厄尔·斯蒂尔·麦弗逊(Earle Steele MacPherson,本文以厄尔·麦弗逊表示)是一位美国汽车工程师,创造了汽车史上最具影响力的悬架系统之一麦弗逊悬架。麦弗逊式悬架被认为是20世纪汽车工程领域最重要的创新之一。几乎所有现代紧凑型和中型汽车都采用了厄尔·麦弗逊设计汽车悬架的某种变体。
一、早年生活与教育
1891年7月6日,厄尔·麦弗逊在伊利诺伊州芝加哥郊区出生,他从小就对机械和工程学表现出浓厚的兴趣。1915年,厄尔·麦弗逊从伊利诺伊大学香槟分校毕业,获得机械工程学位。毕业后厄尔·麦弗逊搬到了底特律地区,开始为这查尔默斯汽车公司(Chalmers Motor Company),之后该公司与麦克斯韦(Maxwell)合并,最终转变为克莱斯勒(Chrysler)。厄尔·麦弗逊在第一次世界大战期间确实在欧洲待过一段时间,担任航空部门的发动机机械师美国陆军通信兵团(美国陆军航空兵团),并获得上尉军衔,但不是战斗机飞行员。然而,战争结束后,厄尔·麦弗逊回到了底特律,加入了被哥伦比亚收购的自由汽车公司。1923年,厄尔·麦弗逊跳槽到赫普莫比尔公司,在那里工作了10年。
1924年,厄尔·麦弗逊加入通用汽车中央工程办公室,并于次年成为雪佛兰轻型车项目的首席设计工程师,向雪佛兰首席工程师詹姆斯汇报。在通用汽车公司,厄尔·麦弗逊的任务是设计一套紧凑、简单、高效的悬架系统,适用于当时计划在欧洲市场销售的小型车。因此厄尔·麦弗逊专注于独立前悬架系统的开发,独立悬架系统开始取代刚性轴设计,以提高乘坐舒适性和操控性。正是在雪佛兰,厄尔·麦弗逊开发出了全新独立悬架的首个设计,其部分灵感来自菲亚特Guido Fornaca在20世纪20年代申请专利的设计。当时,大多数美国汽车仍在使用老式悬架装置,而高端欧洲品牌则展现出包括悬架在内的技术进步。二战后,雪佛兰和福特分别开发各自的“轻型汽车”项目。
厄尔·麦弗逊率领的才华横溢的团队开发了雪佛兰Cadet车型,这是一款先进的轿车,重900公斤,约2.7米的轴距比标准车型短20厘米,采用全整体式结构,并搭载全新2.0升顶置气门六缸发动机。踏板悬挂于上方,而非通过地板向上,通过连杆驱动液压缸。Cadet车型采用30厘米的车轮,以实现较小的转弯半径。雪佛兰的Cadet设计曾是麦弗逊支柱式悬架的早期候选方案,厄尔·麦弗逊在发明之初就打算将他的麦弗逊悬架设计应用于所有四个车轮,然而通用汽车高层管理人员正在大力推广更便宜的横梁式后悬架。在项目发布前的最后一刻,通用汽车以经济原因和原材料供应不足为由叫停了该项目。
二、麦弗逊悬架发明
1947年5月15日,随着雪佛兰Cadet车型设计的取消,厄尔·麦弗逊觉得自己在通用汽车的职业生涯走到了尽头,于是1947年5月他前往迪尔伯恩担任福特执行工程师,全面负责福特、水星和林肯产品的设计和开发,当时福特汽车同样拥有轻型车项目。通用汽车于1947年(美国专利号2624592)和福特于1949年(美国专利号2660449)分别提交了专利申请。然而,在雪佛兰取消Cadet车型之后,福特也取消了其在美国的竞争车型,但福特法国分部正在寻找一款新车型,于是采用了Cadet的设计,并将其命名为Vedette,并于1949年上市,这款车搭载了厄尔·麦弗逊的悬架系统。欧洲的福特显然看到了其中的商机,于是该设计随后被应用于英国的福特Consul和Zephyr车型,这两款在1950年伦敦车展上占据头条的车型,也被认为是首批“量产”采用麦弗逊式悬架的汽车。还包括在德国的Taunus车型也采用了麦弗逊悬架。厄尔·麦弗逊非常聪明,为他的设计申请了多项专利!
麦弗逊悬架使用叉臂或由次级连杆稳定的坚固压缩连杆,为轮毂架或车轮轴提供安装点。下臂系统为车轮提供横向和纵向定位。轮毂架的上部牢固地固定在支柱外部的底部。支柱内部可上下滑动,内部向上直接延伸到车辆车身外壳的支架上。从支柱顶部支架到控制臂底部球窝接头的线路使转向轴倾斜。支柱的轴线可以从底部的转向轴向内倾斜,以避开轮胎,这使得底部在转向时沿弧线移动。麦弗逊悬架的主要优势是空间效率大大提高,为发动机和乘客腾出了更多空间;简单且经济高效,零件更少,组装更容易;改善了驾乘体验和操控性,尤其适用于紧凑型汽车。
1952年5月,厄尔·麦弗逊成为福特汽车公司的首席工程师,并一直担任该职位直到1958年5月退休,在福特汽车工作期间他不断改进他的悬架设计。1960年1月26日,厄尔·麦弗逊因心脏病发作在密歇根州底特律的老格雷斯医院去世,享年68岁。虽然厄尔·麦弗逊的名字并非家喻户晓,但他的发明对全球汽车设计产生了巨大而持久的影响。1957年,科林·查普曼(Colin Chapman)基于厄尔·麦弗逊的设计开发的后支撑架概念几乎完全相同,只是支撑架是刚性的它不能像麦弗逊版本那样旋转。科林·查普曼在他的Lotus 12二级方程式赛车的后悬架采用了非常相似的支柱式布局,以及随后的Lotus精英量产车。因此,后悬架通常(有点不公平地)被称为查普曼支柱悬架,尽管设计基本相同。
三、麦弗逊悬架盛行
麦弗逊悬架最初的设计方案经过了多次改良,但大多数基本原理仍然适用,而且麦弗逊式前减震器在成本、重量和封装方面仍然具有足够的优势,足以击败大多数竞争对手的设计。因此从经济型掀背车到高性能跑车,无所不包。如今,麦弗逊悬架仍然是汽车界使用最广泛的前悬架系统,它通常与转向系统相连。
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