Подвеска макферсон

Различия

Принципиальное отличие нового изобретения от предыдущей схемы заключалось в переносе шаровой опоры в крайнюю верхнюю точку амортизационной стойки. Шарнир при этом был изменен, опора превратилась в шариковый подшипник радиальной конструкции. Теперь вся нагрузка приходилась на верхушку амортизационной стойки. Штампованный брызговик моторного отсека из тонкого металла, на котором крепился узел, уже не отвечал задачам, и его пришлось усилить в несколько раз.

После всех усовершенствований подвеска «МакФерсон», схема которой представлялась упрощенной, по своим параметрам стала полностью соответствовать требованиям безопасности.

Массовое применение изобретения МакФерсона началось в семидесятых годах прошлого столетия, когда удалось создать телескопическую стойку нового образца с достаточным ресурсом. Подвеска МакФерсона стала технологичной и малозатратной в изготовлении, что позволило использовать механизм в производстве легковых автомобилей малого и среднего класса.

А кто такой МакФерсон?

Здравствуйте всем, кто читает мой отзыв. Ну а кто не читает — тем Не здравствуйте

Я думаю, что моими впечатлениями от Камрюхи все уже сыты по горло. Посему впечатлений больше не будет. Теперь я попробую виртуально разобрать мою коровушку на основные узлы и агрегаты. Вообще, честно говоря, на месте модераторов я бы давно меня вытурила с Дрома. Иначе я заполоню буковками все свободное пространство. Но пока модераторы не спохватились — я хочу открыть вам страшную тайну: МакФерсон — это не изобретатель БигМака и Макарон. А кто же он, этот МакФерсон? Чтобы разобраться в этом вопросе, достаточно посмотреть какая подвеска у Камрюхи. Итак: передняя — независимая, пружинная, типа МакФерсон, со стабилизатором поперечной устойчивости; задняя — независимая, пружинная, на продольных и поперечных рычагах, стойка МакФерсон, со стабилизатором поперечной устойчивости. Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что МакФерсон – это изобретатель определенного типа подвески. Гугл услужливо подсказал, что звали старика МакФерсона – Эрл Стили. И был он американским инженером. Причем данная конструкция была изобретена им еще в 40-х годах прошлого века, однако массово начала использоваться только в 70-е годы. Интересно почему? И на это есть ответ – только к 70-м года изобрели достаточно крепкие стойки. Дело в том, что МакФерсон при частой работе (то бишь кочка-ямка) амортизаторы не бережет совсем.

Так почему же подвеска типа МакФерсон так популярна? В первую очередь она дешевая. Простая в устройстве, достаточно надежная и при этом компактная. Колеса между собой не связаны. Однако на автомобилях премиум класса МакФерсон не устанавливают. Казалось бы зачем изобретать велосипед – если Эрл все придумал почти век назад? Но видимо у этой подвески тоже имеются свои подводные камни.

Как мы видим основная цель МакФерсоновской подвески – быть дешевой при относительной надежности. Но на чем же мы экономим?

Пожалуй, первый минус рассматриваемой нами подвески – неверная кинематика. Т.е. колесо двигаясь вверх, не остается перпендикулярным к дороге. Короче угол наклона колеса по отношению к дороге сильно изменяется. Причем, чем больше ход подвески – тем сильнее (т.е. на плохой дороге). Соответственно мы получаем неоптимальную устойчивость и управляемость автомобиля. Однако, покупая переднеприводный автомобиль, тем более претендующий на бизнес класс, мы изначально настроены на комфортную и спокойную езду в ущерб управляемости. Да и вообще, в принципе, передний привод предназначен не для водителей-профессионалов. Вообще Камри, как и многие другие переднеприводные автомобили, имеет недостаточную поворачиваемость. И это очень хорошо для новичков. Когда авто входит в поворот передок сопротивляется выбранной траектории. Т.е. машина как бы «отказывается» поворачиваться. Типичной реакцией водителя-новичка является ослабление педали газа. Скорость падает и появляется нагрузка на переднюю ось. Как следствие увеличивается сцепление с дорогой, что способствует вхождению в поворот. Если водитель не совсем новичок, то ему доступна такая функция как «тапка в пол». И как следствие тяга ведущих передних колес. У Камри для таких маневров мощи относительно хватает, но подводит подтупливающая коробка. Но кажется меня понесло не в ту сторону…

