El puntal MacPherson es un tipo de sistema de suspensión automotriz que utiliza la parte superior de un amortiguador telescópico como pivote de dirección superior. Se utiliza mucho en la suspensión delantera de los vehículos modernos. El nombre proviene del ingeniero automovilístico estadounidense Earle S. MacPherson , quien inventó y desarrolló el diseño.
Earle S. MacPherson fue nombrado ingeniero jefe del proyecto de automóvil ligero de Chevrolet en 1945. Se le asignó la tarea de desarrollar un automóvil nuevo y más pequeño para el mercado inmediato de la posguerra, esfuerzo que condujo al Chevrolet Cadet.
El Cadet estaba destinado a ser un vehículo innovador y los tres prototipos que se habían construido en 1946 mostraban una amplia gama de innovaciones. Uno de ellos fue un nuevo y revolucionario sistema de suspensión independiente que presentaba lo que ahora se conoce como puntal MacPherson. Estaba previsto que el Cadet fuera el primer vehículo de producción con puntales MacPherson, pero el proyecto fue cancelado 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 para el Cadete. [1]
Después de que el proyecto Cadet fue archivado, MacPherson, descontento, dejó GM para unirse a Ford . Las patentes se presentaron en 1947 ( patente estadounidense 2.624.592 para GM) [2] y en 1949 ( patente estadounidense 2.660.449 para Ford), [3] y esta última patente [4] citaba diseños de Guido Fornaca de FIAT a mediados de la década de 1920. [5] [6]
Es posible que el nuevo diseño de puntal de MacPherson también se haya inspirado en otros diseños anteriores. La suspensión del puntal del Stout Scarab de antes de la guerra podría haber influido, y en ese momento los puntales de largo recorrido en el tren de aterrizaje de los aviones eran bien conocidos. [ cita necesaria ] Los Cottin-Desgouttes franceses utilizaron un diseño similar, aunque con ballestas menos sofisticadas , [7] [8] pero la suspensión delantera Cottin-Desgouttes se inspiró a su vez en un diseño de 1904 del ingeniero estadounidense J. Walter Christie . [9] [10]
MacPherson diseñó el puntal para las cuatro ruedas, pero normalmente se usa solo para la suspensión delantera, [ cita necesaria ] donde proporciona un pivote de dirección y un soporte de suspensión para la rueda.
El primer automóvil de producción que utilizó puntales MacPherson a menudo se cita incorrectamente como el Ford Vedette francés de 1949 , [11] [12] pero fue desarrollado antes que MacPherson, con una suspensión delantera independiente basada en brazos oscilantes y un resorte helicoidal superior. [13] Sólo en 1954, después de que Simca comprara la fábrica de Vedette , el Simca Vedette revisado pasó a utilizar puntales delanteros. [13]
Tras la llegada de MacPherson a Ford, el primer automóvil de producción que contó con puntales MacPherson fue el Ford Consul de 1950 construido en Gran Bretaña y el posterior Zephyr .
Un puntal MacPherson utiliza una horquilla, o un eslabón de compresión sustancial estabilizado por un eslabón secundario, que proporciona un punto de montaje para el soporte del cubo o el eje de la rueda. El sistema de brazo inferior proporciona una ubicación lateral y longitudinal de la rueda. La parte superior del portabujes está fijada rígidamente a la parte inferior de la parte exterior del puntal propiamente dicho. Este se desliza hacia arriba y hacia abajo por 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 puntal hasta la rótula inferior del brazo de control proporciona la inclinación del eje de dirección . El eje del puntal puede estar inclinado hacia adentro desde el eje de dirección en la parte inferior, para dejar libre 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 unibody , porque su diseño requiere un espacio vertical sustancial y un soporte superior fuerte, que la construcción unibody puede proporcionar. La construcción unibody también distribuye las tensiones de la suspensión. [14] El puntal generalmente llevará tanto el resorte helicoidal , sobre el cual está suspendido el cuerpo, como el amortiguador , que generalmente tiene la forma de un cartucho montado dentro del puntal (ver resorte en espiral ). El puntal también puede tener el brazo de dirección integrado en la parte exterior inferior. Todo el montaje es muy sencillo y se puede premontar formando una unidad. Además, la eliminación del brazo de control superior permite un mayor ancho en el compartimiento del motor, lo cual es útil para automóviles más pequeños, particularmente con motores montados transversalmente , como los que tienen la mayoría de los vehículos con tracción delantera . El montaje se puede simplificar aún más, si es necesario, sustituyendo el brazo radial por una barra estabilizadora ( barra de torsión ) . [14] Por esas razones, se ha vuelto casi omnipresente entre los fabricantes de bajo costo. Además, ofrece un método sencillo para configurar la geometría de la suspensión. [15]
Muchas versiones modernas reemplazan el brazo de control inferior por una horquilla. Una barra estabilizadora es opcional y, si está presente, está unida mediante una varilla con articulación esférica al amortiguador de resorte, o mediante una varilla con articulación esférica o elastomérica a la horquilla.
