Подвеска МакФерсон — что это такое? Плюсы и минусы

Подвеска является одной из самых важных элементов в конструкции современного автомобиля. Именно подвеска, известная также как система подрессоривания, служит связующим звеном между несущей частью кузова и колесами машины. Сложные узлы и механизмы подвески призваны не только надежно соединить, но и передать на кузов силы, возникающие при контакте колес с дорожным покрытием. Благодаря правильному функционированию подвески обеспечиваются оптимальное положение колёс по отношению к раме или кузову, а также требуемая плавность хода автомобиля. В процессе развития автомобилестроения устройство подвески претерпело множество изменений. Значительный рост скоростей и высокие требования к управляемости и устойчивости привели к созданию системы, получившей название McPherson.

Устройство подвески Макферсон

Подвеска МакФерсон (McPherson) — один из самых распространенных типов автомобильной подвески (по англ. — MacPherson suspension). В данной статье мы узнаем что такое подвеска МакФерсон, ее основные плюсы и минусы, а также рассмотрим схему и конструкцию данной подвески.
Основным конструкционным элементом подвески является амортизационная стойка, из-за чего она также получила название «качающаяся свеча». «Свечная подвеска» преимущественно используется для передних колес. Версия для задних колес в англоязычных странах в честь разработавшего её инженера фирмы Lotus названа «подвеска Чепмена».Использование подвески Макферсона позволило разместить двигатель и коробку передач в подкапотном пространстве поперечно и обусловило её широчайшее использование в современном переднеприводном автомобилестроении.

Подвеска МакФерсон состоит из:

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

Большинство модификаций МакФерсон включают такие конструкционные элементы: стабилизатор поперечной устойчивости, амортизационную стойку, поворотный кулак, поперечный рычаг и подрамник. Также возможно использование торсиона в качестве упругого элемента.Основным несущим элементом подвески является подрамник.

Его крепление к кузову автомобиля выполняется с помощью сайлентблоков. Применение резинометаллических опор позволяет уменьшить шум и передачу вибрации на кузов. Подрамник выступает основой для крепления рулевого механизма, опор поперечного рычага и стабилизатора поперечной устойчивости.

С двух сторон с помощью резиновых втулок к подрамнику крепятся поперечные рычаги

правого и левого колес. Крепление рычагов двойное, что придает конструкции жесткость в продольном направлении. К другому концу поперечного рычага через шаровую опору крепится поворотный кулак.
Поворотный кулак
посредством шарнирного соединения крепится к рулевой тяге, обеспечивая поворот колеса. Верхняя часть поворотного кулака закреплена на амортизационной стойке, а нижняя соединена с поперечным рычагом. Также в нем размещены тормозной суппорт и подшипниковый узел.
Амортизационная стойка
включает пружину и амортизатор, соосно расположенные с
буфером сжатия
. Верхняя часть стойки с помощью резиновой втулки крепится к брызговику крыла, нижняя соединяется с поворотным кулаком. Некоторые авто производители разъединяют пружину и амортизатор на два конструктивных элемента.

Шесть МакФерсонов на выбор

Святая простота оказалась довольно востребованным товаром. Прошло только 50 лет с момента освоения конструкции самой коммерчески выгодной подвески, но уже сегодня можно говорить о том, что на каких машинах не устанавливалась бы конструкция, по ее вине ни один автомобиль не терпел фиаско на рынке. Даже самые бюджетные. В этом плане всех перекрыл Фиат, установив на модель Панда потрясающе экономичную конструкцию. На Панде даже нет рычага в полноценном понимании. Пружинная стойка с однотрубным амортизатором упирается сверху в кузов, а снизу ее держит торсионный стабилизатор поперечной устойчивости и малюсенький поворотный рычаг, который крепится к стойке элементарным болтом. Даже проще, чем в восьмерке. В общем, за эти годы можно уже выделить шесть разновидностей подвесок МакФерсон. Поскольку инженеры названий им еще не дали, мы позволим себе придумать свою терминологию.

После Дженерал Моторз МакФерсон ушел работать в компанию Форд

Макферсон классический

Именно тот, который качал Форд Консул в 1949 году, похожий устанавливают на ВАЗ. Конструкцию отличает узкий нижний рычаг, который намертво жестко крепился к стабилизатору поперечной устойчивости. Одновременно и плюсы и минусы такой конструкции то, что стабилизатор слишком много на себя брал. Кроме своих основных функций, он служил еще дополнительным плечом нижнего рычага, не давая уходить машине в сторону при разгоне и торможении.

Макферсон с треугольным рычагом

Эта схема появилась в начале 70-х на автомобилях Кадетт Е. Прочный треугольный рычаг крепился не к кузову, а к подрамнику. Подрамник же висел на резиновых сайлент-блоках, поглощая все дорожные вибрации, делая переднюю подвеску максимально комфортной.

Немакферсон

Макферсон, но не совсем, поскольку короткая пружина устанавливалась отдельно от амортизатора. Амортизатор все так же упирался в чашку, приваренную к кузову на колесной арке. Такая предательская конструкция показала себя гораздо выносливее, чем настоящий Макферсон. 124-е и 201-е Мерседесы оборудовались именно такой конфигурацией, а Форд Транзит спрыгнул с такой конструкции только в 2001 году. Надежность обеспечивалась именно снижением нагрузки на верхнюю опорную часть, поэтому вы никогда не увидите Транзит с раздолбанной опорной частью в верхней чашке колесной арки.

Беспружинный

Как назвать этот МакФерсон, сказать тяжело, поскольку в нем напрочь отсутствуют пружины. Хитрые итальянцы применили вместо нее продольные торсионы на Фиат 130. Торсионы, кстати ждали и Жигули, если бы не главный конструктор МЗМА, который входил в состав комиссии по приемке Фиата. Он серьезно поскандалил с итальянцами по этому поводу и по поводу нижневального двигателя, который итальянцы хотели втюхать советским лопуховатым инженерам-приемщикам. Но дело не в этом, а в том, что и на Мерседесах Спринтер и Фольксвагенах ЛТ в 90-х применялся Макферсон такого типа, только с поперечной рессорой.

Американский Макферсон

Такая разновидность применяется только на задней подвеске. Здесь работают аж три рычага — один поперечный и два продольных. Практически на всех переднеприводных американцах 80-90-х годов стоит такая задняя подвеска, а за ними не отстают некоторые корейцы и японцы.

Макферсон Рено

Это однозначно правильное название, поскольку такая схема применяется только на этих французских автомобилях. Чтобы избежать всех недостатков макферсона по управляемости, которых предостаточно, французы применили шкворня. Такие, как на Волге. Только не тот резьбовой скрипящий кошмар, конструкция получилась более элегантной. Стойка здесь неповоротная, а колесо с кулаком поворачиваются, удерживаясь шаровыми опорами.

Подвеска МакФерсон: схема, устройство и принцип работы

Стабилизатор поперечной устойчивости: устройство, назначение, неисправности
В семидесятые годы подвеской такого типа снабжали большинство автомобилей, в том числе и тех, что относятся в бизнес классу. Среди них были довольно крупные модели Ауди -100, Мерседес-124 и Опель Сенатор.

Впоследствии от такой практики пришлось отказаться, массовая эксплуатация выявила некоторые недостатки компоновки, которые невозможно было устранить без изменения конструктивной схемы.

Видео — схема подвески МакФерсон:

Подвеска McPherson имеет более простое устройство по сравнению с классической схемой и отличается от нее по принципу действия. Узел состоит из следующих частей:

• нижнего рычага с шаровой опорой;
• ступицы колеса с тормозным диском;
• кулака поворотного со щитом и рулевой тягой;
• стойки телескопической с нижней опорной чашкой;
• буфер сжатия с резиновым или пластиковым защитным чехлом;
• витая пружина;
• опорный подшипник с верхней чашкой;
• тяга поперечной устойчивости с рабочими резинометаллическими элементами и креплениями.

Подвеска МакФерсон, основные детали устройства которой приведены в списке, является одной из самых распространенных схем. Существуют и другие ее разновидности, имеющие некоторые отличия в отдельных деталях.

Так, на культовом автомобиле Porsche-911 вместо витой пружины был использован торсион для уменьшения общей высоты конструкции. Похожая схема была применена в некоторых машинах французского производства.

Схема подвески МакФерсон

На одном из самых удачных автомобилей Mercedes-Benz модели W124 компоновка была изменена и пружина устанавливалась отдельно от телескопической стойки. Похожее по типу устройство подвески McPherson было и на машинах фордовской платформы, которая носит наименование Фокс. Потенциал данной конструктивной схемы полностью еще далеко не использован и у нее имеются перспективы развития.

Узлы такого типа отличаются компактностью и простотой, что и определяет их широкое распространение в автомобилестроении. Подвеска МакФерсон представляет собой конструктивную схему, в которой амортизирующая стойка крепится в верхней части к брызговику моторного отсека. Снизу она жестко соединяется с поворотным кулаком, вся конструкция может вращаться в определенных пределах. Ось проходит через подшипник, установленный на кузове и смонтированную на рычаге шаровую опору.

Телескопическая стойка в независимой пружинной подвеске McPherson выполняет целых три функции:

• определяет направление хода механизма в вертикальной плоскости;
• гасит возникающие при этом колебания;
• является своеобразным поворотным шкворнем для колес.

В общем виде работа подвески данного типа выглядит следующим образом: когда колесо проезжает по неровности на дороге, то поднимается вверх или опускается вниз. Возникающая при этом нагрузка воспринимается пружиной, которая сжимается или, напротив, распрямляется. При этом телескопическая стойка удлиняется или сокращается. Часть нагрузки передается на корпус автомобиля.

Пружина при этом начинает распрямляться, восстанавливая свою форму, что ведет к удлинению стойки. Возникают колебания, которые гасятся встроенным амортизатором. Это позволяет свести к минимуму вертикальные перемещения кузова относительно поверхности земли. При выполнении маневра, стойка в сборе с кулаком и установленным на ступице колесом поворачивается. Автомобиль при этом изменяет направление движения.

