В чем особенность подвески макферсона?

Подвески МакФерсон: достоинства и недостатки

В числе преимуществ отмечаем:

• Недорогое производство подвесок. Работы по изготовлению деталей просты. Это позволяет снизить стоимость производства.
• Компактность. Агрегат имеет относительно малые размеры, позволяющие реализовать поперечное расположение мотора и трансмиссии в подкапотном пространстве машины.
• Небольшой вес. Общий вес элементов ниже по сравнению с системой на двух рычагах.

К недостаткам подвески относят:

• Худшие параметры кинематики. Ухудшение кинематических параметров движения связано с большим изменением развала колес. Ухудшаются управляемость, устойчивость автомобиля при совершении маневров.
• Передачу вибраций на кузов. Вибрации при езде по некачественному дорожному покрытию сильнее передаются на кузов автомобиля, чем при двойных поперечных рычагах.

Вот значимые достоинства и недостатки:

• Плюсы подвески — простота диагностики повреждений деталей и увеличенный ресурс верхних опор стоек за счет усиленных брызговиков.
• Минусы: частый выход из строя амортизаторных стоек, дорогой ремонт (при ремонте нужно снять всю подвеску, если нужно заменить деформированный компонент).

За счет относительной простоты устройства Макферсон применяют в качестве передней подвески легковых автомобилей бюджетного и среднего класса.

На гоночные, элитные модели автомобилей, машины бизнес-класса подвеску типа McPherson не ставят. Для авто в основном применяется агрегат на поперечных рычагах. Также невозможно использовать устройство на легких грузовиках и коммерческом транспорте, рамных внедорожниках, пикапах. В остальном никаких ограничений по использованию автомобильная подвеска McPherson не имеет. Её часто можно встретить в машинах популярных моделей.

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.

Амортизационная стойка подвески

Отличие стойки от обычного амортизатора:

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

Чем больше, тем лучше

Любая подвеска с поперечными рычагами имеет свойство отклоняться при разгоне-торможении, меняя угол схождения колес. Особенно это касается задней подвески, которая несет львиную долю ответственности за прохо­ждение поворота и надежный выход из него. Самый верный способ уточнить кинематику — добавить рычагов, которые бы направляли колесо в нужных направлениях.

Пятирычажная передняя подвеска Audi — дальнейшее развитие классической схемы. Заметьте: единый когда-то верхний рычаг состоит из двух отдельных, каждый со своей шаровой опорой

Впервые заднюю мно­го­рычажную подвеску получил Mercedes-Benz 190 (W201) в 1982 году: классические два рычага «размножились» до целых пяти. Ныне многорычажные схемы — стандарт для задней подвески более-менее дорогого автомобиля. Поворотный кулак или ступица колеса сое­ди­няются с кузовом четырьмя и более рычага­ми. Изме­не­ние их формы дает возможность более гибкого под­хода при проектировании автомо­биля, размещении его ме­ханиз­мов и элементов кузова, а также позволяет задавать желаемые хара­ктери­сти­ки изменения раз­вала колес при движении. Недостат­ки — сло­жность расче­тов и трех­мер­ного проектирования геометрии подвески, а обилие деталей удорожает конструкцию.

Задняя подвеска Mercedes-Benz W201 — первая многорычажка на серийном автомобиле. Громоздко, но для заднеприводного автомобиля приемлемо: багажник все равно больше не сделать

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».

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.

Подвеска МакФерсон: схема, устройство и принцип работы

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.

Положительные и негативные качества

Широкое распространение подвеска МакФерсона получила по ряду положительных качеств:

• Дешевизна производства. Малое количество составных частей делает этот тип подвески один из самых недорогих;
• Надежность. Простота конструкции обеспечивает достаточно большой ресурс;
• Универсальность. Эта подвеска хорошо работает как спереди (за счет использования стойки в качестве поворотного кулака), так и сзади;
• Сниженная нагрузка на некоторые подвижные элементы. Все основные усилия на себя принимает стойка, сайлент-блоки и шаровые опоры же обеспечивают подвижность соединения, поэтому им свойственен большой ресурс;
• Малые размеры. Малое количество составных частей позволяет использовать такую подвеску даже на самых компактных автомобилях;
• Большой ход подвески. Благодаря этому при преодолении больших неровностей вероятность пробоя подвески и передачи ударного усилия на кузов снижена;

Несмотря на все достоинства это не делает подвеску МакФерсона идеальным вариантом для использования на авто, поскольку недостатков у нее тоже немало:

• Ухудшенная кинематика. При больших ходах стойки углы развала-схождения не придерживаются и меняются в очень широком диапазоне. Изменение же их сопровождается снижением управляемости и устойчивости авто, а также повышенным износом шин;
• Надобность в усилении кузова в верхней точке крепления стойки. В этой части на кузов воздействуют достаточно большие нагрузки, что приводит к появлению трещин, возникновению коррозии;
• Высокая нагруженность стойки. Из-за этого ресурс этой составляющей значительно снижается;
• Сложность обслуживания стойки. Для проведения обслуживания и замены ее составных частей приходится этот элемент конструкции полностью извлекать, а для разборки потребуется специальный инструмент;
• Повышенная шумность работы. Из-за этого подвеску МакФерсона не используют на премиумных авто, отдавая предпочтения многорычажному типу, обеспечивающему большую плавность хода и бесшумность.

И хоть негативных качеств у МакФерсона достаточно много, она пока является одним из лучших вариантов независимой подвески.

Подвеска Toyota Corolla

Она очень проста, надежна и дешева, что и делает ее популярной. Доказательством тому является тот факт, что все совершенствования касаются лишь доработок составных частей, а не переделки самой подвески.

Так, передовыми разработками для улучшения работы этой подвески являются разве что установка гидропневматического амортизатора, дающего возможность изменять жесткость, и установки дополнительного шарового шарнира (верхнего), что позволяет использовать один из них в качестве направляющего, а второй — рулевого. Это в свою очередь сказывается на повышении управляемости при движении по неровностям.

Устройство и принцип работы

Принято считать, что устройство подвески Макферсон является продолжением разработки конструкции с двумя поперечными рычагами, которая также принадлежит к группе независимых подвесок. Одной из отличительных черт является в таких сборках установленная вверху пружина.

Специалисты выделяют такие отличительные черты стоек в сравнении с амортизаторами:

• способность удержания массы машины;
• более сложное устройство механизмов;
• усиленная конструкция и шток с увеличенным диаметром;
• рассчитаны на перепады нагрузок и осевое/радиальное усилие;
• при повороте задействуется поворотная опора.

В схеме присутствует несколько базовых обязательных элементов. По их взаимодействию можно понять общий принцип работы подвески.

Главным несущим элементом служит подрамник. К кузову он фиксируется благодаря прорезиненным сайлентблокам. Подобное конструкционное решение позволило существенно снизить шум и минимизировать вибрации.

Для задней либо передней подвески типа Макферсон характерно наличие опоры поперечного рычага и стабилизатора поперечной устойчивости. Их закрепляют к подрамнику, к боковой части которого фиксируются поперечные рычаги колёс. В большинстве случаев рычажное крепление двойное, что обеспечивает повышенную продольную жёсткость всей системы. Ко второму концу поперечного рычага прикреплён кулак благодаря шаровой опоре.

Верхняя часть поворотного кулака на задней либо передней подвеске Макферсона крепится к амортизационной стойке, а нижняя часть находится в тесном контакте с рычагом поперечным. В качестве дополнительной степени свободы используется и придания плавности хода на рычаге стоит ступичный подшипник с тормозным суппортом.

Неотъемлемым атрибутом работающей подвески служит амортизаторная стойка. Она включает в себя как сам амортизатор, так и соосную с ним пружину и буфер сжатия. Последний позволяет варьировать пружинное усилие и линейные характеристики. Нижняя часть в тесном контакте с кулаком, а вверху посредством резиновых втулок происходит крепление к брызговику крыла.

В конструкции также работает стабилизатор поперечной устойчивости. В его функционал включено снижение боковых кренов машины в общем. Крепление детали проводится на подрамнике благодаря двум опорам, а свободные концы из-за шарнирного соединения фиксируются с амортизаторными стойками.

Начинает работать подвеска Макферсон как только авто выезжает на неровную дорогу или совершает маневр. Например, когда машина наезжает на небольшое препятствие или попадается неровность на дорожном полотне, происходит смещение колеса в вертикальном направлении. Далее пружина сжимается, ведь на неё воздействуют основные силы в первые мгновения, а поглощением удара занимается амортизатор, который принимает на себя всю энергию.

Также на колесо действует сила, благодаря которой оно сдвигается в продольной оси. Удержать его на своей позиции помогают рычаги, смонтированные под определенным углом либо один фигурный рычаг. Во втором случае пара вершин его фиксируется на кузове, а третья вершина – на ступице.

