Подвеска макферсона своими руками

Подвеска Макферсон

Подвеска Макферсон устанавливается на переднюю ось автомобиля. Устройство представляет собой один из наиболее распространенных вариантов подвесок и представляет собой амортизационную стойку. За счет подвески Макферсон двигатель и коробку передач можно размещать под капотом. Такая конструкция применима для бюджетных авто. Что такое подвеска Макферсон, ее назначение, преимущества и недостатки рассмотрены более подробно в статье.

История подвески Макферсон

Подвеска была создана в сороковых годах прошлого века, ее создателем является инженер Эрл МакФерсон (США), который работал в тот период в компании GM. Устройство создавалось для авто модели Шевроле Кадет. Конструкторы планировали создать машину, которая стала бы доступной для рабочего класса. Но данный проект реализован не был, а подвеску использовали позднее на авто Ford Vedette.

Согласно первоначальному проекту подвеску Mcpherson можно было использовать как на передних, так и на задних колесах. Тем не менее, ее изначально устанавливали только на передней оси, задняя подвеска оставалась стандартной. На задних колесах ее впервые применили только в 1957 году.

Первые подвески типа Макферсон отличались тем, что шарообразный шарнир находился на продолжении амортизационной стойки, которая являлась к тому же поворотной осью. Постепенно конструкция была смещена ближе шарнирному колесу. Такое расположение впервые применили на машинах Фольксваген Пассат и Ауди 80. Система Макферсон до сих пор не утратила популярности и используется в строительстве современных автомобилей.

Как устроена подвеска Макферсона

Устройство фиксируется на каждое колесо. Схема устройства подвески довольно проста.Основным конструктивным элементом является амортизационная стойка, также есть поперечный рычаг и пружина. Кроме того, приспособление включает в свой состав следующие узлы:

• подрамник представляет собой опору для всей конструкции, этот элемент, как правило, жестко фиксируется к кузову, кроме того, возможен вариант крепления на сайлентблоки, данная деталь смягчает подвеску, а также влияет на улучшение качества езды, к подрамнику крепятся поперечные рычаги правого и левого колес;
• рычаг и стабилизатор поперечной устойчивости, рычаги: верхние и нижние, крепится к подрамнику и придают жесткость всей конструкции, с другой стороны фиксируется шаровая основа, которая в свою очередь, соединяется с поворотным кулаком;
• поворотный кулак соединяется с рулевым управлением с помощью шарниров, он является частью рулевого управления, позволяющий направлять колеса;
• стабилизатор поперечной устойчивости снижает боковой крен, эта деталь прикрепляется к стойке в том месте, где она соединяется с кулаком с помощью двух опорных элементов.

Основным элементом в схеме подвески, как уже говорилось выше, является амортизирующая стойка Макферсон, она оснащена соосно пружиной и собственно, стойкой. Основное крепление осуществляется с помощью поворотного шарнира, который крепится к крылу.

Конструкция передней подвески Макферсона имеет отличительное свойство, она независима и не влияет на положение другого колеса. Стойка закрепляется к брызговику крыла и поворотному рычагу за счет верхней и нижней опорной чаши соответственно. Такая система фиксации обеспечивает надежную связку, при этом колеса сохраняют независимый ход вверх и вниз. Функциональный принцип подвески заключается в том, что при езде по неровной поверхности колесо поднимается и опускается в зависимости от сжатия или разжимания пружины. Стойка при этом сокращается или распрямляется. Некоторая часть нагрузки распределяется на авто. Колебания уменьшаются за счет амортизатора встроенного типа.

Достоинства и недостатки конструкции

Подвеска Макферсона используется уже на протяжении многих десятков лет, это говорит о том, что она удобна в эксплуатации и имеет множество плюсов. К ее достоинствам относят:

• доступная стоимость;
• удобная сборка из готовых деталей, которая производится на отдельном участке и только потом устанавливается на машину;
• компактная конструкция с легкостью устанавливается даже в моторном блоке двигателя с поперечным положением;
• между основными узлами сохраняется промежуток, который дает возможность снижать инерционную мощность;
• конструкцию можно совершенствовать;
• если шарнирные соединения выработались, это будет выражаться постукиванием при езде по неровной местности, данный недостаток можно будет определить безошибочно;
• подвеска дает возможность разместить поперечно двигатель авто с коробкой передач под капотом.

Независимую амортизационную стойку типа Макферсон можно использовать на разных моделях авто бюджетного класса. Его устанавливают преимущественно на седаны и хэтчбеки на передних или на задних осях. Благодаря подвеске автомобили с двигателями, имеющими небольшую мощность, повышают качество движения в условиях городских трасс.

