Подвеска Мак-Ферсон — Энциклопедия журнала «За рулем»

Подвеска Мак-Ферсон (McPherson), основным элементом которой служит амортизаторная стойка, является развитием подвески на двойных поперечных рычагах, но имеет только снизу один или два поперечных рычага.

Передняя подвеска автомобиля:
1 — шаровая опора;
2 — ступица;
3— тормозной диск;
4 — защитный кожух;
5 — поворотный кулак;
6 — нижняя опорная чашка;
7 — пружина подвески;
8 — защитный кожух;
9 — буфер сжатия;
10 — верхняя опорная чашка;
11 — резиновый элемент верхней опоры;
12 — защитный колпак;
13 — подшипник верхней опоры;
14 — шток;
15 — опора буфера сжатия;
16 — телескопическая стойка;
17 — гайка;
18 — эксцентриковый болт;
19 — поворотный кулак;
20 — вал привода переднего колеса;
21 — защитный чехол шарнира;
22 — наружный шарнир вала;
23 — нижний рычаг;
а — стойка с полым поворотным рычагом;
б — стойка с цельнометаллическим поворотным рычагом

Снизу амортизаторная стойка крепится к поворотному кулаку, а сверху — к брызговику кузова автомобиля.
При повороте управляемых колес амортизаторная стойка поворачивается вместе с закрепленной на ней пружиной, что требует применения в верхней опоре подшипника качения или скольжения с низким значением трения. Винтовые пружины, расположенные вокруг амортизаторной стойки, обычно устанавливаются под некоторым углом к ее оси. Такой способ установки обеспечивает снижение величины «пороговой жесткости» подвески, когда сначала при небольших вертикальных усилиях со стороны колеса не происходит сжатия пружины, а затем она сжимается довольно резко. Это позволяет устранить неприятные ощущения при движении по относительно ровным дорогам. Подвеска Мак-Ферсон обеспечивает незначительное, по сравнению с подвеской на двойных рычагах, изменение развала колес при их вертикальном перемещении.
К основным преимуществам подвески Мак-Ферсон следует отнести то, что она занимает небольшой объем и создает удобства при поперечном размещении силового агрегата, что обусловило ее широкое применение.

Однорычажные (McPherson) стали самыми распространенными на переднеприводных автомобилях с поперечно расположенным двигателем. Эти подвески просты по конструкции; у них малый вес неподрессоренных масс и низкая стоимость.
Однако у McPherson худшие кинематические свойства, чем у подвески на двойных поперечных рычагах; с ней у автомобиля неизбежны большие продольные крены при торможении; и, главное, большие нагрузки на шток и на опору. По этим причинам в последние годы ведущие автопроизводители начали отходить от классической стойки McPherson. Обна из наиболее интересной из них — конструкция Revo-Knuckle.

Подвеска МакФерсон (MacPherson) — история, плюсы и минусы

Сегодня большинство автомобилей оборудуются подвеской, названной в честь ее изобретателя – американского инженера Эрла Стили МакФерсона. Причем, устанавливается она как на переднюю, так и на заднюю ось автомобиля. В чем же секрет популярности этой подвески, какие у нее преимущества и недостатки, мы расскажем в этом материале.

История: гениальная замена

С тех пор, как автомобильные компании перешли на массовый выпуск машин, в которых использовались различные виды независимых подвесок, шел постоянный поиск наиболее оптимальной конструкции. К 1940-м годам была, в частности, изобретена независимая подвеска на двойных поперечных рычагах, снискавшая популярность у производителей из-за своей универсальной функциональности – инженер мог жестко настроить ее установочные параметры, выбирая, в зависимости от того, где будет эксплуатироваться автомобиль, определенную геометрию размещения рычагов. Как раз в эти годы в США над созданием нового бюджетного автомобиля Chevrolet работала группа инженеров, в числе которых был Эрл Стили МакФерсон. На прототип новой модели, которая называлась Cadet, он предложил установить усовершенствованный вариант независимой подвески на двойных поперечных рычагах. Усовершенствование это касалось замены верхнего рычага с шаровой опорой и амортизатора на амортизаторную стойку, которая сочленялась с поворотным шарниром, закрепленном на брызговике. В результате конструкция получалась более компактной, легкой и имеющей меньше деталей, чем подвеска на двойных поперечных рычагах.

