Передняя подвеска макферсон – Макферсон (подвеска) — Википедия

Макферсон (подвеска) — Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Макферсон. Подвеска макферсон на примере правого переднего колеса на заднеприводном автомобиле:
     Детали кузова,      Нижний рычаг,      Растяжка (реактивная тяга) или стабилизатор поперечной устойчивости,      Упругий элемент (пружина),      Амортизаторная стойка,      Шарнирное крепление стойки,      Поворотный кулак и ступица колеса,      Рулевая тяга. Графический способ нахождения центра крена подвески типа «макферсон»

Подвеска макферсон, она же подвеска Мак-Ферсона (англ. MacPherson suspension) или подвеска на направляющих стойках, «качающаяся свеча» — тип автомобильной подвески, основным элементом которой является амортизаторная стойка (англ. MacPherson strut)[1]. Названа по имени инженер-конструктора автомобильной компании «General Motors» Эрла Стили МакФерсона (Earle S. MacPherson, 1891—1960), автора конструкции.

Была получена дальнейшим развитием подвески на двойных поперечных рычагах, но имеет лишь один поперечный рычаг внизу, взамен же второго рычага применён высоко расположенный под крылом шарнир — крепление на брызговике крыла поворотной (в случае передней подвески с управляемыми колёсами) стойки, играющей одновременно роль амортизатора, которая связывает этот шарнир с нижним поперечным рычагом. Стабилизатор поперечной устойчивости в такой подвеске зачастую играет роль части нижнего рычага — растяжки, что отражено на иллюстрации; в ином случае — на современных автомобилях как правило — применяются треугольные или Г-образные рычаги и отдельный стабилизатор[1].

Для подвески макферсон важное значение имеет такой параметр, как наклон амортизаторной стойки, которая в её случае фактически выполняет роль шкворня. Для коррекции ходовых качеств автомобиля применяют как продольный, так и поперечный наклон.

В редких случаях в качестве упругого элемента в подвеске макферсон может использоваться не пружина, а торсион — примером такой подвески является передняя на «Порше 911», или даже поперечная рессора, заменяющая поперечный рычаг или действующая в паре с ним[1]. Кроме того, пружина в такой подвеске вовсе не обязательно располагается вокруг амортизаторной стойки — например, на Mercedes-Benz W124 и многих автомобилях платформы Ford Fox пружина и амортизаторная стойка передней подвески макферсон были смонтированы отдельно друг от друга.

Подвеска макферсон может использоваться как для передних, так и для задних колёс. Однако в англоязычных странах аналогичную подвеску задних колёс принято называть «подвеской Чепмена» (англ. Chapman strut). В отечественной практике иногда в том же значении используется термин «свечная подвеска» или «качающаяся свеча».

В сравнении с подвеской на двойных поперечных рычагах, макферсон уступает по параметрам кинематики (главным образом из-за существенно большего изменения развала колёс при ходах сжатия и отбоя), в значительно большей степени передаёт на кузов автомобиля вибрации и шумы, занимает много места по высоте, а также сложнее в обслуживании из-за необходимости демонтажа всей стойки, например, для замены или ремонта амортизатора, но более дёшева и технологична в производстве, компактна по ширине и имеет небольшую массу, что обусловило широчайшее её применение в практике современного автомобилестроения.

История

Свечная подвеска — предшественник «макферсона» (Fournier Voiturette BaBy, 1912 год). Движение колеса задано направляющей стойкой, также играющей роль шкворня.
Ford Vedette — первый автомобиль с подвеской системы Макферсона

Эта подвеска была названа по имени американского инженера из фирмы «Форд» Эрла Стили Макферсона, который разработал её во второй половине сороковых годов, ещё будучи сотрудником GM и работая над проектом разработанного для американского рынка, но не пошедшего в серийное производство лёгкого и дешёвого автомобиля Chevrolet Cadet[2], а впоследствии впервые применил на серийном автомобиле модели «Форд Ведет» 1948 года, выпускавшейся французским филиалом компании[3]. Позднее она использовалась на Ford Zephyr (1950) и Ford Consul (1951), которые также претендуют на звание первых

крупносерийных автомобилей с такой подвеской, так как выпускавший Vedette завод в Пуасси первоначально испытывал большие затруднения с освоением новой модели.

На самом деле, предшествовавшие «макферсону» подвески с направляющими стойками (но без нижнего рычага) применялись и намного ранее, вплоть до самого конца XIX века, а в середине двадцатых годов XX века инженером фирмы «Фиат» Guido Fornaca был разработан тип подвески с рычагом и направляющей стойкой, очень похожий на «макферсон» — считается, что Макферсон частично воспользовался его разработками[4].

Ещё одна линия развития, ведущая к подвеске данного типа — разновидность передней подвески на двух поперечных рычагах неравной длины, в которой пружина в едином блоке с амортизатором была вынесена в пространство над верхним рычагом. Это делало подвеску более компактной, разгружало нижний шаровой шарнир от передачи вертикальных усилий и позволяло на переднеприводном автомобиле пропустить между рычагами полуось с шарниром.

Заменив верхний рычаг с шаровой опорой и расположенными над ним амортизатором и пружиной на задающую траекторию движения колеса амортизаторную стойку с закреплённым на брызговике крыла поворотным шарниром, Макферсон получил названную его именем компактную, конструктивно простую и дешёвую подвеску с кинематикой, в несколько упрощённом виде повторяющей подвеску на двойных поперечных рычагах.

Типичная конструкция передней подвески типа «макферсон» на современном автомобиле. Жёлтым выделен брызговик крыла с усилением, в который упирается стойка.