Наряду с преимуществами изделие имеет несколько недостатков. Самым главным из которых является сложность в обслуживании. Чтобы заменить какую-либо деталь в составе конструкции, потребуется разобрать всю подвеску. Это может дорого обойтись, если данную процедуру проводить на станции техобслуживания. Приспособление обладает невысокими кинематическими параметрами, зачастую переднее колесо изменяет угол наклона, таким образом, снижается устойчивость. При длительной езде по неровным поверхностям функции подвески снижаются. Брызговик в ходе эксплуатации начинает растрескиваться, благодаря чему высок риск развития коррозии. Амортизационная стойка при больших нагрузках начинает выходить из строя, что может привести к нарушению геометрии кузова. Исправить этот недостаток будет сложно. Подвеска производит шум при работе, чтобы избавиться от него, придется использовать шумоизоляционные приспособления.

Наличие недостатков не допускает использование подвески в машинах представительского класса, а также в спортивных моделях и грузовиках.

Несмотря на недостатки, подвеска является популярной и представляет собой один из самых распространенных вариантов для разных моделях авто. При соблюдении правил изделие может прослужить очень долго. При аккуратной езде устройство работает исправно, проявляя только положительные характеристики.

Источник

Что такое подвеска МакФерсон, её схема, устройство и принцип действия

Как она функционирует

Работает подвеска МакФерсона так: при наезде на неровность, колесо вертикально смещается относительно кузова и это обеспечивает стойка (за счет сжатия пружины) и рычаг, крепящийся подвижными соединениями к ступице и несущей части.

Пружина воспринимает усилие, но она не способна его быстро загасить, и здесь в работу вступает амортизатор, который и поглощает всю энергию.

Во время наезда на неровность также возникает усилие, которое старается сместить само колесо в продольном направлении. С таким негативным действием «борются» два рычага, установленных под углом или же один А-образный, у которого две вершины крепятся к кузову и только одна – к ступице.

После преодоления неровности, пружина принимает исходное положение, из-за чего колесо, относительно кузова, выравнивается.

При преодолении неровностей оба колеса смещаются независимо друг от друга. Но при этом подвеска не способна полностью поглотить все усилия и часть их все же передается на кузов. При этом возникает вероятность раскачивания несущей части, если оба колеса движутся по неровности.

Чтобы этого не произошло и используется стабилизатор поперечной устойчивости, соединяющий две независимые подвески одной оси. Он представляет собой обычный торсион и за счет возникновения сил, противодействующих скручиванию, он способен погасить колебательные движения кузова.

Конструкция

Главными идеями, которые закладывал Эрл Стили в свое детище, была компактность, простота и, соответственно, дешевизна механизма. Подвеска МакФерсона стала удачной модификацией подвески другого типа – на двух поперечных рычагах. Замена верхнего рычага с шаровой опорой и находившегося над ними амортизаторного блока простой амортизаторной стойкой соединенной с одной стороны с поворотным кулаком, а с другой с опорным подшипником, сделала конструкцию компактной, простой и дешевой, как раз такой, какой ее и хотел видеть Макферсон.

С двух сторон к подрамнику крепятся поперечные рычаги (от правого и левого колеса, соответственно). Каждый из них соединяется с подрамником с помощью резиновых втулок. Все это нужно для большей жесткости в продольном направлении.

Подвеска типа МакФерсон

С другой стороны каждого поперечного рычага находится наш следующий герой – поворотный кулак. Он поворачивает колесо за счет своей крепкой шарнирной связи с рулевой тягой. Сверху к поворотному кулаку крепится амортизаторная стойка, а снизу его крепко удерживают поперечный рычаг.

Амортизаторная стойка, объединяет в себе пружину и сам амортизатор. Стойка имеет вертикальное расположение относительно поворотно кулака.

На современных автомобилях так же появился еще один элемент конструкции – стабилизатор поперечной устойчивости, обеспечивающий снижение боковых кренов автомобиля.

Преимущества и недостатки

Преимущества подвески Макферсон следующие:

• Дешевизна при изготовлении.
• Малый размер, а следовательно, и небольшой вес неподрессоренной массы.
• Широкие возможности для конструкторов.
• Очень большой ресурс.

Однако у подвески Макферсон есть и свои недостатки:

• Худшие параметры кинематики по сравнению с подвеской на двух поперечных или продольных рычагах.
• Все усилие передается на опоры стоек. При езде по плохим дорогам начинается процесс разрушения точек крепления стоек, что сводит на нет все преимущества в ресурсе.
• Стойка амортизатора при езде по неровным дорогам быстро превращается в расходный материал. При этом сложность и стоимость работ по ее замене весьма высокая.
• Несмотря ни на что, уровень шумов, проникающих в салон, довольно высокий.
• Сильные крены как в поворотах, так и при торможении.

Подвеска Макферсон может использоваться как исключительно для передних, так и для задних колес. Однако, для применения на задних колесах, конструкция была измена инженером фирмы Lotus Колином Чемпменом, и Макферсон в ее создании участия не принимал. В результате чего во всех англоязычных странах такой механизм подвески для задних колес называют «подвеской Чемпмена».

