Устройство подвески McPherson и её преимущества и недостатки

Подвеска McPherson — один из самых распространённых типов подвесок в автомобилях благодаря простоте и эффективности. В статье рассмотрим устройство подвески McPherson, её основные компоненты, а также преимущества и недостатки. Понимание этих аспектов поможет автолюбителям и специалистам оценить характеристики и возможности данного типа подвески, что способствует более осознанному выбору автомобиля и его обслуживания.

Преимущества и недостатки подвески McPherson

В настоящее время существует множество альтернатив для создания механизмов, обеспечивающих комфортную езду автомобиля. Подвеска МакФерсона занимает одно из ведущих мест среди них, но не лишена недостатков. Рассмотрим её плюсы и минусы, начиная с достоинств:

• Высокая технологичность конструкции и низкие затраты на производство делают её привлекательной. Небольшое количество компонентов упрощает сборку автомобиля, так как установка подвески требует всего одной операции на сборочной линии;
• Компактные размеры позволяют устанавливать её даже на маленькие автомобили. Несмотря на скромные габариты, она выдерживает значительные нагрузки (обычно на одну полуось);
• Компактность конструкции сочетается с большим вертикальным ходом амортизатора, что обеспечивает оптимальную работу в различных условиях эксплуатации. Значительное расстояние между опорными элементами снижает уровень продольных и боковых сил на кузов автомобиля;
• Небольшой вес устройства влияет на износ деталей и снижает расход топлива;
• Долговечность МакФерсона позволяет долго не беспокоиться о его выходе из строя при правильной эксплуатации;
• Оптимальное распределение нагрузки между элементами подвески, особенно между нижним рычагом и шаровой опорой, увеличивает срок службы других компонентов ходовой части, включая сайлентблоки и втулки;
• Подвеска МакФерсона позволяет продольное размещение двигателя в подкапотном пространстве, что приносит дополнительные преимущества;
• Простота диагностики позволяет быстро выявлять неисправности, снижая затраты на ремонт.

Однако у системы МакФерсона есть и недостатки, ограничивающие её применение:

• Изменение кинематики автомобиля при значительных колебаниях элементов подвески может негативно сказаться на управляемости и устойчивости;
• Подвеска создает повышенную нагрузку на брызговики, что требует их усиления при производстве автомобилей. В противном случае они могут разрушаться на плохих дорогах;
• Амортизационная стойка также подвергается повышенным нагрузкам и может разрушаться при длительной эксплуатации по некачественным дорогам. Ремонт таких поломок может быть затратным и трудоемким;
• Подвеска МакФерсона вызывает продольное раскачивание автомобиля, особенно заметное при торможении, когда клевок не может быть компенсирован;
• Для эффективного гашения вертикальных колебаний диаметр штока стойки увеличивается, что повышает силы трения и снижает скорость реакции подвески;
• Уровень шума устройства выше, чем у других типов подвесок.

Из-за этих недостатков область применения подвесок данного типа ограничена. Тем не менее, в сегменте легковых автомобилей она занимает доминирующее положение на передней оси, независимо от типа привода.

Массовое внедрение подвески МакФерсона произошло в 70-х годах прошлого века, когда удалось значительно увеличить эксплуатационный ресурс амортизационных стоек, ранее считавшихся слабым местом конструкции.

Сам изобретатель подвески считал, что она подходит для обеих осей. Попытки установить её на задней оси предпринимались неоднократно, впервые это было продемонстрировано на Lotus Elite. Однако конструктору К. Чепмену пришлось внести множество изменений, и в итоге установка МакФерсона сзади оказалась нецелесообразной, что привело к выбору независимой подвески с продольными рессорами.

Эксперты в области автомобильной инженерии отмечают, что подвеска McPherson является одним из самых распространенных решений в современных автомобилях. Основным преимуществом этой конструкции является её простота и компактность, что позволяет сэкономить пространство под капотом и снизить вес автомобиля. Это, в свою очередь, способствует улучшению топливной эффективности и управляемости. Однако, несмотря на свои достоинства, подвеска McPherson имеет и недостатки. К ним относят ограниченные возможности настройки жесткости и высоты, что может негативно сказаться на комфорте при езде по неровным дорогам. Кроме того, при сильных нагрузках она может демонстрировать недостаточную жесткость, что приводит к ухудшению стабильности автомобиля. Таким образом, выбор подвески McPherson требует взвешенного подхода, учитывающего как преимущества, так и недостатки.