Debido a que los puntales MacPherson están equipados con una estructura importante en la estructura de choque delantera del automóvil, es más fácil diseñar automóviles que pasen por choques pequeños superpuestos más estrictos con puntales, a diferencia de aquellos con una suspensión de doble horquilla. Ejemplos notables incluyen el Honda Accord y el Civic , así como el Mercedes Clase E , todos los cuales adoptaron puntales para mejorar el desempeño en caso de choque [ cita requerida ] . 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 dirección con el tiempo [ cita requerida ] . Los puntales monotubo invertidos también pueden proporcionar rigidez adicional en la suspensión delantera, como se ve en el Porsche 911 GT3 y el Cayman GT4 , así como en el Subaru Impreza WRX STI . Finalmente, los puntales pueden empaquetarse de manera más eficiente que otros tipos de suspensión delantera, lo que permite un importante espacio de carga delantero en automóviles con motor trasero/central, como el Porsche 911 y el Boxster .
El análisis geométrico muestra que el conjunto no puede permitir el movimiento vertical de la rueda sin cierto grado de cambio del ángulo de inclinación , movimiento lateral o ambos. Generalmente no se considera que brinde tan buen manejo como una suspensión de doble horquilla o multibrazo , porque permite a los ingenieros menos libertad para elegir el cambio de inclinación y el centro de balanceo . Los automóviles que tienen una altura de manejo ajustable en la cabina generalmente no pueden tener puntales MacPherson debido a los cambios de inclinación que son una parte inevitable del diseño. La marcha 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 de pivote único estándar también tiende a tener una fricción positiva donde el centro del eje de dirección está desplazado del centro de los neumáticos delanteros, lo que resulta en una dirección de torsión.
A pesar de los inconvenientes, la configuración MacPherson todavía se utiliza en algunos automóviles de alto rendimiento, porque tienden a tener un recorrido de suspensión relativamente pequeño y, por lo tanto, no tienen los mismos problemas cinemáticos.
Hasta el año modelo 1989 (964), el Porsche 911 usaba un diseño de puntal similar que no tenía resortes helicoidales, sino que usaba una suspensión de barra de torsión . Desde entonces, todos los Porsche 911 han tenido puntales MacPherson delanteros, excepto el 911 GT3 basado en el 992, que utiliza una doble horquilla. [dieciséis]
En los últimos años, General Motors y Ford han introducido una configuración de puntal modificada, "Hi-Per Strut" y "Revoknuckle" respectivamente, que divide el puntal en dos componentes que manejan la flexibilidad hacia arriba y hacia abajo y la dinámica de dirección por separado. Los beneficios de este diseño son una mayor superficie de contacto y una reducción del par de dirección. Las desventajas son el peso y el costo adicionales, pero es menos costoso que una configuración de doble horquilla o de enlace múltiple. Honda introdujo otra configuración de puntal de variación, llamada "doble eje", que se utiliza en el diseño de suspensión del Civic Type-R . Otra variante del puntal MacPherson es la suspensión delantera de doble pivote, que divide la horquilla inferior en dos manteniendo el diseño vertical estándar del puntal MacPherson. Eso permite un mejor control de la geometría de la dirección y el radio de fregado, al tiempo que permite un conjunto de frenos más grande.
