Всё о покупке и продаже автомобилей
Всё о покупке и продаже автомобилей
Рубрики

Из чего состоит, как работает и где используется подвеска типа МакФерсон

Подвеска выступает в качестве крайне важного механизма в конструкции любого транспортного средства. С её помощью автомобиль может перемещаться по неровным участкам, создавая минимальный дискомфорт водителю и пассажирам. Уровень комфорта во многом зависит от того, какая именно подвеска используется на авто. Она будет принимать на себя все неровности, в то время как водитель и пассажир смогут ощущать лишь лёгкое покачивание. Чем выше качество подвески, тем удобнее передвигаться по дорогам. В настоящее время подвеска МакФерсон считается одним из наиболее популярных и эффективных решений для легковых автомобилей. Но конструкция имеет свои особенности, а также сильные и слабые стороны.

Устройство, принцип работы и применение подвески Макферсон

Изобретение и применение подвески Макферсона.

Немного истории

Эрл Стили МакФерсон. Именно так зовут того человека, в честь которого была названа подвеска типа МакФерсон. Это произошло ещё в конце 40-х годов прошлого века. Идея создания независимой подвески не является сугубо авторской. Здесь есть своя история, которую истинным автолюбителям нужно обязательно знать. Впервые его разработку использовали на американском автомобиле Vedett от компании Ford. Столь знаменательное для автомобильного мира событие привлекло к инженеру огромное внимание. В его изобретении заинтересовались многие автопроизводители. Но сначала подвеска была установлена на ещё пару автомобилей Ford. Свою подвеску МакФерсон не создавал с нуля, то есть он частично доработал и улучшил те решения, которые существовали ещё до него. Многие инженеры пытались создать нечто подобное ранее, но у них ничего существенного не получалось.

Во многом своим изобретением МакФерсон обязан сотруднику автоконцерна Fiat в лице Гвидо Форнака. Именно этот человек в своё время сумел построить подвеску, основанную на паре поперечных рычагов. Там устанавливался верхний рычаг вместе с шаровой опорой, а над ними размещался амортизационный блок. Этот узел Эрл поменял на стойку амортизатора с поворотным шарниром, который фиксировался на брызговике. Это позволило создать простую, очень компактную и дешёвую в изготовлении конструкцию. Она быстро завоевала популярность среди производителей недорогих легковых машин.

Изобретатель Эрл Стили МакФерсон

Разработка ушла в массы только спустя пару десятилетий после появления самого изобретения. Именно с 70-х годов прошлого века подвеску МакФерсон начали использовать повсеместно. Во многом это обусловлено тем, что с этого времени появились амортизационные стойки, ресурс которых значительно превосходил предыдущие конструкции. На самом деле Эрл МакФерсон создавал устройства для задней и передней оси автомобилей. Но применять подвеску стали только впереди, поскольку разработка для задних колёс требовала значительно больше денег от производителей. Потому там было принято решение задействовать независимый тип подвески с ведущим мостом с использованием продольных рессор.

Интересно, что заднюю подвеску МакФерсон всё равно использовали для серийного автомобиля. Первым таким авто стал Lotus Elite, а автором разработки считается инженер британской компании К. Чепмен. Поэтому схему с задней независимой подвеской типа МакФерсон часто называются подвеской Чепмена. Хотя здесь оба названия будут одинаково справедливыми.

Ключевая особенность

Независимая автомобильная подвеска типа МакФерсон, где в конструкции используется амортизационная стойка, не обрела бы такую невероятную популярность, не имей она некоторые важные особенности. Здесь ключевым моментом выступает тот факт, что подвеска не просто независимая. Конструкция независимая для каждого из колёс. Грубо говоря, подвеска монтируется отдельно на каждое колесо. Тут используется не пара поперечных рычагов, а только один. Второй рычаг заменили амортизирующей стойкой. В основном, на автомобилях стойка собирается с пружиной. Фиксация осуществляется с помощью поворотных шарниров на крыло транспортное средство.