Независимая ни от кого подвеска МакФерсон

Эрл МакФерсон был действительно талантливым инженером и пришел в Дженерал Моторз уже не с пустыми руками. Правда, многие его идеи отбраковывались руководством, как несоответствующие имиджу концерна. Простота — не всегда признак надежности и универсальности. Это же касается и подвески автомобиля. Концерн считал, что подвеска обязана быть комфортной, иметь хорошую управляемость. Стоимость подвески как в производстве, так и в обслуживании, не слишком волновала на тот момент Дженерал Моторз. В подвеске МакФерсона — все наоборот. Но обо всем по порядку.

Видеоурок об устройстве подвески

Десятилетиями доказывающая свою состоятельность, двухрычажная подвеска вполне устраивала большинство производителей и потребитель особенно не выставлял претензий к ней. Не будем описывать инженерные тонкости, скажем лишь, что стандартная двухрычажная независимая подвеска состоит из поворотного кулака с колесной ступицей, амортизатора с пружиной и двух разноплечих рычагов — верхнего и нижнего. Просто, ничего лишнего и крайне эффективно.

Устройство подвески МакФерсон

Подвеска с качающейся амортизационной стойкой имеет кованый рычаг, к которому через резиновые подушки присоединено плечо стабилизатора. Поперечная часть стабилизатора резиновыми подушками и стальными скобами крепится к поперечине кузова. Таким образом, диагональное плечо стабилизатора передает на кузов продольные усилия со стороны колеса и, следовательно, составляет часть интегрированного рычага направляющего устройства подвески. Резиновые подушки позволяют компенсировать перекосы, возникающие при качании такого составного рычага, а также гасят продольные вибрации, передаваемые от колеса на кузов.Шток телескопической стойки закреплен на нижнем основании резинового блока верхней пяты и не поворачивается вместе со стойкой и установленной на ней пружиной. В таком случае при любых поворотах управляемых колес стойка также поворачивается относительно штока, снимая трение покоя между штоком амортизатора и его направляющей, поршнем амортизатора и цилиндром, что улучшает реагирование подвески на малые дорожные неровности.Пружина устанавливается не соосно стойке, а наклонена в сторону колеса для того, чтобы уменьшить поперечные нагрузки на штоке, его направляющей и поршне, возникающие под воздействием вертикального усилия на колесе.Особенностью подвески управляемых колес является то, что она должна позволять колесу совершать повороты независимо от прогиба упругого элемента. Это обеспечивается с помощью так называемого шкворневого узла. Подвески могут быть шкворневыми и бесшкворневыми.При шкворневой подвеске поворотный кулак закреплен на шкворне, который установлен с некоторым наклоном к вертикали на стойке подвески. Для уменьшения момента трения в этом шарнире могут применяться игольчатые, радиальные и упорные шариковые подшипники качения. Наружные концы рычагов подвески связаны со стойкой цилиндрическими шарнирами, обычно выполненными в виде смазываемых подшипников скольжения.Основным недостатком шкворневой конструкции является большое число шарниров. При качании рычагов направляющего устройства в поперечной плоскости невозможно достичь «антиклевкового эффекта» из-за наличия центра продольного крена подвески, так как оси качания рычагов должны быть строго параллельны.Гораздо больше распространены бесшкворневые независимые подвески, где цилиндрические шарниры стойки заменены сферическими. В конструкцию данного шарнира входит палец с полусферической головкой, на него надет металлокерамический опорный вкладыш, работающий по сферической поверхности корпуса шарнира. Палец опирается на вкладыш из специальной резины с нейлоновым покрытием, установленный в специальной обойме. Корпус шарнира крепится к рычагу подвески. При повороте колеса палец поворачивается вокруг своей оси во вкладышах. При прогибах подвески палец совместно с вкладышем качается относительно центра сферы — для этого в корпусе имеется овальное отверстие. Этот шарнир является несущим, так как через него передаются вертикальные силы от колеса к упругому элементу, пружине, опирающейся на нижний рычаг подвески. Рычаги подвески крепятся к кузову либо посредством цилиндрических подшипников скольжения, либо с помощью резинометаллических шарниров, работающих за счет деформации сдвига резиновых втулок. Последние требуют смазывания и обладают виброизолирующим свойством.

Здесь вы узнаете:

• Устройство подвески грузового автомобиля
• Конструкция современной подвески
• Независимая подвеска
• Зависимые подвески
• Устройство задней подвески автомобиля
• Устройство балансирной подвески

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. Поскольку инженеры названий им еще не дали, мы позволим себе придумать свою терминологию.

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.

