Именитая подвеска МакФерсон — надежна ли?

Один из инженеров компании Форд Эрл МакФерсон в послевоенные годы предложил конструктивно новый вариант подвески, названный позднее его именем. Цель заключалась в снижении себестоимости при изготовлении составляющих деталей.

Но бытует мнение, что необходимость разработки подвески МакФерсон диктовалась идеями создания переднеприводных автомобилей. Чтобы ведущему колесу обеспечить вращение относительно вертикальной оси, требовалось освободить пространство для привода (ШРУС).

И вот, в свет вышла и применяется до сих пор независимая подвеска типа MacPherson, проявившая себя, как относительно надежная, ремонтопригодная и недорогая.

Устройство и схема подвески MacPherson

Отличие подвески Мак-Ферсона от классической двухрычажной заключается в том, что роль верхнего рычага играет опора телескопической стойки, а сама стойка сочетает пружину и амортизатор в одном узле.

Подвеска является независимой, так как для каждого колеса она своя. В основе лежит поперечный рычаг (3). Изначально он имел I-образную форму и крепился непосредственно к кузову автомобиля с помощью сайлент-блока. После модернизации он получил L-образную конфигурацию с двумя сайлентблоками.

Такое устройство позволило снизить колебания подвески в продольном направлении. Чтобы уменьшить нагрузку на кузов и долю передаваемой вибрации, на современных машинах устанавливается подрамник. На нем монтируется рулевая рейка, стабилизатор и нижние рычаги.

Второй конец рычага, посредством шаровой опоры, соединен с поворотным кулаком. Кулак содержит внутри себя ступицу и обеспечивает свободный доступ для привода. Вверху он крепится к стойке (1). Амортизационная стойка — это сложный узел, который состоит из самого амортизатора и пружины, одним концом упирающейся в нижнюю чашку, а другим — в верхнюю опору (7) через подшипник.

Опорный подшипник обеспечивает вращение стойки вместе с поворотным кулаком. Опора стойки крепится к кузову в районе брызговика. Обязательным элементом выступает стабилизатор (2).

Он представляет собой торсион, который соединяет правую и левую стойки. При попадании колеса на неровный участок часть нагрузки переходит к противоположной стойке. Это заставляет кузов качаться на пружинах, двигаясь поступательно. Свое название стабилизатор получил за то, что при поворотах на ходу он уменьшает крен машины, распределяя нагрузку.

Элементы рулевого управления (рулевая тяга, наконечник и контргайка) на рисунке обозначены позициями 4, 6 и 5, соответственно.

Назначение отдельных узлов

Нижний рычаг способен совершать колебания большой амплитуды относительно точек опоры — сайлентблоков. Сайлентблоки — расходный материал из резины и металла, и по мере разрушения подлежат замене.

Шаровая опора обеспечивает вращение поворотного кулака со ступицей относительно вертикальной оси, независимо от угла наклона нижнего рычага. Этот несущий элемент подвески МакФерсон и требует пристального внимания. При возникновении люфта опора должна быть заменена.

Пружина служит для гашения колебаний. Она довольно долговечна, но со временем металл, из которого изготовлена пружина, теряет свои свойства и наблюдается ослабление жесткости. Проявляется это в увеличении амплитуды колебаний и заниженной посадке автомобиля.

Амортизатор имеет в основе два цилиндра. При перемещении одного относительно другого происходит перетекание жидкости. Предназначен для гашения колебаний пружины. Амортизатор испытывает очень большие нагрузки, особенно в крайних положениях. Это может привести к повреждению перепускных клапанов. Стойка выходит из строя. Симптомами являются незатухающие длительное время колебания.

В конечном счете, весь удар при проезде по неровностям будет передан опоре и опорному подшипнику. Нетрудно догадаться, какие требования предъявляются к конструкции и материалу данных узлов.

Принцип работы подвески MacPherson

Для того, чтобы представить подвеску MacPherson в работе, необходимо последовательно проследить за передачей усилия при проезде неровностей.

Если колесо встречает препятствие, заставляющее его двигаться вверх, то отсутствие жесткого крепления к кузову и наличие нижнего рычага передадут усилие на пружину. Она начнет сжиматься, забирая в себя огромную долю энергии. Телескопическая стойка начнет гасить колебания пружины. Оставшаяся часть энергии приведет в движение кузов автомобиля, предварительно перейдя на опору.

Если же колесо попадает в яму, то происходит аналогичный процесс с растяжением пружины. Не стоит забывать, что энергия еще и распределяется между соосными колесами. Применение шарниров и сайлентблоков так же уменьшают усилие на несущие элементы.

Модернизация перечисленных узлов позволяет конструкторам вести постоянные работы по увеличению мягкости и бесшумности работы подвески.

Обеспечение поворота колеса при маневре происходит за счет свободного вращения стойки в точках опоры:

• вверху — в подшипнике;
• внизу — в шаровой опоре.

Плюсы и минусы подвески MacPherson

Как и любой узел, подвеска МакФерсон имеет свои достоинства и недостатки.

Плюсы

• Простота конструкции. Есть возможность производить сборку подвески на отдельном этапе, и уже в готовом виде устанавливать на автомобиль. Это снижает энергозатраты на конвейере.
• Малые габаритные размеры. Разработчики постоянно стараются уменьшить массу автомобиля, что приводит к снижению расхода топлива и улучшению динамических показателей. Подвеска МакФерсон в этом вопросе имеет огромные преимущества. Габариты позволяют устанавливать ее на компактные авто.
• Надежность. Заключается не в большом пробеге без ремонта, а в том, что замене подлежит минимальное количество узловых деталей: сайлентблоки, шаровые опоры, стойки, опорные подшипники.
• Возможность привода переднего колеса и поперечное расположение двигателя. Отсутствие балки дает свободу в подкапотном отсеке. Это положительный аспект как для разработчиков, так и для автолюбителей.
• Диагностика неисправностей. Существует ряд стандартных процедур для определения вышедших из строя узлов. Это облегчает задачу при ремонте.
• Выдерживает большую массу. Несмотря на то, что подвеска устанавливается только на легковые автомобили, разработчики не беспокоятся о массе двигателя и КПП.

Минусы

• Усилия, передаваемые на кузов, часто приводят к разрушению металла. Это большая проблема, так как в месте крепления опоры на кузове выбит его номер.
• Высокий уровень шумности. С этим побочным эффектом не перестают бороться даже мировые лидеры в автомобилестроении.
• Смещение в продольном направлении. На автомобилях ВАЗ, где применяется I-образный рычаг, установлены распорные тяги. L-образный рычаг решил эту проблему.
• Невозможность применения на грузовых автомобилях (технологически невозможно) и спортивных машинах (ограничения по некоторым параметрам)

Взвесив плюсы и минусы подвески типа MacPherson, производители легковых автомобилей всех классов, кроме спортивных, отдали ей предпочтение. Гораздо выгоднее вести усовершенствование узлов, чем разрабатывать принципиально новую конструкцию.