Подвеска МакФерсон - устройство и работа

Подвеска McPherson – одна из самых передовых на сегодняшний день типов автоподвесок, получившая наиболее широкое распространение в виду целого ряда преимуществ, выгодно выделяющих ее по сравнению с аналогами. Ключевым элементом подобных конструкций является амортизационная стойка, благодаря которой изобретение получило еще одно название – «качающаяся свеча». 

В подавляющем большинстве случаев такая подвеска используется для передних колес, для задних применяют отдельную разновидность, которая называется подвеской Чепмена – в честь придумавшего ее инженера. О том, что представляет собой подвеска Макферсон, каковы ее особенности, а также плюсы и минусы, пойдет речь в нашем сегодняшнем разговоре.

История появления

Названием своим изобретение обязано автору – конструктору из Ford, работавшему в компании в 40 годах прошлого века. Впервые такое новшество он использовал в процессе создания Ford Vedette 1948 года выпуска. Интересно то, что до этого МакФерсон поделился мыслями о создании инновационной подвески в компании General Motors, однако там идею не оценили, и изобретатель был вынужден искать другую площадку для воплощения в реальность своего замысла. 

Важно

Подобные подвески, однако без присущего им поперечного рычага, использовались разными автостроительными компаниями еще в начале 20 века. Доподлинно известно, что прообраз современной многорычажной подвески МакФерсон входил в конструкцию авто еще в 20 годы прошлого века.

Так, к примеру, итальянец Гуидо Форнац, который в середине 20 годов работал в автоконцерне Fiat, получил патент на подвеску с похожей схемой, но она тогда не обрела широкого распространения, став популярной лишь после существенной доработки американским инженером. 

Дело в том, что у детища Форнаца был серьезный недостаток – ограниченный ресурс телескопических трубок. Благодаря развитию промышленности удалось изобрести более прочные, долговечные сплавы, что позволило решить проблему и подарить подвеске шансы на существование. 

Изначально планировалось, что революционное творение изобретателя будет использоваться в обеих частях авто – спереди и сзади, но после длительных споров было принято решение остановиться на традиционной схеме, так мир увидел переднюю подвеску МакФерсон. Внедрение такой конструкции позволило поместить в подкапотном пространстве мотор и коробку передач, что вывело современное автомобилестроение на совершенно новый уровень.

Устройство подвески Макферсон

Прежде чем говорить об устройстве конструкции, ставшей темой нашей беседы, еще раз отметим, что ее прототипом стала подвеска, базирующаяся на двойных поперечных рычагах, которая также являлась независимой. Важной ее чертой стало присутствие в верхней части пружины, о роли которой поговорим чуть ниже.

Сейчас же отметим пять ключевых деталей, благодаря которым стойка обеспечивает восприятие осевых и боковых нагрузок, а также их перепады, чем и отличается от классических амортизаторов:

1.  Усиленная высокопрочная конструкция с большим диаметром штока.
2.  Возможность выдерживать внушительную нагрузку, включая большой вес авто.
3.  Сложность механизма с конструктивной точки зрения.
4.  Упругий элемент, призванный выдерживать нагрузки, передаваемые от дорожного полотна. 
5.  Поворотная опора, обеспечивающая колесам транспортного средства способность поворачиваться.

Схема подвески МакФерсон состоит из таких деталей:

• Стабилизатор поперечной устойчивости.
•  Подрамник.
•  Стойка амортизатора.
•  Поперечный рычаг и поворотный кулак.

Чтобы понять, как все работает, уделим внимание каждому из перечисленных выше элементов. 

Нижний поперечный рычаг

Итак, подрамник – несущий элемент конструкции, от которого напрямую зависит ее функциональность. Он фиксируется на кузове посредством сайлентблоков – резинометаллических элементов, которые гасят вибрации, передаваемые на кузов от дорожного полотна во время движения. Важнейшей функцией сайлентов является их способность поглощать шум, способствуя тем самым большему комфорту езды. 

С подрамником соединяется стабилизатор поперечной устойчивости, рулевой механизм и опоры рычага. К боковой части крепятся рычаги колес – правого и левого. Для большей надежности и придания конструкции требуемой жесткости используется двойное крепление.

К противоположному концу рычага посредством шаровой опоры прикреплен поворотный кулак. Верхняя его часть соединена с амортизаторной стойкой, нижняя – с поперечным рычагом. Дополнительно на нем присутствует подшипник и ступица, а также тормозной суппорт. 

Амортизационная стойка

Амортизаторная стойка – не менее важная деталь подвески, которая состоит из амортизатора и металлической пружины, которые находятся на той же оси, что и буфер сжатия. Это обеспечивает возможность изменять характеристики упругости пружины. В нижней части стойка соединяется с поворотным кулаком, а вот в верхней предусмотрено крепление с брызговиком крыла, для этого имеются резиновые втулки. 

Некоторые производители делают указанный механизм раздельным, разделяя пружину и амортизатор. Насколько это решение обосновано, каждый решает для себя, но оно однозначно имеет право на существование. 

Стабилизатор поперечной устойчивости

Следующий важнейший элемент подвески – стабилизатор поперечной устойчивости, который предназначен для уменьшения боковых кренов. Крепится он к подрамнику, для этого предусмотрены две опоры. Другой конец стабилизатора фиксируется на стойках амортизаторов посредством шарниров.

