Подвеска МакФерсон (McPherson): устройство,описание,назначение,фото

Подвеска автомобиля одна из главных составных ходовой системы, за счет которой автомобиль передвигается. Одним из таких примеров считается подвеска МакФерсон, которую часть можно встретить на автомобилях с передним приводом. Это один из самых распространенных видов независимой подвески, к тому же мало прихотливый в плане запчастей и поломок. Так же можно сказать, что McPherson это развитый вид подвески на двойных поперечных рычагах, в которой инженеры вместо верхнего поперечного рычага установили амортизаторную стойку.

За счет компактной структуры и малого количества деталей подвеска МакФерсон позволяет расположить двигатель и трансмиссию поперечно, а крутящий момент, как правило, передается на переднюю ось автомобиля. Еще один плюс McPherson – большой ход, позволяющий препятствовать пробоям. Рассмотрим более подробно устройство подвески, характеристики и возможности в плюсах и минусах.

История создания

Данная подвеска была разработана на базе двухрычажной, применявшейся в 1940-х годах. Разработал и внедрил в серийное производство свое изобретение инженер компании Ford Эрл МакФерсон. Решением, позволившим упростить конструкцию подвески с двумя поперечными рычагами, стало применение несущей амортизационной стойки. Характерной особенностью являлось наличие пружины в ее верхней части. В собранном виде конструкция представляла собой единое целое. Это позволило отказаться от необходимости использования верхнего рычага. Первым серийным автомобилем с данной конструкцией передней подвески стал Ford Vedette 1948 года выпуска. Позже модифицированные варианты стали использовать и на других автомобилях концерна. В 70-х идею МакФерсона подхватили остальные автопроизводители. Тип подвески назвали именем создателя.

Устройство подвески

Широкое распространение подвеска MacPherson получила благодаря очень простому устройству с небольшим количеством составных частей.

Конструкция ее включает в себя:

Кронштейны кузова или подрамник;
Нижний рычаг;
Амортизационная стойка;
Верхняя опора;
Элементы, обеспечивающие подвижные соединения (резинотехнические элементы, шаровые опоры).

Это компоненты только одного колеса. На одной оси для двух ее колес используется два комплекта перечисленных составляющих. Но есть еще один компонент, соединяющий подвески левого и правого колес – стабилизатор поперечной устойчивости, который своими концами прикрепляется к стойкам или рычагам, а в центральной части к подрамнику или кузову.

Элементы подвески МакФерсон

Устройство подвески МакФерсона очень простое. В нижней части ступица колеса прикреплена подвижным соединением к кузову посредством поперечного нижнего рычага. К ступице также крепиться вертикально расположенная амортизационная стойка (хотя и не строго вертикально, а под определенным углом). В верхней части эта стойка упирается в кузов и крепиться к нему посредством опоры. Вот и вся конструкция этой независимой подвески.

Поворотный кулак со ступицей

Теперь немного по каждому составному элементу подвески. Для крепления к кузову в нижней части предусмотрены кронштейны, представляющие собой обычные проушины, к которым посредством болтового соединения крепятся поперечные рычаги. Но чтобы обеспечить уменьшенную передачу вибрации на кузов, крепление рычага делается через резинометаллические проставки – сайлент-блоки. Кронштейны эти могут быть сделаны как на самом кузове, так и на подрамнике – трубной конструкции, крепящейся к несущей части.

В самой простой версии этой подвески используется всего один нижний поперечный рычаг, крепящийся одним концом через сайлент-блок к кузову, а вторым посредством шаровой опоры – к ступице. Дополнительно к этому рычагу присоединяется стабилизатор, тоже через сайлент-блок. Но такая конструкция не обеспечивает должной жесткости относительно продольного смещения колеса.

Поэтому более современные подвески МакФерсона используют либо два поперечных рычага, установленных под определенным углом относительно друг друга, либо один, но А-образный. Такое решение несколько увеличивает количество точек крепления, а значит, и мест, в которых может появиться вибрация, но зато обеспечивается должная фиксация колеса от продольного смещения. В таких конструкциях стабилизатор если и крепиться к рычагу, то не напрямую, а посредством специальной стойки. Но очень многие автопроизводители фиксируют концы стабилизатора к корпусу стойки через тяги.

