Подвеска МакФерсон McPherson

(1)
0
2935
Подвеска МакФерсон McPherson

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. 

ИСТОРИЯ

Подвеску Макферсона нередко называют амортизационной стойкой либо качающейся свечой. Главная её отличительная черта — наличие блока, состоящего из амортизатора, пропущенного внутри пружины. Иногда говорят о подвеске Макферсон с эластичным элементом, установленным отдельно от амортизатора, или с торсионом, использующимся вместо пружины, однако такие конструкции, по сути, являются творческими вариациями с иными техническими характеристиками.

Считается, что подвеска Макферсон была разработана в 40-е годы, хотя такое утверждение не полностью соответствует действительности. Ещё в 1912 году появились автомобили Fournier, в которых использовалась похожая схема, хотя направление движения задавалось отдельной стойкой.

450px Fournier Voiturette BaBy Type 1912 front suspension

В 1925 году компания FIAT создала подвеску с нижним рычагом и индивидуальной направляющей стойкой, которая конструктивно была очень похожа на современную ходовую часть типа Макферсон. Однако оба варианта подвески были достаточно сложны и дороги в производстве и ненадёжны, поэтому широкого распространения не получили.

Однако схема, предложенная итальянскими инженерами, понравилась ведущему конструктору компании Ford, Эрлу Макферсону, чьим именем и была впоследствии названа эта подвеска. Кроме того, он детально изучил широко распространённую ходовую часть с двумя асимметричными рычагами, закреплёнными в верхней и нижней точке ступицы. Такой вариант позволял разнести вертикальные и горизонтальные нагрузки на различные элементы подвески, увеличивая её надёжность. Кроме того, между рычагами оставалось пространство, в которое можно было пропустить приводной вал. С помощью двухрычажной схемы можно было создавать надёжные и долговечные переднеприводные автомобили, однако речь о доступной стоимости даже не шла.

Макферсон пошёл по пути упрощения. Он полностью избавился от верхнего рычага, шаровой опоры и прочих элементов, которые делали схему ненадёжной. Вместо них он установил классическую амортизаторную стойку, которую мы знаем, как подвеску типа Макферсон.

Точкой крепления стойки к кузову стал усилитель переднего крыла, который принял на себя основные нагрузки. Такая схема получилась очень удачной, поскольку она сочетала в себе надёжность, относительно хорошие эластокинематические параметры, простоту конструкции и значительную дешевизну. Для поворота колеса использовался специальный кулак, который перемещал шаровую опору, отвечавшую за положение колеса.

В классической подвеске Эрла Макферсона эта опора была своеобразным продолжением амортизаторной стойки, что делало её очень простой в изготовлении. Однако многие производители престижных автомобилей, которые заинтересовались подвеской Макферсон, монтировали управляемую шаровую опору максимально близко к колесу, что позволяло уменьшить плечо обкатки и достичь превосходного удобства управления автомобилем. Кроме того, подвеска Макферсон с отрицательным плечом обкатки позволила сделать современные автомобили безопасными, предотвратив потерю курсовой устойчивости при наезде на неровности.

Изначально Эрл Макферсон предполагал, что его подвеска в ещё более упрощённом варианте будет устанавливаться на заднюю ось автомобиля, что позволит сделать все четыре колеса абсолютно независимыми и улучшит характеристики управляемости. Однако компания Ford была не слишком заинтересована в использовании такой схемы — она предпочла ей заднюю полузависимую подвеску, соединённую эластичной поперечиной. А первый автомобиль с четырьмя колёсами, оснащёнными подвеской Макферсон — Chevrolet Cadet, не смог пройти ходовые испытания, и этот проект был закрыт.

SIA CashieredCadet lede

Chevrolet Cadet 1947

В 1957 году впервые появился модернизированный вариант подвески Макферсон для задней оси автомобиля — его предложил главный конструктор и основатель компании Lotus Колин Чепмэн. Его идея состояла в том, что направление колеса должна была задавать сама приводная полуось, а амортизаторная стойка крепилась к верхней точке ступицы независимо от неё. Это позволило добиться очень высокой надёжности и избавиться от множества проблем классической подвески Макферсона. Кроме того, вариант Чепмэна позволял достаточно просто регулировать угол развала, приспосабливая ходовую часть автомобиля к его текущему весу.