Автомобильная подвеска Макферсон. Преимущества и недостатки

Устройство подвески типа McPherson

Конструкция подвески МакФерсон, если сравнивать её с классическим устройством подавления вертикальных колебаний, более простая. Типичный узел состоит из следующих элементов:

• нижний рычаг, соединённый с шаровой опорой;
• колёсная ступица с тормозным диском;
• телескопическая амортизационная стойка, устанавливаемая на опорную чашку;
• поворотный кулак в сборе с рулевой тягой и щитом;
• витая пружина;
• протекторный буфер сжатия, оснащённый защитным чехлом (пластмассовым или резиновым);
• верхняя чашка с опорным подшипником;
• поперечная тяга, обеспечивающая устойчивость автомобиля.

Разумеется, именно такая компоновка применяется далеко не всегда. Существует немало модификаций, отличающиеся от классической схемы подвески Макферсон. В частности, культовый кар Porsche 911 оснащали торсионом вместо классической пружины – подобная конструкция обладала меньшей высотой, что для заниженного силуэта Порше было очевидным плюсом. Примерно такая же схема использовалась на некоторых французских автомобилях. А, скажем, на достаточно популярном Mercedes-Benz W124 пружина стоит отдельно от телескопического амортизатора. Похожая конструкция используется на платформе Fox, на основе которой производится целый ряд фордовских моделей.

Строго говоря, потенциал макферсоновской подвески далеко не исчерпан, поэтому можно ожидать, что и в будущем её конструкция будет подвергаться совершенствованию. Учитывая простоту и компактность конструкции, данный тип подвески ещё длительное время будет оставаться главенствующим на рынке легковых автомобилей.

Особенности конструкции МакФерсон таковы, что телескопическая амортизационная стойка монтируется в моторном отсеке вверху к брызговику, а внизу к поворотному кулаку. Несмотря на жёсткость соединения, конструкция имеет немало степеней свободы, позволяющих вращаться узлу в определённых направлениях и диапазонах.

Подвеска МакФерсон состоит также из шаровой опоры, которая смонтирована на рычаге, и через которую проходит передняя полуось с подшипником качения. Если говорить о телескопической стойке, то она в независимой пружинной подвеске данного типа выполняет сразу несколько функций:

• определяет вектор движения механизма в вертикальном направлении;
• гасит такие вертикальные колебания;
• выступает в качестве аналога поворотного шкворня для передних колёс.

Устройство подвески МакФерсон в общем случае обеспечивает следующую реакцию на проезд неровностей дороги: когда колесо попадает в ямку или на горб, оно либо опускается, либо, наоборот, поднимается вверх. Если бы амортизационного блока не было, кузов автомобиля также двигался бы в аналогичном направлении, а поскольку провал или подъём колеса при движении на скорости имеет кратковременный характер, вектор движения столь же молниеносно меняется на противоположный. Учитывая, что у автомобиля вес немалый, силы инерции неспособны реагировать на быстро изменяющуюся обстановку, и из-за повышенной нагрузки механизм сопряжения колёс и кузова быстро бы разрушался. Заметим, мы здесь даже не упоминаем о неудобстве для водителя и пассажиров – это подразумевается по умолчанию.

При наличии подвески нагрузка от колеса воспринимается витой пружиной, которая сжимается/распрямляется под действием соответствующей силы. Одновременно с этим работает и телескопическая стойка, соответственно укорачиваясь или удлиняясь. При попадании на препятствия большого размера пружина деформируется настолько, что часть колебаний передаётся на кузов. В следующий момент времени пружина меняет вектор движения на противоположный, стремясь восстановить свою прежнюю форму, что отражается и на изменении длины стойки. Этот процесс с точки зрения физики – колебания, которые гасятся благодаря амортизационному механизму. Чем качественнее пружина и телескопический амортизатор, тем быстрее происходит затухание колебательного движения

Здесь нельзя не упомянуть механизм крепления подвески к оси автомобиля, поскольку при поворотах автомобиля основная нагрузка приходится именно на эту компоненту. Специалисты называют этот узел подрамником. Это своеобразная основа, которая служит местом крепления рулевого механизма, стабилизатора поперечной устойчивости и опоры рычага. К кузову подрамник крепится посредством сайлентблока. Рычажные опоры обычно имеют резиновые детали, благодаря которым снижается вибрация, передаваемая на кузов машины, а также шум, издаваемый при срабатывании механизма гашения колебаний.

Нижние поперечные рычаги крепятся к подрамнику посредством резиновых втулок, причём с обеих сторон. Такая конструктивная особенность способствует увеличению жёсткости конструкции. С обратной стороны рычага к нему крепится поворотный кулак, являющийся компонентой поворотного механизма.

Именно он обеспечивает управление колесами автомашины при осуществлении манёвров. На поворотный кулак запрессовывается колёсная ступица, а сам механизм присоединяется к рулевой тяге с помощью шарнирного соединения.