Итак возвращаемся к выбранной траектории отзыва. Следующий минус МакФерсона – благодаря конструктивным особенностям подвески – невозможность хорошей шумоизоляции колесной арки. Далее следует так же отметить относительно быструю изнашиваемость стоек при плохих дорогах. Дальше – хуже – трещины в зоне крепления, а следом и коррозия. Добавим сюда еще и плохую компенсацию качка переда при торможении.

Соответственно что мы с вами получили? Подвеску, в принципе технически плохо пригодную для плохих дорог и быстрой езды. Однако японцы явно должны были учитывать все вышеуказанные минусы и попробовать что-нибудь предпринять. Попозже мы посмотрим на противостояние МакФерсон – Тойота.

На этом все, и, кстати, данный опус предназначен не для мужской половины. Мужская половина итак все это знает.

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.

Принцип функционирования

Изучив конструкцию передней подвески МакФерсон, можно приступить к рассмотрению принципа работы этого узла, что позволит понять, чего следует опасаться при несоблюдении правил эксплуатации автомобиля.

Вы уже знаете, что при проезде неровностей дороги колесо машины смещается вверх или вниз относительно кузова, что приводит к сжатию пружины и амортизационной стойки.

При этом большая часть ударного воздействия приходится на пружину. Являясь инерционным механизмом, она не способна в полной мере погасить момент инерции, и тогда ей на помощь приходит телескопическая стойка, основное назначение которой – погасить излишки энергии удара. В определённой степени на колесо автомобиля при наезде на препятствие действует и продольная сила, заставляя его сдвигаться вперёд или назад. Чтобы этого не происходило, в конструкции подвески имеются рычаги, установленные под определённым углом (имеются варианты с одним рычагом А-образной формы).

Поскольку после проезда неровности происходит обратный процесс (колесо движется в противоположном направлении), пружина стремится вернуться в исходное положение. Обычно на восстановление требуется несколько итераций, при этом каждое из передних колёс «работает» независимо друг от друга. Здесь может возникнуть такое явление, как бортовая качка транспортного средства – достаточно, чтобы вектор движения обеих колёс оказался в противофазе, что для плохих дорог – явление обычное.

Этот недостаток независимых подвесок типа МакФерсон компенсируется наличием стабилизатора поперечной устойчивости. Именно он является тем связующим звеном, которое соединяет обе подвески в единое целое. Физически поперечный стабилизатор представляет собой обычный торсион, препятствующий силам скручивания. Он также гасит поперечные колебания автомобиля.

Таков в общих чертах принцип работы подвески МакФерсон. Исходя из этого, можно понять, почему она столь востребована на переднеприводных легковых авто среднего и малого класса, почему она редко устанавливается на заднюю ось. Приведём небольшой перечень современных моделей, на которых «трудится» подвеска McPherson:

• Hyundai Creta;
• Audi 80;
• Mitsubishi Lancer;
• ВАЗ 2109;
• Ford Focus;
• Chevrolet Aveo;
• Nissan Maxima;
• Volkswagen Passat;
• Skoda Octavia;
• Kia Soul;
• Toyota Camry.

Мы уверены, что среди наших читателей наверняка будут обладатели машин перечисленных моделей.