В изначальном варианте такой подвески, разработанном самим Макферсоном, шаровой шарнир располагался на продолжении оси амортизаторной стойки — таким образом, ось амортизаторной стойки была и осью поворота колеса. Позднее, например на Audi 80 и Volkswagen Passat первых поколений, шаровой шарнир стали смещать наружу к колесу, что позволяло сместить ось поворота колеса наружу от оси стойки и за счёт этого получить меньшие положительные, нулевые или даже отрицательные значения плеча обкатки.

[1]

Массовое распространение эта подвеска получила лишь в семидесятые годы, когда были окончательно решены технологические проблемы, в частности — массового изготовления амортизаторных стоек с необходимым ресурсом. В связи со своей технологичностью и дешевизной данный тип подвески впоследствии быстро нашёл очень широкое применение в автомобилестроении, несмотря на целый ряд недостатков.

Задняя подвеска Чепмена на шасси Lotus Elan.

В восьмидесятые годы наметилась тенденция к повсеместному использованию подвески макферсон, в том числе — на больших и сравнительно дорогих автомобилях (Audi 100, Mercedes-Benz W124, Opel Senator, практически весь модельный ряд BMW второй половины 70-х — начала 90-х годов и другие, а также многие американские модели). Однако впоследствии необходимость дальнейшего роста технических и потребительских качеств обусловила возврат на многих сравнительно дорогих автомобилях к подвеске на двойных поперечных рычагах (Audi A4 и A6, Mercedes-Benz W210, более новые модели BMW), более дорогой в производстве, но имеющей лучшие параметры кинематики и повышающей ездовой комфорт.

Макферсон создавал свою подвеску для установки на все колёса автомобиля, как передние, так и задние — в частности, именно так она была использована в проекте Chevrolet Cadet. Однако на первых серийных моделях подвеска его разработки была применена только спереди, а задняя из соображений упрощения и удешевления оставалась традиционной, зависимой с жёстким ведущим мостом на продольных рессорах.

Только в 1957 году инженер фирмы Lotus Колин Чепмен применил аналогичную подвеску для задних колёс модели «Лотус Элит», поэтому её в англоязычных странах принято называть «подвеской Чепмена». Но, к примеру, в Германии такой разницы не делается, и сочетание «задняя подвеска макферсон» считается вполне допустимым[1].

Видео по теме

Пневматизация макферсона

С активным развитием пневмоподвески пневмоэлементы стали занимать место классических амортизаторов . С одной стороны это дало возможность регулировать уровень просвета и уменьшить тряску , с другой стороны независимая пневмоподвеска наиболее сложна и дорога в изготовлении и эксплуатации.

Преимущества и недостатки

Преимущества

  1. Малые затраты на изготовление[1], упрощение сборки автомобиля на заводе-изготовителе — вся подвеска такого типа (поперечина, рычаги, стойки) как правило подсобирается на отдельном конвейере и устанавливается за один приём.
  2. Компактность в продольном и поперечном направлениях[1].
  3. Большое расстояние по высоте между опорными узлами, что уменьшает боковые и продольные силы, возникающие в местах крепления к кузову[1].
  4. Возможность осуществления больших конструктивных ходов[1].
  5. Меньшая масса неподрессоренных частей.
  6. Верхняя опора стойки представляет собой упорный подшипник качения, с огромным ресурсом. Рычаг и шаровой шарнир в этой конструкции разгружены от передаваемых при проезде неровностей дороги вертикальных усилий, вследствие чего имеют значительный ресурс и могут быть предельно облегчены, причём диагностика неисправности шарниров облегчена благодаря наличию чётких симптомов их износа — постукивание и неустойчивость на скорости, на что водитель сразу обращает внимание.

Недостатки

  1. Несколько худшие параметры кинематики по сравнению с подвеской на двух поперечных или продольных рычагах: при большом ходе подвески развал (угол наклона колеса к вертикальной плоскости) будет меняться в значительных пределах, и тем больше, чем больше ход подвески[1]. При ходе сжатия подвески выставленный изначально положительный развал колёс быстро сменяется отрицательным, что в случае передней подвески означает ухудшение устойчивости и управляемости автомобиля из-за снижения сцепления его колёс с дорожным покрытием.
  2. Передача усилия на сравнительно слабый брызговик крыла, что требует его усиления
    [1]
    ; при езде по плохим дорогам и при работе подвески «на пробой» начинается разрушение точек крепления стоек на брызговике крыла с образованием на нём усталостных трещин и началом коррозионного процесса, поэтому подвеска «макферсон» пригодна главным образом для эксплуатации на хороших благоустроенных дорогах. При эксплуатации на плохих дорогах она малодолговечна по сравнению с иными типами подвесок.
  3. Амортизаторная стойка является высоконагруженным элементом подвески, через который передаются на несущую систему автомобиля все воспринимаемые подвеской вертикальные усилия и толчки, и в ходе эксплуатации достаточно часто выходит из строя, особенно при езде по неровным дорогам. При этом её стоимость и сложность работ по её замене достаточно велики. При пробое подвески может не выдержать нижний клапан стойки, что выводит из строя её амортизаторную часть, при этом большинство современных стоек являются неразборными и заменяются исключительно в сборе. Езда с «пробитой» стойкой, в свою очередь, приводит к повреждению узла крепления стойки к брызговику крыла и, в конечном итоге, оканчивается деформацией кузова с нарушением геометрии подвески, устранимым лишь дорогостоящим кузовным ремонтом.
  4. Сложность изоляции от дорожных шумов[1].
  5. Меньшая компенсация продольного крена («клевка») при торможении, по сравнению с подвеской на двойных рычагах[1]. Особенно это проявлялось на бывшей наиболее распространённой в ранних конструкциях разновидности подвески макферсон с расположенным перед рычагами стабилизатором поперечной устойчивости, играющим одновременно роль части нижнего рычага. Так как по соображениям сохранения необходимого дорожного просвета под передним свесом крепления стабилизатора на кузове располагались сравнительно высоко, оси рычагов подвески оказывались направлены таким образом, что «клевок» при торможении даже усиливался, так как ось рычага проходила дальше от центра тяжести, чем при рычагах, параллельных земле. С 1990-х годов рычаги подвески макферсон стали обычно делать L-образными, с большим основанием, что позволило отказаться от использования плеч стабилизатора в качестве части рычага подвески и задать более оптимальную с точки зрения противодействия «клевку» при торможении геометрию.
  6. Трение между штоком и направляющей, ухудшающее работу подвески[1].

