"МакФерсон" (подвеска): устройство, схема

Система "МакФерсон" - подвеска, часто применяемая на автомобилях серийного выпуска бюджетной категории. При этом механизм никогда не используется при создании дорогих моделей, а также спортивных и гоночных машин.

"МакФерсон" - подвеска конструктивно простая, хоть и состоит из множества мелких деталей, взаимосвязанных друг с другом. Принцип действия основан на движении амортизационной стойки в вертикальной плоскости. В обиходе подвеска МакФерсона называется "качающаяся свеча".

Немного истории

Механизм получил свое название по имени инженера Эрла МакФерсона, работавшего на одном из предприятий "Форда". Политика фирмы в то время ориентировалась на удешевление деталей, узлов и агрегатов, из которых собирались автомобили. Инженер МакФерсон, подвеска которого обещала стать прорывом в области экономии средств, для начала установил свое изобретение на малолитражку "Форд Ведет", а затем, после успешных испытаний, еще на две модели: "Форд Зефир" и "Форд Консул" 1950 и 1951 годов выпуска соответственно. Все эти машины выпускались крупными партиями, поэтому экономия материалов и затрат на сборку вырисовывалась существенная.

Конструктивные особенности

После того как МакФерсон заменил обычные верхние рычаги с шаровыми опорами на амортизационные стойки с шарниром на конце, он получил компактную и сравнительно недорогую конструкцию с упрощенной кинематикой. Единственным сомнительным моментом в работе нового механизма было колебание колеса в плоскости развала. Однако амплитуда была небольшой и проблемы не составила, кроме того, резина стала изнашиваться более равномерно.

Изобретатель и ограничения

Инженер МакФерсон, подвеска которого сразу была запущена в производство, поставил перед собой задачу по дальнейшему ее удешевлению. Однако ему пришлось столкнуться с факторами, которые не позволяли применять дешевые материалы. Элементарные расчеты прочностных характеристик заставляли использовать высококачественный металл. Существовал порог запаса прочности деталей ходовой части автомобиля, превышение которого не допускалось. В дальнейшем подвеска МакФерсона производилась по избыточным технологиям, обеспечивающим достаточный коэффициент надежности всего механизма.

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.

Нереализованные возможности

С 1982 года появилась тенденция использования подвески на автомобилях более дорогих и престижных. "Опель Сенатор", "Ауди 100", "Мерседес 124" и практически весь модельный ряд легковых БМВ стали оснащать устройством "МакФерсон". В течение нескольких лет такое решение себя оправдывало. Однако на определенном этапе подвеска независимая МакФерсона стала отставать по своим техническим характеристикам от развития автомобильного производства в целом и уже не подходила для дорогих моделей, которые требовали более качественной кинематики и плавности хода. Кроме того, машины бизнес-класса по своим характеристикам не нуждались в дешевых деталях в принципе.

В итоге подвеска "МакФерсон", устройство которой в целом соответствовало своему прямому назначению, стала применяться в производстве автомобилей эконом-класса, выпускаемых в огромном количестве по всему миру. Принцип действия агрегата позволял совершенствовать конструкцию и делать ее все более технологичной и удобной для сборочного процесса.

Устройство

Передняя подвеска МакФерсона состоит из нижнего продольного рычага, который крепится на подрамник и обеспечивает функцинирование основной конструкции. Амплитуда раскачивания механизма достаточно широкая, с запасом хода. Нижний поперечный рычаг является несущим, к нему на шарнире подсоединяется непосредственно телескопическая стойка, так называемая свеча.

В верхней части стойки, в зоне ее утолщения, на специальных кронштейнах монтируется верхний рычаг. Поворотная стойка соединяется с конструкцией посредством сайлент-блоков. Все детали расположены таким образом, что у переднеприводной машины полуось с шарниром ШРУС на конце беспрепятственно проходит к ступице колеса. Нижние поперечные рычаги соединяются штангой стабилизатора, подавляющей раскачку автомобиля и его выравнивание.

Инженер МакФерсон пробовал применить разработанную им подвеску на задних колесах и даже установил ее на модель "Шевроле Кадет", однако конструкция не выдержала нагрузок, и машину пришлось вернуть в прежнее состояние с размещением заднего моста на рессорах. Это произошло в 1955 году, и с тех пор попыток больше не было.

Доработка

Задняя подвеска МакФерсона как основа для технической разработки была использована в 1957-м еще одним инженером - Колином Чепменом, сотрудником фирмы "Лотос". Он установил агрегат на автомобиль "Лотос Элита" и существенно его доработал, максимально расширив параметры рычажной системы. Прочность подвески возросла, и она заработала в полную силу. Однако ведущие производители скептически отнеслись к новинке Чепмена. Некоторые отметили, что конструкция больше подходит для детских автомобилей, так как переплетения ее рычагов выглядят неосновательно.

Преимущества устройства

Рассмотрим плюсы:

• независимая подвеска МакФерсона обходится недорого при условии ее заблаговременной сборки из готовых деталей на отдельном участке и последующей установки на автомобиль;
• компактные характеристики, позволяющие устанавливать в моторном отсеке двигатели с поперечным расположением;
• значительное расстояние между основными узлами, способствующее минимизации инерционных сил;
• потенциал в совершенствовании конструкции;
• выработка шарнирных соединений сразу же проявляется и становится заметной из-за постукивания на неровной дороге.

Недостатки

Минусы заключаются в следующем:

• слабые кинематические параметры, склонность переднего колеса к изменению угла наклона в вертикальной плоскости, иногда в существенных пределах;
• постепенное растрескивание гнезда брызговика, в посадочном месте опорного подшипника амортизационной стойки и, как следствие, появление коррозии;
• при экспуатации на дорогах с некачественным покрытием рабочий ресурс подвески МакФерсона резко снижается;
• ремонт устройства, как текущий, так и капитальный, обходится дорого, поскольку это связано с очень сложной системой сборки-разборки узлов;
• отсутствие компенсации при продольных кренах автомобиля, возвратные откаты практически отсутствуют;
• по причине конструктивной механической субтильности подвеска "МакФерсон" никогда не используется в спортивных моделях и гоночных болидах;
• рамные автомобили не могут нести подвеску типа "МакФерсон", так как нет возможности совместить ее верхние кронштейны с базой - слишком высоко;
• подвеска не совмещается с гидропневматикой ходовой части большинства моделей классов С и Е;
• задняя подвеска не выдерживает продольных напряжений, особенно в режиме экстренного торможения.