Но ряд конструктивных особенностей не позволяет использовать этот агрегат на следующих транспортных средствах:

• на гоночных/спортивных авто. Причина – плохие кинематические характеристики, что для данного класса машин неприемлемо в силу специфики их использования;
• грузовые машины лёгкого класса. Здесь использование МакФерсон неприменимо из-за слишком высокой нагрузки, приходящейся на брызговик в месте крепления амортизационной стойки;
• внедорожники, которые предназначены для эксплуатации в тяжёлых условиях. Причина та же – нагрузки на место крепления стойки, которые приводят к преждевременному разрушению брызговиков;
• рамные автомобили, для которых верхнее крепление стойки требует применения специальных кронштейнов большого размера. Такая конструкция не только утяжеляет машину, но и делает её обслуживание неудобным;
• авто с подвеской гидропневматического типа. Такие машины имеются в ассортименте многих компаний, особенно у французских. Здесь причина банальна – громоздкая конструкция узла, не оставляющая места для МакФерсон. Но именно французским конструкторам из Citroen удалось решить эту проблему.

В отличие от многорычажной, подвеска МакФерсон практически идеальна для машин легкового класса, эксплуатирующихся преимущественно в городских условиях и только изредка используемых для поездок в условиях бездорожья.

Присмотритесь к своему автомобилю – не исключено, что на его передней оси используется именно макферсоновский механизм.

Плюсы и минусы подвески McPherson

Любые устройства имеют свои позитивные и негативные стороны. Не лишена плюсов и минусов конструкция подвески Макферсон. Основные ее достоинства состоят из таких позиций:

• значительный эксплуатационный ресурс обеспечивается простотой конструкции и высокой степенью надёжности;
• благодаря своей универсальности узел справляется с поставленными для него задачами как на передней оси, так и на задней;
• производители выбирают конструкцию из-за невысокой стоимости производства и относительной недороговизне включенных в неё деталей;
• компактность и ограниченный набор деталей позволяет устанавливать узел даже на небольших по габаритам автомобилях;
• у подвески большой запас хода, что способствует снижению шансов на пробой или перераспределению энергии на кузов машины;
• для подвижных частей конструкции снижена нагрузка, потому что основное усилие на себя принимает стойка, а для сайлентблоков и шаровых опор предусмотрена лишь подвижность, что повышает их эксплуатационный ресурс и запас хода.

Выбирая авто с McPherson, необходимо знать и о недостатках. Это позволит правильно эксплуатировать машину и сократить количество посещений автосервиса для ремонта или замены деталей.

К минусам популярного узла относятся такие факты:

• специалисты отмечают определённую сложность в обслуживании, так как для замены или ТО какой-либо части приходится полностью извлекать узел, а для сжатия/разжатия пружины понадобится спецприспособление;
• длительная нагрузка на стойку сказывается на сроке её эксплуатации, чем сильнее и больше усилие, тем ниже будет период нормальной эксплуатации;
• происходит изменение углов развала/схождения в большом диапазоне, что сказывается на управляемости и устойчивости машины на трассе, а также происходит более интенсивный износ шин;
• для того чтобы обеспечить надёжное крепление стойки, инженеры создают усиление в данной области кузова, в противном случае повышается риск возникновения трещин, сколов, очагов коррозии;
• автомобили премиального класса, в которых критичным фактором служит уровень шума, не применяют подвеску McPherson из-за её шумовых характеристик, а вместо неё используют альтернативу в виде более тихого многорычажного варианта.

Плюсы и минусы подвески McPherson

Всякий механизм или компоновочная схема имеет свои сильные и слабые стороны. Данное обстоятельство в полной мере касается и спроектированной американским инженером МакФерсон подвески, она тоже имеет свои плюсы и минусы. Выбор типа данного узла в ходе опытно-конструкторских работ всегда является предметом компромисса между технологичностью, компактностью и кинематическими свойствами.

Основные достоинства

По общему мнению специалистов и отзывам автомобилистов подвеска МакФерсон обладает целым рядом положительных свойств. Перечень их довольно значительный и в числе прочих можно назвать следующие:

• Высокая технологичность конструкции и относительно небольшие затраты на разработку и изготовление. Обычно узел поступает на сборочный конвейер единым блоком, что значительно сокращает временные затраты.
• Небольшие габариты подвески в поперечном и продольном направлении относительно хода автомобиля.
• Значительный размер по вертикали позволяет обеспечивать необходимый ход подвески в широких пределах.
• Расстояние между опорными точками конструкции велико, что способствует снижению нагрузок на кузов автомобиля.
• Меньшая в сравнении с иными конструктивными схемами масса неподрессоренных узлов.
• Большой ресурс деталей подвески.

