从王者归来到问鼎天下, “麦弗逊悬架”的屌丝逆袭之路

从王者归来到问鼎天下, “麦弗逊悬架”的屌丝逆袭之路
2018-05-26 12:28:31 汽车人参考

“干货满满。”

前篇文章我们为麦弗逊悬架进行了正名,使其得以“昭雪”。本期我们趁热打铁,深谈一下麦弗逊悬架的结构拓展。

在保持整体结构不变的情况下,对某些零件进行适当地调整,使其性能得到很大的提升,从而适用范围从“屌丝车型”拓展至“牛叉车型”。

“下控制臂分解成两连杆”

代表车型:保时捷911,宝马M3

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不知道读者是否还记得,上篇文章我们提到了宝马M3将原来的L型控制臂拆分成两个连杆,连杆末端通过球铰和转向节连接,美其名曰“双球节弹簧减振支柱式悬架”(麦弗逊悬架是垃圾? 宝马和保时捷来站台),瞬间变得高大上起来,实际上还是麦弗逊悬架的升级。

这里主要从原理方面介绍一下如此变动的原因。首先引入一个专业术语,主销偏移距(Scrub Radius,有的书中叫刮擦半径)。

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下图是标准的麦弗逊悬架结构(欧宝OmegaEG为主销轴线(E为减振器上安装点的中心,G为下控制臂球销中心点。车轮在转向时即是绕着这根轴线旋转),W点是轮胎中心面和路面的交点。rσ即为主销偏移距,定义为主销的延长线和路面的交点到W点的距离,如果主销的延长线和路面的交点在车轮中心线的内测,为正值;反之,在外侧,为负值。

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这个主销偏移距就有点牛逼了,它的大小会影响整车的直线行驶性能、抗制动力干扰性能。操稳性能的设计要求是该值尽量小(M=F*L,同样的干扰力作用下,如果力臂越小,干扰力矩也越小),下图为弱的负值,设计较合理。

传统的麦弗逊悬架由于结构受限,主销偏移距不能设计得很小。所以,分解下控制臂的方式就是为了使主销的下端点更接近轮胎中心面,从而使主销更接近轮心位置,使得主销偏移距和干扰力臂(Disturbing Level,轮心点到主销的垂直距离,纵向干扰力的作用力臂)可以达到更小的值,提高了整车的操稳性能。

从本质上来讲,操稳性能就是车辆在各种行驶工况下,施加在轮胎接地面的各种干扰力和力矩对车身的影响要尽可能小,并保证车辆直线行驶能力和回正性能。为达到这一目的,悬架就肩负了一个重要使命——应付这些该死的力和力矩,为车身的平稳保驾护航;

同时,平衡一些力来达到稳定的直线行驶能力,利用某些力来实现回正性能。应付和协调纵向力和力矩的手段就是干扰力臂和前面提到的主销偏移距。而这些值可以通过调整主销内倾角来达到,分解下控制臂的方式就是为了使主销内倾角有更大的设计自由度。

瞬间就涨知识了有没有!

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“引入一根横向支架”

代表车型:福克斯(配置|询价)(欧版)

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麦弗逊悬架的减振器上安装点负责传递垂向、侧向和纵向力,对于搭载大马力发动机的车型,通过该处传递的力会增大,加之麦弗逊悬架侧向刚度低的硬伤,弯道极限行驶时车身的侧倾显著增大。通过用一根刚性的支架横向连接左右两个减振器的上安装点来增加侧向刚度,减少车身侧倾。

下图是欧版福克斯的前悬架。

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“采用分块式转向节”

代表车型:福克斯RS

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这一方法和第一种类似,是为了提高主销的设计自由度,同时主销的上点转移到了转向节上,使主销更接近轮心位置,从而减小了干扰力臂,保证了车辆的行驶稳定性(again,M=F*L,同样的干扰力作用在下,如果力臂越小,力矩也越小)。

这种设计适用于搭载大马力发动机,但又钟情于(或者受平台所限,不能用双叉臂式)麦弗逊悬架的车型。如追求于动力和操控性能的福克斯RS的前悬架就采用了这种分块式的转向节。这一设计改进使麦弗逊式兼具了双叉臂悬架的一些优势,可谓是脑洞大开啊。

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小结

通过对传统麦弗逊悬架的结构进行适当的调整,便可显著增加车辆的操控性能,同时麦弗逊原有的舒适性、结构紧凑等优势得以保留。所以,未来几十年的轿车前悬架领域,依然是麦弗逊的天下。

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