Из-за этого, подвеска макферсон практически никогда не используется на:

  • Гоночных и дорогостоящих спортивных моделях — преимущество в стоимости не компенсирует некоторое ухудшение кинематики, критичное для таких автомобилей[1];
  • Лёгких грузовых автомобилях с независимой подвеской — из-за больших нагрузок в зоне крепления стойки к брызговику[1];
  • Настоящих внедорожниках, рассчитанных на постоянную эксплуатацию по плохим дорогам и за их пределами;
  • Рамных автомобилях — для установки верхних опор стоек в этом случае требуются громоздкие кронштейны, что делает «макферсон» сравнительно неудобным типом подвески для рамного шасси;
  • Также долгое время не применялась на автомобилях с гидропневматической подвеской — из-за отсутствия места для гидропневматического упругого элемента[1] (но впоследствии применялась на автомобилях компании Citroën, таких как: Citroën BX, Citroën Xantia, Citroën XM, Citroën C5 I поколения).

Источники и примечания

  1. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Раймпель, Й. Шасси автомобиля (сокр. пер. с нем.) = Fahrwerktechnik. — Москва: Машиностроение, 1983. — Т. I. — С. 195—227. — 356 с.
  2. ↑ Статья о (англ.)
  3. ↑ 4Car 100 Greatest Innovations. Проверено 16 августа 2006. Архивировано 23 февраля 2012 года.
  4. ↑ Setright, L.J.K., «MacPherson Strut: Legs to Support the Car», in Northey, Tom, ed. World of Automobiles (London: Orbis, 1974), Volume 11, p.1235.

wiki2.red

Макферсон (подвеска) — Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Макферсон. Подвеска макферсон на примере правого переднего колеса на заднеприводном автомобиле:
     Детали кузова,      Нижний рычаг,      Растяжка (реактивная тяга) или стабилизатор поперечной устойчивости,      Упругий элемент (пружина),      Амортизаторная стойка,      Шарнирное крепление стойки,      Поворотный кулак и ступица колеса,      Рулевая тяга. Графический способ нахождения центра крена подвески типа «макферсон»

Подвеска макферсон, она же подвеска Мак-Ферсона (англ. MacPherson suspension) или подвеска на направляющих стойках, «качающаяся свеча» — тип автомобильной подвески, основным элементом которой является амортизаторная стойка (англ. MacPherson strut)[1]. Названа по имени инженер-конструктора автомобильной компании «General Motors» Эрла Стили МакФерсона (Earle S. MacPherson, 1891—1960), автора конструкции.

Была получена дальнейшим развитием подвески на двойных поперечных рычагах, но имеет лишь один поперечный рычаг внизу, взамен же второго рычага применён высоко расположенный под крылом шарнир — крепление на брызговике крыла поворотной (в случае передней подвески с управляемыми колёсами) стойки, играющей одновременно роль амортизатора, которая связывает этот шарнир с нижним поперечным рычагом. Стабилизатор поперечной устойчивости в такой подвеске зачастую играет роль части нижнего рычага — растяжки, что отражено на иллюстрации; в ином случае — на современных автомобилях как правило — применяются треугольные или Г-образные рычаги и отдельный стабилизатор[1].

Для подвески макферсон важное значение имеет такой параметр, как наклон амортизаторной стойки, которая в её случае фактически выполняет роль шкворня. Для коррекции ходовых качеств автомобиля применяют как продольный, так и поперечный наклон.

В редких случаях в качестве упругого элемента в подвеске макферсон может использоваться не пружина, а торсион — примером такой подвески является передняя на «Порше 911», или даже поперечная рессора, заменяющая поперечный рычаг или действующая в паре с ним[1]. Кроме того, пружина в такой подвеске вовсе не обязательно располагается вокруг амортизаторной стойки — например, на Mercedes-Benz W124 и многих автомобилях платформы Ford Fox пружина и амортизаторная стойка передней подвески макферсон были смонтированы отдельно друг от друга.

Подвеска макферсон может использоваться как для передних, так и для задних колёс. Однако в англоязычных странах аналогичную подвеску задних колёс принято называть «подвеской Чепмена» (англ. Chapman strut). В отечественной практике иногда в том же значении используется термин «свечная подвеска» или «качающаяся свеча».

В сравнении с подвеской на двойных поперечных рычагах, макферсон уступает по параметрам кинематики (главным образом из-за существенно большего изменения развала колёс при ходах сжатия и отбоя), в значительно большей степени передаёт на кузов автомобиля вибрации и шумы, занимает много места по высоте, а также сложнее в обслуживании из-за необходимости демонтажа всей стойки, например, для замены или ремонта амортизатора, но более дёшева и технологична в производстве, компактна по ширине и имеет небольшую массу, что обусловило широчайшее её применение в практике современного автомобилестроения.