Из-за перечисленных выше недостатков ПМ не используется на грузовых автомобилях, внедорожниках, рамных автомобилях, спорткарах и гоночных авто.

Вплоть до не давнего времени в число несовместимых с этой подвеской входили автомобили с гидропневматической подвеской, поскольку здесь просто был дефицит места для размещения амортизационного блока, но сейчас эта проблема успешно решена.

Приведенное описание конструкции подвески МакФерсон будет неполным, если не сказать о таком недостатке, как постоянно положительное плечо обкатки. Это означает, что ось поворота всегда расположена с внутренней стороны колеса (вернее – точки его контакта с дорожным полотном). Это приводит к ухудшению курсовой устойчивости ТС, увеличивая усилия, затрачиваемые при повороте рулевого колеса. Фирма ZF Lemförder из Германии модифицировала классическую конструкцию McPherson, что позволило решить и эту проблему. В частности, в схему подвески были внедрены два дополнительных шарнира, благодаря чему удалось функции поворотного механизма и направляющей. Такой патентованный механизм получил название Revo-Knuckle. Он позволил снизить трение механизмов, снизить уровень возмущения от имеющихся люфтов и улучшить скоростную курсовую устойчивость.

Интересные факты

Вот несколько интересных фактов о подвеске МакФерсон и её характеристиках:

1. Простота конструкции: Подвеска МакФерсон была разработана в 1940-х годах и быстро завоевала популярность благодаря своей простой конструкции. Она состоит из стойки амортизатора и нижнего рычага, что делает её легче и дешевле в производстве по сравнению с более сложными системами. Это позволяет производителям автомобилей снижать затраты и упрощать процесс сборки.

2. Компактность и экономия пространства: Одним из ключевых преимуществ подвески МакФерсон является её компактность. Она занимает меньше места в моторном отсеке, что позволяет производителям автомобилей создавать более просторные салоны и увеличивать объем багажника. Это особенно важно для малых и средних автомобилей, где пространство ограничено.

3. Проблемы с управляемостью: Несмотря на свои преимущества, подвеска МакФерсон имеет и недостатки. Одним из них является то, что она может создавать проблемы с управляемостью на высоких скоростях и при резких маневрах. Из-за конструкции подвески может происходить изменение угла колес при работе подвески, что может негативно сказаться на стабильности автомобиля. Поэтому многие производители используют более сложные системы подвески на спортивных и высокопроизводительных моделях.

Подвеска МакФерсон (MacPherson suspension, "качающаяся свеча")

Принцип функционирования

Изучив переднюю подвеску МакФерсон, можно проанализировать ее работу и выявить возможные проблемы при неправильной эксплуатации автомобиля.

При движении по неровной дороге колесо поднимается или опускается относительно кузова, сжимая пружину и амортизатор. Основная нагрузка ложится на пружину, которая, будучи инерционным механизмом, не может полностью погасить инерционные моменты. В этом случае телескопическая стойка поглощает избыточную энергию удара. При наезде на препятствие на колесо действует продольная сила, заставляющая его двигаться вперед или назад. Для предотвращения этого в конструкции подвески предусмотрены рычаги, установленные под углом (в некоторых вариантах используется один рычаг в форме буквы А).

После преодоления неровности колесо движется в противоположном направлении, и пружина стремится вернуться в исходное положение. Обычно для этого требуется несколько циклов, причем каждое переднее колесо работает независимо. Это может вызвать бортовую качку автомобиля, когда векторы движения обоих колес оказываются в противофазе, что часто наблюдается на плохих дорогах.

Недостаток независимых подвесок типа МакФерсон компенсируется стабилизатором поперечной устойчивости, который объединяет обе подвески и предотвращает скручивающие силы, гасит поперечные колебания автомобиля.

Подвеска МакФерсон популярна на переднеприводных легковых автомобилях среднего и малого класса и редко устанавливается на заднюю ось. Примеры современных моделей с этой подвеской:

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

Некоторые конструктивные особенности ограничивают применение этого узла на следующих типах транспортных средств:

• гоночные и спортивные автомобили — плохие кинематические характеристики;
• легкие грузовики — высокая нагрузка на брызговик в месте крепления амортизатора;
• внедорожники — нагрузки на место крепления стойки могут привести к преждевременному разрушению брызговиков;
• рамные автомобили — необходимость в крупных специальных кронштейнах увеличивает вес и усложняет обслуживание;
• автомобили с гидропневматической подвеской — громоздкая конструкция узла не оставляет места для МакФерсон, хотя инженеры Citroen нашли решение этой проблемы.

В отличие от многорычажной подвески, МакФерсон подходит для легковых автомобилей, используемых в городских условиях и редко выезжающих на бездорожье.