Амортизационная стойка является главным элементом подвески МакФерсона, поскольку в ее задачу входит гашение колебательных движение и максимально возможное снижение их передачи на кузов. Состоит она из корпуса, посредством которого она крепиться к ступице, пружины и амортизатора. Классической является схема стойки, в которой амортизатор с корпусом располагаются внутри пружины, хотя есть и конструкции с вынесенной пружиной.

Устройство газомасляной стойки MacPherson

В верхней части стойка крепиться посредством специальной опоры, в которую упирается пружина. Зачастую в конструкции опоры используется подшипник, который обеспечивает возможность вращения стойки вокруг оси. Чем достигается еще одно положительное свойство этого вида подвески – возможность использования ее в качестве поворотного кулака.

Плюсы и минусы подвески МакФерсон

Как и в каждом устройстве, подвеска МакФерсона имеет свои плюсы и минусы в сравнении с другими подвидами независимых подвесок. Для начала рассмотрим основные плюсы, которые инженеры и специалисты чаще всего выделяют, так как данная подвеска получила широкое распространение на современных автомобилях:

Надежность, а простота самой конструкции обеспечивает весьма большой ресурс эксплуатации;
Универсальность, подвеска МакФерсон отлично работает как на передней, так и на задней оси автомобиля;
Относительно небольшая стоимость производства. Небольшое количество составных деталей делает эту подвеску самой доступной и недорогой;
Небольшие размеры. За счет небольшого количества деталей, позволяет использовать даже на самых компактных автомобилях;
Ход подвески с большим запасом. За счет такого запаса снижается вероятность пробоя подвески или передачи энергии удара на кузов автомобиля;
Снижена нагрузка на подвижные элементы подвески. Основное усилие берет на себя стойка, а вот шаровые опоры и сайлентблоки обеспечивают подвижность механизмов, за счет чего они получили неплохой запас ресурса.

Несмотря на такие плюсы подвески МакФерсон, все же есть и минусы, которые сыграли не самую последнюю роль в массовом использовании на всех автомобилях:

Сложность в обслуживании амортизационной стойки. Чтоб заменить одну деталь или провести обслуживания других составных, необходимо полностью извлекать всю конструкцию, а вот для разборки потребуется специальный инструмент, так как пружину сжать и разжать не так просто;
Постоянная нагрузка на стойку. Именно этот фактор влияет на срок эксплуатации подвески, как правило, он пропорциональный. Чем больше нагрузка, тем меньший срок эксплуатации;
Развал-схождения и кинематика. В случае большого хода амортизационной стойки, углы развала-схождения меняются в широком диапазоне. В результате, снижается устойчивость и управляемость автомобиля, повышается износ шин;
Усиление места крепления на кузове верхней части амортизационной стойки. Можно сказать, что эта часть кузова больше всего выдерживает перегрузки, если не укрепить, то могут появиться трещины или коррозия;
Повышенный шум работы. За счет шумных механизмов, подвеску МакФерсон не используют на автомобилях премиум класса, чаще всего предпочтение отдают многорычажному варианту. Такой тип подвески обеспечивает бесшумность и плавность хода кузова автомобиля.

Учитывая плюсы и минусы подвески МакФерсон, её все же решили использовать на множестве серийных автомобилей, как один из вариантов независимой подвески. Дешевая, проста и надежная, что и придает ей популярности. Помимо стандартного набора есть и модифицированные варианты. В таком случае вместо стандартного амортизатора производитель устанавливает гидропневматический амортизатор.

За счет такой доработки можно менять жесткость подвески, устанавливать дополнительный шаровый шарнир сверху. В свою очередь это сказывается на улучшении управляемости, в случае движения по неровностям на дороге.

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.

Признаки и неисправности подвески МакФерсон

Первая и весьма заметная неисправность – раскачивание кузова автомобиля. Основной признак того, что стойки амортизатора вычерпывают свой ресурс и приходят в негодность. Как результат потеря комфорта, ухудшение управляемостью автомобиля, а так же ускоренный износ сопутствующих деталей подвески.

