Ремонт передней подвески типа макферсон

Что такое подвеска МакФерсон?

Для комфортной безопасной езды в автомобилях применяют подвески различных видов. Основу изделия составляют амортизаторная стойка и поперечный рычаг. Конструктивно она представляет собой дополненный вариант системы двойных поперечных рычагов. Но вместо верхнего рычага здесь стойка.

Рассмотрим подробнее, что представляет собой подвеска МакФерсон, какие она имеет преимущества и недостатки.

История появления

Подвеска типа Макферсон названа по фамилии разработчика – Эрла Стили МакФерсона. Инженер американской компании GeneralMotors Эрл Стили спроектировал систему для модели Chevrolet Cadet. Машина не поступила в серийное производство, поэтому впервые изделие установили на Ford Vedette (1948), предназначенный для французского рынка. А позже на моделях Zephyr и Consul в 1950 / 1951 годах.

Предпосылки к созданию автомобильных подвесок со стойками появились раньше. В 20-х гг. инженеры Fiat предложили использовать изделие с продольным рычагом и направляющей стойкой. Системы на направляющих без рычага применялись в конце 19 века.

«Предшественником» подвесок может считаться узел на поперечных рычагах разной длины. За счет замены верхнего рычага шаровой опоры на амортизаторную стойку с поворотным шарниром появился конструктивно простой относительно надежный агрегат для легковых машин.

С 50-х гг. конструкция, предложенная ученым, неоднократно совершенствовалась. Шаровой шарнир, расположенный на амортизаторной стойке (на оси), был перемещен наружу к колесам автомобиля.

Распространение схема получила в 70-90-х гг., когда появилась возможность массового недорогого производства амортизаторных стоек с увеличенным сроком службы. С развитием пневматических элементов стали популярны пружины с пневмоприводом.

Подвеска Макферсон: схема и устройство

Подвеска — это агрегат, который включает компоненты:

• Подрамник – основная несущая деталь, на которую крепятся рычаг, стойка, рулевой механизм, другие элементы.
• Поперечный рычаг – деталь для изменения развала колес и колеи при совершении маневров, наезде на препятствия.
• Поворотный механизм – элемент, обеспечивающий поворот автомобильного колеса благодаря шарнирному соединению с рулевой тягой.
• Амортизаторная стойка – телескопическая деталь для снижения вибраций, ударов при езде по неровным дорогам.
• Стабилизатор поперечной устойчивости – элемент, нужный для уменьшения бокового крена при движении машины.

Изначально подвеска МакФерсон должна была быть применена ко всем колесам автомобиля. Однако из-за высокой цены технологии в задней части машин стали применять зависимую, а McPherson использовались в качестве передней.

Несущим элементом схемы подвески является подрамник. Для снижения негативного воздействия вибраций и шума крепление к кузову подрамника осуществляется через сайлентблоки. Поперечный рычаг с шаровой опорой с одной стороны связан с поворотным механизмом, а с другой – с подрамником. Благодаря креплению с двух сторон обеспечивается необходимая жесткость конструкции.

Как работают подвески МакФерсон?

Подвески этого типа считаются простым, но эффективным вариантом для недорогих легковых автомобилей. В верхней части установлен рычаг, соединенный резиновыми элементами. Основная нагрузка при работе агрегата приходится на верхнюю часть стойки, что изначально было проблемой для инженеров – весь узел крепился на брызговике моторного отсека. При езде на «пробой» и по некачественным дорогам быстро возникали деформации тонкого металла. Усиление брызговика полностью исключило повышенные нагрузки на место установки стойки.

Принцип работы подвески основан на вертикальном движении амортизаторной стойки. Сама стойка телескопическая, с большим запасом прочности. Нередко подвеску называют «качающейся свечой».

Подвески МакФерсон: достоинства и недостатки

В числе преимуществ отмечаем:

• Недорогое производство подвесок. Работы по изготовлению деталей просты. Это позволяет снизить стоимость производства.
• Компактность. Агрегат имеет относительно малые размеры, позволяющие реализовать поперечное расположение мотора и трансмиссии в подкапотном пространстве машины.
• Небольшой вес. Общий вес элементов ниже по сравнению с системой на двух рычагах.