После того как неровность преодолели, начинаются другие манипуляции. Пружина возвращается в первоначальную позицию, что провоцирует выравнивание колеса относительно кузова

Важно знать, что смещение колес осуществляется при движении вне зависимости друг от друга. Хотя часть вибраций и нагрузок поглощается такой подвеской, но всё же водитель и пассажиры ощущают определённые вибрации на неровных дорогах

В тех случаях, когда оба колеса перемещается по неровностям, то вне зависимости от состояния и качества элементов подвески машину всё равно немного раскачивает по сторонам. Для подобных ситуаций в конструкции предусмотрен стабилизатор поперечной устойчивости. Он замыкает элементы двух колёс в единую систему. Фактически это балка-торсион, установленная для гашения колебаний и препятствования скручивания.

Конструкция амортизационной стойки МакФерсон

Упругий и демпфирующий элементы подвески собраны в единую конструкцию – стойку. Амортизационная стойка состоит из:

• корпуса (с нижней чашкой пружины);
• амортизатора;
• пружины;
• верхней опоры.

стойка МакФерсон в разборе

Корпус используется для размещения в нем амортизатора. Демпфер помещается внутрь корпуса, на который накручивается гайка, удерживающая амортизатор. Корпус также используется для соединения стойки со ступицей колеса и для закрепления наконечника рулевой тяги.

Сверху на корпус с зафиксированным в нем амортизатором надета пружина. Причем она получается зажатой между двумя чашками – корпуса и верхней опоры. В сжатом состоянии ее удерживает шток амортизатора, проходящий через опору и зафиксированный гайкой.

Верхняя опора выступает в качестве элемента для соединения подвески с кузовом. Она фиксируется в специальных углублениях в колесных арках. Это позволило отказаться от использования верхнего рычага в подвеске. При этом сама стойка выступает в роли поворотного кулака, обеспечивающего поворот колеса. Для снижения трения в верхней опоре установлен подшипник, который позволяет стойке легко вращаться вокруг своей оси.

В нижней части амортизационная стойка крепится к кузову рычагами. На авто используются подвески МакФерсон с одним обычным рычагом (в виде штока с проушиной для сайлентблока с одной стороны и отверстиями для крепления шаровой опоры – с другой), А-образным, Г-образным или двумя рычагами, расположенными под углом друг к другу.

С кронштейном кузова нижний рычаг соединяется посредством сайлентблоков – резинотехнических элементов, обеспечивающих упругое соединение.

Со ступицей колеса нижний рычаг соединен шаровой опорой, обеспечивающей возможность стойке вращаться вокруг оси.

Подвеска МакФерсона подразумевает использование стабилизатора поперечной устойчивости. Причем это единственный элемент, соединяющий подвески колес одной оси. Этот стабилизатор имеет П-образную форму и в центральной части крепится к кузову (подрамнику). Своими концами стабилизатор соединен с элементами подвески. Причем на одних моделях он соединяется напрямую, в других же используется дополнительная стойка стабилизатора.

Достоинства и недостатки

Любой, даже самый совершенный, механизм обладает как достоинствами, так и недостатками. Это правило полностью подходит к подвеске, созданной Мак-Ферсоном. Инженеры, выбравшие такой тип узла, всегда идут на компромисс между незначительными размерами устройства, его техническими характеристиками и кинематическими свойствами.

Преимущества системы

Привлекательными плюсами независимой подвески являются:

• простейшее устройство системы;
• доказанная надёжность;
• относительно небольшая цена;
• маленький вес и незначительные габариты;
• полная ремонтоспособность;
• простота диагностики при возникновении неисправностей в шарнирных соединениях.

Недостатки и сложности

С такими преимуществами любые недостатки кажутся мелочью, однако именно они противостоят возможности использования этого устройства в спортивных машинах, а также авто бизнес-класса. К минусам подвески типа МакФерсон можно отнести:

• устройство, ухудшающее кинематику. Эта двухрычажная подвеска не может работать, как её аналоги, на продольных или поперечных двойных рычагах, ввиду чего усложняется управляемость и ухудшается устойчивость авто;
• основная часть нагрузки от системы направлена на брызговик мотора, из-за чего его необходимо укреплять. Кроме того, со временем эксплуатации, особенно на неровных поверхностях, моторный отсек способен постепенно разрушаться;
• стойку (амортизатор, на который ложатся нагрузки, выводит из работоспособного положения клапан), что влечёт постепенное расхождение всей опорной площадки. Ремонт таких деталей не может обойтись без специального оборудования;
• излишний шум от подвески, а также определённые сложности для создания покрытия для звукоизоляции;
• чувствительное раскачивание машины, возникающее во время торможения;
• значительный диаметр штока стойки, из-за которого в амортизаторе увеличивается трение.