Ktokolwiek próbował zdobyć choćby odrobinę wiedzy w dziedzinie podwozi pojazdów, na pewno natknął się na nazwisko MacPherson. Być może nie był to najlepszy ani najbardziej złożony typ zawieszenia stworzony przez tego amerykańskiego inżyniera motoryzacyjnego, ale wydaje się, że jego kompaktowy charakter i opłacalność idealnie pasowały do modelu ekonomicznego, w kierunku którego zmierzała produkcja samochodów w latach 50. – a nawet obecnie, ponieważ opłacalność produkcji jest znacznie ważniejsza niż kiedykolwiek przedtem. Dzięki temu pojazdy z kolumną MacPhersona na co najmniej jednej z osi nadal jeżdżą po drogach w ogromnej liczbie.

Wynalazek, który zmienił zawieszenie samochodu na zawsze

Na początku kariery Earle’a Steele’a MacPhersona nie było jasne, czy jego nazwisko przetrwa ze względu na rodzaj podwozia. W 1935 roku zatrudnił się General Motors, gdzie został szefem oddziału Chevroleta. On i jego zespół otrzymali zadanie zaprojektowania samochodu, który mógłby być sprzedawany z zyskiem za mniej niż 1000 dolarów. W właśnie w projekcie Chevroleta Cadeta narodziło się pierwsze podstawowe zawieszenie MacPhersona. Chociaż zdania są podzielone co do tego, czy Cadet otrzymał już prawdziwą kolumnę MacPhersona, czy nie, amerykański projektant przyznał później, że inspirował się pracami Guido Fornaca z lat dwudziestych.

Ostatecznie MacPherson nie mógł uzyskać patentu na zawieszenie Cadeta, ponieważ zostało ono wcześniej opatentowane przez Franka M. Smitha ze Stout Motor.
W 1947 roku, po zakończeniu produkcji Cadeta, MacPherson przeniósł się do Forda i ostatecznie stworzył pierwsze prawdziwe zawieszenie MacPhersona dla Forda Vedette, który wszedł do produkcji w 1955 roku. Początkowo produkcja szła dość powoli, ale prezentacja kolejnych dwóch modeli, Zephyr i Consul, na targach London Motor Show przyniosła przełom: każdy producent chciał mieć zawieszenie MacPhersona.

Jak zbudowana jest kolumna MacPhersona?

Jak wskazano we wstępie, celem konstrukcyjnym podwozia MacPhersona była pierwotnie efektywność kosztowa. W rezultacie liczba części w podwoziu musiała zostać w jakiś sposób zmniejszona, unikając znacznego pogorszenia jakości. W tamtym czasie szczytowym osiągnięciem było zawieszenie z podwójnymi wahaczami (w rzeczywistości nie zmieniło się to od tego czasu), ale ten typ składa się z wielu – i to drogich – części, więc nie można było dalej iść w tym kierunku. Jedną z podstaw systemu MacPhersona jest to, że wykorzystuje on kolumnę resorującą, z dolną i górną płytą jako ogranicznikiem, sprężyna jest zintegrowana z amortyzatorem. Pozwala to zaoszczędzić dużo miejsca w podwoziu bez uszczerbku dla jakości. Jednak to samo w sobie nie odróżnia zawieszenia MacPhersona od innych typów podwozi, na przykład w rozwiązaniu z podwójnymi wahaczami również znajduje się kolumna resorująca. Prawdziwą różnicę można znaleźć w podwójnej funkcjonalności kolumny.