К недостаткам подвески относят:

• Худшие параметры кинематики. Ухудшение кинематических параметров движения связано с большим изменением развала колес. Ухудшаются управляемость, устойчивость автомобиля при совершении маневров.
• Передачу вибраций на кузов. Вибрации при езде по некачественному дорожному покрытию сильнее передаются на кузов автомобиля, чем при двойных поперечных рычагах.

Вот значимые достоинства и недостатки:

• Плюсы подвески — простота диагностики повреждений деталей и увеличенный ресурс верхних опор стоек за счет усиленных брызговиков.
• Минусы: частый выход из строя амортизаторных стоек, дорогой ремонт (при ремонте нужно снять всю подвеску, если нужно заменить деформированный компонент).

За счет относительной простоты устройства Макферсон применяют в качестве передней подвески легковых автомобилей бюджетного и среднего класса.

На гоночные, элитные модели автомобилей, машины бизнес-класса подвеску типа McPherson не ставят. Для авто в основном применяется агрегат на поперечных рычагах. Также невозможно использовать устройство на легких грузовиках и коммерческом транспорте, рамных внедорожниках, пикапах. В остальном никаких ограничений по использованию автомобильная подвеска McPherson не имеет. Её часто можно встретить в машинах популярных моделей.

Источник

Что из себя представляет подвеска МакФерсон (принцип работы, плюсы и минусы)

По мере ужесточения требований к компоновке автомобилей в результате конкурентной борьбы автопроизводителей появилась задача создать максимально компактную, лёгкую и универсальную подвеску для недорогих машин широкого применения. Удачным компромиссом стало использование качающейся свечи телескопического типа по имени одного из авторов, получившей название МакФерсон.

Как появилась независимая подвеска типа McPherson

Изобретение этих всем сейчас известных стоек произошло задолго до того, как идея стала действительно актуальной. Сама мысль приходила в голову многим, наиболее распространённой версией стало первое воплощение её в металле легендарным конструктором танков Уолтером Кристи.

Это он создал концепцию бронированных машин, на базе которых создавались практически все последующие танки во всех странах. А в свободное время Кристи увлекался автогонками, и именно на его машине инженеры FIAT впервые увидели интересное решение стоек подвески.

Идею начали развивать в автомобилях Lancia, потом на некоторых французских моделях, но окончательно её сформировал бывший инженер GM, перешедший на работу в Ford, Эрл МакФерсон. Именно он получил патент на существующую сейчас конструкцию и серийно внедрил её в Ford Consul 1950 года.

Устройство

Основой подвески стал телескопический амортизатор, оформленный в виде стойки, включающей в себя ещё и пружину. В отдельных случаях упругий элемент может быть вынесен, например если в его роли выступает торсион, но в бюджетных машинах такое не встречается.

Таким образом стало возможным избавиться от верхнего рычага подвески, что повысило компактность и уменьшило массу. При использовании стоек МакФерсон для передних управляемых колёс поворот обеспечивается вращением штока амортизатора относительно неподвижного корпуса.

Шток крепится на подшипниковой резинометаллической опоре, закреплённой на стакане кузова. В её подвижную часть упирается пружина, нижним концом лежащая через подушку на фланце корпуса амортизатора. Сам корпус выполняется достаточно прочным для восприятия всех поперечных нагрузок, раньше приходившихся на верхний рычаг.

Снизу стойка амортизатора крепится винтами к поворотному кулаку со ступицей колеса. К этому же кулаку подсоединена единственная во всей подвеске шаровая опора, выполняющая роль свободного шарнира между нижним рычагом подвески и всей качающейся частью.

Конструкции нижнего рычага могут быть разными, но их общей функцией является придание необходимой жёсткости в продольном и поперечном направлениях. К кузову или подрамнику рычаг подсоединяется через резинометаллические сайлентблоки, обеспечивающие некоторое поглощение мелких вибраций и частичное демпфирование ударов.

В передней подвеске к корпусу амортизатора через приваренный рычаг подсоединяется шаровый шарнир рулевого наконечника. Тяга от него идёт к рейке рулевого механизма.

Регулировка углов установки подвески производится эксцентриковыми винтами в зоне крепления стойки к поворотному кулаку, а также изменением геометрии нижнего рычага, если это предусмотрено.

Иногда от части регулировок отказываются ради упрощения и удешевления конструкции. Всегда регулируется только угол развала, всё прочее (кроме схождения, которое относится к рулевой трапеции) задаётся конструктивно с требуемой точностью и при эксплуатации не изменяется.

