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 http://https://autovogdenie.ru/podveska-mcpherson.html
Источник http://