29Авг

Макферсон подвеска схема: устройство, схема и неисправности системы McPherson

29 Авг 2023 alexxlab Комментировать

Подвеска МакФерсон принцип работы надежностьПодвеска автомобиля

Главная » Статьи » Именитая подвеска МакФерсон — надежна ли?

0

24 марта, 2017 Статьи Автослесарь

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


Нижний рычаг способен совершать колебания большой амплитуды относительно точек опоры — сайлентблоков. Сайлентблоки — расходный материал из резины и металла, и по мере разрушения подлежат замене.

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


Как и любой узел, подвеска МакФерсон имеет свои достоинства и недостатки.

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.

tweet

назад Адаптивная подвеска автомобиля — что нужно знать?

Вперед В чем особенность подвески для дрифта

Adblock
detector

Макферсон | Определение простыми словами

Команда авторов

Редактор и постановщик задачи автору, проверка фактов – Робин Лагода. Подробнее об авторах.

Данный пост отредактирован 7 раз.

Макферсон — тип независимой автомобильной подвески, главным компонентом которой является стойка, как правило, объединяющая в себе витую пружину и амортизатор. Она крепится к кузову транспортного средства минимум в трех точках: верхняя часть упирается в элементы кузова через подвижный элемент, а нижняя удерживается поперечным рычагом и растяжкой или стабилизатором. Подвеска Макферсона была разработана в компании General Motors в 1940-х годах и быстро приобрела популярность.

Конструкция подвески Макферсона

Подвеска Макферсона, также известная как «качающаяся свеча», в классическом виде состоит из таких элементов:

  • витая пружина, отвечающая за восприятие нагрузок;
  • амортизатор, гасящий колебательные нагрузки;
  • нижний рычаг, задающий направление ходов подвески;
  • растяжка, удерживающая амортизатор с пружиной от продольных смещений;
  • опора с подвижным элементом (подшипником), фиксирующая верхнюю часть стойки в кузове автомобиля.

Амортизатор и пружина подвески Макферсона воедино образуют стойку. Как правило, на корпусе стойки внизу имеется опорная площадка, в которую и упирается пружина. В верхней части и пружина, и подвижный шток амортизатора фиксируются в опоре, жестко связанной с кузовом.

Рис. 1. Простая схема независимой подвески Макферсон

Несущими элементами в этом случае являются так называемые стаканы — куполообразные кузовные элементы, к сводам которых и крепится опорная конструкция. К нижней части стойки также прикреплен поворотный кулак, содержащий в себе ступицу, тормозной механизм, и служащий для крепления колеса.

Для обеспечения правильной кинематики движений стойки используется система из рычага (как правило, поперечного) и растяжки, имеющей продольное расположение. Рычаг отвечает за ход подвески вверх и вниз, а растяжка удерживает стойку в правильном вертикальном положении, исключая ее чрезмерное перемещение вперед при разгоне или назад — при торможении.

Для удержания подвижности подвески в заданном диапазоне, повышения устойчивости и улучшения управляемости автомобиля подвеска Макферсона обычно используется совместно со стабилизатором поперечной устойчивости. В некоторых реализациях он является дополнением, в некоторых — неотъемлемым элементом, выполняющим функции растяжки. В случае использования треугольных рычагов, соединенных с кузовом в двух точках, отдельные растяжки отсутствуют.

Использование подвижной верхней опоры с подшипником, а также крепление рычага посредством опорного шарнира позволяют легко реализовать в подвеске типа качающаяся свеча поворотный механизм колес. Для этого корпуса стоек имеют сошки — перпендикулярные жесткие рычаги, соединенные с тягами рулевого механизма шаровыми шарнирами.

Рис. 2. Подвеска Макферсон на направляющих стойках (спереди), полузависимая балка (задние колеса)

История подвески Макферсона

Предшественником подвески Макферсона была свечная подвеска, в которой пружинный элемент располагался концентрично поверх вертикальной направляющей, играющей роль поворотного шкворня. Амортизирующий элемент такой конструкции располагался параллельно шкворню. Недостатками подобного решения являлись ограниченная подвижность, недостаточная податливость и недолговечность поворотного механизма, поэтому автомобильные производители не прекращали работу над усовершенствованием этой конструкции.

Подвеска Макферсона создана в 1940-х инженером компании General Motors Эрлом Стилом Макферсоном. Изобретатель добавил систему из рычагов и подвижную верхнюю опору, таким образом добившись улучшения кинематики и повышения надежности узла. Патент на конструкцию выдан в 1947 году, а первым автомобилем с подвеской нового типа стал разработанный в 1948 Ford Vedette. Массовое применение нового узла стартовало с запуском производства Ford моделей Zephyre и Consul.

Рис. 3. Эрл Стил Макферсон

В дальнейшем инженерами вносились изменения в конструкцию подвески Макферсона, призванные улучшить ее кинематику и управляемость авто. Главной модернизацией стало добавление стабилизатора поперечной устойчивости, дополнительных растяжек и рычагов.

Плюсы и минусы подвески Макферсона

Преимуществами подвески типа «качающаяся свеча» являются:

  • относительная дешевизна;
  • компактные продольные и поперечные размеры;
  • низкая масса неподрессоренной части;
  • длительный срок службы;
  • простая реализация поворотного механизма на ведущей оси;
  • возможность реализации больших ходов колеса в вертикальной плоскости.

К недостаткам подвески Макферсона относятся:

  • зависимости угла развала колес от величины ходов;
  • высокие нагрузки на несущие элементы кузова автомобиля;
  • большие вертикальные габариты;
  • невозможность обеспечения кинематики, приемлемой для спортивных автомобилей.

Преимущества подвески Макферсона сделали ее самой распространенной разновидностью этого элемента на современных легковых авто. На автомобилях средней ценовой категории на передней подвеске ставится Макферсон, сзади – полузависимая балка, как на рис. 2. На более дорогих автомобилях спереди и сзади ставится многорычажная система амортизации.

Рис. 4. Более продвинутая, многорычажная подвеска (не Макферсон)Рис. 5. Задняя независимая многорычажная подвеска (не Макферсон)

Недостатки, свойственные конструкции Э. С. Макферсона, допустимы для городских легковых авто, но из-за них она не применяется на спортивных машинах, грузовой технике и других авто, имеющих рамную конструкцию.

Значимые источники для термина

  • Патент подвески Макферсона в варианте 1953 года.
  • Патент подвески Макферсона в варианте 1978 года.

Поделиться: