Устройство подвески mcpherson и её преимущества и недостатки

Особенности работы

От положения стойки относительно кузова зависят углы установки колёс, кроме схождения, которое обеспечивается регулировкой длины рулевых тяг. Поэтому наклоны корпуса в продольной и поперечной плоскостях подбираются при настройке подвески, предусмотрены и регулировки подбором шайб и эксцентриковыми болтами крепления к кулаку.

Рабочий ход подвески ограничивается надетым на шток эластичным отбойником, а ход отбоя – внутренним буфером амортизатора. Сайлентблоки и шаровая опора рассчитываются таким образом, чтобы не разрушаться при полном ходе штока.

Толкающее и тянущее усилия передаются на кузов через жёсткий треугольный рычаг. Иногда он выполняется в виде поперечной тяги с одним сайленблоком к кузову и дополняется продольной растяжкой. С обратной стороны реактивное усилие передаётся через силовой телескоп амортизатора. Внутри стойки расположен обычный для гидравлических демпферов набор из амортизаторной жидкости, поршней, клапанов и дросселирующих отверстий. В последнее время практически все стойки содержат газ под давлением для предотвращения вспенивания и кипения при перегревах.

Подвеска МакФерсон что это такое Плюсы и минусы

Подвеска МакФерсон (McPherson) — один из самых распространенных типов автомобильной подвески. В данной статье мы узнаем что такое подвеска МакФерсон, ее основные плюсы и минусы, а также рассмотрим схему 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. 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

Схема подвески МакФерсон

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.

Стабилизатор поперечной устойчивости предназначен для снижения боковых кренов автомобиля. Стабилизатор крепится к подрамнику посредством двух опор. Концы стабилизатора шарнирным креплением соединяются с амортизационными стойками.

Преимущества и плюсы подвески МакФерсон:

менее затратная при производстве в сравнении с исполнением подвески на двойных поперечных рычагах
относительно компактная
меньшая неподрессоренная масса
значительный ресурс верхней опоры стойки, представляющей собою упорный подшипник качения
легкая диагностика неисправностей вследствие наличия чётких симптомов износа

Недостатки и минусы подвески МакФерсон:

сравнительно с подвеской на двух продольных или поперечных рычагах, параметры кинематики несколько хуже
необходимость усиления брызговика крыла
работа подвески «на пробой» и езда по плохим дорогам приводит к образованию усталостных трещин в точках крепления стоек на брызговике крыла
частый выход из строя амортизационных стоек с необходимостью трудоемкой и дорогостоящей их замены
передача дорожных шумов на кузов и в салон
относительно меньшая компенсация «клевка» (продольного крена) при торможении

В целом, недостатки подвески ограничивают возможность её применения. Так, несмотря на преимущество в стоимости изготовления, из-за некоторого ухудшения кинематики её практически не устанавливают в дорогостоящих и гоночных моделях авто. Большие нагрузки в зоне крепления стойки и связанный с ними быстрый износ конструкции не позволяет использовать МакФерсон в качестве независимой подвески в легких грузовых автомобилях.

Из-за этих недостатков часть производителей авто класса «люкс» отказалась от использования МакФерсона, продолжая совершенствовать подвеску на двойных поперечных рычагах. Вместе с тем, конструкционные преимущества и дешевизна изготовления сделали МакФерсон самым распространенным типом подвески для бюджетных автомобилей.

Достоинства и недостатки

Подвеска автомобиля, как и остальные механизмы, имеет свои преимущества и, соответственно, есть недостатки. Начнем с хорошего – рассмотрим преимущества.

Имеет относительно небольшие габариты, от сюда небольшой вес. Благодаря своей компактности макферсон подвеска может использовать как для компактных, так и для субкомпактных автомобилей. А не тяжелый вес конструкции позволяет не утяжелять транспорт, таким образом, сохраняется уровень топливного расхода в разумных пределах;

Макферсон подвеска способна выдержать большой вес конструкции;
Надежность. Благодаря тому, что конструкция имеет не много элементов, количество соединительных мест от этого меньше, а значит и надежность выше;
Макферсон подвеска позволяет уменьшить боковые и продольные силы, которые возникают в местах, где присуще крепление к кузову за счет большого расстояния высоты между опорными узлами;
Минимальные затраты на производство. Сборка автомобиля, становится намного проще, так как подвеска собирается, как правило, на отдельном сборочном участке, и устанавливается в один приём;
Применение подвески Макферсон позволяет поперечно поместить двигатель автомобиля с коробкой передач в пространстве под капотом;
Элементы неподрессоренной области подвески имеют гораздо меньший вес;
Конструктивная компактность относительно продольного и поперечного сечения;
Большой ресурс элементов подвески: верхней опоры, шаровой шарнир и рычага. Возможность самостоятельного определения износа. Опора стоики имеет вид опорного подшипника качания, который обладает огромным ресурсом. Шаровая и рычаг так же имеют большой ресурс. Все по тому, что в данном типе подвески эти элементы не подвергаются негативному эффекту от движения авто по неровным участкам дорожного покрытия, за счет этого они долговечны. В случае, когда появляется неустойчивость автомобиля во время движения и к тому же, это сопровождается постукиванием – это значит, что проблемы с подвеской

И на это водитель всегда обратит внимание.

Учитывая массовое применение в автомобилях, макферсон подвеска имеет ряд недостатков:

• Кинематика. В случае большого хода подвески наклон колеса меняется относительно вертикальной плоскости, и чем больше ход подвески, тем больше пределы изменения наклона колеса. Существующие параметры для положительного наклона относительно вертикальной плоскости, меняются на отрицательные в случае сжатия подвески. А это в свою очередь приводит к ухудшению устойчивости и управлению автомобиля из-за недостаточной сцепки колес с покрытием дороги;
• От работы подвески происходит передача усилий на брызговик, о время движения автомобиля. Особенно это усиливается при езде на дорогах с плохой поверхностью. В результате происходит разрушение крепления стойки с брызговиком крыла. При этом происходит появление мелких трещин, что в дальнейшем способствует появлению коррозии. Поэтому, для сбережения всей системы, передвигаться автомобилем необходимо только на ровных поверхностях дороги, в противном случае уменьшается срок службы и износ произойдет намного раньше;
• Так как амортизационная стойка является одним из самых высоконагружаемых элементов подвески, через которую на систему автомобиля передаются все усилия и толчки, она очень часто может приходить в негодность. Очень частой причиной является езда по дороге с неровной поверхностью. Также может произойти поломка клапана стойки, который отвечает за систему амортизации. А, учитывая тот факт, что большая часть современных стоек представляют неразборную конструкции, то менять ее придется полностью (в сборе). Неисправная работа подвески, как правило, приводит к изменению геометрии кузова автомобиля, которую не так уж просто исправить;
• Слабая компенсация продольного крана во время движения автомобиля;
• Работа подвески ухудшается в результате трения штока с направляющей;

• Макферсон подвеска, к тому же является очень шумной во время работы. Поэтому необходимо использовать дополнительный слой шумоизоляции колесных арок авто. 

Так же запрещено применять ее для легких грузовиков. Макферсон подвеска – это отличное цена-качество для легковых автомобилей среднего класса и кроссоверов.

Как она функционирует

Работает подвеска МакФерсона так: при наезде на неровность, колесо вертикально смещается относительно кузова и это обеспечивает стойка (за счет сжатия пружины) и рычаг, крепящийся подвижными соединениями к ступице и несущей части.

Пружина воспринимает усилие, но она не способна его быстро загасить, и здесь в работу вступает амортизатор, который и поглощает всю энергию.

Во время наезда на неровность также возникает усилие, которое старается сместить само колесо в продольном направлении. С таким негативным действием «борются» два рычага, установленных под углом или же один А-образный, у которого две вершины крепятся к кузову и только одна – к ступице.

После преодоления неровности, пружина принимает исходное положение, из-за чего колесо, относительно кузова, выравнивается.

При преодолении неровностей оба колеса смещаются независимо друг от друга. Но при этом подвеска не способна полностью поглотить все усилия и часть их все же передается на кузов. При этом возникает вероятность раскачивания несущей части, если оба колеса движутся по неровности.

Чтобы этого не произошло и используется стабилизатор поперечной устойчивости, соединяющий две независимые подвески одной оси. Он представляет собой обычный торсион и за счет возникновения сил, противодействующих скручиванию, он способен погасить колебательные движения кузова.

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.

Преимущества и недостатки подвески McPherson

В настоящее время существует несколько альтернативных вариантов построения механизмов, обеспечивающих плавность хода автомобиля. Подвеска МакФерсона является одной из самых распространённых, но её трудно назвать не имеющей достойных конкурентов – несмотря на наличие большого перечная очевидных достоинств, есть у неё и не менее очевидные недостатки. Опишем плюсы и минусы подвески типа МакФерсон, начав с преимуществ:

• механизм данного типа достаточно технологичен, что удачным образом сочетается с относительно невысокой себестоимостью производства. Небольшое количество компонент позволяет собирать узел как единое целое, что существенно упрощает процесс сборки автомобиля – на установку подвески отводится одна технологическая операция, осуществляемая на отдельной или общей сборочной линии;
• компактные размеры конструкции МакФерсона позволяют устанавливать её даже на самые миниатюрные автомобили. При этом, несмотря на малые размеры, подвеска в состоянии выдержать большой вес самого автомобиля (разумеется, в пересчёте на одну полуось, как правило – переднюю);
• компактность удивительным образом сочетается с большим вертикальным ходом амортизационного блока, позволяя обеспечить оптимальный ход в широких границах работы узла, характерных для повседневной эксплуатации. Именно последнее свойство – большое расстояние между опорными элементами по высоте – позволяет существенно снизить уровень продольных и боковых сил, действующих на автомобиль в месте крепления подвески к кузову;
• небольшой вес устройства – дополнительный плюс, влияющий как на износ деталей ходовой, так и на уменьшение расхода дорогостоящего топлива;
• хороший ресурс у МакФерсон позволяет при правильной эксплуатации транспортного средства на протяжении длительного времени не думать о том, что узел преждевременно выйдет из строя;
• оптимальное распределение нагрузки между всеми нагруженными элементами подвески, и в первую очередь между нижним рычагом и шаровой опорой, позволяет разгрузить и увеличить срок беспроблемной эксплуатации других компонентов ходовой, включая сайлентблоки, втулки и т. д.;
• благодаря подвеске, функционирующей по принципу McPherson, появилась возможность продольного размещения силового агрегата в подкапотном пространстве, что также сулит ряд преимуществ;
• отличная диагностируемость устройства – вам не потребуется много времени и усилий, чтобы локализовать неисправность в данном узле, что снижает стоимость ремонта.

Подвеска McPherson на авто К сожалению, идеальным такой агрегат назвать никак нельзя – список недостатков системы МакФерсон тоже немал, что и обусловило ограниченную область применения подвески. Перечислим их:

• изменение кинематики автомобиля при существенных колебаниях элементов подвески относительно кузова транспортного средства. При попадании в подобную ситуацию нормальный развал, являющийся положительным, меняется на отрицательный. Вследствие этого ухудшаются такие показатели, как управляемость и устойчивость автомобиля;
• особенностью подвески МакФерсон является повышенная нагрузка на брызговики. Основной удар при наезде машины на препятствие приходится именно на брызговик. Поэтому при изготовлении автомобилей, использующих этот тип подвески, брызговики обязательно укрепляют. В противном случае, если машина подвергается интенсивной эксплуатации в условиях плохих дорог, брызговик начинает постепенно и последовательно разрушаться;
• таким же повышенным нагрузкам подвержена и амортизационная стойка, которая при длительной эксплуатации по дорогам, не отличающимся хорошим качеством, также разрушается. В первую очередь выходят из строя нижние клапана, затем приходит очередь деструкции опорной площадки. Ремонт таких поломок неприятен и с точки зрения финансов, и из-за высокой трудоемкости;
• для подвески типа McPherson характерно продольное раскачивание автомобиля. Особенно оно заметно во время торможения, когда в результате резкого нажатия на педаль тормоза происходит клевок машины, компенсировать который подвеска не в состоянии. Более того, из-за поперечного пространственного расположения рычагов этот клевок может даже усиливаться;
• чтобы уверенно гасить вертикальные колебания, диаметр штока стойки делают достаточно большим. При этом увеличиваются силы трения, что влечёт за собой снижение скорости реакции подвески на гашение вертикальных колебаний;
• наконец, нельзя не отметить повышенную шумность устройства данного типа по сравнению с подвесками других конструкций.

Принцип работы подвески MacPherson

Разработана электромагнитная автомобильная подвеска — Автомобиль Подвеска Электромагнит 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.

История

Свечная подвеска — предшественник «макферсона» (Fournier Voiturette BaBy, 1912 год). Движение колеса задано направляющей стойкой, также играющей роль шкворня.

Ford Vedette — первый автомобиль с подвеской системы Макферсона

Эта подвеска была названа по имени американского инженера из фирмы «Форд» Эрла Стила Макферсона, который разработал её во второй половине сороковых годов, ещё будучи сотрудником GM и работая над проектом разработанного для американского рынка, но не пошедшего в серийное производство лёгкого и дешёвого автомобиля , а впоследствии впервые применил на серийном автомобиле модели 1948 года, выпускавшейся французским филиалом компании. Позднее она использовалась на (1950) и (1951), которые также претендуют на звание первых крупносерийных автомобилей с такой подвеской, так как выпускавший Vedette завод в Пуасси первоначально испытывал большие затруднения с освоением новой модели.

На самом деле, предшествовавшие «макферсону» подвески с направляющими стойками (но без нижнего рычага) применялись и намного ранее, вплоть до самого конца XIX века, а в середине двадцатых годов XX века инженером фирмы «Фиат» Guido Fornaca был разработан тип подвески с рычагом и направляющей стойкой, очень похожий на «макферсон» — считается, что Макферсон частично воспользовался его разработками.