Видео — как работает подвеска МакФерсон:

Подвеска типа МакФерсон преимущественно используется на переднеприводных автомобилях, на которых силовой агрегат размещается поперек хода. Она имеет целый ряд преимуществ перед классической двухрычажной компоновочной схемой, в тоже время по многим параметрам она ей значительно уступает.

В процессе проектирования конструкторам приходится решать сложную задачу по выбору определенной конструкции с учетом всех ее особенностей.

История изобретения и развития

В названии конструкции употребляется фамилия изобретателя, сотрудника Earl Steel McPherson. Впервые данный тип подвески был применен на серийной модели Ford Vedette после Второй мировой войны в 1948 году. Инженер изначально работал в конструкторском бюро компании GM над автомобилем для широкого потребителя Chevrolet Cadet.

Модель в серию не пошла, а конструктор ушел к конкурентам, где и применил собственные наработки. На деле же подвески такого типа несколько иной конфигурации без поперечного качающегося рычага применялись еще на заре автомобилестроения.

В 20-х годах прошлого века в итальянской инженером Гуидо Форнаца была разработана принципиальная схема и запатентована в Соединенных Штатах 15 сентября 1925 года.

Компоновка имела привычный для нас вид с нижним качающимся рычагом и поворачивающейся вертикальной стойкой. Американский конструктор Earl Steel McPherson использовал общий принцип действия, доработал и реализовал его в металле. Основной сложностью на начальном этапе был невысокий ресурс телескопических стоек. С развитием технологий данную проблему удалось решить.

Изначально данный тип подвески планировалось применить не только в передней части автомобиля, но и сзади. После долгих обсуждений выбор был сделан в пользу традиционной схемы. Впервые такой тип подвески задних колес был применен в 1957 году Колином Чепменом на модели «Лотус Элит». В силу этого обстоятельства в Новом Свете и Великобритании данную конструктивную схему принято называть подвеской типа Chapman.

Альтернативным вариантом истории развития подвесок данного типа можно считать конструкцию с двумя рычагами разной длины. Верхний узел при этом значительно короче нижнего, а пружин с амортизатором располагалась над ними. Такая схема применяется в полноприводной «Ниве», вал с внешним шарниром равных угловых скоростей находится как раз между рычагами.

Достоинства и недостатки конструкции

Устройство ходовой части автомобиля

Подвеска Макферсона используется уже на протяжении многих десятков лет, это говорит о том, что она удобна в эксплуатации и имеет множество плюсов. К ее достоинствам относят:

• доступная стоимость;
• удобная сборка из готовых деталей, которая производится на отдельном участке и только потом устанавливается на машину;
• компактная конструкция с легкостью устанавливается даже в моторном блоке двигателя с поперечным положением;
• между основными узлами сохраняется промежуток, который дает возможность снижать инерционную мощность;
• конструкцию можно совершенствовать;
• если шарнирные соединения выработались, это будет выражаться постукиванием при езде по неровной местности, данный недостаток можно будет определить безошибочно;
• подвеска дает возможность разместить поперечно двигатель авто с коробкой передач под капотом.

Независимую амортизационную стойку типа Макферсон можно использовать на разных моделях авто бюджетного класса. Его устанавливают преимущественно на седаны и хэтчбеки на передних или на задних осях. Благодаря подвеске автомобили с двигателями, имеющими небольшую мощность, повышают качество движения в условиях городских трасс.

Наряду с преимуществами изделие имеет несколько недостатков. Самым главным из которых является сложность в обслуживании. Чтобы заменить какую-либо деталь в составе конструкции, потребуется разобрать всю подвеску. Это может дорого обойтись, если данную процедуру проводить на станции техобслуживания. Приспособление обладает невысокими кинематическими параметрами, зачастую переднее колесо изменяет угол наклона, таким образом, снижается устойчивость. При длительной езде по неровным поверхностям функции подвески снижаются. Брызговик в ходе эксплуатации начинает растрескиваться, благодаря чему высок риск развития коррозии. Амортизационная стойка при больших нагрузках начинает выходить из строя, что может привести к нарушению геометрии кузова. Исправить этот недостаток будет сложно. Подвеска производит шум при работе, чтобы избавиться от него, придется использовать шумоизоляционные приспособления.

Наличие недостатков не допускает использование подвески в машинах представительского класса, а также в спортивных моделях и грузовиках.

Несмотря на недостатки, подвеска является популярной и представляет собой один из самых распространенных вариантов для разных моделях авто. При соблюдении правил изделие может прослужить очень долго. При аккуратной езде устройство работает исправно, проявляя только положительные характеристики.

Читайте далее:

Что такое торсион в подвеске автомобиля и как он устроен

Пневматическая подвеска

Плюсы и минусы пневматической подвески

Подвеска на авто на магнитных амортизаторах Bose и других фирм

Пневматическая подвеска Toyota Hiace

Источники и примечания

1. ↑
2. . Дата обращения 16 августа 2006.
3. Setright, L.J.K., «MacPherson Strut: Legs to Support the Car», in Northey, Tom, ed. World of Automobiles
   (London: Orbis, 1974), Volume 11, p.1235.