История

Свечная подвеска — предшественник «макферсона» (Fournier Voiturette BaBy, 1912 год). Движение колеса задано направляющей стойкой, также играющей роль шкворня. Ford Vedette — первый автомобиль с подвеской системы Макферсона

Эта подвеска была названа по имени американского инженера из фирмы «Форд» Эрла Стили Макферсона, который разработал её во второй половине сороковых годов, ещё будучи сотрудником GM и работая над проектом разработанного для американского рынка, но не пошедшего в серийное производство лёгкого и дешёвого автомобиля Chevrolet Cadet[2], а впоследствии впервые применил на серийном автомобиле модели «Форд Ведет» 1948 года, выпускавшейся французским филиалом компании[3]. Позднее она использовалась на Ford Zephyr (1950) и Ford Consul (1951), которые также претендуют на звание первых крупносерийных автомобилей с такой подвеской, так как выпускавший Vedette завод в Пуасси первоначально испытывал большие затруднения с освоением новой модели.

На самом деле, предшествовавшие «макферсону» подвески с направляющими стойками (но без нижнего рычага) применялись и намного ранее, вплоть до самого конца XIX века, а в середине двадцатых годов XX века инженером фирмы «Фиат» Guido Fornaca был разработан тип подвески с рычагом и направляющей стойкой, очень похожий на «макферсон» — считается, что Макферсон частично воспользовался его разработками[4].

Ещё одна линия развития, ведущая к подвеске данного типа — разновидность передней подвески на двух поперечных рычагах неравной длины, в которой пружина в едином блоке с амортизатором была вынесена в пространство над верхним рычагом. Это делало подвеску более компактной, разгружало нижний шаровой шарнир от передачи вертикальных усилий и позволяло на переднеприводном автомобиле пропустить между рычагами полуось с шарниром.

Заменив верхний рычаг с шаровой опорой и расположенными над ним амортизатором и пружиной на задающую траекторию движения колеса амортизаторную стойку с закреплённым на брызговике крыла поворотным шарниром, Макферсон получил названную его именем компактную, конструктивно простую и дешёвую подвеску с кинематикой, в несколько упрощённом виде повторяющей подвеску на двойных поперечных рычагах.

Типичная конструкция передней подвески типа «макферсон» на современном автомобиле. Жёлтым выделен брызговик крыла с усилением, в который упирается стойка.

В изначальном варианте такой подвески, разработанном самим Макферсоном, шаровой шарнир располагался на продолжении оси амортизаторной стойки — таким образом, ось амортизаторной стойки была и осью поворота колеса. Позднее, например на Audi 80 и Volkswagen Passat первых поколений, шаровой шарнир стали смещать наружу к колесу, что позволяло сместить ось поворота колеса наружу от оси стойки и за счёт этого получить меньшие положительные, нулевые или даже отрицательные значения плеча обкатки.[1]

Массовое распространение эта подвеска получила лишь в семидесятые годы, когда были окончательно решены технологические проблемы, в частности — массового изготовления амортизаторных стоек с необходимым ресурсом. В связи со своей технологичностью и дешевизной данный тип подвески впоследствии быстро нашёл очень широкое применение в автомобилестроении, несмотря на целый ряд недостатков.

Задняя подвеска Чепмена на шасси Lotus Elan.

В восьмидесятые годы наметилась тенденция к повсеместному использованию подвески макферсон, в том числе — на больших и сравнительно дорогих автомобилях (Audi 100, Mercedes-Benz W124, Opel Senator, практически весь модельный ряд BMW второй половины 70-х — начала 90-х годов и другие, а также многие американские модели). Однако впоследствии необходимость дальнейшего роста технических и потребительских качеств обусловила возврат на многих сравнительно дорогих автомобилях к подвеске на двойных поперечных рычагах (Audi A4 и A6, Mercedes-Benz W210, более новые модели BMW), более дорогой в производстве, но имеющей лучшие параметры кинематики и повышающей ездовой комфорт.

Макферсон создавал свою подвеску для установки на все колёса автомобиля, как передние, так и задние — в частности, именно так она была использована в проекте Chevrolet Cadet. Однако на первых серийных моделях подвеска его разработки была применена только спереди, а задняя из соображений упрощения и удешевления оставалась традиционной, зависимой с жёстким ведущим мостом на продольных рессорах.

Только в 1957 году инженер фирмы Lotus Колин Чепмен применил аналогичную подвеску для задних колёс модели «Лотус Элит», поэтому её в англоязычных странах принято называть «подвеской Чепмена». Но, к примеру, в Германии такой разницы не делается, и сочетание «задняя подвеска макферсон» считается вполне допустимым[1].

Пневматизация макферсона

С активным развитием пневмоподвески пневмоэлементы стали занимать место классических амортизаторов . С одной стороны это дало возможность регулировать уровень просвета и уменьшить тряску , с другой стороны независимая пневмоподвеска наиболее сложна и дорога в изготовлении и эксплуатации.

Преимущества и недостатки

Преимущества

  1. Малые затраты на изготовление[1], упрощение сборки автомобиля на заводе-изготовителе — вся подвеска такого типа (поперечина, рычаги, стойки) как правило подсобирается на отдельном конвейере и устанавливается за один приём.
  2. Компактность в продольном и поперечном направлениях[1].
  3. Большое расстояние по высоте между опорными узлами, что уменьшает боковые и продольные силы, возникающие в местах крепления к кузову[1].
  4. Возможность осуществления больших конструктивных ходов[1].
  5. Меньшая масса неподрессоренных частей.
  6. Верхняя опора стойки представляет собой упорный подшипник качения, с огромным ресурсом. Рычаг и шаровой шарнир в этой конструкции разгружены от передаваемых при проезде неровностей дороги вертикальных усилий, вследствие чего имеют значительный ресурс и могут быть предельно облегчены, причём диагностика неисправности шарниров облегчена благодаря наличию чётких симптомов их износа — постукивание и неустойчивость на скорости, на что водитель сразу обращает внимание.

