Γόνατο MacPherson

Το γόνατο MacPherson είναι τύπος ανεξάρτητης ανάρτησης, που χρησιμοποιείται κατά κανόνα στον εμπρός άξονα των αυτοκινήτων, και συνδυάζει το αμορτισέρ και το ελικοειδές ελατήριο σε μία ενιαία κατακόρυφη κολόνα, η οποία αποτελεί ταυτόχρονα δομικό στοιχείο της ανάρτησης. Επινοημένο από τον Αμερικανό μηχανικό Earle S. MacPherson και καθιερωμένο στις αρχές της δεκαετίας του 1950, σχεδιάστηκε ως τρόπος να γίνει η ανεξάρτητη εμπρός ανάρτηση φθηνότερη, ελαφρύτερη και πιο συμπαγής από τις διατάξεις διπλών ψαλιδιών που προηγήθηκαν. Η κομψότητά του έγκειται στο ότι αναθέτει στο συγκρότημα του αμορτισέρ διπλό ρόλο φέροντος στοιχείου, καταργώντας εντελώς την ανάγκη για επάνω ψαλίδι.

Στη συνηθισμένη του μορφή, το γόνατο αποτελείται από ένα τηλεσκοπικό αμορτισέρ μέσα σε σωλήνα, με το ελικοειδές ελατήριο τοποθετημένο ομόκεντρα γύρω του πάνω σε έδρες ελατηρίου. Το επάνω άκρο της κολόνας στερεώνεται στο αμάξωμα μέσω βάσης με ρουλεμάν, που της επιτρέπει να περιστρέφεται για το στρίψιμο, ενώ το κάτω άκρο της συνδέεται με την πλήμνη του τροχού ή το ακραξόνιο. Η θέση του τροχού καθορίζεται χαμηλά από ένα μόνο εγκάρσιο ψαλίδι, συχνά σε συνδυασμό με αντιστρεπτική ράβδο που λειτουργεί και ως σύνδεσμος συγκράτησης. Καθώς ο τροχός ανεβοκατεβαίνει, ολόκληρη η κολόνα κινείται μαζί του, με το ελατήριο να συμπιέζεται και το αμορτισέρ να ελέγχει την κίνηση.

Τα κύρια πλεονεκτήματα της σχεδίασης είναι πρακτικά. Στοιβάζοντας ελατήριο και αμορτισέρ σε ένα ενιαίο σύνολο και καταργώντας το επάνω ψαλίδι, καταλαμβάνει ελάχιστο χώρο κατά πλάτος του αυτοκινήτου, απελευθερώνοντας χώρο στο διαμέρισμα του κινητήρα για εγκάρσια τοποθετημένους κινητήρες και προσθιοκίνητα σύνολα μετάδοσης. Χρησιμοποιεί λιγότερα εξαρτήματα, κατασκευάζεται και συναρμολογείται εύκολα και είναι συγκριτικά ελαφρύ. Αυτές οι ιδιότητες το έκαναν τη φυσική επιλογή για τα αυτοκίνητα μαζικής παραγωγής, και παραμένει με μεγάλη διαφορά η πιο διαδεδομένη διάταξη εμπρός ανάρτησης στον κόσμο.

Υπάρχουν εγγενείς συμβιβασμοί. Επειδή η κολόνα είναι ψηλή και η γεωμετρία του τροχού καθορίζεται κυρίως από το μοναδικό κάτω ψαλίδι και από την κίνηση της ίδιας της κολόνας, ο σχεδιαστής έχει μικρότερη ελευθερία να ελέγξει τη μεταβολή του κάμπερ στη διαδρομή της ανάρτησης απ' ό,τι επιτρέπουν τα διπλά ψαλίδια. Καθώς η κολόνα συμπιέζεται, ο τροχός μπορεί να γέρνει με τρόπο που μειώνει την πρόσφυση του ελαστικού στο δυνατό στρίψιμο, γι' αυτό και το γόνατο MacPherson θεωρείται γενικά ότι προσφέρει λιγότερο ακριβή έλεγχο γεωμετρίας από ένα σύστημα ψαλιδιών. Το ύψος του μπορεί επίσης να περιορίζει τον χώρο στο διαμέρισμα του κινητήρα ή στον χώρο αποσκευών.

Για τη συντριπτική πλειονότητα των αυτοκινήτων δρόμου, αυτοί οι συμβιβασμοί αξίζουν με το παραπάνω, και η προσεκτική ρύθμιση της γεωμετρίας, των συνεμπλόκ και της βάσης μπορεί να αποδώσει εξαιρετικά αποτελέσματα. Το γόνατο MacPherson ανήκει στην ευρύτερη οικογένεια της ανεξάρτητης ανάρτησης, με βασικά στοιχεία το ελικοειδές ελατήριο και το αμορτισέρ, και αποτελεί τον πρακτικό, καθημερινό αντίποδα των πιο εξελιγμένων και ακριβών σχεδιάσεων με διπλά ψαλίδια και πολλαπλούς συνδέσμους.