VW Golf III (MK3 «Modification Kit 3») — компактный автомобиль, выпускавшийся в Германии компанией Volkswagen с 1991 года по 2002 год. Типы кузовов: трёхдверный и пятидверный хэтчбеки, универсал Golf Variant, седан Vento и кабриолет. Впервые представлен широкой публике на Женевском автосалоне 1991 года. С весны 1992 года до окончания выпуска автомобиль продавался в России и странах СНГ, однако продажи автомобиля были невелики.

Осенью 1992 года автомобиль занял 1-ое место в рейтинге профессиональных европейских журналистов и стал Европейским автомобилем года (European Car of the Year). В 2000-х годах несколько десятков тысяч автомобилей VW Golf III было ввезено в Россию бывшими в употреблении из западных стран (Германии, Бельгии, Голландии, Швеции, Швейцарии и США).

Общее количество произведенных автомобилей составило 4 805 900 экземпляров, в том числе 222 626 универсалов и 43 902 седана.

В 1998 был модифицирован и стал немного осовременен. Но в том же году появляется следующее поколение.

Койловер (англ. coilover) — элемент автомобильной спортивной подвески. Данная деталь ходовой части автомобиля представляет из себя амортизатор с возможностью регулировки жёсткости и пружину на винтовой втулке, которая позволяет регулировать дорожный просвет автомобиля, за счёт сжатия пружины. Амортизатор и пружина представляют собой единое целое и устанавливаются на автомобиль в качестве замены штатных компонентов. Основным назначением койловеров является занижение подвески автомобиля, тем самым изменяя его внешний вид и поведение на дороге. В зависимости от модели и производителя койловеров можно добиться уменьшения клиренса автомобиля до 80 мм. Такой вид спортивной подвески широко используется как на автомобилях так и на мототехнике.

Существует два вида койловеров. Один из них позволяет не менять штатный амортизатор, поставив на него винтовую резьбу и пружину с изменёнными характеристиками. Второй вид представляет из себя единую деталь, которая включает в себя амортизатор, пружину, втулку, опорный подшипник.

Из чего состоит

Устройство и принцип работы стабилизатора поперечной устойчивости задней и передней подвесок

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.

Плюсы

• Подвеска является недорогим механизмом при условии, что его собирают на основе готовых элементов на конкретном участке с дальнейшей установкой на транспортное средство.
• Компактность подвески дает возможность устанавливать ДВС, ориентированные на поперечное расположение в отсеке для мотора.
• Малое проявление инерционных сил, обусловленное значительной удаленностью основных узлов друг от друга.
• Быстрое понимание того, что шарнирные соединения изношены. Появляется характерное постукивание при движении по дороге с неровностями.
• В конструкции подвески заложен потенциал в плане дальнейшего совершенствования механизма.

Типы торсионных подвесок

У конструкторов появилось новое техническое средство для реализации различных компоновочных схем автомобиля. Поэтому сейчас можно встретить полностью независимые и полузависимые подвески, которыми оснащаются автомобили самых разных классов.

Передняя независимая

Данный тип получил распространение на гоночных автомобилях (например, Porsche), коммерческих грузовиках и внедорожниках. Для крепления колеса и ступичного узла используют двойные рычаги, а роль пружины выполняет размещенный вдоль кузова торсион. Регулируя его длину, толщину и угол установки можно поднимать или опускать кузов, настраивать подвеску для конкретных дорожных условий.

В дополнение к основному торсиону устанавливают амортизаторы для гашения колебаний, стабилизатор поперечной устойчивости. По управляемости автомобиль с передней независимой подвеской не уступает, а иногда даже превосходит машины с амортизаторной стойкой типа МакФерсон.

Задняя независимая

Задняя независимая торсионная подвеска отличается от такой же передней. Типичным представителем авто с такой схемой является Рено 16. В нем была реализована конструкция с двумя поперечными упругими стержнями, причем один из них находился позади другого. Соответственно точки крепления рычагов подвески левого и правого колеса были несколько смещены относительно друг друга.

В результате получилась очень компактная и прочная подвеска, увеличилось багажное отделение, но управляемость из-за разной базы задних колес оставалась неважной. Другим примером задней независимой подвески является использование продольных штанг и отдельные рычаги для левого и правого колеса

На легковых машинах большого распространения данная схема не получила, зато часто встречается на легковых прицепах и спецтехнике.

Задняя полузависимая

Гибридная конструкция, сочетающая упругие свойства торсиона и жесткой поперечной балки. В этом случае два продольных рычага соединены одним упругим улементом, поэтому при сжатии одного колеса усилие частично передается на второе. Это не дает полной свободы обоим колесам, но управляемость и поведение автомобиля на дороге заметно улучшается в сравнении с полностью зависимой.

U-образная торсионная балка всегда работает в сочетании с пружиной и амортизатором. В настоящее время широко применяется на всех бюджетных переднеприводных автомобилях – ВАЗ, Тойота, Фольксваген, Рено и многих других.