Крайне редко вы встретите ситуацию, где стойка располагается прямо. Зачастую она размещается под определённым углом. Установленный угол имеет ключевое значение, поскольку оказывает непосредственное влияние на ходовые характеристики автомобиля. Подвеску этого типа можно использовать для установки на передние и задние колёса, но по факту, чаще всего, применяется только на передней оси.

Устройство подвески

Устройство и принцип работы

МакФерсону удалось создать действительно превосходную конструкцию, которая активно применяется на транспортных средствах по сей день. Да, постепенно в схему вносили некоторые точечные изменения, но устройство и принцип функционирования элементов классической системы остались прежними. Чтобы разобраться в работе передней подвески МакФерсон, следует детальнее изучить её основные компоненты и выполняемые ими задачи. Здесь используется четыре основных элемента, которые и создают общую конструкцию. У задней подвески МакФерсон устройство схожее, но из-за более широкого распространения именно о переднем типе схемы идёт речь.

  1. Подрамник. Схема начинается с подрамника, который выступает в качестве основного несущего элемента. Подрамником называют основу, к которой монтируются элементы рулевого механизма, опора поперечного рычага, а также стабилизатор, отвечающий за поперечную устойчивость. Подвеска МакФерсон предусматривает, что подрамник устанавливается на кузов с помощью сайлентблоков. Опоры выполнены из резинометаллических компонентов, что позволяет снизить уровень передачи вибраций и различного шума от дороги к кузову. Поперечные рычаги монтируются с использованием резиновых втулок. Рычаги фиксируются на подрамник с двух сторон. Двойное крепление обеспечивает максимальную жёсткость. С обратной стороны к рычагу присоединяют поворотный кулак.
  2. Поворотный кулак. Является последним компонентов в системе рулевого управления, который обеспечивает возможность управлять колёсами транспортного средства. Также кулак выступает в роли основы, на которую запрессовывают колёсную ступицу. Поворотный механизм монтируется прямо на рулевую тягу с помощью шарнирных соединений. Верхняя часть устанавливается на стойку амортизатора, а нижнюю соединяют с поперечным рычагом.
  3. Стойка амортизатора (или амортизационная стойка). Здесь соединяется пружина и амортизатор. Пружина, выполненная из металла, размещается равномерно по оси используемого амортизатора и монтируется на стойку. Чтобы менять характеристики упругости амортизационной пружины, около неё предусмотрен так называемый буфер сжатия. Фиксация осуществляется через нижнюю часть стойки к поворотному кулаку. Верхняя часть монтируется к брызговику. Для этого используется резиновая втулка.
  4. Стабилизатор. Здесь речь идёт о стабилизаторе поперечной устойчивости. Механизм необходим для минимизации бокового наклона транспортного средства. Фиксация происходит с использованием пары опор на подрамнике. На концах стабилизатора устанавливаются стойки амортизатора с применением штанг с шарнирными наконечниками.

Примерно так выглядит классическая конструкция подвески типа МакФерсон, которая широко и повсеместно применяется в современном автомобилестроении. Если говорить о том, как работает подвеска МакФерсон, то здесь можно рассмотреть примерную схему функционирования. При проезде колеса транспортного средства по неровности, оно поднимается или опускается. В такой ситуации возникает нагрузка, которая воспринимается пружиной. В зависимости от типа неровности, пружина будет сжиматься или распрямляться. Параллельно с этим амортизаторная стойка будет удлиняться или сокращаться. Частично нагрузка передаётся непосредственно на сам корпус.

Пружина начинает выпрямляться, то есть постепенно её форма восстанавливается. За счёт этого происходит удлинение стойки. Возникающие колебания гасятся с помощью работавшего амортизатора. Тем самым сводится к минимуму вертикальное перемещение автомобильного кузова относительно дорожного покрытия. Когда водитель осуществляет манёвры, стойка вместе с кулаком и колесом поворачивается. Автомобиль тем самым меняет направление своего движения, в зависимости от поворота рулевого колеса.

