Puntal MacPherson

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 ampliamente en la suspensión delantera de los vehículos modernos. El nombre proviene del ingeniero automotriz estadounidense Earle S. MacPherson , quien inventó y desarrolló el diseño.

Earle S. MacPherson fue nombrado ingeniero jefe del proyecto Light Car de Chevrolet en 1945. Se le encomendó desarrollar un automóvil nuevo, más pequeño, para el mercado inmediato a la posguerra, un esfuerzo que condujo al Chevrolet Cadet.

El Cadet estaba destinado a ser un vehículo innovador y los tres prototipos que se habían construido hasta 1946 mostraban una amplia gama de innovaciones. Una de ellas era un nuevo y revolucionario sistema de suspensión independiente que presentaba lo que ahora se conoce como suspensión MacPherson. El Cadet estaba previsto que fuera el primer vehículo de producción con suspensión 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 para el Cadet. ^[1]

Después de que el proyecto Cadet fuera 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 la última patente ^[4] citaba diseños de Guido Fornaca de FIAT a mediados de la década de 1920. ^{[5] [6]}

El nuevo diseño de puntal de MacPherson también puede haberse inspirado en otros diseños anteriores. La suspensión de puntal del Stout Scarab de antes de la guerra podría haber sido una influencia, y los puntales de largo recorrido en el tren de aterrizaje de los aviones eran bien conocidos en ese momento. ^{[ cita requerida ]} El Cottin-Desgouttes francés utilizó un diseño similar, aunque con ballestas menos sofisticadas , ^{[7] [8]} pero la suspensión delantera Cottin-Desgouttes a su vez se inspiró en un diseño de 1904 del ingeniero estadounidense J. Walter Christie . ^{[9] [10]}

MacPherson diseñó el puntal para las cuatro ruedas, pero normalmente se utiliza solo para la suspensión delantera, ^{[ cita requerida ]} donde proporciona un pivote de dirección y un montaje de suspensión para la rueda.

El primer automóvil de producción en utilizar puntales MacPherson se cita a menudo incorrectamente como el Ford Vedette francés de 1949 , ^{[11] [12]} pero se desarrolló antes que MacPherson, con una suspensión delantera independiente basada en horquillas y un resorte helicoidal superior. ^{[13] Solo en 1954, después de que} Simca comprara la fábrica Vedette , el Simca Vedette revisado pasó a utilizar puntales delanteros. ^[13]

Tras la llegada de MacPherson a Ford, el primer automóvil de producción que incorporó puntales MacPherson fue el Ford Consul de 1950, fabricado en Gran Bretaña , y el posterior Zephyr .

Un puntal MacPherson utiliza un brazo oscilante o un enlace de compresión sustancial estabilizado por un enlace 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 soporte del cubo está fijada rígidamente a la parte inferior de la parte exterior del puntal propiamente dicho. Esto se desliza hacia arriba y hacia abajo por la parte interior del mismo, que se extiende hacia arriba directamente a un montaje en la carrocería del vehículo. La línea desde el montaje superior del puntal hasta la rótula inferior en el brazo de control proporciona la inclinación del eje de dirección . El eje del puntal puede estar en ángulo hacia adentro desde el eje de dirección en la parte inferior, para despejar el neumático, lo que hace que la parte inferior siga un arco al girar la dirección.

El puntal MacPherson se benefició de la introducción de la construcción monocasco , porque su diseño requiere un espacio vertical sustancial y un soporte superior fuerte, que la construcción monocasco puede proporcionar. La construcción monocasco también distribuye las tensiones de la suspensión. ^[14] El puntal generalmente llevará tanto el resorte helicoidal , en el que está suspendida la carrocería, como el amortiguador , que generalmente tiene la forma de un cartucho montado dentro del puntal (ver coilover ). El puntal también puede tener el brazo de dirección integrado en la parte exterior inferior. Todo el conjunto es muy simple y se puede preensamblar en una unidad. Además, la eliminación del brazo de control superior permite un mayor ancho en el compartimiento del motor, lo que es útil para automóviles más pequeños, particularmente con motores montados transversalmente , como la mayoría de los vehículos con tracción delantera . El conjunto se puede simplificar aún más, si es necesario, sustituyendo una barra estabilizadora ( barra de torsión ) por el brazo radial . ^[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]

En muchas versiones modernas, el brazo de control inferior se sustituye por un brazo oscilante. La barra estabilizadora es opcional y, si está presente, se fija al amortiguador mediante una barra articulada con rótula o mediante una barra articulada con rótula o elastomérica al brazo oscilante.

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Debido a que los puntales MacPherson están empaquetados con una estructura significativa en la estructura de choque frontal del automóvil, es más fácil diseñar automóviles que pasen choques de superposición pequeña más estrictos con puntales, a diferencia de aquellos con una suspensión de doble horquilla. Los 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 choque ^{[ cita requerida ]} . La simplicidad general del diseño también significa que hay menos juntas en la suspensión que se desgasten, por lo que hay menos disminución en el manejo y la sensación de la 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 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 espacio de carga delantero significativo 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 de ángulo de inclinación , movimiento lateral o ambos. En general, no se considera que brinde un manejo tan bueno como una suspensión de doble horquilla o de múltiples enlaces , 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 desde la cabina generalmente no pueden tener puntales MacPherson debido a los cambios de inclinación que son una parte inevitable del diseño. El andar sufre porque el amortiguador tiene casi el mismo movimiento vertical que la rueda, por lo que hay relativamente poco apalancamiento para romper la adherencia en los sellos. Un puntal MacPherson de pivote simple estándar también tiende a tener un roce positivo donde el centro del eje de dirección está desplazado del centro de los neumáticos delanteros, lo que da como resultado una dirección de par.

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 utilizaba un diseño de puntal similar que no tenía resortes helicoidales, sino una suspensión de barra de torsión . Desde entonces, todos los Porsche 911 han tenido puntales delanteros MacPherson, excepto el 911 GT3 basado en el 992, que utiliza una horquilla doble. ^[16]

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 la dirección por separado. Los beneficios de este diseño son un mayor contacto con la superficie y una reducción en la dirección del par motor. Las desventajas son el peso y el costo adicionales, pero es menos costoso que una configuración de doble horquilla o de múltiples enlaces. Honda introdujo otra configuración de puntal de variación, llamada "de doble eje", que se utiliza en el diseño de la suspensión del Civic Type-R . Otra variante del puntal MacPherson es la suspensión delantera de doble pivote, que divide el brazo oscilante inferior en dos mientras conserva 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.

• Puntal Chapman
• Amortiguadores tipo coilover
• Suspensión de doble horquilla
• Barra de soporte

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• Calculadora de geometría MacPherson