Kolumny MacPhersona – historia, budowa, działanie

, 15 marca 2017, 10:49

Kolumny MacPhersona są podstawowym elementem układu zawieszenia współczesnych samochodów. Konstrukcja, która liczy już niemal 70 lat wciąż nie ma sobie równych. Kim był Earle MacPherson i dlaczego jego wynalazek zmienił motoryzację?

Zawieszenie przednie (fot. stoisko targowe KYB)

Earle MacPherson i jego kolumna

Nie każdy zdaje sobie sprawę z tego, jak wiele współcześnie stosowanych w pojazdach rozwiązań konstrukcyjnych zawdzięczamy Amerykanom. Budowa przedniego zawieszenia większości współczesnych samochodów opiera się na rozwiązaniu opracowanym przez Earle’a MacPhersona – urodzonego w stanie Illinois inżyniera, który większość swojego życia poświęcił konstruowaniu pojazdów. W latach 20. XX wieku w USA, dla utalentowanego absolwenta uczelni technicznej nie było lepszej drogi niż zatrudnienie się w jednej z firm, działających w motoryzacyjnym zagłębiu, czyli Detroit. MacPherson startował w zapomnianym już dziś przedsiębiorstwie Chalmers Motor Car Company, które już wówczas było na pograniczu upadku. Dopiero praktyka w Hupmobile – firmie, której pojazdy przed wojną cieszyły się względną popularnością – pozwoliła mu wypłynąć na szerokie wody. Po transferze do General Motors w 1934 roku zaczęły się złote lata w karierze Earle’a MacPhersona.

Chyba każdy kojarzy powiedzenie mówiące, że „najlepsze są najprostsze rzeczy”. W przypadku producentów samochodów, należałoby uzupełnić to zdanie jeszcze o określenie „najtańsze”. Jednym z głównych zadań inżyniera MacPhersona w czasie pracy dla Chevroleta było opracowanie samochodu, który miał zmotoryzować Stany Zjednoczone. By tak się stało, jego cena miała nie przekraczać tysiąca dolarów. Projekt nie powiódł się i został zawieszony tuż po wojnie. Na jego podstawie wiemy już jednak, jakie doświadczenia miały wpływ na późniejsze dokonania konstuktora. Po przenosinach do Wielkiej Brytanii i tamtejszego oddziału Forda, MacPherson w 1948 roku po raz pierwszy wprowadził kolumnę zawieszenia własnej konstrukcji w seryjnym pojeździe. Był to Ford Vedette, typowe amerykańskie coupe.

Ford Vedette Coupe (fot. Garage de l’Est, źródło: Wikipedia)

Tajemnica sukcesu

Earle MacPherson podobnie jak inni wielcy wynalazcy, tworząc swoje dzieło bazował na projektach swoich konkurentów lub współpracowników. Faktem jest jednak, że to jego konstrukcja spotkała się z najlepszym odbiorem i zyskała długoletnią popularność.

Kolumna MacPhersona schemat (fot. Howstuffworks)

Dziś moglibyśmy powiedzieć, że kolumna MacPhersona jest swego rodzaju urządzeniem 3 w 1. Jest odpowiedzialna za tłumienie, resorowanie i prowadzenie. W porównaniu do wcześniej stosowanych konstrukcji pozwoliła na znaczną redukcję miejsca pod maską pojazdu, masy podzespołów, a co za tym idzie kosztów produkcji. Pomysł opiera się na połączeniu amortyzatora, sprężyny oraz zwrotnicy w jeden element. Od góry, amortyzator jest osadzony w nadkolu, przechodząc przez separowane gumą łożysko. Od dołu zwrotnica jest mocowana do wahacza. Amortyzator i sprężyna pracując w tej samej płaszczyźnie, odpowiadają za resorowanie i tłumienie, najciekawszym rozwiązaniem jest jednak pozycja zwrotnicy, która powoduje, że amortyzator obraca się dookoła własnej osi, gdy kierowca kręci kierownicą.

Według pierwotnego projektu MacPhersona, zwrotnica była zamocowana do pojedynczego wahacza poprzecznego. Z czasem producenci samochodów zaczęli stosować wahacze trójkątne, co było zarazem rozwinięciem koncepcji, jak i sposobem na ominięcie ograniczeń patentowych (projekt był formalnie własnością Forda). Ford Vedette, w którym zastosowano kolumny po raz pierwszy, był autem tylnonapędowym, co także dało innym producentom pojazdów pole do skopiowania rozwiązania i stosowania go w autach przednionapędowych bez naruszania patentu.

Postęp i ekonomia

Wynalazek Earle’a MacPhersona przyczynił się do rozwoju motoryzacji w dwójnasub. Po pierwsze umożliwił znacznie ograniczenie kosztów budowy przedniego zawieszenia pojazdu. Wszelkie konstrukcje wielowahaczowe stosowane z przodu były o wiele droższe i tak pozostało do dziś. Z nielicznymi wyjątkami, tylko auta klasy premium posiadają przedni układ wielowahaczowy. Jest on bardziej komfortowy, gdyż pozwala do minimum ograniczyć drgania z kół przenoszone na karoserię oraz zapewnić lepsze prowadzenie w zakrętach. Zajmuje jednak także o wiele więcej miejsca. Tu dostrzegamy drugą podstawową zaletę kolumn MacPhersona. Stały się one kamieniem milowym w rozwoju małych samochodów przednionapędowych. Kompaktowa konstrukcja kolumny pozwala na znaczne zmniejszenie szerokości i długości potrzebnej przestrzeni pod maską pojazdu.

Być może, gdyby nie słabe zabezpieczenie przed naruszeniem patentu, kolumny MacPhersona nie stałyby się tak powszechnie stosowanym rozwiązaniem. Prostota ich wykonania oraz niskie koszty produkcji zapewniły wynalazkowi amerykańskiego inżyniera ponadczasowość. Także mechanicy doceniają fakt występowania tego samego rozwiązania w niemal wszystkich modelach samochodów. Dzięki temu proces naprawy – np. wymiany amortyzatora – jest zawsze podobny i łatwy do przewidzenia w zakresie czasu i kosztów.

Producenci prześcigując się w opracowywaniu nowych układów napędowych czy zaawansowanych systemów bezpieczeństwa, całkowicie pomijają kwestie przedniego zawieszenia, gdyż zdają sobie sprawę, że niewiele jest tu do poprawy. Rzecz jasna kolumny MacPhersona mają swoje wady. Charakteryzują się jednak tym, co jest najważniejsze na współczesnym rynku motoryzacyjnym – korzystnym stosunkiem ceny do jakości.

Komentarze

Redakcja nie ponosi odpowiedzialności za treść komentarzy, które są wyłącznie prywatną opinią ich autorów. Jeśli uważasz, że któryś z kometarzy jest obraźliwy, zgłoś to pod adres redakcja@motofocus.pl.

Harry Rawlins, 16 marca 2017, 8:09 0 -1

Nie ma miasta Detroid.

Odpowiedz