к колесам автомобиля.

Распространение схема получила в 70–90‐х гг., когда появилась возможность массового недорогого производства амортизаторных стоек с увеличенным сроком службы. С развитием пневматических элементов стали популярны пружины с пневмоприводом.

Подвеска Макферсон: схема и устройство

Подвеска — это агрегат, который включает компоненты:

• Подрамник — основная несущая деталь, на которую крепятся рычаг, стойка, рулевой механизм, другие элементы.
• Поперечный рычаг — деталь для изменения развала колес и колеи при совершении маневров, наезде на препятствия.
• Поворотный механизм — элемент, обеспечивающий поворот автомобильного колеса благодаря шарнирному соединению с рулевой тягой.
• Амортизаторная стойка — телескопическая деталь для снижения вибраций, ударов при езде по неровным дорогам.
• Стабилизатор поперечной устойчивости — элемент, нужный для уменьшения бокового крена при движении машины.

Изначально подвеска МакФерсон должна была быть применена ко всем колесам автомобиля. Однако из‐за высокой цены технологии в задней части машин стали применять зависимую, а McPherson использовались в качестве передней.

Несущим элементом схемы подвески является подрамник. Для снижения негативного воздействия вибраций и шума крепление к кузову подрамника осуществляется через сайлентблоки. Поперечный рычаг с шаровой опорой с одной стороны связан с поворотным механизмом, а с другой — с подрамником. Благодаря креплению с двух сторон обеспечивается необходимая жесткость конструкции.

Как работают подвески МакФерсон?

Подвески этого типа считаются простым, но эффективным вариантом для недорогих легковых автомобилей. В верхней части установлен рычаг, соединенный резиновыми элементами. Основная нагрузка при работе агрегата приходится на верхнюю часть стойки, что изначально было проблемой для инженеров – весь узел крепился на брызговике моторного отсека. При езде на «пробой» и по некачественным дорогам быстро возникали деформации тонкого металла. Усиление брызговика полностью исключило повышенные нагрузки на место установки стойки.

Принцип работы подвески основан на вертикальном движении амортизаторной стойки. Сама стойка телескопическая, с большим запасом прочности. Нередко подвеску называют «качающейся свечой».

Подвески МакФерсон: достоинства и недостатки

В числе преимуществ отмечаем:

• Недорогое производство подвесок. Работы по изготовлению деталей просты. Это позволяет снизить стоимость производства.
• Компактность. Агрегат имеет относительно малые размеры, позволяющие реализовать поперечное расположение мотора и трансмиссии в подкапотном пространстве машины.
• Небольшой вес. Общий вес элементов ниже по сравнению с системой на двух рычагах.

К недостаткам подвески относят:

• Худшие параметры кинематики. Ухудшение кинематических параметров движения связано с большим изменением развала колес. Ухудшаются управляемость, устойчивость автомобиля при совершении маневров.
• Передачу вибраций на кузов. Вибрации при езде по некачественному дорожному покрытию сильнее передаются на кузов автомобиля, чем при двойных поперечных рычагах.

Вот значимые достоинства и недостатки:

• Плюсы подвески — простота диагностики повреждений деталей и увеличенный ресурс верхних опор стоек за счет усиленных брызговиков.
• Минусы: частый выход из строя амортизаторных стоек, дорогой ремонт (при ремонте нужно снять всю подвеску, если нужно заменить деформированный компонент).

За счет относительной простоты устройства Макферсон применяют в качестве передней подвески легковых автомобилей бюджетного и среднего класса.

На гоночные, элитные модели автомобилей, машины бизнес‐класса подвеску типа McPherson не ставят. Для авто в основном применяется агрегат на поперечных рычагах. Также невозможно использовать устройство на легких грузовиках и коммерческом транспорте, рамных внедорожниках, пикапах. В остальном никаких ограничений по использованию автомобильная подвеска McPherson не имеет. Её часто можно встретить в машинах популярных моделей.

Популярные типы подвески

Подвеска типа МакФерсон прочно обосновалась в сознании автовладельцев, как часть конструкции современного доступного автомобиля. История данного типа восходит к 1948 году, когда вышел на рынок первый серийный автомобиль с данной механикой подвески — европейский Ford Vedette. Автором конструкции стал инженер компании Ford Эрл Стили МакФерсон (его фотография размещена выше). С тех пор увековеченная его именем подвеска стала стремительно распространяться по миру.

Всплеск интереса автопроизводителей к этой подвеске пришелся на 1980-е годы – тогда такой тип подвески появился даже на дорогих и престижных автомобилях. Модели бизнес-класса фирм Audi, Mercedes-Benz и BMW в 1980-е и до половины 1990-х годов несли в себе переднюю подвеску МакФерсон. В то время автопромышленники по достоинству оценили все преимущества такой подвески: простоту, легкость, компактность, технологичность и безопасность поведения автомобиля на дороге. Но главным достоинством этой схемы, определившим ее невероятный успех, является экономический аспект, заключающийся в невысокой себестоимости и низкой трудоемкости при установке такой конструкции на автомобиль в условиях массового производства.