В силу рационального распределения усилий в подвеске нижний рычаг и шаровая опора не испытывают значительных нагрузок. Это обстоятельство увеличивает срок службы не только названных элементов, но и сайлент-блоков, и резинометаллических втулок.

Существенно упрощается определение неисправных узлов. В силу названных выше преимуществ подвеска McPherson получила большое распространение на автомобилях с приводом на передние колеса и расположенными поперек хода двигателями.

Недостатки

Конструктивная схема наряду с названными выше сильными сторонами имеет и целый ряд слабых мест. К числу недостатков подвески типа McPherson можно отнести следующие:

• Некоторое ухудшение кинематики особенно при значительных ходах элементов относительно кузова. При этом происходит изменение нормального положительного развала на отрицательный. Управляемость и устойчивость машины в таком случае ухудшается.
• Основная нагрузка от работы подвески приходится на брызговик моторного отсека, который приходится укреплять. Длительная эксплуатация на плохих дорогах может привести к его постепенному разрушению.
• Телескопическая стойка – амортизатор подвергается большим нагрузкам, что при длительных поездках по плохим дорогам приводить к выходу из строя нижнего клапана. Это, в свою очередь, влечет за собой повреждение опорной площадки на кузове, устранение которых требует специального оборудования при дорогостоящем ремонте.
• Высокая шумность подвески и сложности в нанесении звукоизолирующих покрытий.
• Сильное продольное раскачивание кузова автомобиля, которое возникает при торможении. Клевок плохо компенсируется подвеской, а в силу особенностей расположения поперечных рычагов он даже несколько усиливается.
• Большой диаметр штока стойки амортизатора вызывает соответствующее увеличение трения. Дополнительные усилия необходимые для преодоления сопротивления вызывает ухудшение реакции подвески на неровности дороги.

Указанные недостатки делают практически невозможным применение изобретенной МакФерсоном подвески в конструкциях следующих классов машин: гоночные и спорткары, грузовиках, внедорожниках, автомобилях с рамой.

До недавнего времени подвеска такого рода не использовалась на транспортных средствах с гидропневматической подвеской. Элементы конструкции просто негде было размещать. Проблема была решена только в 90-е годы прошлого века.

Устройство и принцип работы

Принято считать, что устройство подвески Макферсон является продолжением разработки конструкции с двумя поперечными рычагами, которая также принадлежит к группе независимых подвесок. Одной из отличительных черт является в таких сборках установленная вверху пружина.

Специалисты выделяют такие отличительные черты стоек в сравнении с амортизаторами:

• способность удержания массы машины;
• более сложное устройство механизмов;
• усиленная конструкция и шток с увеличенным диаметром;
• рассчитаны на перепады нагрузок и осевое/радиальное усилие;
• при повороте задействуется поворотная опора.

В схеме присутствует несколько базовых обязательных элементов. По их взаимодействию можно понять общий принцип работы подвески.

Главным несущим элементом служит подрамник. К кузову он фиксируется благодаря прорезиненным сайлентблокам. Подобное конструкционное решение позволило существенно снизить шум и минимизировать вибрации.

Для задней либо передней подвески типа Макферсон характерно наличие опоры поперечного рычага и стабилизатора поперечной устойчивости. Их закрепляют к подрамнику, к боковой части которого фиксируются поперечные рычаги колёс. В большинстве случаев рычажное крепление двойное, что обеспечивает повышенную продольную жёсткость всей системы. Ко второму концу поперечного рычага прикреплён кулак благодаря шаровой опоре.

Верхняя часть поворотного кулака на задней либо передней подвеске Макферсона крепится к амортизационной стойке, а нижняя часть находится в тесном контакте с рычагом поперечным. В качестве дополнительной степени свободы используется и придания плавности хода на рычаге стоит ступичный подшипник с тормозным суппортом.