Ещё одна линия развития, ведущая к подвеске данного типа — разновидность передней подвески на двух поперечных рычагах неравной длины, в которой пружина в едином блоке с амортизатором была вынесена в пространство над верхним рычагом. Это делало подвеску более компактной, разгружало нижний шаровой шарнир от передачи вертикальных усилий и позволяло на переднеприводном автомобиле пропустить между рычагами полуось с шарниром.

Заменив верхний рычаг с шаровой опорой и расположенными над ним амортизатором и пружиной на задающую траекторию движения колеса амортизаторную стойку с закреплённым на брызговике крыла поворотным шарниром, Макферсон получил названную его именем компактную, конструктивно простую и дешёвую подвеску с кинематикой, в несколько упрощённом виде повторяющей подвеску на двойных поперечных рычагах.

Типичная конструкция передней подвески типа «макферсон» на современном автомобиле. Жёлтым выделен брызговик крыла с усилением, в который упирается стойка.

В изначальном варианте такой подвески, разработанном самим Макферсоном, шаровой шарнир располагался на продолжении оси амортизаторной стойки — таким образом, ось амортизаторной стойки была и осью поворота колеса. Позднее, например на и первых поколений, шаровой шарнир стали смещать наружу к колесу, что позволяло сместить ось поворота колеса наружу от оси стойки и за счёт этого получить меньшие положительные, нулевые или даже отрицательные значения .

Массовое распространение эта подвеска получила лишь в семидесятые годы, когда были окончательно решены технологические проблемы, в частности — массового изготовления амортизаторных стоек с необходимым ресурсом. В связи со своей технологичностью и дешевизной данный тип подвески впоследствии быстро нашёл очень широкое применение в автомобилестроении, несмотря на целый ряд недостатков.

Задняя подвеска Чепмена на шасси .

В восьмидесятые годы наметилась тенденция к повсеместному использованию подвески макферсон, в том числе — на больших и сравнительно дорогих автомобилях (, , , практически весь модельный ряд второй половины 70-х — начала 90-х годов и другие, а также многие американские модели). Однако впоследствии необходимость дальнейшего роста технических и потребительских качеств обусловила возврат на многих сравнительно дорогих автомобилях к подвеске на двойных поперечных рычагах ( и , , более новые модели ), более дорогой в производстве, но имеющей лучшие параметры кинематики и повышающей ездовой комфорт.

Макферсон создавал свою подвеску для установки на все колёса автомобиля, как передние, так и задние — в частности, именно так она была использована в проекте . Однако на первых серийных моделях подвеска его разработки была применена только спереди, а задняя из соображений упрощения и удешевления оставалась традиционной, зависимой с жёстким ведущим мостом на продольных .

Только в 1957 году инженер фирмы Колин Чепмен применил аналогичную подвеску для задних колёс модели , поэтому её в англоязычных странах принято называть «подвеской Чепмена». Но, к примеру, в Германии такой разницы не делается, и сочетание «задняя подвеска макферсон» считается вполне допустимым.

Технические характеристики

2,0-литровый двигатель с турбонаддувом с четырьмя цилиндрами прямого впрыска выдает 145 кВт при 5200 об/мин, в то время как при достижении 315 Нм крутящего момента он выдает всего 2000 об/мин.

На самом деле, пиковый показатель составляет 340 Нм крутящего момента. Это не так много, если сравнивать с Toyota Land Cruiser, но вполне достаточно для китайского внедорожника.

На центральной консоли есть кнопка, которая переключает режимы между экологическим, нормальным и спортивным. Первые два не сильно ощущаются на дороге, но при включении спортивного режима, система переназначает дроссель, позволяя сделать автомобиль более отзывчивым.

Режимы регулируют вес рулевого колеса и переключаются, как у истребителя при помощи отдельного тумблера, расположенный на центральной консоли. Во всех версиях автомобиль оснащается 8 подушками безопасности, а люксовая версия комплектуется еще и защитными шторами, датчиками контроля полосы движения и слепого пятна.

Базовая версия комплектуется 6-ступенчатой АКПП, люксовая версия получает 7-ступенчатую коробку передач с двойным сцеплением, что означает более спортивный характер. Рулевое управление не изменилось, по сравнению с автомобилем первого поколения, но на низких скоростях оно стало мягче, несмотря на широкий угол поворота. Потребление топлива составляет в среднем всего 7 литров на каждые 100 километров, что делает его чрезвычайно экономичным как в городском движении, так и при движении по шоссе.

«Независимая подвеска с несколькими соединительными стержнями», как называет ее производитель, похожа на разделенный торсионный луч, но в пресс-службе Haval эту информацию не подтверждают.  Переключение передач осуществляется с помощью подрулевых переключателей.