63lotus seven s2

Сейчас подвеска Макферсон активно применяется на массовых автомобилях и в ряде машин престижных брендов. Инженеры продолжают поиск путей её совершенствования, избавляясь от традиционных недостатков и находя новые преимущества. Однако некоторые производители вернулись к традиционной схеме с двумя качающимися рычагами, посчитав её более совершенной, а иные разработали собственную многорычажную конструкцию.

СТРОЕНИЕ

Podveska mcpherson 2

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.

Подрамник является несущим элементом подвески. Он крепится к кузову автомобиля с помощью резинометаллических опор – сайлентблоков. Применение резинометаллических элементов в конструкции подвески позволяют уменьшить вибрации и снизить шум. На некоторых автомоблиях предусмотрено жесткое крепление подрамника к кузову. К подрамнику крепятся опоры поперечного рычага, стабилизатор поперечной устойчивости, устанавливается рулевой механизм.

На подрамник с двух сторон крепятся поперечные рычаги (рычаг правого и левого колес). Каждый поперечный рычаг соединяется с подрамником в двух местах с помощью резиновых втулок. Двойное крепление рычага обеспечивает необходимую жесткость в продольном направлении. Другим концом поперечный рычаг через шаровую опору соединен с поворотным кулаком.

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 обеспечивает снижение боковых кренов автомобиля. Стабилизатор устанавливается в подрамнике посредством двух опор. Концы стабилизатора соединены с амортизаторными стойками с помощью соединительных штанг (стоек) с шарнирными наконечниками.

В некоторых машинах имеется раздельное расположение пружины и амортизатора - это все равно считается подвеской МакФерсон. Ведь её ключевой признак - это жесткая заделка стойки в поворотном кулаке. Такую схему часто называют "modified McPherson": по сравнению с традиционной (когда амортизатор расположен внутри пружины), она позволяет уменьшить общую высоту конструкции, что играет на руку компоновщикам.

УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ

Приведенное выше описание конструкции дает общее представление о том, что такое подвеска МакФерсон и как она работает. Одним из недостатков такой схемы является то, что плечо обкатки в ней имеет всегда положительное значение, иными словами, ось поворота находится с внутренней стороны от точки контакта колеса с дорогой. Это снижает курсовую устойчивость и создает значительные усилия на руле.

Проблема была решена известной немецкой компанией ZF Lemförder, которая предложила в классическую подвеску McPherson ввести ряд дополнительных элементов. Конструкция получила наименование Revo-Knuckle и была запатентована в Европе и на Американском континенте.

91cfb8s 960

Введение двух шарниров в схему позволило разделить функции направляющей и поворотного механизма. Стойка McPherson с поворотным кулаком Revo Такая конструкция значительно уменьшает трение и возмущение от люфтов. По своим параметрам данная конструкция приближается к схеме с двумя рычагами.

Конструкторам удалось сделать узел, который устанавливается на машину без переделки ее кузова простой заменой. В итоге поведение в поворотах, особенно при наличии колеи стало заметно более устойчивым и предсказуемым.

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.

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. 

ПРЕИМУЩЕСТВА 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

Еще одним плюсом такой конструкции стала ее смехотворная цена. По сравнению с двухрычажной подвеской, передняя подвеска МакФерсон стоит втрое дешевле и вчетверо дешевле, чем многорычажная. Еще свое существование она оправдала тем, что очень упростила жизнь конструкторам, которые разрабатывают переднеприводные автомобили. Представьте, сколько места экономит МакФерсон в колесной арке.

Передняя подвеска МакФерсон по стоимости выходит в несколько раз дешевле, чем многорычажная Подкапотное пространство увеличилось вполовину, а это позволило устанавливать и поперечные двигатели с коробкой вместе, и все навесное оборудование, а в некоторых еще места на запаску и на ящик с инструментами хватает. Кстати, об инструментах. МакФерсон так просто не разберешь. Имеется в виду классическая стойка с пружиной и амортизатором в одном блоке. Для этого применяется хитрый и дорогой прибор, который предназначен для разборки стоек.

НЕДОСТАТКИ 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 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 сделали МакФерсон распространенным типом подвески для бюджетных машин.

 

Прочитано 2935 раз
Поделись с друзьями:

Понравилось?! Не забудь поделиться! ;-)

    

Есть что рассказать? Тогда вам сюда...

--->

Мы в соцсетях