Недостатки

  1. Несколько худшие параметры кинематики по сравнению с подвеской на двух поперечных или продольных рычагах: при большом ходе подвески развал (угол наклона колеса к вертикальной плоскости) будет меняться в значительных пределах, и тем больше, чем больше ход подвески[1]. При ходе сжатия подвески выставленный изначально положительный развал колёс быстро сменяется отрицательным, что в случае передней подвески означает ухудшение устойчивости и управляемости автомобиля из-за снижения сцепления его колёс с дорожным покрытием.
  2. Передача усилия на сравнительно слабый брызговик крыла, что требует его усиления[1]; при езде по плохим дорогам и при работе подвески «на пробой» начинается разрушение точек крепления стоек на брызговике крыла с образованием на нём усталостных трещин и началом коррозионного процесса, поэтому подвеска «макферсон» пригодна главным образом для эксплуатации на хороших благоустроенных дорогах. При эксплуатации на плохих дорогах она малодолговечна по сравнению с иными типами подвесок.
  3. Амортизаторная стойка является высоконагруженным элементом подвески, через который передаются на несущую систему автомобиля все воспринимаемые подвеской вертикальные усилия и толчки, и в ходе эксплуатации достаточно часто выходит из строя, особенно при езде по неровным дорогам. При этом её стоимость и сложность работ по её замене достаточно велики. При пробое подвески может не выдержать нижний клапан стойки, что выводит из строя её амортизаторную часть, при этом большинство современных стоек являются неразборными и заменяются исключительно в сборе. Езда с «пробитой» стойкой, в свою очередь, приводит к повреждению узла крепления стойки к брызговику крыла и, в конечном итоге, оканчивается деформацией кузова с нарушением геометрии подвески, устранимым лишь дорогостоящим кузовным ремонтом.
  4. Сложность изоляции от дорожных шумов[1].
  5. Меньшая компенсация продольного крена («клевка») при торможении, по сравнению с подвеской на двойных рычагах[1]. Особенно это проявлялось на бывшей наиболее распространённой в ранних конструкциях разновидности подвески макферсон с расположенным перед рычагами стабилизатором поперечной устойчивости, играющим одновременно роль части нижнего рычага. Так как по соображениям сохранения необходимого дорожного просвета под передним свесом крепления стабилизатора на кузове располагались сравнительно высоко, оси рычагов подвески оказывались направлены таким образом, что «клевок» при торможении даже усиливался, так как ось рычага проходила дальше от центра тяжести, чем при рычагах, параллельных земле. С 1990-х годов рычаги подвески макферсон стали обычно делать L-образными, с большим основанием, что позволило отказаться от использования плеч стабилизатора в качестве части рычага подвески и задать более оптимальную с точки зрения противодействия «клевку» при торможении геометрию.
  6. Трение между штоком и направляющей, ухудшающее работу подвески[1].

Из-за этого, подвеска макферсон практически никогда не используется на:

  • Гоночных и дорогостоящих спортивных моделях — преимущество в стоимости не компенсирует некоторое ухудшение кинематики, критичное для таких автомобилей[1];
  • Лёгких грузовых автомобилях с независимой подвеской — из-за больших нагрузок в зоне крепления стойки к брызговику[1];
  • Настоящих внедорожниках, рассчитанных на постоянную эксплуатацию по плохим дорогам и за их пределами;
  • Рамных автомобилях — для установки верхних опор стоек в этом случае требуются громоздкие кронштейны, что делает «макферсон» сравнительно неудобным типом подвески для рамного шасси;
  • Также долгое время не применялась на автомобилях с гидропневматической подвеской — из-за отсутствия места для гидропневматического упругого элемента[1] (но впоследствии применялась на автомобилях компании Citroën, таких как: Citroën BX, Citroën Xantia, Citroën XM, Citroën C5 I поколения).

Источники и примечания

  1. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Раймпель, Й. Шасси автомобиля (сокр. пер. с нем.) = Fahrwerktechnik. — Москва: Машиностроение, 1983. — Т. I. — С. 195—227. — 356 с.
  2. ↑ Статья о (англ.)
  3. ↑ 4Car 100 Greatest Innovations. Проверено 16 августа 2006. Архивировано 23 февраля 2012 года.
  4. ↑ Setright, L.J.K., «MacPherson Strut: Legs to Support the Car», in Northey, Tom, ed. World of Automobiles (London: Orbis, 1974), Volume 11, p.1235.

wikipedia.green

Макферсон (подвеска) — Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Макферсон. Подвеска макферсон на примере левого переднего колеса на заднеприводном автомобиле:
     Детали кузова,      Нижний рычаг,      Растяжка (реактивная тяга) или стабилизатор поперечной устойчивости,      Упругий элемент (пружина),      Амортизаторная стойка,      Шарнирное крепление стойки,      Поворотный кулак и ступица колеса,      Рулевая тяга. Графический способ нахождения центра крена подвески типа «макферсон»

Подвеска макферсон, она же подвеска Макферсона (англ. MacPherson suspension) или подвеска на направляющих стойках, «качающаяся свеча» — тип автомобильной подвески, основным элементом которой является амортизаторная стойка (англ. MacPherson strut)[1]. Названа по имени инженер-конструктора автомобильной компании «General Motors» Эрла Стила Макферсона, автора конструкции.