Как работает подвеска МакФерсон

Ну что ж, с устройством разобрались, теперь опишем работу подвески МакФерсон. Итак, в момент наезда на кочку или любую неровность, присутствующую на пути следования авто, происходит вертикальное смещение колеса относительно кузова. При этом пружина амортизационной стойки сжимается, она принимает на себя основной удар. Эта деталь не способна поглощать вибрации, но ей на помощь приходит амортизатор, принимающий на себя энергию удара и препятствующий ее передаче на другие части конструкции. 

Однако на колесо авто оказывает воздействие не только энергия удара, но и усилие, способствующее смещению продольно. Чтобы при этом оно не изменяло своего местоположения, в описанной выше конструкции имеются два рычага, находящиеся под углом друг к другу, либо А-подобный рычаг, который используют некоторые производители. В последнем случае две вершины такого рычага фиксируются на кузовной части, а одна крепится к ступице.

После преодоления автомобилем неровности начинается противоположный процесс. Пружина стоек амортизатора возвращается в исходное положение, благодаря чему колесо выравнивается. Стоит помнить о том, что в процессе езды по неровностям колеса смещаются в индивидуальном порядке, и несмотря на все заверения компаний-производителей, часть ударов все же передаются на кузов – подвеска не способна поглотить их все. 

Если по ухабам движутся оба передних колеса, кузов транспортного средства все равно будет подвержен качению из стороны в сторону. Чтобы минимизировать это явление, в конструкцию подвески включают стабилизатор поперечной устойчивости, который соединяет независимые подвески одной оси.

Конструкция представляет собой обычный торсион, предотвращающий скручивание и гасящий боковые колебания кузова. В принципе работы подвески МакФерсон разобрались, уделим немного внимания присутствующим на современном рынке разновидностям конструкции.

Виды подвесок МакФерсон

По описанной выше схеме работает преимущественно передняя подвеска авто с переднем же приводом. Классическим вариантом является амортизационная стойка с нижним поперечным рычагом в количестве одной штуки. Конструкция рычага может быть разной – две соединенных между собой части или же громоздкий массивный «лопух».

Бывают случаи, когда стабилизатор соединяется с рычагом, при этом стойка стабилизатора в конструкции отсутствует, что заметно упрощает обслуживание и положительно сказывается на длительности эксплуатации всей конструкции в целом. В дорогих моделях автомобилей МакФерсоны устанавливают даже на задней подвеске.

Это способствует хорошей управляемости, облегчает и делает более точным вхождение в повороты, способствует выполнению виражей на высокой скорости. В таком случае в конструкцию включают дополнительные рычаги – продольные и поперечные, общее количество которых может составлять 3 штуки.

Достоинства и недостатки подвески McPherson

Как и у любого другого устройства, есть у подвесок McPherson и преимущества, и недостатки. Начнем с плюсов:

•  Максимальная надежность и сравнительная простота конструкции, обеспечивающая продолжительный срок эксплуатации.
•  Доступная цена производства, продиктованная небольшим количеством деталей.
•  Универсальность, возможность установки на любую из осей авто.
•  Компактность. Ограниченное количество элементов и небольшой размер позволяет использовать подвеску даже на самых маленьких транспортных средствах.
•  Большой запас хода, минимизирующий риск пробоя или передачи энергии от удара на кузов транспортного средства.
•  Небольшая нагрузка на подвижные элементы. Основное усилие приходится на стойку, тогда как шаровые опоры и сайленты отвечают за подвижность узлов, а это снабдило их внушительным запасом ресурса.

Список преимуществ довольно внушителен, однако есть у конструкции и минусы, которые тоже нельзя оставлять без внимания.

•  Возможны сложности в обслуживании амортизационных стоек – для замены какой-либо детали нередко приходится извлекать всю конструкцию в целом, используя для этого специальные инструменты.
•  Стойка подвергается постоянным высоким нагрузкам, и чем эти нагрузки выше, тем короче срок эксплуатации конструкции.
•  Необходимость дополнительного усиления точек крепления на кузове амортизационной стойки, в противном случае на нем нередко появляются трещины.
•  Возникновение сильных шумов в процессе эксплуатации, из-за чего МакФерсон редко используют на автомобилях премиум-класса.

Почему не используется в дорогих автомобилях и тяжелых грузовиках

Частично ответ на этот вопрос мы дали несколькими строчками выше – подвеска достаточно шумная в процессе эксплуатации, поэтому она не используется в автомобилях премиум-класса, где важную роль играет комфорт езды и полная бесшумность в салоне. Также конструкцию не применяют в процессе производства спортивных авто, ведь к ним предъявляются особо строгие требования в плане кинематики.

Отказываются от такого решения и производители тяжелых грузовиков – по той простой причине, что на зону крепления стойки приходится слишком высокая нагрузка, что влечет за собой ускоренный износ деталей. Для крепления рычагов к подрамникам в таком случае пришлось бы использовать массивные кронштейны, что еще больше увеличит нагрузку на основание. 

В редких случаях МакФерсон внедряют в конструкцию легких пикапов, которые предназначены для транспортировки небольших грузов, но должны быть легкими и маневренными.

Заключение

Множество преимуществ подвески МакФерсон, ее финансовая доступность и продолжительный срок службы делают конструкцию востребованной и популярной. Вот почему она давно и успешно используется на подавляющем большинстве серийных автомобилей.