Под капотом любой легковушки с поперечно расположенным мотором, в верхней части крыльев, утоплены две металлические чашки. Это верхние опоры стоек подвески MacPherson. Той самой, что стоит на подавляющем большинстве переднеприводных автомобилей планеты: от Lada Vesta и Volkswagen Golf до Hyundai Tucson и Kia Sportage. Эта конструкция держит первенство почти 80 лет, и причины тому вполне конкретные.
История началась в 1940-х, когда инженер General Motors Эрл Стил МакФерсон работал над проектом дешёвого народного автомобиля Chevrolet Cadet. Задача стояла конкретная - удешевить производство, не потеряв в ходовых качествах.
МакФерсон взял за основу классическую двухрычажную подвеску и поступил просто: убрал верхний рычаг, а его функцию переложил на амортизаторную стойку. Один узел вместо двух. Меньше деталей, меньше затрат, проще сборка.
Chevrolet Cadet так и не пошёл в серию, а МакФерсон ушёл в Ford. Там его идею оценили, и в 1948 году подвеска впервые встала на конвейерный Ford Vedette, который выпускал французский филиал компании. Следом - Ford Zephyr и Consul в начале 50-х.
Сам принцип направляющей стойки придумал не МакФерсон. Ещё в 1925 году итальянец Гвидо Форнака из Fiat запатентовал похожую схему в США. Но именно МакФерсон довёл идею до рабочего серийного образца, добавив поперечный рычаг и отработав компоновку. Поэтому имя осталось за ним.
Суть конструкции укладывается в одно предложение: амортизаторная стойка с пружиной берёт на себя роль направляющего элемента, а снизу колесо держит один поперечный рычаг через шаровую опору. Вверху стойка крепится к усиленному брызговику крыла через опорный подшипник, внизу соединяется с поворотным кулаком. Между ними зажата пружина на верхней и нижней чашках.
Подрамник, на котором сидят рычаги и рулевой механизм, связан с кузовом через сайлентблоки (резинометаллические втулки, гасящие вибрации). Сюда же крепится стабилизатор поперечной устойчивости, который удерживает кузов от сильных кренов в поворотах.
Когда колесо наезжает на кочку, пружина сжимается, амортизатор гасит колебания, а рычаг и шаровая позволяют колесу перемещаться вертикально, не утягивая за собой весь кузов. Каждое колесо работает независимо - это принципиальное отличие от балки, где удар по одному колесу передаётся на второе.
Рынок эта схема захватила по трём причинам. Во-первых, она компактна по ширине, и именно это позволило инженерам размещать двигатель и коробку передач поперечно. Без такого решения переднеприводных автомобилей в нынешнем виде просто не существовало бы.
Во-вторых, минимум деталей означает простую технологию изготовления и быструю сборку на конвейере, а для массового автомобиля это решающий аргумент. В-третьих, малая масса неподрессоренных частей: лёгкая подвеска лучше отрабатывает неровности и меньше нагружает кузов.
В 80-е на эту подвеску подсели даже те, от кого подобного не ждали. Mercedes-Benz поставил её на свой легендарный W124, Audi - на "сотку", BMW оснащал стойками МакФерсона чуть ли не всю линейку с конца 70-х. Экономия на производстве при достойных ходовых качествах перевесила всё. Казалось, двухрычажная подвеска уходит в прошлое.
Но к середине 90-х ситуация развернулась. Audi A4 и A6, Mercedes W210, обновлённые BMW - на дорогих моделях конструкторы вернулись к двум рычагам. Причина простая: кинематика.
У МакФерсона при сжатии подвески развал колёс заметно меняется, а это напрямую влияет на управляемость и сцепление шин с дорогой. Для городского автомобиля со скоростями до 130-140 км/ч это некритично. Для спортивного седана, который проходит повороты на пределе - уже существенно.
При этом конструкцию постоянно дорабатывали. На ранних Porsche 911 вместо витой пружины использовали торсион, что позволило снизить высоту передка. На Mercedes W124 пружину и стойку разнесли в пространстве: пружина стояла отдельно, разгружая верхнюю опору.
С 90-х рычаги стали делать L-образными вместо прямых, и это улучшило поведение при торможении, позволив отказаться от использования стабилизатора в качестве части рычага. Следующий шаг - отдельный поворотный кулак на шаровых опорах между колесом и стойкой.
Такие схемы применили Ford (RevoKnuckle) и Opel (HiPerStrut). Стойка при повороте руля остаётся неподвижной, а поворачивается только кулак, что убирает паразитные подруливания и улучшает обратную связь на руле.
Главная слабость МакФерсона проявляется именно на плохих дорогах. Вся энергия удара передаётся через стойку наверх, в точку крепления на брызговике крыла. Тонкий металл этой зоны постепенно накапливает усталостные трещины, начинается коррозия. На хорошем асфальте стойки ходят долго, а вот на разбитых грунтовках ресурс падает кратно.
Замена стойки обходится недёшево ещё и потому, что нужно снимать весь узел целиком, а большинство современных стоек неразборные и меняются только в сборе.
Именно поэтому МакФерсон не ставят на рамные внедорожники, грузовики и гоночные автомобили. Там нужна либо повышенная прочность, либо точная кинематика на предельных режимах, либо и то, и другое разом. Для этих задач существуют двухрычажная и многорычажная подвески - сложнее, тяжелее, дороже, но точнее и выносливее.