Zawieszenie kolumnowe MacPhersona

McPhersonGenialne wynalazki to te, które łączą prostotę z funkcjonalnością. Takim okazało się zawieszenie kolumnowe wymyślone przez Earla MacPhersona, konstruktora pracującego dla General Motors. Dodajmy, że GM postąpił z pomysłem swego pracownika dość nietypowo – odłożył go na półkę. Podobno ówczesna doktryna koncernu nie zezwalała na wdrażanie niesprawdzonych projektów, a sprawdzić go nie można było, bo nie był wdrażany do produkcji. Sprawą zajął się dopiero kolejny pracodawca konstruktora – Ford. Coś w tym opowiadaniu musi być – świadczą o tym (pośrednio) dzisiejsze kłopoty największego koncernu świata. Natomiast gdyby patent na omawiane zawieszenie był prywatną własnością pana MacPhersona, zapewne jego fortuna byłaby wielka.
Główną zaletą zawieszenia typu MacPherson jest prostota. Podstawowy element prowadzący zwrotnicę, a więc i koło, to solidny amortyzator teleskopowy o dużej średnicy. Za resorowanie odpowiada sprężyna osadzona osiowo na tym amortyzatorze. Całość obraca się, gdy kręcimy kierownicą, na łożysku oporowym elastycznie, a zarazem wahliwie, osadzonym w nadwoziu. Ważnym elementem tego zwieszenia jest dolny trójkątny wahacz, czasami składający się z dwóch części – wahacza poprzecznego i drążka reakcyjnego, na przykład powiązanego ze stabilizatorem przechyłów. I na tym koniec opisu zawieszenia kolumnowego – właśnie z tego powodu zyskało ono uznanie u wszystkich producentów samochodów.

System MacPherson korzystny jest szczególnie w zawieszeniu kół kierowanych, gdyż charakter amortyzatora teleskopowego pozwala na swobodne obracanie jego tłoczyska wobec obudowy. Dzięki temu układ nie wymaga dodatkowych elementów ułatwiających skręcanie kół (łożysk obrotowych) – wystarcza jeden sworzeń wahacza i jedno wspomniane wyżej łożysko oporowe pomiędzy kolumną a nadwoziem. Drążek kierowniczy może być przymocowany wprost do ramienia będącego elementem zwrotnicy. Zaletami zawieszenia MacPherson są także: łatwość w uzyskaniu korzystnego dużego skoku kół, pewna swoboda w kształtowaniu geometrii zawieszenia (na etapie projektowania), czyli pochylenia koła względem podłoża, wyprzedzenia sworznia zwrotnicy oraz stosowanego teraz powszechnie tzw. ujemnego promienia zataczania. Ten ostatni powoduje, że zmiany sił między oponą a jezdnią tylko w niewielkim stopniu oddziałują na układ kierowniczy.
Z punktu widzenia kierowalności samochodem MacPherson ma też wady. Przy jego zastosowaniu geometria zawieszenia (ustawienie koła względem jezdni) ciągle zmienia się przy pokonywaniu nierówności i zakrętów – zależy ono od ugięcia zawieszenia. Z tej przyczyny, a także aby przeciwdziałać skutkom zbyt niskiego położenia teoretycznego środka obrotu nadwozia, MacPherson przeważnie kojarzony jest ze sztywnym stabilizatorem przechyłów i z równie sztywnymi sprężynami zawieszenia, co ujemnie wpływa na komfort jazdy. Geometria układu MacPhersona staje się tym korzystniejsza, im dłuższy poprzeczny dolny wahacz. Jego wydłużanie możliwe jest praktycznie tylko w zawieszeniu tylnym, tam gdzie nie koliduje on z układem napędowym, jeżeli silnik znajduje się z przodu.
W rezultacie MacPherson to system tani i popularny, gdy chodzi o przednie zawieszenie, lecz konstruktor, dążący do uzyskania naprawdę optymalnych parametrów, często musi szukać innych rozwiązań. W tylnym zawieszeniu natomiast kolumna MacPhersona sprawdza się bez zastrzeżeń, zdecydowanie przewyższając najpopularniejszą ze stosowanych – belkę skrętną i wahacze wleczone.