Почему подвески MacPherson правят уже 80 лет

Под капотом любого легкового автомобиля с поперечной установкой двигателя, в верхней зоне передних крыльев, утоплены две металлические чашки. Это верхние опоры стоек подвески MacPherson — конструкции, которая сегодня стоит на подавляющем большинстве переднеприводных машин в мире: от Lada Vesta и Volkswagen Golf до Hyundai Tucson и Kia Sportage. Почти восемь десятилетий эта схема удерживает лидерство, и у такого долголетия есть вполне прагматичные причины.

Истоки уходят в 1940-е годы. Инженер концерна General Motors Эрл Стил МакФерсон работал над проектом доступного народного автомобиля Chevrolet Cadet. Перед ним стояла чёткая задача: максимально снизить себестоимость, не пожертвовав управляемостью и ходовыми качествами.

В качестве отправной точки он использовал классическую двухрычажную подвеску, но радикально её упростил: верхний рычаг был устранён, а его функции переданы амортизаторной стойке. Вместо двух узлов — один. Меньше компонентов, ниже издержки, проще конвейерная сборка.

Сам Cadet в серию не пошёл, а МакФерсон перешёл в Ford Motor Company. Именно там идея получила промышленное воплощение: в 1948 году подвеска впервые появилась на серийном Ford Vedette, выпускавшемся французским подразделением компании. Затем её получили Ford Zephyr и Ford Consul начала 1950-х.

При этом сама концепция направляющей стойки не была изобретением МакФерсона. Ещё в 1925 году инженер Fiat Гвидо Форнака оформил в США патент на близкую по принципу схему. Однако именно МакФерсон довёл идею до полноценного серийного решения: добавил поперечный рычаг, выверил компоновку и обеспечил работоспособность в массовом производстве. Поэтому вся слава закрепилась за ним.

Конструктивная логика предельно ясна: стойка, объединяющая амортизатор и пружину, выполняет роль направляющего элемента, а снизу колесо удерживается единственным поперечным рычагом через шаровую опору. Верхняя часть стойки крепится к усиленному брызговику крыла через опорный подшипник, нижняя — соединяется с поворотным кулаком. Пружина зажата между верхней и нижней чашками.

Подрамник, на котором размещены рычаги и рулевой механизм, соединён с кузовом посредством сайлентблоков — резинометаллических втулок, гасящих вибрации. К этой же конструкции крепится стабилизатор поперечной устойчивости, ограничивающий крены кузова в поворотах.

При наезде на неровность пружина сжимается, амортизатор демпфирует колебания, а рычаг с шаровой опорой позволяют колесу перемещаться вверх и вниз, не вовлекая в движение весь кузов. Каждое колесо работает самостоятельно — в отличие от балки, где удар по одной стороне частично передаётся на другую.

Массовое распространение схемы объясняется тремя факторами. Прежде всего — компактностью по ширине. Именно это качество позволило конструкторам располагать двигатель и коробку передач поперечно; без такого решения современный формат переднеприводного автомобиля попросту не сложился бы.

Вторая причина — технологическая простота. Небольшое число деталей облегчает производство и ускоряет сборку, что для массового сегмента критически важно. Третий аргумент — малая масса неподрессоренных элементов: лёгкая подвеска эффективнее сглаживает неровности и меньше нагружает кузов.

В 1980-е годы даже те производители, от которых подобного не ожидали, сделали ставку на эту конструкцию. Mercedes-Benz применил её на легендарном Mercedes-Benz W124, Audi — на модели «сотка», а BMW оснащал стойками MacPherson значительную часть линейки с конца 1970-х. Производственная экономия при приемлемых ходовых характеристиках оказалась весомее прочих доводов, и казалось, что двухрычажная схема уходит в историю.

Однако к середине 1990-х акценты изменились. Audi A4 и Audi A6, Mercedes-Benz W210, обновлённые модели BMW — в более дорогом сегменте инженеры вновь вернулись к двум рычагам. Причина заключалась в кинематике.

У подвески MacPherson при сжатии заметно меняется угол развала колёс, что напрямую отражается на управляемости и пятне контакта шины с дорогой. Для городского автомобиля, движущегося со скоростями до 130–140 км/ч, это не критично. Для спортивного седана, проходящего повороты на пределе возможностей, — уже существенно.

Тем не менее конструкция постоянно совершенствовалась. На ранних Porsche 911 вместо витой пружины применяли торсион, что позволило уменьшить высоту передней части кузова. На Mercedes-Benz W124 пружину и стойку разнесли: пружина размещалась отдельно, разгружая верхнюю опору.

С 1990-х годов прямые рычаги уступили место L-образным, что улучшило поведение автомобиля при торможении и позволило отказаться от использования стабилизатора как элемента рычага. Следующим этапом стало внедрение отдельного поворотного кулака на шаровых опорах между колесом и стойкой.

Подобные решения применили Ford (RevoKnuckle) и Opel (HiPerStrut). При повороте рулевого колеса стойка остаётся неподвижной, а вращается только кулак — это снижает паразитные подруливания и делает обратную связь более информативной.

Главный недостаток схемы проявляется на плохом покрытии. Энергия удара передаётся через стойку к верхней точке крепления на брызговике крыла. Тонкий металл в этой зоне постепенно накапливает усталостные трещины, затем развивается коррозия. На качественном асфальте ресурс стоек высок, однако на разбитых грунтовых дорогах он сокращается кратно.

Замена обходится недёшево ещё и потому, что требуется демонтировать весь узел целиком; большинство современных стоек неразборные и меняются исключительно в сборе.

Именно по этой причине подвеску MacPherson не применяют на рамных внедорожниках, грузовиках и гоночных автомобилях. В этих категориях необходима либо повышенная прочность, либо точная кинематика в предельных режимах, либо сочетание обоих требований. Такие задачи решаются двухрычажными и многорычажными схемами — более сложными, тяжёлыми и дорогими, но обеспечивающими большую точность и выносливость.

Читайте ещё материалы:

• Драйв за миллион: топ-5 динамичных моделей с пробегом по разумной цене
• Деактивация цилиндров: экономия или иллюзия?
• PSA и GM: два гиганта автоиндустрии