Стойка макферсон: элегантная экономия места
Первые километры тестового прототипа я помню отчётливо: пустая площадка, односкатный ангар, сырая погода. Машина рыскала, пока не подобрал катер. Тогда-то и возник вопрос: отчего завод снова выбрал МакФерсон, хотя инженеры без труда смоделировали любой многорычаж? Ответ оказался в балансе цены, массы и свободы подкапотного пространства.
Принцип работы
В основе стойки—комбинация амортизатора, винтовой пружины и опорного подшипника, образующих единую направляющую колонну. Колесо крепится к поворотному кулаку, насаженному на шток. При ходе вверх-вниз стойка ведёт колесо по дуге, описываемой шаровой опорой и опорным подшипником. Такой «однорычаж» упрощает подрамник, снижая эйзимутальную жёсткость—термин, обозначающий сопротивление повороту колеса вокруг вертикальной оси. Зато рулевой поворот проходит через минимальное число шарниров, а водитель получает ясный отклик.
Причины популярности
Завод тратит меньше металла: вместо трёх-четырёх рычагов только нижний L-образный. Верхнее крепление стойки уходит в стакан кузова, оставляя место для турбокомпрессора, рулевого электроусилителя, актуаторов EGR. Конструкторы экономят вес—до 6 кг на колесо, а невзвешенная часть (sprung mass) падает едва ли не на два. Сварка стакана обходится дёшево: одна операционная панель роботов вместо сложных кондукторов для двойных рычагов. Диапазон хода легко настраивается заменой опорной шайбы или высоты проставки. Поэтому планировщики платформ, просчитывая CAPEX, спокойно закладывают стойку в бюджет компакт- и D-сегмента.
Обратная сторона
Лёгкость конструкции несёт компромиссы. При сжатии на дуге междуняется отрицательный развал, так называемый «сход-компрессион». Плечо обкатки растёт, руль тянет при глубоком крене. Поворотный кулак разнесён с диском одним подшипником, что возлагает на шток изгибающий момент—седьмая степень свободы, не предусмотренная в классическом шарнире. Поэтому от бордюрного удара шток гнётся и вызывает подпрыгивание колеса—паразитный джек-эффект. На скоростях свыше 180 км/ч становится заметной реверсия кастера: из-за упругости опоры ось мгновенного вращения смещается, и автомобиль охотно «ныряет» внутрь поворота, словно парусник с неправильной оснасткой. Диагностика тоже хитрая: люфт по оси стойки ощущается лишь под нагрузкой, а стенд «трясун» не ловит микроскольжение подшипника.
Инженеры сглаживают пороки несколькими приёмами. Важнейший—кованый поворотный кулак с вынесенной точкой крепления шаровой, создающий виртуальный нижний рычаг и стабилизирующий развал. Второй ход—опора с двухрядным подшипником, распределяющим момент. Электрогидравлический амортизатор с алгоритмом Skyhook минимизирует «чирканье» колеса при резонансе 7–9 Гц. Однако любой патент добавляет граммы, а главное—деньги, поэтому базовые версии всё равно остаются на простой схеме.
Я встречал единственный отказ, грозящий с ходом колеса: сварной шов стакана отслоился на раллийном Clio, добившимся ударного пика 42 g. Металл устал быстрее, так как стойка концентрирует нагрузки. Для гражданского транспорта угрозу нивелирует антикор и приличная толщина полки стакана.
Рынок ищет гибриды. Уже тестируется стойка MacLink—добавлен короткий продольный рычаг, гасящий момент изгиба. В космическомй терминологии такую конфигурацию назвали бы «квазимногорычаж», хотя по сути это МакФерсон с костылём. Дальше—карбоновый шток и вязкоупругий демпфер Reoflex, умеющий менять модуль сдвига при зарядке управляющим током. Пока же производители продолжают гнуть традиционную стойку под новые нормы, и, судя по калькуляции, МакФерсон будет жить, пока под капотом ценят каждый сантиметр.