В большинстве своём подвеска такого типа, названная в честь Эрла МакФерсона, используется для установки на транспортные средства с передним приводом, где двигатель располагается поперёк хода машины. Если сравнивать с обычной двухрычажной подвеской, у МакФерсон есть целый ряд объективных преимуществ. Но существуют и определённые недостатки, о которых также нужно обязательно знать.

Различия между передней и задней подвеской

Преимущества и недостатки

Не существует идеальных систем и механизмов. Потому при изучении всех особенностей подвески МакФерсон, следует отдельно рассказать про сильные и слабые стороны этой конструкции. Во многом плюсы и минусы устройства повлияли на сферу применения конструкции. МакФерсон подходит не всем транспортным средствам, но на легковых автомобилях удаётся выявить наиболее важные сильные стороны этого решения.

Преимущества

Начнём с преимуществ, на которые указывают обычные автолюбители и настоящие эксперты. Все они сходятся во мнении, что подвеска типа МакФерсон имеет множество сильных сторон. Их список внушительный, потому постараемся остановиться на наиболее значимых. Главными сильными сторонами подвески МакФерсон считаются:

  • Высокий уровень технологичности при относительно небольших финансовых затратах на производство. Это современное решение с использованием ряда актуальных компонентов, которые не потребуют вкладывать огромных денег в разработку и изготовление. На производство узел обычно поступает в виде единого блока, из-за чего автопроизводителям удаётся существенно сокращать затраты по времени за сборку автомобилей;
  • Размеры. Конструкция от МакФерсона получилась компактной, потому для её размещения не требуются внушительные габариты самого транспортного средства. Это позволяет использовать такую схему на больших седанах и компактных городских автомобилях, которые стали невероятно популярными в наше время;
  • Вертикальные размеры. За счёт внушительного размера по вертикали создаётся оптимальный ход подвески в широких пределах работы узла;
  • Расстояние между опорными точками. Оно достаточно внушительное, из-за чего заметно снижается нагрузка на автомобильный кузов;
  • Масса. Если сравнивать с другими схемами подвески, МакФерсон весит объективно меньше своих основных конкурентов;
  • Ресурс. У деталей подвески типа МакФерсон очень солидный ресурс. Потому при грамотной эксплуатации узел долго не выходит из строя;
  • Распределение усилий. Оно рациональное, что позволяет снизить нагрузку на шаровую опору и нижний рычаг. Дополнительно это увеличивает срок службы таких компонентов как втулки, сайлетблоки и пр.;
  • Определение неисправностей. В случае с МакФерсон не составит труда определить, какой именно компонент вышел из строя. Это снижает количество затрачиваемого времени на диагностику, а также делает сам ремонт подвески транспортного средства более дешёвым.

Но не всё так идеально. Прежде чем делать окончательные выводы, обязательно изучите перечень имеющихся слабых сторон.

Недостатки

Несмотря на широкое применение в сфере автомобилестроения, эта схема подвески, разработанная американским инженером, не лишена определённых недостатков.

  1. Изменение кинематики при значительном ходе элементов относительно автомобильного кузова. В таких ситуациях меняется нормальный развал с положительного на отрицательный. Из-за этого падает устойчивость и ухудшается управляемость транспортным средством.
  2. Нагрузка на брызговики. При работе подвески типа МакФерсон основной удар от нагрузки принимает на себя брызговик, расположенный в моторном отсеке. Потому этот элемент при производстве автомобиля нужно обязательно укреплять. Если длительное время эксплуатировать авто в условиях плохой дороги, брызговик начнёт постепенно разрушаться.
  3. Стойка. Стойка амортизатора испытывает на себе огромные нагрузки, из-за чего при длительной эксплуатации автомобиля по плохой дороге возможен выход из строя нижних клапанов. За этим последует деструкция опорной площадки на кузове машины. Чтобы устранить такие последствия, нужно потратить внушительные деньги на ремонт.
  4. Шумность. Некоторые отмечают, что МакФерсон является довольно шумной подвеской. При этом сложно нанести на неё звукоизоляционные материалы, чтобы снизить уровень шума.
  5. Продольное раскачивание. Оно бывает сильным при торможениях. Клевки в таких ситуациях не всегда достаточно эффективно компенсируются подвеской. Учитывая размещение поперечных рычагов, клевок может даже усиливаться.
  6. Диаметр штока амортизационной стойки. Поскольку конструкция предусматривает использование достаточно большого диаметра, то это влечёт за собой увеличение трения. Чтобы преодолеть сопротивление, прикладываются дополнительные усилия, из-за чего значительно ухудшается реакция подвески типа МакФерсон на неровности дорожного покрытия.

