Sie steckt in Millionen Autos und verrichtet ihre Arbeit meist völlig unbemerkt: Die MacPherson-Radaufhängung sorgt dafür, dass die Räder auch auf holprigen Straßen möglichst guten Bodenkontakt behalten. Ihr Erfolgsgeheimnis ist eine Konstruktion, die wenig Platz benötigt, vergleichsweise günstig herzustellen ist und dennoch gute Fahreigenschaften aufweist.
Wer mit dem Auto über eine Bodenwelle fährt, erwartet, dass die Räder den Unebenheiten folgen, während die Karosserie möglichst ruhig bleibt. Dafür ist die Radaufhängung zuständig. Eine der weltweit gängigsten Konstruktionen ist die MacPherson-Aufhängung, auch MacPherson-Federbeinachse genannt. Besonders häufig findet sie sich an den Vorderachsen von Klein-, Kompakt- und Mittelklassewagen. Dort muss sie gleich mehrere Aufgaben erfüllen: das Rad führen, Fahrbahnstöße abfedern und Lenkbewegungen ermöglichen.
Kern der Konstruktion ist das Federbein. Es besteht üblicherweise aus einem hydraulischen Stoßdämpfer, der von einer Schraubenfeder umgeben ist. Das obere Ende ist über ein sogenanntes Domlager mit der Karosserie verbunden. Unten sitzt das Federbein am Radträger, der wiederum über einen Querlenker mit dem Fahrzeug verbunden ist. Anders als bei aufwendigeren Radaufhängungen fehlt ein oberer Querlenker. Dessen Funktion übernimmt teilweise das Federbein selbst, das deshalb nicht nur Bewegungen dämpfen, sondern auch seitlich wirkende Kräfte aufnehmen muss.
Feder und Stoßdämpfer haben unterschiedliche Aufgaben: Die Feder trägt das Fahrzeuggewicht und ermöglicht dem Rad, bei Unebenheiten nach oben und unten auszuweichen. Der Stoßdämpfer verhindert, dass die Karosserie anschließend lange nachschwingt. Dazu presst ein Kolben Öl durch kleine Ventilöffnungen und wandelt Bewegungsenergie in Wärme um. Bei gelenkten Rädern dreht sich das Federbein üblicherweise mit dem Radträger. Möglich macht das ein spezielles Lager am oberen Befestigungspunkt.
Bei GM entwickelt, bei Ford zur Serie gebracht
Die Konstruktion geht auf den amerikanischen Ingenieur Earle S. MacPherson zurück, der die Technik zunächst bei General Motors erfand und später bei Ford zur Reife entwickelte. Zu den ersten Serienfahrzeugen mit einer klassischen MacPherson-Vorderachse gehörte der britische Ford Consul, der 1950 vorgestellt wurde und 1951 auf den Markt kam. Mit der zunehmenden Verbreitung selbsttragender Karosserien und des Frontantriebs setzte sich die Bauweise international durch. Vor allem, weil sie so einfach ist: Da der obere Querlenker entfällt, benötigen die Ingenieure weniger Bauteile und vergleichsweise wenig seitlichen Bauraum. Das schafft Platz für Motor, Getriebe und Antriebswellen. Zugleich lassen sich Gewicht, Montageaufwand und Herstellungskosten reduzieren. Für große Stückzahlen ist das besonders attraktiv.
Allerdings hat das Konzept konstruktionsbedingte Grenzen. Beim Einfedern und in Kurven verändert sich der Sturz des Rades, also seine Neigung gegenüber der Fahrbahn. Diese Veränderung lässt sich weniger gut beeinflussen als mit aufwendigeren Konstruktionen. Bei hohen Querkräften kann dadurch die Reifenaufstandsfläche ungünstiger werden. Außerdem benötigt das Federbein eine vergleichsweise hohe Einbauposition in der Karosserie und leitet Kräfte in den Federbeindom ein. Wie gut ein MacPherson-Fahrwerk tatsächlich funktioniert, hängt deshalb stark von seiner geometrischen Auslegung, den Lagern und der Abstimmung der Dämpfer ab.
Technik verstehen - Vom Elektroantrieb zum Scheinwerfer
BildergalerieÜberzeugender Kompromiss mit Zukunft
Auch künftig dürfte die Konstruktion eine wichtige Rolle spielen. Gerade bei Elektroautos bleiben geringer Platzbedarf, niedrige Kosten und geringes Gewicht wertvolle Eigenschaften. Verbesserte Werkstoffe, optimierte Lagerungen und elektronisch geregelte Stoßdämpfer können ihre Fahreigenschaften weiter verbessern. Die grundlegende Mechanik bleibt dabei weitgehend unverändert.
Die wichtigste Alternative zur MacPherson-Technik ist die Doppelquerlenkerachse. Sie führt das Rad mit zwei übereinanderliegenden Querlenkern und bietet größere Freiheit bei der Einstellung der Radgeometrie. Noch mehr Möglichkeiten eröffnen Mehrlenkerachsen, die verschiedene Radbewegungen gezielt voneinander entkoppeln können. Beide Lösungen sind allerdings meist aufwendiger, teurer und benötigen mehr Bauraum. Die Aufhängung in der MacPherson-Variante bleibt deshalb ein für viele Fahrzeuge überzeugender Kompromiss: technisch vergleichsweise schlicht, wirtschaftlich attraktiv und für viele Autos vollkommen ausreichend.