В наши дни тенденция такова – большинство массовых легковых автомобилей, выпускаемых в мире, имеет свечную переднюю подвеску (историческое название конструкции МакФерсона). В классе переднеприводных автомобилей с поперечным расположением двигателя, доля использования такой подвески стремится к 100%. Более сложные и дорогие системы передней подвески, как, например, популярная подвеска на двойных поперечных рычагах, используются на автомобилях высокого, спортивного и представительского классов, которым требуется бОльшая точность управления и комфорт, чем может обеспечить МакФерсон. Также, подвеска Мак-Ферсон обычно обходит стороной машины с увеличенными нагрузками на подвеску — коммерческие автомобили, полноразмерные внедорожники и все рамные автомобили. Есть мнение, что подвеска МакФерсон не подходит для «боевых» условий гоночных треков в силу особенностей своей кинематики, говорят также о недостаточной жесткости такой конструкции. Но мы не верим подобным заявлениям и думаем, что все дело в искусстве настройки. Так же думают и инженеры компании Porsche, успешно использующие на суперкарах Porsche 911 переднюю подвеску типа МакФерсон.

В последние несколько лет мы все чаще видим на серийных автомобилях интересную разновидность свечной подвески – МакФерсон с отдельными поворотными кулаками. Особенность этой конструкции в том, что, в отличие от прародителя, амортизаторы не поворачиваются вместе с управляемыми колесами, а закреплены относительно жестко. Между колесом и амортизаторной стойкой на шаровых опорах установлен поворотный кулак. Такая подвеска обеспечивает более высокую точность управления, а, главное, высокую «прозрачность» усилия на руле, избавляя автомобиль от паразитных силовых подруливаний при разгоне и торможении двигателем. Особенно ценны эти качества на переднеприводных машинах с двигателями высокой мощности. Если в прежние годы такую подвеску можно было встретить на редких спортивных модификациях серийных автомобилей (Renault Clio RS, Megane RS, Opel Insignia OPC, Toyota Celica, Ford Focus RS), то теперь эта технология представлена на вполне массовом хэтчбеке Opel Astra GTC, и, вероятно, будет находить приверженцев среди автопроизводителей и дальше.

Модифицированная передняя подвеска МакФерсон на примере HiPerStrut ® в Opel Astra J GTC:

Сравнение опелевской HiperStrut и классической конструкции МакФерсон:

Как уже упоминалось, последние 20-30 лет наблюдается тенденция увеличения использования передней подвески типа МакФерсон на всех видах легковых автомобилей. По тем же соображениям доступности, технологичности и простоты монтажа, задняя подвеска большинства новых автомобилей низкого и среднего ценового сегментов также тяготеет к глобализации и имеет полузависимую конструкцию типа «упругая поперечная балка». В середине 2000-х годов многие европейские автопроизводители сделали шаг в сторону многорычажных схем задней подвески: так, например, на бестселлере VW Golf 5-го и 6-го поколений и его соплатформенниках появилась полностью независимая конструкция. Так же поступили и в концерне Ford, оснастив в 2005 году массовый Focus многорычажной задней подвеской, взамен полузависимой на машине предыдущего поколения. Надо сказать, что по результатам этого эксперимента, европейский автогигант Volkswagen Audi Group сильно оптимизировал применение многорычажных независимых подвесок задних колес. Так, новая модульная платформа MQB, сделанная для создания массовых автомобилей концерна, предполагает использование обеих типов подвески, в зависимости от задач проектировщиков и маркетологов. С 2013 года маломощные версии таких популярных автомобилей как Volkswagen Golf, Skoda Octavia, Seat Leon и даже Audi A3 оснащаются упругой балкой задней подвески, а более мощные модификации имеют полноценную многорычажку.

В 21 веке полузависимая задняя подвеска завоевала сердца даже французских автомобилестроителей, которые до последнего оставались верны традиционной французской сверхкомпактной независимой задней подвеске на одинарных продольных рычагах. Такая подвеска была знаменита упругими элементами в виде торсионов вместо привычных пружин, практически горизонтально расположенными амортизаторами и дарила автомобилю неповторимые ездовые качества, воспетые множеством автогурманов прежних лет. Но теперь подавляющее большинство современных «французов» имеют заднюю полузависимую подвеску-балку. Даже Renault Laguna-3, которой владеет президент Франции. Занавес.

Немногие легковые автомобили в наше время сохраняют зависимую заднюю подвеску из-за недостаточного комфорта в движении, определяемого высокими неподрессоренными массами тяжелых мостов, а также из-за сопутствующей высокой металлоемкости таких конструкций. Но коммерческие автомобили, которым важна высокая грузоподъемность (например, даже вполне легковой на вид VW Caddy имеет зависимую заднюю рессорную подвеску), и внедорожники классической конструкции еще долго будут сохранять в себе этот атрибут самых первых автомашин, придуманных человеком.

В настоящий момент, самым популярным сочетанием подвесок в мире (по количеству проданных легковых автомобилей) является МакФерсон спереди + упругая поперечная балка сзади. На втором месте, с сильным отставанием, идет связка МакФерсон спереди + многорычажка сзади. Ну а где-то далеко позади остаются автомобили с многорычажными подвесками спереди и сзади, обеими подвесками МакФерсон и еще более редкими сочетаниями конструктивных подвесочных решений.