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.

Устройство

Передняя подвеска МакФерсона состоит из нижнего продольного рычага, который крепится на подрамник и обеспечивает функцинирование основной конструкции. Амплитуда раскачивания механизма достаточно широкая, с запасом хода. Нижний поперечный рычаг является несущим, к нему на шарнире подсоединяется непосредственно телескопическая стойка, так называемая свеча.

В верхней части стойки, в зоне ее утолщения, на специальных кронштейнах монтируется верхний рычаг. Поворотная стойка соединяется с конструкцией посредством сайлент-блоков. Все детали расположены таким образом, что у переднеприводной машины полуось с шарниром ШРУС на конце беспрепятственно проходит к ступице колеса. Нижние поперечные рычаги соединяются штангой стабилизатора, подавляющей раскачку автомобиля и его выравнивание.

Инженер МакФерсон пробовал применить разработанную им подвеску на задних колесах и даже установил ее на модель «Шевроле Кадет», однако конструкция не выдержала нагрузок, и машину пришлось вернуть в прежнее состояние с размещением заднего моста на рессорах. Это произошло в 1955 году, и с тех пор попыток больше не было.

Отличительные характеристики

Если сравнивать разработку МакФерсона с предыдущим вариантом автомобильной подвески, то основная разница здесь заключается в том, что шаровую опору перенесли в верхнюю крайнюю точку стойки амортизатора. Параллельно с этим изменился шарнир, а опора стала шариковым подшипником радиального типа. Отныне вся нагрузка приходится на верхнюю часть стойки. Ранее в моторном отсеке использовать штампованные брызговики, изготовленные из тонкого металла. На нём крепился основной узел. Но с приходом подвески МакФерсон такой брызговик уже не мог выполнять свои задачи, потому его в несколько раз вынуждены были усилить. Пройдя все усовершенствования, новый вариант автомобильной подвески получил упрощённую схему, но максимально соответствовал всем актуальным требованиям в плане безопасности.
Основной пик популярности пришёлся на 70-ые годы прошлого века. С того момента началось активное применение разработки инженера Эрла МакФерсона, которое не снижается до сих пор. Это обусловлено появлением телескопической стойки амортизатора, ресурс которой значительно увеличился. Именно новый амортизатор сделал из подвески МакФерсон настоящий бестселлер своего времени, а также позволил сохранить устройство актуальным до нашего времени. Новые разработки в автомобилестроении позволили сделать подвеску Эрла технологичной, но вместе с этим очень дешёвой в плане изготовления. Поэтому МакФерсон активно используется на автомобилях бюджетного и среднего класса.

Устройство подвески McPherson

Подвеска McPherson по своей сути является несколько измененной системой с двумя рычагами, только вместо верхнего рычага его функцию выполняет опора амортизатора, которая закреплена в верхней части кузова под крылом автомобиля, а снизу она соединяет нижний рычаг и шаровую опору. Если говорить в общем, то устройство подвески McPherson несложное, что позволяет выполнять ремонтные операции в гаражных условиях. К основным конструктивным элементам McPherson можно отнести нижний поперечный рычаг, амортизационная стойка, подрамник, ступица колеса, шаровая опора, опора крепления амортизатора, пружина. Подрамник автомобиля, с помощью сайлентблоков или жестких креплений крепится к кузову автомобиля, его основная задача уменьшить действие вибрации подвески на кузов. В некоторых случаях подрамник может отсутствовать. В этом случае нижние рычаги, которые должны крепиться к нему с помощью салентблоков, крепятся к специально усиленным платформам на самом кузове. Характерной особенность нижних поперечных рычагов является наличие с одной стороны двух точек опор, на которых он крепится к подрамнику или к кузову автомобиля, а с другой стороны к нему крепится шаровая опора с помощью, которой поворотный кулак может вращаться в любой плоскости.

Схема подвески МакФерсон

На поворотном кулаке находится ступица, которая обеспечивает крепление колеса и его вращение с помощью, установленного в ней подшипника. Верхняя часть поворотного рычага соединена с амортизационной стойкой, верхняя часть которой является подвижной за счет, в большинстве случаев резиновой втулки с подшипником, в котором крепится шток амортизатора. Опорный подшипник обеспечивает вращение стойки вокруг своей оси, а резиновая втулка компенсирует ее отклонение возникающие во время работы подвески McPherson (МакФерсон). Также хочется отметить, что амортизационная стойка находится внутри пружины, которая обеспечивает дополнительную упругость подвески.

Для более совершенной работы, подвеска McPherson (МакФерсон) может иметь и ряд дополнительных элементов, таких как стойки стабилизатора и сами стабилизаторы поперечной устойчивости, обеспечивающие устойчивость автомобиля на поворотах. Стабилизатор крепится к подрамнику или же к кузову автомобиля в двух точках с помощью металлических кронштейнов, внутри которых в обязательном порядке должны находятся резиновые втулки, обеспечивающие мягкость подвески в местах крепления.