Была получена дальнейшим развитием подвески на двойных поперечных рычагах, но имеет лишь один поперечный рычаг внизу, взамен же второго рычага применён высоко расположенный под крылом шарнир — крепление на брызговике крыла поворотной (в случае передней подвески с управляемыми колёсами) стойки, играющей одновременно роль амортизатора, которая связывает этот шарнир с нижним поперечным рычагом. Стабилизатор поперечной устойчивости в такой подвеске зачастую играет роль части нижнего рычага — растяжки, что отражено на иллюстрации; в ином случае — на современных автомобилях как правило — применяются треугольные или Г-образные рычаги и отдельный стабилизатор[1].

Для подвески макферсон важное значение имеет такой параметр, как наклон амортизаторной стойки, которая в её случае фактически выполняет роль шкворня. Для коррекции ходовых качеств автомобиля применяют как продольный, так и поперечный наклон.

В редких случаях в качестве упругого элемента в подвеске макферсон может использоваться не пружина, а торсион — примером такой подвески является передняя на «Порше 911», или даже поперечная рессора, заменяющая поперечный рычаг или действующая в паре с ним[1]. Кроме того, пружина в такой подвеске вовсе не обязательно располагается вокруг амортизаторной стойки — например, на Mercedes-Benz W124 и многих автомобилях платформы Ford Fox пружина и амортизаторная стойка передней подвески макферсон были смонтированы отдельно друг от друга.

Подвеска макферсон может использоваться как для передних, так и для задних колёс. Однако в англоязычных странах аналогичную подвеску задних колёс принято называть «подвеской Чепмена» (англ. Chapman strut). В отечественной практике иногда в том же значении используется термин «свечная подвеска» или «качающаяся свеча».

В сравнении с подвеской на двойных поперечных рычагах, макферсон уступает по параметрам кинематики (главным образом из-за существенно большего изменения развала колёс при ходах сжатия и отбоя), в значительно большей степени передаёт на кузов автомобиля вибрации и шумы, занимает много места по высоте, а также сложнее в обслуживании из-за необходимости демонтажа всей стойки, например, для замены или ремонта амортизатора, но более дёшева и технологична в производстве, компактна по ширине и имеет небольшую массу, что обусловило широчайшее её применение в практике современного автомобилестроения.

История

Свечная подвеска — предшественник «макферсона» (Fournier Voiturette BaBy, 1912 год). Движение колеса задано направляющей стойкой, также играющей роль шкворня. Ford Vedette — первый автомобиль с подвеской системы Макферсона

Эта подвеска была названа по имени американского инженера из фирмы «Форд» Эрла Стила Макферсона, который разработал её во второй половине сороковых годов, ещё будучи сотрудником GM и работая над проектом разработанного для американского рынка, но не пошедшего в серийное производство лёгкого и дешёвого автомобиля Chevrolet Cadet[2], а впоследствии впервые применил на серийном автомобиле модели «Форд Ведет» 1948 года, выпускавшейся французским филиалом компании[3]. Позднее она использовалась на Ford Zephyr (1950) и Ford Consul (1951), которые также претендуют на звание первых крупносерийных автомобилей с такой подвеской, так как выпускавший Vedette завод в Пуасси первоначально испытывал большие затруднения с освоением новой модели.

На самом деле, предшествовавшие «макферсону» подвески с направляющими стойками (но без нижнего рычага) применялись и намного ранее, вплоть до самого конца XIX века, а в середине двадцатых годов XX века инженером фирмы «Фиат» Guido Fornaca был разработан тип подвески с рычагом и направляющей стойкой, очень похожий на «макферсон» — считается, что Макферсон частично воспользовался его разработками[4].

Ещё одна линия развития, ведущая к подвеске данного типа — разновидность передней подвески на двух поперечных рычагах неравной длины, в которой пружина в едином блоке с амортизатором была вынесена в пространство над верхним рычагом. Это делало подвеску более компактной, разгружало нижний шаровой шарнир от передачи вертикальных усилий и позволяло на переднеприводном автомобиле пропустить между рычагами полуось с шарниром.

Заменив верхний рычаг с шаровой опорой и расположенными над ним амортизатором и пружиной на задающую траекторию движения колеса амортизаторную стойку с закреплённым на брызговике крыла поворотным шарниром, Макферсон получил названную его именем компактную, конструктивно простую и дешёвую подвеску с кинематикой, в несколько упрощённом виде повторяющей подвеску на двойных поперечных рычагах.

Типичная конструкция передней подвески типа «макферсон» на современном автомобиле. Жёлтым выделен брызговик крыла с усилением, в который упирается стойка.

В изначальном варианте такой подвески, разработанном самим Макферсоном, шаровой шарнир располагался на продолжении оси амортизаторной стойки — таким образом, ось амортизаторной стойки была и осью поворота колеса. Позднее, например на Audi 80 и Volkswagen Passat первых поколений, шаровой шарнир стали смещать наружу к колесу, что позволяло сместить ось поворота колеса наружу от оси стойки и за счёт этого получить меньшие положительные, нулевые или даже отрицательные значения плеча обкатки.[1]

Массовое распространение эта подвеска получила лишь в семидесятые годы, когда были окончательно решены технологические проблемы, в частности — массового изготовления амортизаторных стоек с необходимым ресурсом. В связи со своей технологичностью и дешевизной данный тип подвески впоследствии быстро нашёл очень широкое применение в автомобилестроении, несмотря на целый ряд недостатков.

Задняя подвеска Чепмена на шасси Lotus Elan.

В восьмидесятые годы наметилась тенденция к повсеместному использованию подвески макферсон, в том числе — на больших и сравнительно дорогих автомобилях (Audi 100, Mercedes-Benz W124, Opel Senator, практически весь модельный ряд BMW второй половины 70-х — начала 90-х годов и другие, а также многие американские модели). Однако впоследствии необходимость дальнейшего роста технических и потребительских качеств обусловила возврат на многих сравнительно дорогих автомобилях к подвеске на двойных поперечных рычагах (Audi A4 и A6, Mercedes-Benz W210, более новые модели BMW), более дорогой в производстве, но имеющей лучшие параметры кинематики и повышающей ездовой комфорт.

