MacPherson-Federbein

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MacPherson-Federbein

Das MacPherson-Federbein ist Teil einer besonderen Radaufhängung an Automobilen, die nach dem US-amerikanischen Ingenieur Earle S. MacPherson benannt ist und auf die er 1949 ein Patent erhielt.[1] Sein Federbein, mit dem er während des Zweiten Weltkrieges einen Chevrolet von General Motors (GM) ausrüstete, ähnelt Konstruktionen an Flugzeugfahrwerken. Als das Projekt 1947 gestoppt wurde, verließ er GM und ging zu Ford. Dort wurde sein Konzept verwirklicht.

In Europa wurde die MacPherson-Federbein-Radaufhängung ab 1950 und zuerst im britischen Ford Consul an der Vorderachse angewendet.

MacPherson-Federbein-Radaufhängung eines Vorderrades[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

MacPherson-Federbein-Radaufhängung eines Vorderrades; Querlenker als Dreieck-Montage aus zwei Teilen (blau und magenta)

Der Stoßdämpfer hat neben seiner angestammten Dämpfer-Funktion zusätzlich Anteil an der Radführung. Er ist Teil des i.d.R. viergliedrigen Mechanismus (Koppelgetriebe), mit dem das Rad geführt wird. Die MacPherson-Radaufhängung ist eine kinematische Kette, die nicht wie meistens ausschließlich mit Dreh-Gelenken verbunden ist. Eines der vier Gelenke ist ein Schubgelenk, nämlich die Schiebestelle zwischen Stoßdämpfer-Kolben und -Zylinder. Diese beiden Dämpferteile, ein Querlenker und der Fahrzeugkörper, sind die vier Glieder der Kette. Der Dämpfer-Zylinder und der mit ihm fest verbundene Achsschenkel sind die geführte Koppel im Koppelgetriebe. Die Radaufhängung mit zwei Querlenkern und vier Drehgelenken ist kinematisch eine zu den Mechanismen der Vierdrehgelenkkette gehörende Doppelschwinge[2], während die MacPherson-Radaufhängung eine Kurbelschleife ist und zu den Mechanismen der Schubkurbelkette gehört.

Zur Federung des Autos ordnete MacPherson um den Stoßdämpfer herum eine Schraubenfeder an. Wegen des am Dämpfer-Zylinder sichtbar angebrachte Federtellers spricht man vom MacPherson-Federbein.

Die MacPherson-Radaufhängung wird am häufigsten an der Vorderachse angewendet, wo sie einen weiteren Vorteil hat: Die Schiebestelle im Stoßdämpfer ist um die Stoßdämpfer-Mittelachse drehbar, wodurch für die Achsschenkellenkung keine weiteren Bauteile erforderlich sind (Bilden eines Drehgelenks mittels Achsschenkelbolzen entfällt; zwischen Stoßdämpfer-Kolben und dem Fahrzeugkörper wird oft ein (auch die vertikale Stützkraft übertragendes) Wälzlager eingebaut).

Das MacPherson-Federbein wird unten an den Achsschenkel geschraubt (Vorteil: Radsturz kann eingestellt werden), oder ist an diesen angeschweißt. Oben gegen den Fahrzeugkörper (im Federbeindom) genügt ein geringfügig schwenkbares Gummilager.

Ähnliche Konstruktionen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Feder-Dämpfer-Einheiten werden, besonders bei Motorrädern, oft etwas ungenau Federbein genannt, sie führen aber im Unterschied zu Federbeinen nach MacPherson (mit angebautem Achsschenkel) das Rad nicht.

„Echte“ Federbeine mit Achsschenkel finden sich an verschiedenen Hinterradaufhängungen:

  • Bei der Chapman-Achse: Das Federbein ist kombiniert mit einem Querlenker (der Antriebswelle) und einem Dreieckslenker, dessen spitze Seite schräg nach vorn verläuft und der so gleichzeitig das Rad um die Hochachse führt und zusammen mit dem Querlenker die Längskräfte aufnimmt. Diese Konstruktion findet sich bei Wagen von Lotus, aber ähnlich auch im Fiat 130.
  • Bei der Camuffo-Hinterachse zusammen mit einem Längs- und zwei Querlenkern (einer davon ist verstellbar, um die Vorspur einstellen zu können). Diese Konstruktion wurde von Sergio Camuffo entworfen und zunächst beim Lancia Beta und später auch bei anderen Fahrzeugen der Marken Lancia (etwa dem Lancia Delta), Fiat (Fiat Croma) und Alfa Romeo (z. B. Alfa Romeo 147 und 156) eingesetzt. Später wurde dieses Konzept auch von anderen Herstellern übernommen.

Auch Dämpferbeine führen das Rad, aber die Feder sitzt nicht am Stoßdämpfer. Sie wurden mit Blatt-, Drehstab- oder Schraubenfedern kombiniert, die mit dem Querlenker verbunden waren und sowohl vorne als aus hinten eingebaut. Am einfachsten ist die Kombination aus Dämpferbein und radführender Querblattfeder, wie sie etwa DAF beim 33 vorn verwendete. Dämpferbeine mit Traghebeln an Drehstabfedern gab es bis 1989 beim Porsche 911. Hinten gab es bei frontgetriebenen Fahrzeugen des Fiat-Konzerns ab 1969 (128, Autobianchi A112, 127 bis hin zum Fiat Elba und Seat Ibiza) Dämpferbeine mit trapezförmigen Querlenkern und Querblattfeder.

Der französische Hersteller Cottin & Desgouttes verwendete ab 1925 in seinem „Sans Secousses“ eine Aufhängung an Querblattfeder und einem Schiebegelenk. Die Stoßdämpfer waren separat eingebaut, daher war es noch keine Dämpferbeinachse.

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Patent GB658387.
  2. Dankert/Dankert: Technische Mechanik, Doppelschwinge