puntal MacPherson

El amortiguador MacPherson es un tipo de sistema de suspensión automotriz que utiliza la parte superior de un amortiguador telescópico como pivote superior de la dirección. ^{[ 1 ]} Se utiliza ampliamente en la suspensión delantera de los vehículos modernos. Su nombre proviene del ingeniero automotriz estadounidense Earle S. MacPherson , quien inventó y desarrolló el diseño.

Earle S. MacPherson fue nombrado ingeniero jefe del proyecto de automóviles ligeros de Chevrolet en 1945. Se le encomendó la tarea de desarrollar un automóvil nuevo y más pequeño para el mercado inmediatamente posterior a la guerra, un esfuerzo que dio como resultado el Chevrolet Cadet .

El Cadet estaba destinado a ser un vehículo revolucionario, y los tres prototipos construidos hasta 1946 exhibían una amplia gama de innovaciones. Una de ellas era un nuevo y revolucionario sistema de suspensión independiente que incorporaba lo que hoy se conoce como amortiguador MacPherson. El Cadet estaba previsto que fuera el primer vehículo de producción con amortiguadores MacPherson, pero el proyecto se canceló en 1947 y nunca llegó a producirse comercialmente. Esto se debió en gran parte a las preocupaciones de GM sobre los márgenes de beneficio previstos del Cadet. ^{[ 2 ]}

Después de que el proyecto Cadet fue archivado, un MacPherson descontento dejó GM para unirse a Ford . Se presentaron patentes en 1947 ( patente estadounidense 2,624,592 para GM) ^{[ 3 ]} y en 1949 ( patente estadounidense 2,660,449 para Ford), ^{[ 4 ]} y esta última patente ^{[ 5 ]} citaba diseños de Guido Fornaca de FIAT de mediados de la década de 1920. ^{[ 6 ] [ 7 ]}

El nuevo diseño de puntal de MacPherson también pudo haberse inspirado en otros diseños anteriores. La suspensión de puntal del Stout Scarab de preguerra pudo haber influido, y los puntales de largo recorrido en el tren de aterrizaje de los aviones eran bien conocidos en ese momento. El Cottin-Desgouttes francés utilizó un diseño similar, aunque con ballestas menos sofisticadas , ^{[ 8 ] [ 9 ]} pero la suspensión delantera del Cottin-Desgouttes se inspiró a su vez en un diseño de 1904 del ingeniero estadounidense J. Walter Christie . ^{[ 10 ] [ 11 ]}

MacPherson diseñó el amortiguador para las cuatro ruedas, pero normalmente se utiliza solo para la suspensión delantera, donde proporciona un punto de pivote de dirección , así como un punto de montaje de la suspensión para la rueda.

El primer automóvil de producción en utilizar amortiguadores MacPherson se cita a menudo erróneamente como el Ford Vedette francés de 1949 , ^{[ 12 ] [ 13 ]} pero se desarrolló antes de MacPherson, con una suspensión delantera independiente basada en brazos oscilantes y un muelle helicoidal superior. ^{[ 14 ]} No fue hasta 1954, después de que la fábrica de Vedette fuera adquirida por Simca , que el Simca Vedette revisado cambió al uso de amortiguadores delanteros. ^{[ 14 ]}

Tras la llegada de MacPherson a Ford, el primer coche de producción en incorporar la suspensión MacPherson fue el Ford Consul de 1950, fabricado en Gran Bretaña , y posteriormente el Zephyr .

Un sistema de suspensión MacPherson consta de los siguientes componentes, como se muestra en la tabla a continuación.

Un amortiguador MacPherson utiliza un brazo de suspensión, o un enlace de compresión sustancial estabilizado por un enlace secundario, que proporciona un punto de montaje para el portabujes o eje de la rueda. El sistema de brazo inferior proporciona la ubicación tanto lateral como longitudinal de la rueda. La parte superior del portabujes está fijada rígidamente a la parte inferior de la parte exterior del amortiguador propiamente dicho. Esta se desliza hacia arriba y hacia abajo sobre la parte interior del mismo, que se extiende hacia arriba directamente hasta un soporte en la carrocería del vehículo. La línea desde el soporte superior del amortiguador hasta la rótula inferior en el brazo de control determina la inclinación del eje de dirección . El eje del amortiguador puede estar inclinado hacia adentro con respecto al eje de dirección en la parte inferior, para dejar espacio libre para el neumático, lo que hace que la parte inferior siga un arco al girar.