Макферсон создавал свою подвеску для установки на все колёса автомобиля, как передние, так и задние — в частности, именно так она была использована в проекте Chevrolet Cadet. Однако на первых серийных моделях подвеска его разработки была применена только спереди, а задняя из соображений упрощения и удешевления оставалась традиционной, зависимой с жёстким ведущим мостом на продольных рессорах.

Только в 1957 году инженер фирмы Lotus Колин Чепмен применил аналогичную подвеску для задних колёс модели «Лотус Элит», поэтому её в англоязычных странах принято называть «подвеской Чепмена». Но, к примеру, в Германии такой разницы не делается, и сочетание «задняя подвеска макферсон» считается вполне допустимым[1].

Пневматизация макферсона

С активным развитием пневмоподвески пневмоэлементы стали занимать место классических амортизаторов . С одной стороны это дало возможность регулировать уровень просвета и уменьшить тряску , с другой стороны независимая пневмоподвеска наиболее сложна и дорога в изготовлении и эксплуатации.

Преимущества и недостатки

Преимущества

  1. Малые затраты на изготовление[1], упрощение сборки автомобиля на заводе-изготовителе — вся подвеска такого типа (поперечина, рычаги, стойки) как правило подсобирается на отдельном конвейере и устанавливается за один приём.
  2. Компактность в продольном и поперечном направлениях[1].
  3. Большое расстояние по высоте между опорными узлами, что уменьшает боковые и продольные силы, возникающие в местах крепления к кузову[1].
  4. Возможность осуществления больших конструктивных ходов[1].
  5. Меньшая масса неподрессоренных частей.
  6. Верхняя опора стойки представляет собой упорный подшипник качения, с огромным ресурсом. Рычаг и шаровой шарнир в этой конструкции разгружены от передаваемых при проезде неровностей дороги вертикальных усилий, вследствие чего имеют значительный ресурс и могут быть предельно облегчены, причём диагностика неисправности шарниров облегчена благодаря наличию чётких симптомов их износа — постукивание и неустойчивость на скорости, на что водитель сразу обращает внимание.

Недостатки

  1. Несколько худшие параметры кинематики по сравнению с подвеской на двух поперечных или продольных рычагах: при большом ходе подвески развал (угол наклона колеса к вертикальной плоскости) будет меняться в значительных пределах, и тем больше, чем больше ход подвески[1]. При ходе сжатия подвески выставленный изначально положительный развал колёс быстро сменяется отрицательным, что в случае передней подвески означает ухудшение устойчивости и управляемости автомобиля из-за снижения сцепления его колёс с дорожным покрытием.
  2. Передача усилия на сравнительно слабый брызговик крыла, что требует его усиления[1]; при езде по плохим дорогам и при работе подвески «на пробой» начинается разрушение точек крепления стоек на брызговике крыла с образованием на нём усталостных трещин и началом коррозионного процесса, поэтому подвеска «макферсон» пригодна главным образом для эксплуатации на хороших благоустроенных дорогах. При эксплуатации на плохих дорогах она малодолговечна по сравнению с иными типами подвесок.
  3. Амортизаторная стойка является высоконагруженным элементом подвески, через который передаются на несущую систему автомобиля все воспринимаемые подвеской вертикальные усилия и толчки, и в ходе эксплуатации достаточно часто выходит из строя, особенно при езде по неровным дорогам. При этом её стоимость и сложность работ по её замене достаточно велики. При пробое подвески может не выдержать нижний клапан стойки, что выводит из строя её амортизаторную часть, при этом большинство современных стоек являются неразборными и заменяются исключительно в сборе. Езда с «пробитой» стойкой, в свою очередь, приводит к повреждению узла крепления стойки к брызговику крыла и, в конечном итоге, оканчивается деформацией кузова с нарушением геометрии подвески, устранимым лишь дорогостоящим кузовным ремонтом.
  4. Сложность изоляции от дорожных шумов[1].
  5. Меньшая компенсация продольного крена («клевка») при торможении, по сравнению с подвеской на двойных рычагах[1]. Особенно это проявлялось на бывшей наиболее распространённой в ранних конструкциях разновидности подвески макферсон с расположенным перед рычагами стабилизатором поперечной устойчивости, играющим одновременно роль части нижнего рычага. Так как по соображениям сохранения необходимого дорожного просвета под передним свесом крепления стабилизатора на кузове располагались сравнительно высоко, оси рычагов подвески оказывались направлены таким образом, что «клевок» при торможении даже усиливался, так как ось рычага проходила дальше от центра тяжести, чем при рычагах, параллельных земле. С 1990-х годов рычаги подвески макферсон стали обычно делать L-образными, с большим основанием, что позволило отказаться от использования плеч стабилизатора в качестве части рычага подвески и задать более оптимальную с точки зрения противодействия «клевку» при торможении геометрию.
  6. Трение между штоком и направляющей, ухудшающее работу подвески[1].

