麦弗逊式悬挂系统

概念 | 麦弗逊式悬挂系统

麦弗逊式悬挂系统是一种经典汽车悬挂系统的名称,由美国人麦弗逊设计发明。其主要结构由 螺旋弹簧 加上 减震器 组成,可以用减震器的行程长短及松紧,来设定悬挂的软硬及性能。具有简单轻便,适用度高的特点。

简介

典型的麦弗逊式悬挂 汽车悬挂系统是汽车的车架与 车桥 或车轮之间的一切传力连接装置 的总称,其功能是传递作用在车轮和车架之间的力和力矩,并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力,并衰减由此引起的震动,以保证汽车平顺行驶。外表看似简单的 悬挂 系统综合多种作用力,实际上决定着轿车的稳定性、舒适性和安全性,是汽车十分关键的部件之一。

麦弗逊式悬挂系统是一种独立式的汽车悬挂系统,以结构简单、成本低廉、舒适性佳的优点而被广泛运用。 麦弗逊式悬挂 是当今世界用的最广泛的轿车前悬挂之一。

历史

麦弗逊式悬挂是应 前置发动机 前轮驱动 (ff)车型的出现而诞生的。 ff 车型不仅要求发动机要横向放置,而且还要增加变速箱、 差速器 、驱动机构、 转向机 ,以往的前悬挂空间不得不加以压缩并大幅删掉,因此工程师才设计出节省空间、成本低的麦弗逊式悬挂,以符合汽车需求。

麦弗逊(Macphersan)是这套悬挂系统发明者的名字,他是美国伊利诺伊州人,1891年生。大学毕业后他曾在 欧洲 搞了多年的 航空发动机 ,并于1924年加入 通用汽车公司 的工程中心。30年代, 通用 的雪佛兰公司想设计一种真正的小型汽车,总设计师就是 麦弗逊 。他对设计小型轿车非常感兴趣,目标是将这种四座轿车的质量控制在0.9吨以内,轴距控制在2.74米以内,设计的关键是悬挂。麦弗逊一改当时盛行的 板簧扭杆弹簧 的前悬挂方式,创造性地将 减振器 和螺旋弹簧组合在一起,装在 前轴 上。实践证明这种悬架形式的构造简单,占用空间小,而且操纵性很好。后来,麦弗逊跳槽到 福特 ,1950年福特在 英国 的子公司生产的两款车,是世界上首次使用 麦弗逊悬架 的商品车。

实践证明这种悬挂形式构造简单,占用空间小,而且操纵性很好。后来麦弗逊跳槽到福特,世界上第一辆装配麦弗逊式独立悬架的商品车就诞生在了福特英国公司,以其名字命名的麦弗逊式悬挂也由此诞生。而麦弗逊悬挂也由于构造简单、性能优越的突出表现,被行家誉为经典的设计。

构造

麦弗逊式悬挂系统 麦弗逊式独立悬架在结构上十分简单。

从构成部件来看,它仅由两大部分构成:支柱式减震器(简称:滑柱)和A字型下托臂。与复杂的多连杆式以及占用空间的 横臂 式相比,麦弗逊式独立悬架在结构上已经作了最大化精简,并且经过半个多世纪的检验,其结构充分可靠。

支柱式减震器

麦弗逊式独立悬架的物理结构为支柱式减震器兼作主销,承受来自于车身抖动和地面冲击的上下 预应力转向节 (也可说车轮,因为转向节作用于车轮)则沿着主销转动;此外,其主销可摆动,特点是主销位置和前轮定位角随车轮的上下跳动而变化,且前轮定位变化小,拥有良好的行驶稳定性。

在麦弗逊式独立悬架中,支柱式减震器除具备减震效果外,还要担负起支撑车身的作用,所以它的结构必须紧凑且刚度足够,并且套上螺旋弹簧后还要能减震,而 弹簧 与减震器一起,构成了一个可以上下运动的滑柱。

A字型下托臂

在麦弗逊悬架结构中,还有一个关键部件——A字型下托臂,它的作用是为车轮提供横向支撑力,并能承受来自前后方向的预应力。车辆在运动过程中,车轮所承受的所有方向的冲击力量就要靠支柱减震器和A字型下托臂这两个部件承担,而这两个部件的高强度和轻质量也就成为当下最前卫的设计思路,于是就有厂商用空气减震取代传统的 液压 减震,不过由于成本高昂而难以形成气候。不过由减震器和A字型下托臂构成的L型麦弗逊悬架还是能为时下流行的小车装大排量发动机预留充足的空间。

