"МакФерсон" (підвіска): пристрій, схема

Система "МакФерсон" - підвіска, часто застосовувана на автомобілі серійного випуску бюджетної категорії. При цьому механізм ніколи не використовується при створенні дорогих моделей, а також спортивних і гоночних машин. "МакФерсон" - підвіска конструктивно проста, хоч і складається з безлічі дрібних деталей, взаємозв'язаних один з одним. Принцип дії заснований на русі амортизаційної стійки у вертикальній площині. У побуті підвіска МакФерсона називається "хитна свічка".

Трохи історії

Механізм отримав свою назву по імені інженера Ерла МакФерсона, який працював на одному з підприємств "Форда". Політика фірми в той час орієнтувалася на здешевлення деталей, вузлів і агрегатів, з яких збиралися автомобілі. Інженер Макферсона, підвіска якого обіцяла стати проривом в області економії коштів, для початку встановив свій винахід на малолітражку "Форд Веде", а потім, після успішних випробувань, ще на дві моделі: "Форд Зефір" і "Форд Консул" 1950 і 1951 років випуску відповідно. Всі ці машини випускалися великими партіями, тому економія матеріалів і витрат на складання вимальовувалася суттєва.

Конструктивні особливості

Після того як МакФерсон замінив звичайні верхні важелі з кульовими опорами на амортизаційні стійки з шарніром на кінці, він отримав компактну і порівняно недорогу конструкцію із спрощеної кінематикою. Єдиним сумнівним моментом в роботі нового механізму було коливання колеса в площині розвалу. Однак амплітуда була невеликою і проблеми не склала, крім того, гума стала зношуватися більш рівномірно.

Винахідник і обмеження

Інженер Макферсона, підвіска якого відразу була запущена у виробництво, поставив перед собою завдання щодо подальшого її здешевлення. Однак йому довелося зіткнутися з факторами, які не дозволяли застосовувати дешеві матеріали. Елементарні розрахунки характеристик примушували використовувати високоякісний метал. Існував поріг запасу міцності деталей ходової частини автомобіля, перевищення якого не допускалося. Надалі підвіска МакФерсона проводилася за надлишковим технологій, що забезпечує достатній коефіцієнт надійності всього механізму.

Відмінності

Принципова відмінність нового винаходу від попередньої схеми полягало в перенесенні кульової опори в крайню верхню точку амортизаційної стійки. Шарнір при цьому був змінений, опора перетворилася на кульковий підшипник радіальної конструкції. Тепер вся навантаження припадала на верхівку амортизаційної стійки. Штампований бризговики моторного відсіку з тонкого металу, на якому кріпився вузол, вже не відповідав завданням, і його довелося посилити в кілька разів.




Після всіх удосконалень підвіска "МакФерсон", схема якої представлялася спрощеною, за своїми параметрами стала повністю відповідати вимогам безпеки. Масове застосування винаходу МакФерсона почалося в сімдесятих роках минулого століття, коли вдалося створити телескопічну стійку нового зразка з достатнім ресурсом. Підвіска МакФерсона стала технологічною і маловитратної виготовлення, що дозволило використовувати механізм у виробництві легкових автомобілів малого та середнього класу.

Нереалізовані можливості

З 1982 року з'явилася тенденція використання підвіски на автомобілях більш дорогих і престижних. "Опель Сенатор", "Ауді 100", "Мерседес 124" і практично весь модельний ряд легкових БМВ стали оснащувати пристроєм "МакФерсон". Протягом декількох років таке рішення себе виправдовувало. Однак на певному етапі підвіска незалежна МакФерсона стала відставати по своїм технічним характеристикам від розвитку автомобільного виробництва в цілому і вже не підходила для дорогих моделей, які вимагали більш якісної кінематики і плавності ходу. Крім того, машини бізнес-класу за своїми характеристиками не потребували дешевих деталі в принципі. У підсумку підвіска "МакФерсон", пристрій якої в цілому відповідало своїм прямим призначенням, стала застосовуватися у виробництві автомобілів економ-класу, що випускаються у величезній кількості по всьому світу. Принцип дії агрегату дозволяв вдосконалювати конструкцію і робити її все більш технологічним і зручною для складального процесу.

Пристрій

Передня підвіска МакФерсона складається з нижнього поздовжнього важеля, який кріпиться на підрамник і забезпечує функцинирование основної конструкції. Амплітуда розгойдування механізму досить широка, з запасом ходу. Нижній поперечний важіль є несучим, до нього на шарнірі під'єднується безпосередньо телескопічна стійка, так звана свічка. У верхній частині стійки, в зоні її потовщення, на спеціальних кронштейнах монтується верхній важіль. Поворотна стійка з'єднується з конструкцією допомогою сайлент-блоків. Всі деталі розташовані таким чином, що у передньопривідною машини піввісь з шарніром ШРУС на кінці безперешкодно проходить до маточини колеса. Нижні поперечні важелі з'єднуються штангою стабілізатора, переважної розгойдування автомобіля і його вирівнювання. Інженер МакФерсон пробував застосувати розроблену ним підвіску на задніх колесах і навіть встановив її на модель "Шевроле Кадет", проте конструкція не витримала навантажень, і машину довелося повернути в попередній стан з розміщенням заднього моста на ресорах. Це відбулося в 1955 році, і з тих пір спроб більше не було.

Доробка

Задня підвіска МакФерсона як основа для технічної розробки було використано в 1957-му ще одним інженером - Коліном Чепменом, співробітником фірми "Лотос". Він встановив агрегат на автомобіль "Лотос Еліта" і суттєво його допрацював, максимально розширивши параметри системи. Міцність підвіски зросла, і вона запрацювала на повну силу. Однак провідні виробники скептично поставилися до новинки Чепмена. Деякі зазначили, що конструкція більше підходить для дитячих автомобілів, так як переплетення її важелів виглядають безпідставно.

Переваги пристрою

Розглянемо плюси:

незалежна підвіска МакФерсона обходиться недорого за умови її завчасної складання з готових деталей на окремій ділянці і подальшої установки на автомобіль;

компактні характеристики, що дозволяють встановлювати в моторному відсіку двигуни з поперечним розташуванням;

значна відстань між основними вузлами, що сприяє мінімізації інерційних сил;

потенціал у вдосконаленні конструкції;

виробництво шарнірних з'єднань відразу ж виявляється і стає помітною через постукування на нерівній дорозі.

Недоліки

Мінуси полягають у наступному:

слабкі кінематичні параметри, схильність переднього колеса до зміни кута нахилу у вертикальній площині, іноді в значних межах;

поступове розтріскування гнізда бризговика, в посадковому місці опорного підшипника амортизаційної стійки і, як наслідок, появу корозії;

при експуатаціі на дорогах з неякісним покриттям робочий ресурс підвіски МакФерсона різко знижується;

ремонт пристрою, як поточний, так і капітальний, обходиться дорого, оскільки це пов'язано з дуже складною системою збирання-розбирання вузлів;

відсутність компенсації при поздовжніх кренах автомобіля, поворотні відкати практично відсутні;

через конструктивної механічної субтильності підвіска "МакФерсон" ніколи не використовується в спортивних моделях і гоночних болідах;

рамні автомобілі не можуть нести підвіску типу "МакФерсон", так як немає можливості поєднати її верхні кронштейни з базою - занадто високо;

підвіска не поєднується з гидропневматикой ходової частини більшості моделей класів С і Е;

задня підвіска не витримує поздовжніх напруг, особливо в режимі екстреного гальмування.