麦弗逊悬挂在上世纪50年代那会也算是个很伟大的悬挂结构设计。它促进了横置发动机的普及,也使得车辆小型化进程变得更加容易。
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相信很多车友都了解麦弗逊悬挂,也大都来过搭载麦弗逊悬挂的车子。可以说麦弗逊悬挂是21世纪最常见的悬挂,10-30万价格区间的车子都有搭载。
只不过在最近几年车圈中似乎弥漫着一种声音,那就是麦弗逊悬挂很低端、性能差还不安全?于是乎麦弗逊悬挂几乎成了鄙视链的最底层。
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如上图所示麦弗逊悬挂,它酷似L臂。说到底就是只有一个下摆臂的独立悬挂。与所谓高端的双叉臂悬挂相比较,麦弗逊悬挂少了一上摆臂。
在整个麦弗逊结构中,转向节与减震器支柱是固定连接,在运动中所产生的任何动作均相同。而下摆臂则是一体式的,当然这是传统结构的麦弗逊。
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而衍生型麦弗逊有拆分下摆臂的,如宝马的双球节,凯迪拉克貌似也有过类似操作。说到底麦弗逊悬挂仅是比双叉臂悬挂少一条摆臂而已,所以由此就将其定义成低端是很武断也是很不负责任的。
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笔者并不愿意谈及多连杆悬挂,如上图所示如今多连杆化是趋势。而真·多连杆悬挂如今并不存在(奔驰1970年前后首创),市面上的多连杆皆麦弗逊、双叉臂悬挂的衍生版本实际上就是两者的变种。
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双叉臂悬挂的优势恰恰就是麦弗逊悬挂的劣势,但并不绝对。双叉臂悬挂拥有两个平行状态的不等长摆臂,可以在悬挂向上压缩时轮胎有肉眼可见的内倾。如此可以让轮胎在极限状态下依然保持与地面的稳定贴合,如此抵消轮胎过弯时形变所产生的抓地性能损失。
可以说双叉臂悬挂在先天性能上压制麦弗逊的关键就在于此。可以说双叉臂悬挂的这种特性完全压制任何传统麦弗逊悬挂,但问题是麦弗逊悬挂也存在不同的衍生结构以及新奇的设计。如此来弥补先天结构方面的短板与不足。
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如上图所示麦弗逊悬挂天生少上臂,减震器负责很多工作。如塔顶处要承受横向、纵向冲击,弹簧要承受纵向压缩、横向拉扯,行驶中整车大部分力道都压在减震器上等。与双叉臂的细化分工相比,麦弗逊悬挂工作的复杂性、负荷更大。
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上文已经描述双叉臂因为有短上臂,能让悬挂在压缩时轮胎更自由的内倾,这种内倾是主动的。但麦弗逊悬挂的车轮也会产生微观上的内倾,而这种内倾则是被动的。
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这种内倾有向内掰减震器的趋势,所以一些低端麦弗逊悬挂如果经常暴力过弯很容易损坏减震器甚至弯曲。所以工程师们在为那些性能定位的麦弗逊悬挂打造了香蕉弹簧,来抵消横向的拉扯。
其次麦弗逊悬挂的转向节与减震套筒是固定连接的,相互之间并没有自由度。这就导致了车轮在运动中不能获得外倾角增益,而被动的接受增益就会去掰减震器。
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当然这种所谓的硬掰也是客观存在的,现实中的确是利用这种方式来使得麦弗逊获得外倾角增益的。塔顶处套筒上安装位是允许一定程度型变的,如此就能让套筒的角度可以有微小改变从而获得外倾增益。
当然不能过分赞美麦弗逊,毕竟先天劣势可以通过后天弥补。但双叉臂的先天优势也会通过后天全面加强。所以即便获得后天弥补麦弗逊外倾增益最多也只能达到,12deg/m左右,而双叉臂可轻松突破20deg/m。
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当然工程师总是有办法的,比如使用球铰链的塔顶,套筒就有更大的灵活度了,所获得的外倾增益也能做得更大。所以我们能在拉力赛车上看到清一色的麦弗逊悬挂,也就是说悬挂本身是一种结构,先天决定它70%的潜力、但后天能拔高其20%-30%。
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麦弗逊悬挂也有很多优势,如路感清晰、结构紧凑、重量轻、减震器支撑能力更强。如此多的优势转换为性能就是麦弗逊悬挂可以获得更迅速的整体转向效率。
写到这各位就该明白为啥很多纯正小跑更喜欢用麦弗逊悬挂了吧?如奥迪TT、宝马Z4以及保时捷911等等,谁能说这类车型操控不行呢?架空车型定位谈悬挂对操控的影响是典型的耍流氓。
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劳斯莱斯用双叉臂,它的操控性能显然比不上丐版思域。有的朋友会说它长、大、重所以用自然操控就不行,这还不是车辆的定位么?什么车、用什么悬挂讲究的就是个合适或适合。
给钢炮车型塞个双叉臂?能塞、但那样太紧凑了还会增加布局难度。从本质上讲麦弗逊悬挂唯一不适合的就是大重量车型,所以从房车演变的跑车几乎都是双叉臂、GT车型也如此。
本质上就是太重,高扭矩+大重量在车辆过弯时对减震器的冲击太大、所以这类车根本不适合用麦弗逊,这就跟A级车会用到扭力梁是一个道理。高级别车型不用不是因为它低端,而是缺点被放大后根本不能用后天技术弥补。
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如今的新能源汽车可以这么去描述,拥有超过越野车的重量+超过跑车的动力。这样的车子在转弯时产生的横向冲击有多大?麦弗逊那一根单薄的套筒有点勉强,用了寿命就会大幅度降低。
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所以干脆直接用分工更细化的双叉臂悬挂更简单,至于麦弗逊悬挂是否安全?可以这么说给大重量+高马力的车子装麦弗逊可能存在隐患,但这代表麦弗逊不安全么?用微波炉加热生鸡蛋同样不安全,所以微波炉就不安全是么?这个道理很简单,对吧?