Эти недостатки значительно ограничивают сферу применения такой подвески. Но в своей среде легковых машин МакФерсон можно считать лучшей, наиболее конструктивно простой, но в то же время надёжной и долговечной подвеской.

Недостатки подвески МакФерсона

Особенности применения

Важно чётко понимать, на каких машинах подвеска типа МакФерсон может применяться, а к каким транспортным средствам такое решение совершенно не подойдёт. Основной аудиторией для МакФерсон являются легковые автомобили, ориентированные на эксплуатацию в городских условиях. Как вы сами понимаете, это подавляющее большинство автомобилей в мире. Но имеющиеся недостатки системы МакФерсон указывают на то, что в определённых сферах использовать её категорически нельзя. В связи с этим специалисты выделяют несколько категорий транспортных средств, где практически никогда эта схема использоваться не будет:

  • Спортивные дорогие автомобили и гоночные машины. Из-за ухудшения кинематических характеристик производители отказываются от использования схемы МакФерсон, хоть она и заметно дешевле;
  • Лёгкие грузовые машины, оснащённые независимой подвеской. Здесь МакФерсон не подходит, поскольку имеется чрезмерно высокая нагрузка на зону крепления стойки на брызговике;
  • Полноценные внедорожники. Речь идёт о машинах, которые созданы для постоянной эксплуатации в тяжёлых условиях. Подобных нагрузок МакФерсон банально не выдержит;
  • Ровные машины. Чтобы установить верхнюю опору стойки на таких автомобилях, потребуется использовать огромные кронштейны. Это автоматически сделает такую подвеску совершенно неудобной для рамных типов шасси;
  • Гидропневматическая подвеска. Долгое время на автомобилях с такой системой МакФерсон не использовали. Но постепенно инженеры из Citroen пошли на риск, который во многом себя оправдал.

Если рассматривать МакФерсон с позиции всех этих типов транспортных средств, то у подвески действительно обнаруживается масса недостатков. Но важно понимать, что изначально на такие машины система не была ориентирована. Это решение для легковых автомобилей, которые активно эксплуатируются в городских условиях, но иногда подвергаются более серьёзным нагрузкам для преодоления лёгких препятствий, незначительного бездорожья, полевых дорог и пр.

Гоночный автомобиль

Отличительные характеристики

Если сравнивать разработку МакФерсона с предыдущим вариантом автомобильной подвески, то основная разница здесь заключается в том, что шаровую опору перенесли в верхнюю крайнюю точку стойки амортизатора. Параллельно с этим изменился шарнир, а опора стала шариковым подшипником радиального типа. Отныне вся нагрузка приходится на верхнюю часть стойки. Ранее в моторном отсеке использовать штампованные брызговики, изготовленные из тонкого металла. На нём крепился основной узел. Но с приходом подвески МакФерсон такой брызговик уже не мог выполнять свои задачи, потому его в несколько раз вынуждены были усилить. Пройдя все усовершенствования, новый вариант автомобильной подвески получил упрощённую схему, но максимально соответствовал всем актуальным требованиям в плане безопасности.

