作为工业产品,汽车厂家追求销量和利润。产品的级别和价位一旦锚定好,用什么配置自然是成本说了算。但最近几年汽车市场竞争十分激烈,十来万的车争抢着上双叉臂。麦弗逊支柱、双叉臂都是独立悬架,为什么说双叉臂更高级?为什么高端车很少配备麦弗逊悬架?两者相比,双叉臂(注)到底好在哪里?
要好,要快,还要便宜?
传统小汽车都是4个轮子,通过几根杆连接在车体上,连接件就是通常意义上的悬架。
悬架分为独立悬架和非独立悬架。普通卡车的后桥是一个整体,这就是非独立悬架。
独立悬架,就是独立工作,不同车轮之间不互相干涉。今天我们要聊的麦弗逊支柱和双叉臂都属于独立悬架。而不同类型的独立悬架,主要就是结构上不同。
不同结构悬架,主要体现在车轮的自由度不同,而正是由于这个自由度,也就导致了麦弗逊支柱和双叉臂之间的性能差异。
麦弗逊支柱
麦弗逊支柱通过A型横臂将减振器和螺旋弹簧合并,组成一个可以上下运动装置,A型横臂限制:前、后,以及侧向方向力。
而减振器支柱提供:减振;支撑作用。
优势:
麦弗逊支柱结构极其简单,造价成本低,同时占用空间小。在福特时期,沃尔沃就依靠麦弗逊悬架,在机舱内塞下了一台直列六缸发动机。对,还是横着放的。
劣势:
正常来讲,减振器只负责减振,但此处作为一个悬架连杆,减振器还具备导向功能。在悬架压缩和承受侧向力的时候,减振器会承担更多的力矩,影响舒适性和操控性。具体表现为转向时车辆侧倾较大,车辆制动点头。
其次,麦弗逊支柱转向节与减振器之间没有自由度,减振器压缩时,轮心会随着主销的后倾和内倾,这种结构导致车轮上跳过程中无法获得的外倾角增益。大百话解释就是紧急制动/急转弯等工况下,胎面不能完全贴合路面,影响抓地力。
反过来,由于减振器滑柱的存在,导致主销偏距较大。在坑洼不平的路面时,路面弹跳也会导致悬架压缩,表现出方向盘跟随路面转动的情况,影响行驶稳定性和高级感。
双叉臂
双叉臂大致是在麦弗逊支柱的基础上,增加了一根A型叉臂。2根A型叉臂一上一下,横向力由两个叉臂一起吸收,减振器支柱只负责承载车身重量。
优点:
横向刚度大。前轮转弯时,上下两根叉臂能同时吸收轮胎所受的横向力。
两根叉臂可以精确定义各种参数。允许悬架压缩时,轮胎有更明显的内倾,便于在转弯时抵消轮胎变形造成的抓地力损失,轮胎接地面积大,贴地性好。并且减小轮距变化,减小轮胎磨损。
上下叉臂可以深入轮毂内部,主销偏距更接近车轮中心,车轮转向的力臂更短。大白话解释:转向更轻,坑洼路面不抢方向。
劣势:
多了一根A型横臂,导致占用空间更大。对前机舱的布置要求更高。笔者之前试驾比亚迪海狮07 EV。由于双叉臂的配置,导致左侧脚部休息区空间略有挤占。
成本更高,簧下质量更大。增加的横臂以及更大的转向节臂,导致成本和质量都有所增加。
总结来说,低成本汽车更适合采用麦弗逊支柱,成本够低,性能够用,还能提高“得房率”。而双叉臂的性能下限和上限更高。但体积较大,适合中大型车辆使用。
汽车的行驶性能,很大程度上由悬架决定。想要四平八稳,又想劈弯操控,很抱歉,给钱也做不到。毕竟二者对悬架的刚度和阻尼的要求是互相矛盾的。不过近些年,可变阻尼减振器、多腔空气弹簧、电磁减振器的出现,已经能够兼顾舒适和运动。加上各种精巧的悬架,车辆的行驶舒适度和操控性都大幅提升。
注:本文所描述的双叉臂指由2个单球头A型横臂组成的悬架结构,对于奥迪的五连杆式的双叉臂构型(文中末图)在文中不涉及。
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