Принцип работы

От независимой подвески требуется выполнение трёх основных функций:

• упругое восприятие нагрузок от дороги с минимальной передачей их на кузов;
• гашение энергии возникающих колебаний, неизбежных из-за накапливания энергии в упругом элементе (пружине);
• задание траектории перемещения колеса во время рабочих ходов подвески и отбоев, а также поворот кулака для управляемой оси.

При наезде на препятствие корпус стойки перемещается вверх, утапливая шток. Одновременно сжимается пружина, накапливая энергию. По окончании этого процесса, называемого рабочим ходом, пружина начинает отдавать энергию, перемещая колесо вниз. Это принято называть ходом отбоя.

Излишки энергии необходимо преобразовывать в тепло, для чего в стойке имеется гидравлический амортизатор.

В нём непрерывно, как при прямом ходе, так и обратном, происходит перекачивание рабочей жидкости через клапаны и калиброванные отверстия, что демпфирует колебательные процессы и препятствует раскачке кузова. Одновременно предотвращается инерционный отрыв колеса от поверхности дороги.

За стабильным сохранением максимально возможного пятна контакта шины с дорогой следит направляющий аппарат подвески из телескопа стойки и нижнего рычага. Для этого рычаг выполняется достаточно жёстким, а места его крепления всё чаще переносятся с кузова на подрамник.

Схема подвески

Схематически составные части подвески подразделяются на:

• телескопическую стойку, представляющую собой амортизатор с усиленным корпусом и штоком;
• упругий элемент – пружину;
• нижний рычаг подвески с сайлентблоками и шаровой опорой;
• поворотный кулак, в подвеске выполняющий роль связующего элемента;
• верхнюю опору с резиновыми втулками, отбойниками и подшипником;
• дополнительные элементы, например, стабилизатор поперечной устойчивости.

В конкретном исполнении возможны отступления от теоретической схемы, направленные на улучшение характеристик управляемости, возможно введение дополнительных растяжек, рычагов, вынос упругого элемента.

Плюсы и минусы МакФерсон

Основным достоинством стала универсальность применения. Но есть и более конкретные преимущества:

• компактность конструкции, незаменимое качество, например, для автомобилей с поперечным размещением силового агрегата;
• дешевизна в серийном производстве за счёт малого количества деталей;
• хорошие возможности для увеличения ходов подвески без существенных затрат полезного пространства в арках колёс;
• надёжность, обусловленная общей простотой;
• относительно небольшие неподрессоренные массы.

Без недостатков настолько простая конструкция также не обошлась:

• трудности с обеспечением кинематики подвески, то есть правильных траекторий перемещения колёс;
• большие нагрузки на кузов в зоне крепления верхней опоры стойки;
• высокая цена амортизатора, имеющего усиленную конструкцию;
• проблемы с передачей непосредственно на кузов всех шумов и вибраций от подвески;
• избыточное трение в направляющем аппарате телескопического элемента;
• плохая ремонтопригодность в случае замены единичных деталей;
• малый запас по прочности.

Особенности таковы, что при всей распространённости МакФерсон на легковых автомобилях, её почти не применяют на премиум-классе, машинах высокой проходимости и во многих категориях автоспорта. Тем не менее, сейчас именно эта подвеска статистически применяется чаще всего.

Распространенные неисправности в подвеске

Надёжность МакФерсон определяется качеством используемых деталей.

Ярко выраженных проблемных мест в ней нет, неисправности возникают в результате естественного износа после больших пробегов:

• усталостный износ опорных подшипников и разрушение резиновых элементов верхних опор;
• выход из строя амортизационных стоек, подтекание жидкости и утрата характеристик;
• ослабевание и поломки пружин;
• износ шаровых опор и растрескивание резины сайлентблоков;
• появление трещин в зоне крепления верхних опор к кузову.

Технологически ремонт таких подвесок выгодно проводить с полной заменой всех подверженных износу деталей. При использовании качественных запчастей все они потеряют свои свойства примерно одновременно.

Достаточно заменить стойки, пружины, подушки, чехлы, отбойники, опоры и сайлентблоки, как подвеска станет практически новой и о ней можно будет забыть на очень долгий срок.

Источник