Из-за этого, подвеска макферсон практически никогда не используется на:

  • Гоночных и дорогостоящих спортивных моделях — преимущество в стоимости не компенсирует некоторое ухудшение кинематики, критичное для таких автомобилей[1];
  • Лёгких грузовых автомобилях с независимой подвеской — из-за больших нагрузок в зоне крепления стойки к брызговику[1];
  • Настоящих внедорожниках, рассчитанных на постоянную эксплуатацию по плохим дорогам и за их пределами;
  • Рамных автомобилях — для установки верхних опор стоек в этом случае требуются громоздкие кронштейны, что делает «макферсон» сравнительно неудобным типом подвески для рамного шасси;
  • Также долгое время не применялась на автомобилях с гидропневматической подвеской — из-за отсутствия места для гидропневматического упругого элемента[1] (но впоследствии применялась на автомобилях компании Citroën, таких как: Citroën BX, Citroën Xantia, Citroën XM, Citroën C5 I поколения).

Источники и примечания

  1. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Раймпель, Й. Шасси автомобиля (сокр. пер. с нем.) = Fahrwerktechnik. — Москва: Машиностроение, 1983. — Т. I. — С. 195—227. — 356 с.
  2. ↑ SIA Flashback – The Truth About Chevy’s Cashiered Cadet (англ.)
  3. ↑ 4Car 100 Greatest Innovations (неопр.). Дата обращения 16 августа 2006. Архивировано 23 февраля 2012 года.
  4. ↑ Setright, L.J.K., «MacPherson Strut: Legs to Support the Car», in Northey, Tom, ed. World of Automobiles (London: Orbis, 1974), Volume 11, p.1235.

wiki.monavista.ru

схема, плюсы и минусы, на каких машинах используется

2619 Просмотров

Нет лучшего устройства, чем подвеска Макферсон. Она является самой распространенной из всех известных. Какова схема ее строения? Какие у нее минусы и плюсы? Обо всем этом можно будет прочитать в данной статье.

Положительные и отрицательные моменты

Самым главным в данном устройстве можно назвать стойку, которая играет роль амортизатора. Ее еще называют качающейся свечой. Обычно она применяется только в качестве передней подвески, но есть исключения. Благодаря ей движок и коробка передач могут расположиться под капотом в удобном месте. В переднеприводных машинах это самая лучшая подвеска.

Элементы подвески Макферсон

Элементы подвески Макферсон

Рассмотрим, какие есть плюсы в данном типе устройства:

  • на заводе на нее тратят меньше времени при изготовлении;
  • занимает мало места;
  • масса без рессоры меньше, чем у других подвесок;
  • большое значение имеет верхняя опора стойки, которая используется в качестве подшипника качения.

Теперь обратим внимание на то, какие есть минусы у данного типа устройства:

  • кинематика менее эффективна, чем на продольном или поперечном рычаге;
  • нужно усилить брызговое крыло;
  • на нем часто появляются разрывы там, где крепится подвеска, так как она не предназначена для передвижения по пересеченной местности;
  • часто ломаются стойки, необходимые для амортизации, поэтому требуется их дорогостоящая замена, да и выполнить эту работу очень сложно;
  • сильно шумно едет машина, поэтому в салоне стоит гул;
  • продольный крен при остановке совершает небольшой «клевок».

Именно эти недостатки, которые имеет подвеска Макферсон, мешают ей в полной мере работать, что приводит к ее малому использованию по сравнению с уже новыми подвесками. Поэтому на гоночных авто или дорогих автомобилях ее обычно не устанавливают. Ведь данное устройство подвергается большому расходу.

Причем схема устройства такова, что подвеску нельзя установить на грузовик. Поэтому теперь встретить Макферсон можно лишь в недорогих авто, в то время как на роскошных их почти не бывает.

Из чего состоит

Подвеска Макферсон включает в себя целый ряд деталей. Остановимся подробнее на каждом из типов. Другими словами, подробно изучим схему, которую имеет подвеска Макферсон.

  • Главным образом важен подрамник. Крепится он к авто благодаря сайлентблокам. Также используются опоры, выполненные из резины, смешанной с металлом, так меньше шума издает элемент. Деталь – это то, на что можно опереться, используемая для того, чтобы крепить рулевой механизм, поперечный рычаг, стабилизатор.
  • Далее скажем о рычагах с поперечным расположением, которые устанавливаются прямо на подрамнике. Они контролируют движение правого и левого колеса. Крепится устройство двойным стилем, так конструкция будет более жесткой. Сюда же крепится поворотный кулак, только на другом конце поперечного рычага.
  • Благодаря поворотному кулаку возможен поворот колес. Кулак состоит из двух элементов. Верхний кронштейн крепится на стойку для амортизации, нижний на поперечный рычаг. Сюда цепляется и два других элемента. Речь идет о механизме тормозного суппорта, а также ступица в сборе с подшипником.
  • Теперь перейдем к стойке для амортизации. Она состоит из собственного амортизатора и пружины. Стойка состоит из двух частей. Верхняя часть цепляется к брызговику, а нижняя к поворотному кулаку. Есть такие производители автомобилей, которые стойку делят на две разные детали: это пружина и амортизатор.
  • И, наконец, скажем о стабилизаторе, который служит для того, чтобы снизить боковой крен авто. Он цепляется за подрамник с использованием двух опорных палок, которые в свою очередь, крепятся к стабилизатору на шарнирах.

Подвеска Макферсон

Подвеска Макферсон

Еще можно говорить о торсионе, но обычно его структура опускается при описании строения подвески. Важные элемент были описаны. Именно на них строится вся подвеска, которая может прослужить долгие годы, если ее правильно использовать.

Заключение

Подводя итоги, скажем, что не на все автомобили разработчик желает установить подобную подвеску.

К тому же в некоторых моделях (например, «Мерседес» серии W124) используется разделение на отдельные детали тех элементов, которые в других авто служат как единое целое. Речь может идти, к примеру, о пружине и амортизаторе. Но все равно данная конструкция служит подвеской Макфресон. Хотя ее и могут называть «модифицированной».

portalmashin.ru

Вам может понравится

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о