Ulepszone zawieszenie MacPherson

Projektanci samochodów poszukują zawsze kompromisu pomiędzy

komfortem, a pewnością prowadzenia auta. O takiej pewności, odczuwanej jako niezmienna i wysoka przyczepność opon na  zakrętach i na nierównościach, decyduje dokładność przylegania bieżnika opony do nawierzchni, czyli zdolność do utrzymania kół w każdej sytuacji jak najbardziej prostopadle do jezdni.

Najlepszy będzie więc taki system zawieszenia samochodu, który ze swej istoty sam zadba o owo prawidłowe ustawienie kół. Jest to znane od lat zawieszenie niezależne z dwoma poprzecznymi wahaczami nierównej długości, stosowane we wszystkich samochodach sportowych i wyścigowych. Jego rozwinięciem bywa skomplikowane zawieszenie wielodrążkowe.

W autach popularnych podwójne poprzeczne wahacze są jednak rzadkością, ze względu na swą złożoność, oraz dlatego, że zabierają dość dużo miejsca. Poza tym w przemyśle samochodowym  księgowi popierają przede wszystkim najprostsze rozwiązania.

W rezultacie w samochodach popularnych (a więc z przednim napędem) olbrzymie powodzenie zdobyły zawieszenia kolumnowe systemu MacPherson. Dzisiaj wśród aut niższej i średniej klasy trudno znaleźć konstrukcję, która wykorzystywałaby inny system w przedniej osi. Jednak nie oznacza to, że jest on najlepszy, a jedynie, że okazuje się rozsądnie dobry, a przy tym najtańszy.
Konstruktor Earl Steele MacPherson początkowo pracował dla amerykańskiego GM, by następnie przejść do francuskiego oddziału Forda. Zawieszenie kolumnowe, nazwane później "MacPherson" opracował w końcu lat czterdziestych zeszłego stulecia. W GM zostało ono jeszczeee odłożone na półkę, zadebiutowało dopiero we francuskim Fordzie Vedette z roku 1949, potem zaś brytyjskich Consulu i Zephyrze. Pierwszym "nie fordowskim" pojazdem, w którym je wykorzystano był Peugeot 404 z roku 1960.

Wszystko w jednym

Zawieszenie kolumnowe MacPherson, ma jeden (dolny) wahacz poprzeczny i kolumnę, która spełnia zadanie górnego mocowania, prowadzenia, tłumienia oraz resorowania. Tanie i dość lekkie, ma jednak wady - nie prowadzi idealnie kół samochodu, gdyż przy ugięciach powoduje niekorzystne zmiany ich pochylenia. Również skręcaniu przednich kół towarzyszy zmiana ich pochylenia. Konstruktorzy muszą wybierać: albo stracić nieco przyczepności  dopuszczając do odrywania się części szerokiego bieżnika opony od nawierzchni (gdy koło jest przechylone), albo utwardzić zawieszenie, ustabilizować w ten sposób przechyły auta i ograniczyć komfort jazdy. Ale nawet ekstremalne utwardzenie zawieszenia nie wyeliminuje zmiany pochylenia kół przy skręcaniu kierownicy, co zmusza do niekorzystnych kompromisów przy projektowaniu geometrii przedniego zawieszenia. Sprawa staje się tym trudniejsza, im większy moment napędowy przekazywany jest przez przednie koła. Mocne, przednionapędowe samochody z przednim zawieszeniem MacPherson stają się niestabilne nawet podczas przyspieszania na prostej, a w zakrętach nie są w stanie skutecznie przekazać momentu napędowego na drogę.

Można to poprawić

W ostatnim dziesięcioleciu pojawiły się jednak próby ulepszenia zawieszenia kolumnowego, poprzez oddzielenie w nim funkcji obrotu zwrotnicy od funkcji prowadzenia koła podczas ugięcia i odbicia zawieszenia.

Rozwiązanie z wydzieloną osią obrotu zwrotnicy (ale bez kolumny zawieszenia) nie jest oczywiście czymś nowym, znamy je choćby z przedniej osi Fiata 500/126p. Stosowane też było w rozlicznych konstrukcjach sportowych. I właśnie w sportowej wersji modelu Megane RS z roku 2005 Renault wprowadziło dodatkową, prawie pionową oś obrotu zwrotnicy. W tym systemie kolumna zawieszenia przedniego MacPherson wygląda i działa tak jak zwykle, tyle, że się nie obraca. Nowa oś obrotu zwrotnicy jest natomiast umieszczona w ten sposób, że siły działające na układ kierowniczy przy przyspieszaniu są minimalne, a pochylenie koła przy obracaniu kierownicą też jest prawie stałe. Konstruktorzy twierdzą, że jedną z istotnych zalet nowego rozwiązania jest uzyskanie prawie pełnej dowolności w planowaniu geometrii zawieszenia i układu kierowniczego.

Kolejne zastosowanie takiego zawieszenia znalazło miejsce w Clio Renault Sport, a zbliżone rozwiązanie pojawiło się w roku 2008 w trzystukonnym, tylko przednionapędowym Fordzie Focus RS. Nadano mu nazwę RevoKnuckle (obracająca się zwrotnica). I w tym przypadku uzyskano zarówno zadowalającą trakcję w zakręcie jak i redukcję sił występujących w układzie kierowniczym. Ponadto specjaliści Forda podkreślają, że rozwiązanie jest dość proste konstrukcyjnie i nie wymaga zmiany budowy nadwozia ani punktów mocowania elementów zawieszenia.

Kolejnym koncernem, który użył tego rozwiązania jest General Motors, który w roku 2010 wprowadził je pod nazwą HiPer Strut ("kolumna o wysokich osiągach") w modelu Buick LaCrosse CXS i  Saab'ie 95, a następnie w sportowej Insigni OPC (z dołączanym napędem 4x4). W roku 2011 zaprezentowano je w nowej trzydrzwiowej Astrze GTC.  Jak widać opisywane zawieszenie stosowane jest na razie tylko w popularnych autach w ich wersjach sportowych. Jednak nie jest wykluczone, że usprawnione kolumny MacPhersona w przyszłości pojawią się w wielu przednionapędowych samochodach w których nie zdecydowano się na przednie zawieszenia wielowahaczowe, a zastosowano mocne silniki, jak choćby dysponujące nierzadko zbyt dużym momentem napędowym jednostki wysokoprężne.