Плюсы подвеска McPherson

1. Низкие затраты изготовления элементов, в сравнении с двухрычажной подвеской
2. Легко диагностируемая и ремонтируемая
3. Компактная
4. Неподрессоренная масса меньше чем у других подвесок
5. Более длительный срок службы отдельных элементов.

Минусы подвески McPherson

1. Несколько хуже параметры кинематики, если сравнивать с двухрычажной подвеской
2. Повышенная передача дорожного шума в кузов и салон автомобиля
3. Меньше по сравнению с другими подвесками компенсация продольного крена во время торможения.
4. Частый выход из строя амортизаторов

avtoexperts.ru

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.

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.

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.

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.

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.

Источник

Как всё начиналось

Всего пятьдесят лет назад эта подвеска являлась неотъемлемой частью большинства заграничных авто, стоит отметить, что её использовали даже в машинах, принадлежащих высшему классу (чего только стоит Ауди-100 или Мерседес-124). Однако со временем крупносерийное производство было приостановлено, производителем были выявлены серьёзные недостатки в системе, требующие реконструкции конструктивной схемы.

Это устройство довольно просто, в нём невозможно найти что-то лишнее, тем более работает оно очень эффективно. Бесперебойно работающая по несколько десятилетий состоятельная двухрычажная подвеска приходилась по нраву не только производителям, но и потребителям авто. Если не вдаваться в подробности, то из основных элементов стандартной независимой подвески стоит отметить поворотный кулак, оснащённый колёсной ступицей, верхнее и нижнее разноплечие рычага, а также амортизатор с пружиной.

Интересные факты об амортизационных стойках

Оригинальная разработка Эрла МакФерсона была предназначена для использования как на передней, так и на задней оси автомобиля. Автомобили со стойками Макферсон действительно существовали (к примеру, купе Starion японского концерна Mistubishi), однако гораздо чаще подвеска на стойках ставится только на переднюю ось автомобиля, так как одно из ее основных достоинств – крепление нижней части к поворотному кулаку, что позволяет организовать простое и надежное рулевое управление.

Вскоре после появления амортизационной стойки сотрудники выпускавшего модель Ford Vedette завода во французском городе Пуасси жаловались на сложности, возникшие в процессе освоения новой конструкции и даже пытались отказаться от ее использования.

История создания

Эрл МакФерсон стал тем человеком, который изобрел дешевую в плане производства подвеску во время своей работы на заводе, имеющем отношение к компании Ford. В те времена данная компания ориентировалась на то, чтобы производить максимально доступные по цене автомобили, поэтому это изобретение пришлось как нельзя кстати.

Изначально подвеска, изобретенная МакФерсоном, была установлена на малолитражном автомобиле Ford Vedette. После успешных испытаний этим устройством оснастили Ford Zephyr и Ford Consul. Производство этих автомобилей осуществлялось массово, что привело к существенной экономии средств за счет применения в их конструкции подвески Mcpherson.

Применение

Не взирая на наличие небольшого числа минусов, на большинстве популярных моделей применяется данный вариант независимой подвески. Этому способствует её простота, надёжность и дешевизна для массового производства.

Кроме стандартного набора элементов, в конструкциях применяются модернизированные вариации. В таких вариантах принято менять стандартный амортизатор на гидропневматический аналог.

На каких машинах же стоит данный тип конструкции? Например, её можно встретить на Mercedes-Benz W124, многих моделях BMW, Skoda (Octavia), Mitsubishi (Lancer), Kia (Soul), Honda (Creta), Audi 80 и в отечественном автопроме ВАЗ 2109.

Принцип работы

Если рассматривать работу этого устройства в более обобщённом виде, то выглядит она так: проезжающее по дорожным неровностям автомобильное колесо плавно стремится вверх, затем последовательно движется обратно. Не стоит оставлять без внимания появляющуюся в этот момент нагрузку, переходящую на сжимающуюся или распрямляющуюся пружину. В это же время работает телескопическая стойка, которая либо удлиняется, либо, наоборот, сокращается.

Некоторая составляющая нагрузки переходит на корпус, из-за чего пружина в автомобиле постепенно выпрямляется, приобретая изначальную форму, в результате чего удлиняется стойка. Появившиеся колебания притупляются внутренним амортизатором, благодаря чему практически исчезают перемещения корпуса автомобиля вверх и вниз относительно земной поверхности. На поворотах стойка, работающая в составе с кулаком и колесом на ступице, меняет движение и поворачивается, что способствует изменению направления движения автомобиля.

Подвеска типа Мак-Ферсон чаще всего устанавливается в машинах с ведущей передней осью, где двигатель располагается перпендикулярно ходу. С одной стороны, такая конструкция во многом превосходит стандартную двухрычажную компоновочную систему, а с другой — во многом ей уступает.

Функционал рычага передней подвески

Рычаг передней подвески — базовая единица современных «многорычажек». Различают следующие типы устройств.