Впрочем, этой конструкции не суждено было пойти в серию, так как разработка модели Cadet была свернута. Не найдя поддержки в General Motors, Эрл МакФерсон ушел работать в компанию Ford. Там к изобретенной им конструкции отнеслись с большим вниманием. Первым серийным автомобилем, на котором использовалась подвеска МакФерсона, стал Ford Vedette 1948 года выпуска.

Ford Vedette

Эта модель выпускалась во Франции и предполагалась для европейского рынка. Впоследствии эта подвеска устанавливалась на модели Ford Zephyr и Ford Consul. Затем этот вид подвески с некоторыми доработками стали устанавливать на модели других производителей. Широкое применение подвеска МакФерсона получила в 1970-х годах и в настоящее время ее массово устанавливают на разные классы автомобилей.

Устройство: во главе угла – амортизационная стойка

Именно она, амортизационная стойка, стала основным конструктивным элементом подвески, за счет которой в значительной мере было упрощено устройство этого агрегата. Помимо амортизационной стойки с витой пружиной, которая сочленена шарниром в верхнем конце с брызговиком, в состав подвески входят нижний поперечный рычаг, реактивная тяга либо стабилизатор поперечной устойчивости, поворотный кулак и рулевая тяга.

Подвеска МакФерсона

Кстати, есть модели автомобилей, где витая пружина и амортизационная стойка не составляют единого целого, а конструктивно разъединены. Такая подвеска устанавливается на Mercedes-Benz, Ford. Существуют подвески МакФерсон, где роль упругого элемента играет торсион, заменивший витую пружину. Такой подвеской обладает Porsche 911.

Подвеска МакФерсона на примере Porsche 911

Важным параметром этой подвески является угол наклона амортизационной стойки – различают продольный и поперечный угол наклона.

Преимущественно эта подвеска устанавливается на переднюю ось, хотя есть автомобили, где подвеска такой же конструкции имеется и на задней оси. Однако она носит другое название – подвеска Чапмена, в честь инженера компании Lotus Колина Чапмена, который разработал аналогичную конструкцию, которая, однако, была больше пригодна для установки на заднюю ось.

Подвеска Чапмена

Плюсы и минусы подвески МакФерсона

Несмотря на массовое распространение этого вида независимой подвески, у нее имелись как преимущества, так и недостатки из-за которых, в частности, многие производители отказались от использования МакФерсон на своих моделях, и вернулись к усовершенствованным подвескам на двойных поперечных рычагах.

Впрочем, благодаря преимуществам, которые в процессе разработки выделил сам Эрл МакФерсон, подобная конструкция подвески до сих пор самая массовая. За счет чего же ей удалось завоевать автомобильный мир? К плюсам этого вида подвески относится компактность, малая масса неподрессоренных элементов, относительная дешевизна изготовления. К тому же, за счет значительного расстояния между опорными узлами по высоте, такая подвеска лучше компенсирует силы реакции дороги, которые передаются от колес в места ее крепления к кузову. Также эта подвеска может производить большие конструктивные ходы, что тоже является положительным аспектом ее конструкции. Наконец, ее упорный подшипник качения, нижний рычаг и шаровой шарнир обладают большим запасом износостойкости.