Автомобили, на которых установлены ABS и ESP, в случае поломки подвески начинают чаще срабатывать и сигнализировать. Как только Ваш «железный конь» начинает клевать носом или же раскачиваться, то не стоит откладывать на потом. Результат таких поломок – пропорциональное увеличение тормозного пути, чем больше поломка, тем медленней будет останавливаться автомобиль. Соответственно и безопасность автомобиля теряется.

Потеря курсовой устойчивости еще одна причина, по которой стоит обратить внимание на подвеску автомобиля. Выход или ослабление одного из амортизаторов приводит к уменьшению упора машины на все 4 колеса. Таким образом, при заходе в поворот, машину попросту заносит, само скольжение любой оси говорит о возможной поломке.

Хотя бы раз в жизни каждый водитель ощущал на себе, как автомобиль клюет носом или подкидает зад. Обычно это приводит к плохому самочувствию, снижению внимания или куда более яркие последствия такой поломки. Это очередной признак выхода из строя амортизаторов автомобиля, сама ж раскачка и неправильное распределение массы машины ощущается при резком разгоне или торможении. Комфортно сидеть в таком автомобиле никак нельзя, к тому же все это вредит кузовной конструкции.

Уменьшение дорожного просвета так же признак выхода из строя одной из частей подвески, если вы конечно не сторонник «заниженных» автомобилей, а подвеска автомобиля не проходила доработок. Причин такой поломки может быть несколько, усталый металл, коррозия одной из деталей. Чаще всего могут просесть пружины (сокращают ход сжатия), за счет чего вся сила удара передается за кузов и салон автомобиля, расширяются соединения и стыки на кузове и по интерьеру.

Неравномерный износ шин и излишняя жесткость, именно с этих показателей и начинается большинство проблем с подвеской. Увидеть износ шин можно невооруженным глазом, а жесткость будет ощутима при езде по неровной дороге. Для подвески МакФерсон это весьма распространенное явление, за счет плавающего угла колес (нарушение развала-схождения колес) или же проседания амортизационной стойки в целом.

Составляющие элементы подвески

Амортизационная стойка

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

Нижний поперечный рычаг

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

Стабилизатор поперечной устойчивости

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

Отличие амортизационной стойки от амортизатора

Амортизатор – демпфирующий элемент подвески, предназначенный для гашения колебаний. Амортизационная стойка, в свою очередь, состоит из амортизатора и пружины. Таким образом, помимо конструктивных особенностей, стойка выполняет намного больше функций, а именно является одновременно несущим, упругим и демпфирующим элементом конструкции.

Отличие стойки от обычного амортизатора:

Представляет собой более сложный механизм.
Имеет усиленную конструкцию и больший диаметр штока.
Является упругим элементом, воспринимающим нагрузки от дорожной поверхности.
Удерживает вес автомобиля.
Поворотная опора амортизатора участвует в повороте колес автомобиля.
Воспринимает осевые и боковые нагрузки.

Задняя подвеска типа Макферсон

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

Преимущества:

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

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

Где устанавливают подвеску МакФерсон

Неоднократно выше упоминали, что встретить подвеску МакФерсон зачастую можно на переднеприводных автомобилях среднего и класса, на передней оси (реже устанавливают на заднюю ось). Но это не строгое правило, данный тип механизма так же можно встретить на бюджетных вариантах машин, как спереди, так и сзади. Самые популярные автомобили, на которых можно встретить подвеску МакФерсон, представлены ниже.

Hyundai Creta;
Mitsubishi Lancer;
Audi 80;
ВАЗ 2109;
Chevrolet Aveo;
Volkswagen Passat;
Ford Focus;
Nissan Maxima;
Skoda Octavia;
Toyota Camry;
Kia Soul.

Это минимальный список того, где, применяется подвеска МакФерсон, поэтому найти и рассмотреть её можно на многих автомобилях. Не поленитесь подойти к любому автомобилю и посмотреть на устройство передней подвески, чтоб вполне понять и увидеть разницу с многорычажной.