特点

优点

麦弗逊式悬挂系统 一,悬挂重量轻。悬挂属于运动部件,运动部件越轻,那么悬挂响应 速度和回弹速度就会越快,所以悬挂的减震能力也就越强;而且悬挂质量减轻也意味着弹簧下质量减轻,那么在车身重量一定的情况下,舒适性也越好。麦弗逊式悬挂舒适性上的表现不错,体积小,特别适合小型车辆(小车多数为FF前置前驱,这样可以有充足的空间安放发动机,并扩大车内乘坐空间)。

二,占用空间小。设计师能在发动机仓布置下更大的发动机,而且发动机的放置方式也能随心所欲。在中型车上能放下大型发动机,在小型车上也能放下中型发动机,让各种发动机的匹配更灵活。

缺点

一,结构过于简单,造成悬挂的刚度有限。由于麦弗逊悬挂的构造为直筒式,只能靠下托臂和减震器支柱来承受强大的车轮冲击力,对左右方向的冲击缺乏阻挡力,所以较易发生几何变形。这种变形体现到驾驶感受上,就是驾驶者会明显的感觉到车身稳定性较差。无论是转弯侧倾,还是刹车点头现象,都非常明显。

二,耐用性不高,减震器容易漏油需要定期更换。

实际应用

麦弗逊式悬挂系统多应用在中小型轿车的前悬挂系统上。虽然麦弗逊式悬挂系统并不是技术含量最高的悬挂系统结构,但它仍是一种经久耐用的独立悬挂系统,具有很强的道路适应能力。

由于其占用空间小,适合 小型车 以及大部分 中型车 使用,在全球汽车市场都有非常广泛的应用。在国内市场,麦弗逊悬挂也是众多车型的首选悬挂,其中最新应用麦弗逊前悬挂的车型有上海通用别克新君威、新君越、北京现代ix35、一汽大众高尔夫6、 比亚迪F0 等车型。从这我们也能看出麦弗逊悬挂应用的广泛, 微型车 、紧凑型车、 中级车 以及SUV车型上,都能见到麦弗逊悬挂的身影。而德国跑车的代表 保时捷911 也同样全系采用麦弗逊悬挂,这足以表现出麦弗逊悬挂应用的广泛。

衍生产品

由于麦弗逊悬挂先天性的侧向支撑不足,由此很多厂家也在尽可能保留麦弗逊悬挂体积小、质量轻的优势的同时,通过各种调整和变化以加强其侧向支撑的能力。由麦弗逊悬挂演变而来的悬挂主要有 宝马1系 和3系上采用的 宝马 双球节减震支柱前悬挂,还有专门针对后悬挂的连杆支柱式悬挂

1.宝马双球节减震支柱前悬挂

宝马在1系和3系上采用的改良型麦弗逊悬挂,宝马将其称为“Double pivot strut type”(宝马官方中文名称为双球节减震支柱悬挂)。与标准的麦弗逊悬挂相比,宝马将这套悬挂的A字型下摆臂换成了一上一下两根连杆,两支点的变化也使得两根 连杆 在抑制车轮跳动的过程中互不干涉,将车轮各个定位参数的变化控制在了更小的范围内,从而提升了由此影响到的车身稳定性。同时,宝马采用的改良型麦弗逊悬挂也良好的继承了标准版麦弗逊悬挂体积小、质量轻的优势。不过双球节减震支柱前悬与标准麦弗逊悬挂相比也有一些不足,那就是较为复杂的结构使其转向灵敏度有所下降。

2.连杆支柱式独立悬挂

连杆支柱是麦弗逊悬挂用在后轮的一种方式,它将麦弗逊悬挂的下A字摆臂换成了两根横向连杆以及一根纵向拉杆,这能让它具有与麦弗逊悬挂相近的操控性能,又有比麦弗逊悬挂更高的连接刚度和相对较好的抗侧倾性能。但是同样也存在麦弗逊悬挂的缺点,就是稳定性不好,转向侧倾还是较大,需要加装平衡杆来减小转向侧倾。

中文名
麦弗逊式悬挂系统
类别
支柱式减震器、、A字型下托臂
功能
螺旋弹簧加上减震器组成,可以用减震器的行程长短及松紧,来设定悬挂的软硬及性能。
研发者
麦弗逊