你的浏览器版本过低,可能导致网站不能正常访问!为了您能正常使用网站功能,请使用这些浏览器。
chrome
Firefox

工具栏

【R&D】闲聊悬架系列---麦弗逊悬架

麦弗逊悬架是市面上最常见的悬架型式,基本现今所有紧凑级车型和微小型车型的前悬架都是麦弗逊悬架,当然它也被普通大众所广知。从上世纪50年代发明至今,依旧是主流悬架之一,经久不衰。不少人认为 “麦弗逊悬架低级”,一般只搭载在经济型车型上,其实保时捷Mustang跑车前悬也是麦弗逊悬架。麦弗逊悬架是在双横臂悬架出现后才有,是双横臂悬架的改善创新,今天我们就详细聊聊麦弗逊悬架。

1 历史

麦弗逊悬架诞生于上世纪50年代,上图是麦弗逊悬架专利注册图,发明人E.S MacPherson。这种悬架结构于上世纪五六十年代被福特汽车推向市场,并广受欢迎。麦弗逊悬架将双横臂悬架的上摆臂取消,直接使滑柱上安装点与下摆臂球铰点行程主销轴线。

2 结构型式

传统麦弗逊式前悬架最突出的特点是占用空间小、结构简单、成本低,一般的结构图如下。其结构特征为:转向节减震器支柱是固定连接,所有的运动都相同;下摆臂是一体式的三角臂。

3 优缺点

3.1 空间大

传统双横臂悬架留有整车横向空间较小,发动机只能纵置布置。而麦弗逊悬架的横向空间相对较大,可以横置布置发动机及变速器等零件,要知道在整车设计时哪怕是几毫米的空间都是宝贵的。同时,省去中间传动轴等零件,降低了整车物料成本。前驱车型对普通消费者更加友好,不易出现过度转向。

横置发动机布置的机舱

3.2 成本低

零部件数量少,是非常好的低成本悬架方案。最省的方案便是“单板摆臂+铸铁向节+半框副车架”方案。在目前车厂竞争激烈的时代,降本是必然的操作,钢制悬架的比例会更高。但需要指出的是,悬架材料的成本降低并不代表底盘性能低。不能因为摆臂使用钢制件就一概而论地说“偷工减料”,这是不科学客观的。

3.3 减振器受弯矩

对于麦弗逊式悬架,有得必有失,减振器弹簧总成支柱作为一个悬架连杆,会带来一个问题。减震器是有外部筒身与活塞杆,在悬架压缩和承受侧向力的时候,会有一个弯矩作用与减振器器筒身会与活塞杆之间,像是在掰减震器,这会导致整个减振器摩擦力的加大,影响了舒适性,有文献说会引起3~5Hz的choppiness。同时,侧向力加剧了减振器密封圈的磨损,最终可能会导致密封失效。所以现在工程上通过偏心簧和弹簧盘偏置的设计抵消这个弯矩。

3.4 外倾梯度非线性

在车辆过弯时,负的外倾角能够给轮胎提供额外的侧向力,称为camber thrust。由于麦弗逊悬架的转向节与减振器桶身是固接的,两者相互间是没有自由度的,转向节旋转,减振器也跟着转,在减振器自身圆柱副的基础上,塔顶内安也有的轴承帮助旋转;转向节上跳,减震器也压缩,同时轮心会随着主销的后倾和内倾,向后和向内移动。这种运动特性导致了麦弗逊式悬架另一个问题,该问题对操控性能影响较大,即车轮上跳,即悬架压缩过程中无法获得线性的外倾增益。

某前麦弗逊悬架外倾梯度曲线

某双横臂悬架外倾梯度曲线

从专业角度,camber thrust提供的侧向力只占轮胎侧偏刚度的约十分之一,所以麦弗逊悬架外倾梯度的非线性对整车过弯性能影响并不是那么大。Mustang前悬架也都是麦弗逊悬架。所以不要再说麦弗逊悬架性能不好了,况且我觉地麦弗逊悬架车型乐趣更多,开车的乐趣就是不断游走在轮胎摩擦边缘上。

3.5 摆臂衬套功能解耦

传统麦弗逊的下摆臂是一体式的三角臂,从摆臂传过来各个方向上的力都会集中到下摆臂的衬套上。这对麦弗逊式悬架的性能影响不小,无法兼顾操控性和舒适性的调校。

现在麦弗逊悬架的下摆臂为L臂,两个衬套分别为操控性衬套和舒适性衬套,对横向力和纵向力进行解耦。为了提高舒适性,有时还把舒适性衬套(尺寸较大的衬套)做成液压衬套设计。

3.6 主销偏置距

由于一体式下摆臂,主销是没有虚铰的,很难再缩短主销偏置距。主销偏置距会导致路面不平整有突起时,车轮受到的纵向力乘上主销偏置距力臂,形成绕主销的旋转力矩,会作用在转向拉杆上,故会有“抢方向盘”的现象;当左右侧轮扭矩差的时候也有,比如常见传动轴不等长的前驱车急加速工况。工程上希望能够减小主销偏置距,一般设计小于60mm。对于一些性能车在20~40mm之间。

为了尽量减少主销偏置距,将下摆臂拆分成两个连杆。将连杆的虚拟球铰点尽量外移,减少主销偏置距。比如BMW 3等车型就采用这种双球铰麦弗逊悬架。

以上这些就是统麦弗逊式前悬架的特点特性。性能够用、成本低、零数量少且结构简单等优势成为主机厂消费车型的首选悬架形式。

那为什么现在新能源车型放弃了麦弗逊悬架而选择了双横臂悬架,主要两个原因:

1) 大尺寸轮胎和低发动机护板的物理边界不足以布置麦弗逊悬架;

2) 强劲的动力需要较小的主销偏置距来防止力矩转向,而麦弗逊悬架无法实现较小主销偏置距。

(对造型和动力没有过多需求的车型会采用麦弗逊悬架,比如大众的ID3、ID4,不过小编认为大头的钱都花了,干嘛还在乎多几百块的物料成本,而不用双横臂悬架。)

标签: MUSTANG R

内容由作者提供,不代表易车立场

收藏

收藏成功 ! 去易车app查看收藏文章

活动推荐

广告
  • 奖 
  • 抢 
  • 奖 

CopyRight © 2000-2023 BitAuto,All Rights Reserved. 版权所有 北京易车信息科技有限公司    购车咨询:4000-168-168 (周一至周日 9:00 – 21:00) 法定假日除外