Перейдем к недостаткам. Подвеска МакФерсон обладает большими ходами подвески, чем та же конструкция с двойными поперечными рычагами, а это негативно сказывается на управляемости автомобилем. Второй минус – передача сил реакции от дороги тут приходится на брызговик крыла, который является не самой надежной конструкцией. Поэтому постепенно при езде по дорогам низкого качества (характерно для России) начинается разрушение точек крепления амортизационных стоек к брызговику. Это в значительной мере снижает ресурс подвески. Третий минус – неразборная конструкция современных амортизационных стоек. При их износе приходится заменять стойку в сборе. Если этого не сделать, подвеска будет регулярно пробиваться, что в конечном итоге скажется на нарушении геометрии кузова. Четвертый минус – ухудшение работы подвески из-за возникающего между штоком и направляющей трения. Пятый минус — низкий уровень изоляции от шумов, исходящих от дорожного покрытия. Шестой минус – худшая, чем у подвески с двойными поперечными рычагами, компенсация продольного крена.

Именно из-за этих недостатков некоторые производители люксовых автомобилей решили отказаться от использования подвески МакФерсон. Но даже несмотря на перечисленные недостатки, этот вид независимой подвески остается популярным для автомобилей бюджетного класса.

Макферсон или «многорычажка» — что лучше?

Принципы

Подвеска макферсон представляет из себя упрощенный вариант двухрычажной подвески, только без верхнего рычага:
• нижний поперечный рычаг связывает подрамник и поворотный кулак;
• направляющая вертикальная стойка, совмещающая функции гасящего и упругого элемента, от поворотного кулака упирается в верхнюю часть крыла автомобиля изнутри, в поворотный шарнир. (Существуют модификации, когда упругий и гасящий элементы разделены.)
• стабилизатор поперечной устойчивости служит второй связью рычага с подрамником;
• все соединения осуществляются ч/з сайлентблоки.
В результате удалось добиться упрощения конструкции, и значительного ее удешевления. Получается, производитель выиграл, а что с того потребителю? А потребителю досталась надежная, удобная в обслуживании конструкция.

А вот многорычажка простотой похвастаться не может: в узле, кроме стойки и пружины, применяется несколько рычагов – от 4-х, если считать поперечные и продольные, и это на каждой стороне! Отсюда и дороговизна ремонта, и требования к квалификации сервисного персонала.

Комфорт

Цель такого количества рычагов в независимой многорычажной подвеске — снять излишние нагрузки и вибрации, улучшить связь колес с дорогой, повысить комфорт водителя и пассажиров. Поэтому, в качестве передней подвески, многорычажка почти всегда применяется на представительских и спортивных авто, а в качестве задней – на авто классом пониже, но в высоком ценовом сегменте.

А что с комфортом у макферсона? Естественно, отсутствие «лишнего» рычага вызвало необходимость перераспределить нагрузки между оставшимися элементами подвески: часть нагрузок забрал стабилизатор, работающий в связке с нижним рычагом, а часть нагрузки «ушла» на поворотный шарнир в подкрылках.

При «гражданских» режимах эксплуатации такой узел показывает себя с лучшей стороны. Однако в жестких условиях данное решение, не лучшее. Причины следующие:

1. Управляемость не на высоте. Связанно это — с большим ходом подвески, когда в сжатом ее состоянии угол развала отрицательный, а в свободном — положительный. В дорожных условиях, при неважном покрытии, такая подвеска вызывает «переставку» или расширение динамического коридора.
2. При чрезмерных нагрузках на чашечки, возможны необратимые повреждения кузова, причем сам поворотный подшипник может ходить долго. К тому же, данные места подвержены коррозии.
3. Высокий уровень шума и вибраций, которые невозможно нивелировать ни звукоизоляцией, ни сайлентблоками.

К этому перечню можно добавить и общий недостаток, связанный с заменой отслуживших свой срок деталей подвески, — производители частенько «балуются», предлагая владельцам купить не отдельный элемент подвески, а весь узел в сборе, что конечно сказывается на стоимости ремонта. Но даже в этой ситуации получается дешевле, чем обслуживание многорычажной подвески.

Резюме

При всех раскладах многорычажка предпочтительней, —  но не там, где участвует стоимость авто и цена его обслуживания.