1. Подрамник: жёсткая основа с несколькими крепёжными отверстиями. Необходим для последующей установки поперечных штанг.
2. Продольный рычаг: обеспечивает фиксацию колеса при движении в направлениях по оси Y, то есть вперёд и назад. Крепится к кузову и ступичной опоре. Корректная настройка продольных элементов снижает степень так называемого рыскания. Кроме того, за счёт данных компонентов обеспечивается фиксация положения кузова в моменты резких торможений и ускорений.
3. Поперечный рычаг: обеспечивает необходимый диапазон движения кузова во время маневров по оси Х. Иными словами, поперечные компоненты отвечают за максимально допустимые крены кузова.

В современных многорычажных системах действующими элементами выступают не столько отдельные рычаги, сколько их блоки из трёх элементов.

Различают два типа: А-соединение и Н-соединение.

Также нужно упомянуть разделение на верхние рычаги и нижние. Такая градация актуальна при рассмотрении устройства передней подвески. Функциональные задачи элементов:

1. Верхний рычаг передней подвески: фиксация рулевого кулака и соединение последнего с колесом. Такой жёсткий тип сочленения прочно фиксирует колесо в вертикальном положении.
2. Нижний рычаг передней подвески: частично компенсирует функционал верхнего собрата; также он сохраняет стойку типа «McPherson» в допустимом диапазоне колебаний.

Подвеска McPherson – всем хорошо, нам – не очень

Проблемы устройства подвески МакФерсон

Вот об этом чуть подробнее. Сегодня на подавляющем большинстве автомобилей передняя независимая подвеска (а часто и задняя) выполнена по схеме McPherson, названной именем инженера, якобы первым ее предложившего.

Суть схемы проста, изящна и технологична:

• Пружина надевается на амортизатор соосно и образует так называемую стойку.
• Верхний конец амортизатора крепится через вращающуюся опору стойки к кузову, нижний – к поворотному кулаку ступичного узла.
• Сам ступичный узел соединен с корпусом автомобиля с помощью рычага, чаще всего треугольного, вернее, трехточечного.
• За счет того, что в опоре стойки находятся мощный резиновый сайлент-блок и подшипник, сама стойка может вращаться вокруг своей оси под действием рулевого управления, а сайлент-блок позволяет стойке качаться, когда автомобиль преодолевает препятствие. Поэтому второе название подвески типа McPherson – «качающаяся свеча».

Математическая модель подвески МакФерсон, делит ее элементы на три группы:

1. Упругие элементы.
2. Гасители колебаний.
3. Связи (линки).

К упругим элементам относятся:

• Пружины,
• рессоры,
• резина сайлент-блоков,
• опоры стоек и т. д. – то есть все то, что многократно сжимается/разжимается.

К связям относятся:

• Тяги,
• шаровые узлы,
• рычаги,
• крепежные болты с гайками.

Но это в чистой теории. В реальности же каждый элемент может относиться к нескольким группам.

Например, многие сайлент-блоки – это и упругие элементы, и связи; рессора – упругий элемент со свойствами гашения колебаний, а стойка – и гаситель колебаний, и элемент связи

В 1965 году началось победное шествие McPherson, после установки на автомобиль «Пежо-204». Решительный успех этого типа подвески обусловлен ее высокой технологичностью и удобством для сборочных конвейеров автопроизводителей. Но у McPherson, при всех ее преимуществах, есть серьезный недостаток – стойка, кроме того что является гасителем колебаний, служит еще и силовым элементом подвески МакФерсон.

На хороших дорогах Европы, Америки и Японии этот недостаток особо не мешает, но вот на наших «направлениях» все не так гладко. Допустим, колесо попадает в очень большую яму и при выходе «натыкается» на ее край. Стойка отклоняется от привычного положения и сминает резину сайлент-блока своей верхней опоры. В какой-то момент сжатие достигает максимума, и резине сжиматься уже некуда. Изгибающее усилие переходит на корпус амортизатора стойки, пытаясь его сломать.

Вот откуда появляются стойки МакФерсон с гнутыми штоками, вырванными сальниками и т. д. Для плохих дорог гораздо предпочтительнее не McPherson, а многорычажная подвеска, которая встречается гораздо реже. Кроме того, у McPherson сильно «гуляет» динамический угол развала при ходах сжатия и отбоя.

Модернизация подвески Чепменом

В 1957 году Колин Чепмен (фирма Lotus) использовал подвеску МакФерсон для установки на автомобиль Lotus Elite. Предварительно механизм был подвергнут модернизации: изменена рычажная система, получившая более широкие параметры.

Подвеска стала выдерживать значительные нагрузки. Производители отнеслись к новинке Чепмена неоднозначно. Многие посчитали предложенный механизм несерьезным, так как переплетение рычагов выглядело не очень основательно.

Между тем во многих странах подвеска МакФерсон больше известна как подвеска Чепмена.