Обратите внимание на свой автомобиль — возможно, на его передней оси установлена подвеска МакФерсон.

Сравнение с другими типами подвесок

Подвеска McPherson, благодаря своей простоте и эффективности, стала одной из самых популярных конструкций в современных автомобилях. Однако, как и любая другая система, она имеет свои преимущества и недостатки по сравнению с другими типами подвесок, такими как двойные поперечные рычаги, многорычажные и другие.

Одним из основных преимуществ подвески McPherson является её компактность. Эта конструкция позволяет значительно экономить пространство в передней части автомобиля, что особенно важно для малых и средних автомобилей. В отличие от многорычажных систем, которые требуют больше места для установки, подвеска McPherson может быть установлена в ограниченном пространстве, что способствует улучшению общей компоновки автомобиля.

Кроме того, подвеска McPherson обладает относительно низкой стоимостью производства и установки. Простота конструкции означает меньшее количество деталей, что снижает затраты на производство и обслуживание. Это делает её привлекательной для автопроизводителей, стремящихся снизить себестоимость своих моделей.

С точки зрения управляемости, подвеска McPherson обеспечивает хорошую стабильность на дороге, что делает её подходящей для большинства городских и загородных условий. Однако, в сравнении с более сложными системами, такими как двойные поперечные рычаги, она может уступать в точности управления на высоких скоростях и в условиях агрессивного вождения.

Среди недостатков подвески McPherson можно выделить её ограниченные возможности настройки. В отличие от многорычажных систем, которые позволяют более точно регулировать угол наклона колеса и другие параметры, подвеска McPherson имеет меньше возможностей для индивидуальной настройки под конкретные условия эксплуатации. Это может привести к ухудшению характеристик управляемости в определённых ситуациях.

Также стоит отметить, что подвеска McPherson может иметь проблемы с износом, особенно в условиях плохих дорог. Из-за конструкции, в которой амортизатор и пружина объединены, нагрузка на элементы подвески может быть выше, что приводит к более быстрому износу. В то время как более сложные системы могут лучше справляться с неровностями дороги, McPherson может требовать более частой замены компонентов.

В заключение, подвеска McPherson имеет свои уникальные преимущества и недостатки по сравнению с другими типами подвесок. Она предлагает отличное сочетание компактности, простоты и экономичности, что делает её идеальным выбором для многих современных автомобилей. Однако, для тех, кто ищет максимальную управляемость и возможности настройки, могут быть более подходящие альтернативы.

Подвеска МакФерсон (McPherson): принцип работы

Вопрос-ответ

Какие преимущества несет подвеска McPherson?

Подвеска McPherson обладает несколькими преимуществами, включая простоту конструкции, что снижает вес и стоимость производства автомобиля. Она обеспечивает хорошую управляемость и стабильность на дороге благодаря эффективному распределению сил, а также позволяет увеличить пространство в салоне за счет компактного размещения. Кроме того, такая подвеска требует меньшего количества деталей, что упрощает обслуживание и ремонт.

Какие недостатки у стоек Макферсона?

Недостатки подвески Макферсон. Подвеска MacPherson имеет ограниченный развал и центр крена. Поэтому она уступает двухрычажной подвеске в плане управляемости и комфорта. Подвеска MacPherson имеет длинную вертикальную часть, что затрудняет опускание автомобиля.

Как устроена подвеска МакФерсон?

Основой системы подвески McPherson является амортизационная стойка, расположенная на одной линии с амортизационной пружиной, известная как «качающая свеча». Эта стойка прикрепляется к подрамнику, который, в свою очередь, прикреплен к кузову автомобиля с помощью шарниров или сайлентблоков, уменьшающих вибрации и шумы.

Какое преимущество имеет подвеска на двойных рычагах перед подвеской МакФерсон?

Независимая подвеска на двойных поперечных рычагах. Он может более точно определить различные параметры переднего колеса, а также может обеспечить лучшую боковую поддержку, улучшить предел поворота и иметь относительно более высокую жесткость и прочность на кручение.

Советы

СОВЕТ №1

При выборе автомобиля с подвеской McPherson обратите внимание на качество материалов и сборки. Высококачественные компоненты обеспечивают лучшую управляемость и долговечность, что особенно важно для городских условий.

СОВЕТ №2

Регулярно проверяйте состояние элементов подвески, таких как амортизаторы и пружины. Своевременная диагностика и замена изношенных деталей помогут избежать серьезных поломок и улучшат комфорт при вождении.

СОВЕТ №3

Если вы планируете модификацию автомобиля, учитывайте, что подвеска McPherson может ограничивать возможности тюнинга. Изучите доступные варианты и проконсультируйтесь с профессионалами, чтобы не ухудшить характеристики автомобиля.