Сайт автомобильных советов — Вопрос Авто.

Как устроена подвеска МакФерсон

Важнейшая составляющая, без которой не сможет обойтись ни один автомобиль – это подвеска. Одной из самых популярных, дешёвых и, относительно, комфортабельных является подвеска МакФерсон.

Эта деталь любого автомобиля является самой проблематичной и уязвимой. Поскольку именно она принимает на себя самые сильные нагрузки, возникающие как при различном движении автомобиля, так и во время отсутствия какого-либо движения. От того, в каком состоянии находится это устройство, зависит комфортабельность поездки на машине и, собственно, безопасность как для вас, так и для окружающих.

Устройство подвески МакФерсон

Подвеска играет важнейшую роль при управлении транспортом как для водителя, так и для самого автомобиля. Она минимизирует толчки и всевозможные колебания, передающиеся на колёса от дорожного покрытия. Позволяет водителю чувствовать инерцию движения автомобиля, заранее предвидеть дальнейшее поведение авто и вовремя отреагировать на различные дорожные ситуации. Поэтому, чем лучше и активнее ведёт себя подвеска на дороге, тем легче и комфортнее управлять автомобилем.

Подвеска – это целая система, динамично развивающаяся с момента создания самого первого автомобиля. На протяжении этих долгих лет человечеством было изобретено огромное количество различных видов этой системы. Многие варианты уже давно забыты и не используются в наше время либо были сильно модифицированы и усовершенствованы. Именно подвеска определяет, пожалуй, все основные характеристики авто. От неё зависит то, какой проходимостью будет обладать ваш «железный друг», какова будет его управляемость на высоких скоростях и управление в целом. Максимальная скорость автомобиля также напрямую зависит от качества и характеристик его ходовой части. Грузоподъёмные качества машины в первую очередь определяются типом этой конструкции.

Классификация автомобильных подвесок

В результате своего развития этот узел автомобильной конструкции разделился на три основных класса:

Зависимая подвеска – своего рода родоначальница ходовой части машины. Является самой первой подвеской, ещё задолго до появления автомобилей использовалась на телегах и различных типах повозок. Была единственной и основной конструкцией, вплоть до тридцатых годов прошлого столетия, но благодаря своей непревзойдённой надёжности используется и по сегодняшний день в некоторых легковых авто, а также во внедорожниках, грузовиках и автобусах. В основе конструкции этого узла используются либо рессоры, либо амортизирующие пружины.

Полузависимая – торсионно-рычажная подвеска изобретена автоконцерном «Ауди». Была весьма популярна в период 70–90-х. Также используется в наше время на дешёвых авто с передним приводом, однако, считается довольно устаревшим вариантом. Основными качествами являются надежность, дешевизна и простота конструкции.

Независимая подвеска впервые была представлена в тысяча девятьсот одиннадцатом году. Принцип в том, что каждое колесо устанавливается независимо от остальных. В этом случае каждое колесо автомобиля является полностью самостоятельным элементом и при движении неровность дорожного покрытия, оказавшаяся под одним из колёс, никоим образом не влияет на остальные. Это существенно повышает комфортабельность и стабильность автомобиля при движении. К этому классу относится и знаменитая подвеска МакФерсон.

Как работает независимая подвеска

МакФерсон – история создания

Этот вариант ходовой части автомобиля имеет также ряд других названий. Например, в англоязычных странах задний вариант этой детали принято называть «подвеска Чепмена». На постсоветском пространстве больше используется название «качающаяся свеча».
Разработчиком является американец Эрл МакФерсон, в честь которого и была названа эта конструкция. Запатентована была в тысяча девятьсот сорок пятом году. А в тысяча девятьсот сорок восьмом устройство впервые появилось на серийном авто. Этим автомобилем оказался «Форд Ведет». Но Эрл не является единственным изобретателем такого типа системы.  Известно, что аналогичный вариант ходовой части уже был создан в тысяча девятьсот двадцатых годах автоконцерном «Фиат», а Эрл, в свою очередь, использовал часть их разработок.