Нереализованные возможности

С 1982 года появилась тенденция использования подвески на автомобилях более дорогих и престижных. «Опель Сенатор», «Ауди 100», «Мерседес 124» и практически весь модельный ряд легковых БМВ стали оснащать устройством «МакФерсон». В течение нескольких лет такое решение себя оправдывало. Однако на определенном этапе подвеска независимая МакФерсона стала отставать по своим техническим характеристикам от развития автомобильного производства в целом и уже не подходила для дорогих моделей, которые требовали более качественной кинематики и плавности хода. Кроме того, машины бизнес-класса по своим характеристикам не нуждались в дешевых деталях в принципе.

В итоге подвеска «МакФерсон», устройство которой в целом соответствовало своему прямому назначению, стала применяться в производстве автомобилей эконом-класса, выпускаемых в огромном количестве по всему миру. Принцип действия агрегата позволял совершенствовать конструкцию и делать ее все более технологичной и удобной для сборочного процесса.

Особенности конструкции

Подвеска с позиции конструкции, характеризуется получившей упрощение кинематикой. Ее компактность связана с заменой верхних рычагов на амортизационные стойки. При проектировании подвески ставилась цель добиться компактности устройства, простоты конструкции и дешевизны при производстве, поэтому комфорт и управляемость отодвигались на второй план.

Изначально конструкция подвески вызвала определенные сомнения. Предполагалась, что в плоскости развала могут возникать недопустимые колебания колес. Эти опасения не подтвердились. Амплитуда колебаний соответствовала нормальным значениям. При этом износ резины стал более равномерный.

После запуска подвески в производство Mcpherson продолжил работу над своим «детищем», пытаясь добиться еще большего удешевление продукта. В этом он не преуспел, так как дешевые материалы не позволяли обеспечить соответствующие характеристики прочности подвески.

Творчество

В году Джеймс Макферсон опубликовал поэму «Горец» (The Highlander), а в году — книгу «Отрывки древней поэзии, собранные в горах Шотландии» (Fragments of Ancient Poetry Collected in the Highlands of Scotland), изданную анонимно. Затем, в году, Макферсон был направлен эдинбургской коллегией адвокатов в горы на севере Шотландии на поиски материалов об эпическом герое Фингале (Финне Маккулле), о деяниях которого рассказывал его сын Оссиан. Для такой экспедиции имелись основания: неграмотные гэльские сказители ещё недавно способны были многократно и слово в слово повторить старинные легенды, в записанном виде превышавшие 80 тысяч строк. Но, судя по всему, на слишком большое углубление в материал у Макферсона не было ни средств, ни времени. Вскоре книга вышла почти сразу двумя изданиями; а меньше чем через год её перепечатали в Лондоне. Издание имело успех, и на собранные по подписному листу деньги Макферсон предпринял ещё одну поездку в горную Шотландию за новыми материалами. Так появились поэмы «Фингал» (Fingal, 1762) на основе легенд о Финне Маккулле и «Темора» (Temora, 1763), якобы созданные легендарным ирландским героем Оссианом в III веке. Затем Макферсон объединил их с «Отрывками» в «Сочинения Оссиана, сына Фингала, переведённые с гэльского языка Джеймсом Макферсоном». Поэмы Оссиана завоевали огромную популярность в Европе и Америке, однако тайна была раскрыта и Макферсон был обвинён в литературной мистификации.

Сочинения Макферсона обеспечили ему значительное состояние. Его «оссиановские» поэмы представляли собой, в сущности, лишь вольную обработку подлинных кельтских преданий. Тем не менее славу литературного фальсификатора принесли Макферсону неприятные лондонской элите «наглость и псевдоучёность», при посредстве которых он пытался отстоять научную доброкачественность своих публикаций (не следует забывать, что геноцид горцев, последовавший за Каллоденом (), был памятен и сторонникам правящей династии, и горцам, а клан Макферсонов числился одним из наиболее мятежных). Подлинность так называемых «поэм Оссиана» поставил под сомнение Самуэл Джонсон. После смерти Макферсона его литературная мистификация стала «общепризнанным фактом», однако современная наука склоняется к тому, что он не столько фальсифицировал поэмы, сколько скомпилировал и отредактировал подлинные сказания в духе сентиментализма. До 30 фрагментов, включённых в «Поэмы», обнаружены в так называемой «Книге декана острова Лисмор» (en:The Book of the Dean of Lismore, гэльск. Leabhar Deathan Lios Mòir, манускрипте, который в 1512—1526 годы составили из записанных ими старинных шотландских легенд братья Джеймс Макгрегор (James MacGregor, гэльск. Seumas MacGriogair ) и Дункан Макгрегор (Duncan MacGregor, гэльск. Donnchadh MacGriogair).

Влияние на европейскую литературу

Несмотря на поставленные под сомнение достоинства поэм Макферсона и невзирая на его стилизаторство в духе предромантизма, «поэмы Оссиана» оказали огромное влияние на европейскую и, в частности, русскую литературу. Державин, Карамзин, Батюшков, Дмитриев, Гнедич, Жуковский, Баратынский и многие другие поэты переводили их и подражали им. Следует специально отметить, что рифмованное переложение одной из коротких поэм «Оссиана» — «Кольна» выполнено Пушкиным в юности (у Макферсона «Кольна-Дона»); ею завершается второй том «Поэм Оссиана».