El puntal MacPherson se benefició de la introducción de la construcción monocasco , ya que su diseño requiere un espacio vertical considerable y un soporte superior robusto, características que la construcción monocasco proporciona. Además, la construcción monocasco distribuye las tensiones de la suspensión. ^{[ 15 ]} El puntal suele alojar tanto el muelle helicoidal , sobre el que se suspende la carrocería, como el amortiguador , que generalmente se presenta en forma de cartucho montado dentro del puntal (véase coilover ). El puntal también puede tener el brazo de dirección integrado en la parte inferior exterior. El conjunto es muy sencillo y puede preensamblarse en una unidad. Asimismo, la eliminación del brazo de control superior permite mayor anchura en el compartimento del motor, lo cual resulta útil para coches pequeños, especialmente con motores transversales , como la mayoría de los vehículos de tracción delantera . El conjunto puede simplificarse aún más, si es necesario, sustituyendo el brazo de radio por una barra estabilizadora ( barra de torsión ) . ^{[ 15 ]} Por estas razones, se ha vuelto prácticamente omnipresente entre los fabricantes de bajo coste. Además, ofrece un método sencillo para ajustar la geometría de la suspensión. ^{[ 16 ]}

Muchas versiones modernas sustituyen el brazo de control inferior por una horquilla. La barra estabilizadora es opcional y, si está presente, se conecta mediante una rótula al amortiguador de muelle o mediante una rótula o una varilla elastomérica a la horquilla.

Debido a que los puntales MacPherson se integran con una estructura significativa en la estructura de choque frontal del automóvil, es más fácil diseñar vehículos que superen pruebas de choque de solapamiento parcial más estrictas con puntales, en comparación con aquellos con suspensión de doble horquilla. Ejemplos notables incluyen el Honda Accord y Civic , así como el Mercedes Clase E , todos los cuales adoptaron puntales para mejorar el rendimiento en caso de colisión . La simplicidad general del diseño también significa que hay menos articulaciones en la suspensión que se desgastan, por lo que hay menos deterioro en el manejo y la sensación de la dirección con el tiempo . Los puntales monotubo invertidos también pueden proporcionar rigidez adicional en la suspensión delantera, como se ve en el Porsche 911 GT3 y Cayman GT4 , así como en el Subaru Impreza WRX STI . Finalmente, los puntales se pueden integrar de manera más eficiente que otros tipos de suspensión delantera, lo que permite un espacio de carga delantero significativo en automóviles con motor trasero/central, como el Porsche 911 y Boxster .

El análisis geométrico muestra que el conjunto no permite el movimiento vertical de la rueda sin cierto grado de cambio en el ángulo de caída , movimiento lateral o ambos. Generalmente no se considera que proporcione un manejo tan bueno como una suspensión de doble horquilla o multibrazo , porque permite a los ingenieros menos libertad para elegir el cambio de caída y el centro de balanceo . Los automóviles que tienen altura de conducción ajustable desde la cabina generalmente no pueden tener puntales MacPherson debido a los cambios de caída que son una parte inevitable del diseño. La conducción se ve afectada porque el amortiguador tiene casi el mismo movimiento vertical que la rueda, por lo que hay relativamente poca palanca para romper la fricción en los sellos. Un puntal MacPherson estándar de pivote único también tiende a tener fricción positiva donde el centro del eje de dirección está desplazado del centro de los neumáticos delanteros, lo que resulta en dirección por torsión.

A pesar de sus inconvenientes, la configuración de suspensión MacPherson todavía se utiliza en algunos coches de altas prestaciones, porque suelen tener un recorrido de suspensión relativamente pequeño y, por lo tanto, no presentan los mismos problemas cinemáticos.

Hasta el año modelo 1989 (964), el Porsche 911 utilizaba un diseño de amortiguador similar que no tenía muelles helicoidales, sino una suspensión de barra de torsión . Desde entonces, todos los Porsche 911 han tenido amortiguadores MacPherson delanteros, excepto el 911 GT3 basado en el 992, que utiliza una suspensión de doble horquilla. ^{[ 17 ]}

En los últimos años, General Motors y Ford han introducido una configuración de amortiguador modificada, Hi-Per Strut y "Revoknuckle" respectivamente, que divide el amortiguador en dos componentes que manejan la flexibilidad vertical y la dinámica de la dirección por separado. Las ventajas de este diseño son un mayor contacto con la superficie y una reducción del efecto de torsión en la dirección. Las desventajas son el peso y el costo adicionales, pero es menos costoso que una configuración de doble horquilla o multibrazo. Honda introdujo otra variación de la configuración de amortiguador, llamada "doble eje", que se utiliza en el diseño de la suspensión del Civic Type-R . Otra variante del amortiguador MacPherson es la suspensión delantera de doble pivote, que divide la horquilla inferior en dos manteniendo el diseño vertical estándar del amortiguador MacPherson. Esto permite un mejor control de la geometría de la dirección y el radio de giro, a la vez que permite un conjunto de frenos más grande.

• Chapman se pavonea
• Amortiguador helicoidal
• Suspensión de doble horquilla
• Barra estabilizadora

• Calculadora de geometría MacPherson