Виды подвески МакФерсон изначально были в двух вариантах – передняя и задняя. Однако, в серийном производстве машин использовалась только передняя система. Заднюю ходовую часть такого типа впервые использовал разработчик Колин Чепмен из автоконцерна «Лотус» в тысяча девятьсот пятьдесят седьмом году, в результате чего эта система и получила соответствующее название.

Многие задают такой вопрос: какая бывает подвеска МакФерсон? В настоящий момент она бывает и передняя, и задняя. Также существует она не только в классическом исполнении (одна направляющая стойка и один поперечный рычаг), но и во множестве всевозможных модификациях, применяемых каждым автопроизводителем индивидуально. Например, можно встретить систему с дополнительным продольным рычагом либо с дополнительным верхним поперечным рычагом.  Такие модификации позволяют минимизировать все те недостатки, которые несёт в себе классический вариант.

Как устроена МакФерсон

Так как эта система ходовой части является самая распространённая, то каждому автовладельцу необходимо знать, как устроена подвеска типа МакФерсон, для того чтобы при необходимости можно было самостоятельно произвести ремонт этого узла.

Состоит она из пяти основных компонентов:

• поворотный кулак;
• подрамник;
• амортизаторная стойка;
• поперечный рычаг;
• стабилизатор поперечной устойчивости.

Наверху поворотный кулак крепится к амортизаторной стойке клеммовым соединением, внизу закрепляется на поперечном рычаге. С помощью шаровой опоры к нему подключается рулевая система. В самом кулаке находится система подшипников, а также тормозной суппорт.

Подрамник − важнейший элемент всей конструкции. Закрепляется на кузове автомобиля резинометаллической опорой. Такие опоры минимизируют шумы, возникающие при движении, а также смягчают нагрузку на кузов, исходящую от неровностей дорожного покрытия.

Амортизаторная стойка обеспечивает эффект упругости конструкции. Основными элементами этой части являются амортизатор и металлическая пружина. Амортизатор и пружина крепятся к стойке, а также вместе с ними ставится буфер сжатия. Сверху этот узел соединяется с брызговиком крыла, резиновой втулкой, а снизу происходит соединение с поворотным кулаком.

Поперечный рычаг крепится к подрамнику двумя резиновыми втулками и предоставляет продольную жёсткость всей конструкции.

Стабилизатор поперечной устойчивости минимизирует боковой крен кузова. Эта деталь располагается в подрамнике и закрепляется двойной опорой. Второй конец стабилизатора крепится к амортизаторной стойке соединительными элементами с шарнирами.

http://www.youtube.com/watch?v=bHNXaclfL50

Преимущества

• Малый размер конструкции.
• Малые затраты на производство узла.
• Небольшая масса подвески.
• Лёгкость в обслуживании за счёт простоты конструкции.

В основном благодаря таким преимуществам, этой системы ходовой части, она и получила такую популярность по всему миру.

Недостатки

• Сильный развал колёс.
• Чрезмерные нагрузки на брызговик крыла.
• Сильная нагрузка на стойку амортизаторов.
• Очень сильный продольный крен кузова.

Исходя из этих недостатков можно говорить и о том на каких автомобилях используется подобный тип подвески. Такая система в основном используется на недорогих автомобилях, а также на автомобилях среднего класса. За счёт малых размеров также часто встречается на машинах с передним приводом. Никогда не используется на дорогих авто, поскольку не обладает достаточной комфортабельностью. Никогда не применялась и не применяется на автомобилях, предназначенных для гонок, в связи с критическими для такого вида машин недостатками.

Впрочем, подвеска МакФерсон заняла достойное место под солнцем.  Несмотря на ряд своих недостатков идеально подходит для городского авто среднего класса. Главное, правильно управляйте своим «железным конём» и этот тип ходовой части не доставит вам никаких проблем.