Do rozwiązania wykorzystujemy przednie zawieszenie: w zawieszeniu MacPhersona kolumna jest nie tylko elementem resorującym i tłumiącym, ale także elementem sterującym. Górny koniec kolumny kończy się w łożysku kielicha nad stabilizatorem – jest on przymocowany do nadwozia co najmniej trzema śrubami z każdej strony. Kierowane koło może obracać się wzdłuż osi kolumny – nie jest to do końca prawdą, ale omówimy to w rozdziale poświęconym wadom.
W ten sposób sprawiamy, że nie ma potrzeby stosowania górnego wahacza, zasadniczo wyeliminowaliśmy go dzięki podwójnej funkcji kolumny. W związku z tym w konstrukcji można pominąć wiele tłumików i przegubów.
Z drugiej strony, konieczny jest dolny wahacz. Pierwotnie wynalazca zastosował tylko dolny wahacz typu drążkowego, który sam w sobie nie wystarczyłby pod względem kinematyki podwozia, aby utrzymać stabilność koła we wszystkich kierunkach. W związku z tym wykorzystał jeszcze jedną podwójną funkcję: oprócz swojego ogólnego zadania stabilizator był drugim punktem mocowania zespołu dolnego wahacza, dzięki czemu system był już zamocowany we wszystkich punktach, bez żadnych dodatkowych części.
Później producenci odeszli od tego i dziś, zamiast wahaczy typu I-arm, używają wahaczy typu A-arm dla dolnych punktów połączenia, więc wahacz jest przymocowane do nadwozia w dwóch miejscach.

Przyczyny sukcesu nowego rozwiązanie wprowadzonego przez MacPhersona

Podwozie MacPhersona samo w sobie jest epokową konstrukcją, ale samo to niekoniecznie wystarczyłoby, aby odnieść tak duży sukces. Ale właśnie wtedy wydarzyło się coś, co pozwoliło wykorzystać na większą zaletę tego zawieszenia: samochody z napędem na przednią oś zaczęły się upowszechniać. Do dziś zawieszenie MacPhersona nie jest głównie stosowane w pojazdach z napędem na tylne koła, ale napęd na przednie koła otworzył przed nim nowe możliwości w latach 60. Tutaj, ponieważ silnik i skrzynia biegów, a także mechanizm różnicowy i półosie są umieszczone w komorze silnika głównie poprzecznie, a ta ostatnia rozciąga się aż do piasty koła, dostępna przestrzeń musiała być wykorzystywana bardzo oszczędnie. To właśnie wtedy wynalazek zaczął rozkwitać, ponieważ oszczędność miejsca przewyższała wszystkie inne rozwiązania w tamtym czasie. Samochody z napędem na przednie koła wciąż są popularne, a opłacalność jest również niezwykle ważnym aspektem. Niewątpliwie ten typ podwozia będziemy widywać na drogach przez długi czas w przyszłości.

Słabe punkty zawieszenia opartego na kolumnie MacPhersona

Każda konstrukcja techniczna ma swoje wady – kolumna MacPhersona nie jest wyjątkiem.
Chociaż Porsche, na przykład, trzymało się tej konstrukcji przez długi czas w przypadku klasycznego modelu 911, jest to wyjątkowy przypadek dla samochodów o wyższych osiągach. Są ku temu dwa istotne powody. Jeden z nich występuje w samochodach z napędem na przednie koła: jest to zjawisko wpływu napędu. Podwozie MacPhersona wytwarza niepożądany moment obrotowy między dwoma napędzanymi kołami w samochodach z napędem na przednie koła podczas pokonywania zakrętów z dużą prędkością. Wynika to z faktu, że oś obrotu znajduje się daleko od linii środkowej koła, a także nie jest wyrównana z kolumną, ponieważ samochód faktycznie zakręca wzdłuż linii między łożyskiem kielicha a dolnym przegubem. W przypadku mocniejszych samochodów z napędem na przednie koła stosuje się dodatkowy górny przegub, aby wyeliminować kolumnę resorującą z układu kierowniczego – więc oczywiście nie możemy jej uznać za prawdziwą kolumnę MacPhersona. Innym powodem jest to, że kolumna MacPhersona jest w stanie utrzymać kontakt bieżnika zewnętrznego koła z drogą tylko w ograniczonym zakresie podczas pokonywania zakrętów z dużą prędkością. Znacznie zmniejsza to prędkość bezpiecznego pokonywania zakrętów w porównaniu na przykład z podwoziem z podwójnymi wahaczami poprzecznymi.
Chociaż są to realne problemy w pojazdach o wysokich osiągach, w tradycyjnym transporcie drogowym występują one bardzo rzadko lub wcale.