Секреты Эрла МакФерсона

Первые независимые подвески появились еще на заре автомобилизма, но уже в них явно просматривались элементы подвески МакФерсон. Конструкция подвески фирмы Sizaire 1905 года разработки — практически копия этой конструкции. Только амортизаторов не было. Не придумали еще. Да и прочность старой подвески не могла быть обеспечена технологиями того времени. Поэтому на какое-то время о ней забыли. Пользовались рессорной подвеской и в ус не дули, до тех пор, пока в 1922 году итальянская компания Лянча не отодвинула рессоры на второй план. Это было еще одно воплощение поворотной стойки, которая имела демпфирующие функции. Стойка у той Лянчи была одновременно и шкворнем, и гасителем колебаний, а совмещение в одном блоке пружины и амортизатора было применено впервые в мире. Так что и здесь МакФерсон не первый.

Многие идеи МакФерсона в Дженерал Моторз часто отбраковывались

С 1933 года немцы и американцы, не сговариваясь, начинают производство двухрычажных пружинных подвесок, которые на тот момент были самыми надежными и самыми прочными. К тому же перед самой войной вошли в моду рычажные амортизаторы, которые идеально вписывались в двухрычажную подвеску. Конструкции со временем усложнялись и ставали дороже, но не хуже. На продажах это не сказывалось никак. До поры до времени. Измотанная войной Европа не могла, по крайней мере временно, пользоваться двухрычажкой, потому что это было слишком дорого, а к конструкции зависимой подвески никто возвращаться все же не хотел. Вот тут и пригодился МакФерсон, который уволился из Дженерал Моторз и поступил на службу в компанию Форд.

Устройство подвески

Широкое распространение подвеска MacPherson получила благодаря очень простому устройству с небольшим количеством составных частей.

Конструкция ее включает в себя:

• Кронштейны кузова или подрамник;
• Нижний рычаг;
• Амортизационная стойка;
• Верхняя опора;
• Элементы, обеспечивающие подвижные соединения (резинотехнические элементы, шаровые опоры).

Это компоненты только одного колеса. На одной оси для двух ее колес используется два комплекта перечисленных составляющих. Но есть еще один компонент, соединяющий подвески левого и правого колес – стабилизатор поперечной устойчивости, который своими концами прикрепляется к стойкам или рычагам, а в центральной части к подрамнику или кузову.

Элементы подвески МакФерсон

Устройство подвески МакФерсона очень простое. В нижней части ступица колеса прикреплена подвижным соединением к кузову посредством поперечного нижнего рычага. К ступице также крепиться вертикально расположенная амортизационная стойка (хотя и не строго вертикально, а под определенным углом). В верхней части эта стойка упирается в кузов и крепиться к нему посредством опоры. Вот и вся конструкция этой независимой подвески.

Поворотный кулак со ступицей

Теперь немного по каждому составному элементу подвески. Для крепления к кузову в нижней части предусмотрены кронштейны, представляющие собой обычные проушины, к которым посредством болтового соединения крепятся поперечные рычаги. Но чтобы обеспечить уменьшенную передачу вибрации на кузов, крепление рычага делается через резинометаллические проставки – сайлент-блоки. Кронштейны эти могут быть сделаны как на самом кузове, так и на подрамнике – трубной конструкции, крепящейся к несущей части.

В самой простой версии этой подвески используется всего один нижний поперечный рычаг, крепящийся одним концом через сайлент-блок к кузову, а вторым посредством шаровой опоры – к ступице. Дополнительно к этому рычагу присоединяется стабилизатор, тоже через сайлент-блок. Но такая конструкция не обеспечивает должной жесткости относительно продольного смещения колеса.

Поэтому более современные подвески МакФерсона используют либо два поперечных рычага, установленных под определенным углом относительно друг друга, либо один, но А-образный. Такое решение несколько увеличивает количество точек крепления, а значит, и мест, в которых может появиться вибрация, но зато обеспечивается должная фиксация колеса от продольного смещения. В таких конструкциях стабилизатор если и крепиться к рычагу, то не напрямую, а посредством специальной стойки. Но очень многие автопроизводители фиксируют концы стабилизатора к корпусу стойки через тяги.

Амортизационная стойка является главным элементом подвески МакФерсона, поскольку в ее задачу входит гашение колебательных движение и максимально возможное снижение их передачи на кузов. Состоит она из корпуса, посредством которого она крепиться к ступице, пружины и амортизатора. Классической является схема стойки, в которой амортизатор с корпусом располагаются внутри пружины, хотя есть и конструкции с вынесенной пружиной.

Устройство газомасляной стойки MacPherson

В верхней части стойка крепиться посредством специальной опоры, в которую упирается пружина. Зачастую в конструкции опоры используется подшипник, который обеспечивает возможность вращения стойки вокруг оси. Чем достигается еще одно положительное свойство этого вида подвески – возможность использования ее в качестве поворотного кулака.

Источник