Основной пик популярности пришёлся на 70-ые годы прошлого века. С того момента началось активное применение разработки инженера Эрла МакФерсона, которое не снижается до сих пор. Это обусловлено появлением телескопической стойки амортизатора, ресурс которой значительно увеличился. Именно новый амортизатор сделал из подвески МакФерсон настоящий бестселлер своего времени, а также позволил сохранить устройство актуальным до нашего времени. Новые разработки в автомобилестроении позволили сделать подвеску Эрла технологичной, но вместе с этим очень дешёвой в плане изготовления. Поэтому МакФерсон активно используется на автомобилях бюджетного и среднего класса.

Реализация возможностей

Проблема реализации возможностей

В 1982 году подвеску МакФерсон начали использовать на более дорогих автомобилях. К таковым можно смело относить Audi 100, Mercedes 124, актуальный модельный ряд от BMW и множество других авто. Несколько лет решение автопроизводителей было совершенно оправданным и логичным. Но постепенно подвеска переставала соответствовать актуальным тенденциям, начинала устаревать. Её технические характеристики уже не соответствовали новым тенденциям в разработке автомобилей. Для более новых и дорогих машин МакФерсон больше не подходила, поскольку не могла обеспечить нужное качество кинематики и достаточно плавный ход. Да и производители дорогих иномарок не нуждались в том, чтобы использовать дешёвые компоненты.

Хотя схема МакФерсон соответствовала своим прямым функциям, всё равно от неё начали постепенно отказываться. Но производители дешёвых автомобилей не стали исключать из своей конструкции эту подвеску, поскольку она идеально подходила по характеристикам и стоимости. Постепенно подвеску улучшали и модернизировали, но она так и осталась достоянием преимущественно бюджетного сегмента автомобилестроения.

Mercedes-Benz W124

Дальнейшие перспективы

Как отмечают специалисты, ключевым недостатком узла считается расположение оси поворота на внутренней стороне относительно точки контакта колеса с дорожным покрытием. Из-за этого курсовая устойчивость снижается и увеличивается усилие на руле. Подвеска типа МакФерсон, где применяется обновлённая амортизирующая стойка, от этого во многом страдает. Поскольку амортизационная стойка и некоторые иные компоненты от классической подвески МакФерсон не могли справиться с таким недостатком, его решили устранить немецкие инженеры из компании ZF. Специалисты просто решили использовать несколько дополнительных компонентов. Обновлённая схема получила патент и новое название Revo Knuckle. Инженеры ввели пару шарниров, тем самым разделили функции поворотного устройства и направляющей.

Модернизированная конструкция позволила существенно снизить трение и люфтовые возмущения. Если учитывать характеристики нового решения, то такая схема во многом приблизилась обратно к конструкции с парой рычагов. Инженеры создали узел, который можно легко монтировать на автомобиль, не переделывая кузов. В результате улучшилось поведение автомобиля в поворотах, машина стала более устойчивой и предсказуемой. Особенно эффективно обновления себя показывают при наличии дорожной колеи. Очевидно, что классическая схема устройства подвески от Эрла МакФерсона в наше время не может быть актуальной. Регулярно требуются улучшения и модернизация, что позволяет конструкции идти в ногу со временем и соответствовать нынешним тенденциям автомобилестроения.

Подвеска Revo Knuckle

Но можно с уверенностью говорить о том, что МакФерсон создал в своё время настоящий шедевр инженерного искусства. Благодаря нему множество современных машин могут похвастаться качественной и недорогой подвеской. Это ещё и большое преимущество для самих автолюбителей. Подвеска является ключевым элементом конструкции автомобиля. А поскольку цена на схему МакФерсон небольшая, это удешевляет сам процесс изготовления машин. Отсюда в салонах мы видим недорогие иномарки, которые не особо уступают автомобилям с другими схемами подвески, относящимся к более дорогому классу.

Комментарии
  • ВКонтакте
  • facebook
  • на сайте
  • Добавить комментарий

Соц. сети