Неотъемлемым атрибутом работающей подвески служит амортизаторная стойка. Она включает в себя как сам амортизатор, так и соосную с ним пружину и буфер сжатия. Последний позволяет варьировать пружинное усилие и линейные характеристики. Нижняя часть в тесном контакте с кулаком, а вверху посредством резиновых втулок происходит крепление к брызговику крыла.

В конструкции также работает стабилизатор поперечной устойчивости. В его функционал включено снижение боковых кренов машины в общем. Крепление детали проводится на подрамнике благодаря двум опорам, а свободные концы из-за шарнирного соединения фиксируются с амортизаторными стойками.

Начинает работать подвеска Макферсон как только авто выезжает на неровную дорогу или совершает маневр. Например, когда машина наезжает на небольшое препятствие или попадается неровность на дорожном полотне, происходит смещение колеса в вертикальном направлении. Далее пружина сжимается, ведь на неё воздействуют основные силы в первые мгновения, а поглощением удара занимается амортизатор, который принимает на себя всю энергию.

Также на колесо действует сила, благодаря которой оно сдвигается в продольной оси. Удержать его на своей позиции помогают рычаги, смонтированные под определенным углом либо один фигурный рычаг. Во втором случае пара вершин его фиксируется на кузове, а третья вершина – на ступице.

После того как неровность преодолели, начинаются другие манипуляции. Пружина возвращается в первоначальную позицию, что провоцирует выравнивание колеса относительно кузова

Важно знать, что смещение колес осуществляется при движении вне зависимости друг от друга. Хотя часть вибраций и нагрузок поглощается такой подвеской, но всё же водитель и пассажиры ощущают определённые вибрации на неровных дорогах

В тех случаях, когда оба колеса перемещается по неровностям, то вне зависимости от состояния и качества элементов подвески машину всё равно немного раскачивает по сторонам. Для подобных ситуаций в конструкции предусмотрен стабилизатор поперечной устойчивости. Он замыкает элементы двух колёс в единую систему. Фактически это балка-торсион, установленная для гашения колебаний и препятствования скручивания.

Достоинства и недостатки

Любой, даже самый совершенный, механизм обладает как достоинствами, так и недостатками. Это правило полностью подходит к подвеске, созданной Мак-Ферсоном. Инженеры, выбравшие такой тип узла, всегда идут на компромисс между незначительными размерами устройства, его техническими характеристиками и кинематическими свойствами.

Преимущества системы

Привлекательными плюсами независимой подвески являются:

• простейшее устройство системы;
• доказанная надёжность;
• относительно небольшая цена;
• маленький вес и незначительные габариты;
• полная ремонтоспособность;
• простота диагностики при возникновении неисправностей в шарнирных соединениях.

Недостатки и сложности

С такими преимуществами любые недостатки кажутся мелочью, однако именно они противостоят возможности использования этого устройства в спортивных машинах, а также авто бизнес-класса. К минусам подвески типа МакФерсон можно отнести:

• устройство, ухудшающее кинематику. Эта двухрычажная подвеска не может работать, как её аналоги, на продольных или поперечных двойных рычагах, ввиду чего усложняется управляемость и ухудшается устойчивость авто;
• основная часть нагрузки от системы направлена на брызговик мотора, из-за чего его необходимо укреплять. Кроме того, со временем эксплуатации, особенно на неровных поверхностях, моторный отсек способен постепенно разрушаться;
• стойку (амортизатор, на который ложатся нагрузки, выводит из работоспособного положения клапан), что влечёт постепенное расхождение всей опорной площадки. Ремонт таких деталей не может обойтись без специального оборудования;
• излишний шум от подвески, а также определённые сложности для создания покрытия для звукоизоляции;
• чувствительное раскачивание машины, возникающее во время торможения;
• значительный диаметр штока стойки, из-за которого в амортизаторе увеличивается трение.

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.