太硬核了,工程师带你三分钟重新认识双叉臂悬架

在汽车前悬架中,比麦弗逊悬架性能更加优异的是双叉臂悬架,有的人也会把它叫做前五连杆悬架。为什么说双叉臂悬架性能更好,一些高端、豪华车型都用双叉臂悬架呢?今天我们带大家认识下双叉臂悬架。

市场上双叉臂悬架有高位双叉臂和低位双叉臂两种形式,高位双叉臂就是上控制臂位置接近于轮胎上方,像特斯拉的model S 和model 3用的就是高位双叉臂。低位双叉臂是上控制臂位置接近于轮心,像奥迪的R8就是低位双叉臂结构。低位双叉臂大部分用在跑车以及方程式赛车中,而高位双叉臂用在中高端SUV和轿车上比较多。

双叉臂悬架也叫双愿骨式悬架,因为它的上下两根叉臂和火鸡身上的V字型许愿骨类似,国外也就把这种悬架叫作双愿骨式悬架。最经典的双叉臂悬架上下两根都是A字型叉臂,通过球头和转向节相连。

经过多年的发展,双叉臂悬架在一些车型中不断的升级演变,一种是将A型下控制臂演变成两根一字型控制臂,像Model3的悬架就是这种类型。另外一种是将上下两根A型控制臂都升级成两根一字型控制臂,比如奥迪的Q7。其实控制臂数量越多,设计时可以调整的参数就越多,越有利于提升悬架性能。但是对于设计和调校的能力要求也越高。

有人说,双叉臂悬架某种程度上可以说是麦弗逊悬架的升级演化版。他们各有哪些优缺点?

首先我们从结构上来看:双叉臂悬架结构相对复杂,比麦弗逊多了一个控制臂,横向空间占用较多,不利于布置横置发动机。大家能看到双叉臂悬架的车子大多数发动机都是纵向布置,像奥迪的Q5和Q7。所以从结构布置上看,麦弗逊悬架小占优势。

其次我们从成本价格上来看,双叉臂悬架相比麦弗逊悬架多了一个上控制臂,导致悬架的结构成本增加300~500块钱,再加上后期的调校成本。从车企角度来说,在麦弗逊悬架性能足够用的情况下,如果换成双叉臂悬架,车辆的成本增加。最后可能会变成赔本赚吆喝的买卖。

如果说便宜的车上用双叉臂悬架,成了赔本赚吆喝的买卖。那在一些高端和性能车型上用双叉臂悬架就是水到渠成的事了。双叉臂悬架在总的性能方面比麦弗逊悬架更有优势,可调校的上限更高。

我们一般评价一辆车的性能总体上可以从操控性和舒适性两大方面评价。

舒适性通俗来说就是车辆的平顺性能,主要看车辆通过颠簸路面时的滤震情况。

而操控性包含我们一般说的转弯时的侧倾大小、制动抗点头和加速抗抬头能力以及轮胎的抓地性能等一系列的指标。

在整车中,路面给车身传递震动的主要路径就是车轮到悬架再到车身。悬架中滤震主要靠减震器,在麦弗逊悬架中减震器不仅要起滤震作用还要充当导向作用,而在双叉臂悬架中车轮导向由上下两个叉臂负责,减震器主要负责滤震。所以麦弗逊悬架的减震器在上下运动过程中内部受到的摩擦力更大,自然效率也会稍差一点点。就好比术业有专攻,一个人专门负责一件事,那他在做这件事的效率也会更高。

在悬架中除了减震器,衬套对减震也有一定的作用。双叉臂悬架比麦弗逊悬架多了一个控制臂,控制臂的一端是通过两个衬套和副车架相连的,也就是说双叉臂悬架的一侧会比麦弗逊悬架多两个衬套,自然它的滤震效果也会稍好一点。

很多玩车的朋友都很关注过弯时的侧倾控制,我们说的车辆侧倾就是在转弯过程中,车辆在离心力的作用下,内外侧车轮受力不同,会使车身发生倾斜。在汽车设计过程中就通过设计侧倾中心的高度位置,来控制车辆在转弯过程中发生的倾斜。双叉臂的侧倾中心由上下摆臂的布置角度决定,而麦弗逊悬架的侧倾中心由减震器和下摆臂的布置角度决定。在设计过程中,相比于麦弗逊悬架,双叉臂的上下摆臂可调范围更广也更容易调节,所以更有利于侧倾中心的设计,同时也能更好的兼顾其他性能。


我们再说说轮胎的抓地性,轮胎的抓地性能简单的可以理解为轮胎与路面的接触面积,接触面积越大抓地性能就越好。麦弗逊悬架在车轮上下跳的过程中,车轮外倾角的变化比双叉臂悬架的更大,导致轮胎与路面的接触面积变小,最终表现为轮胎抓地性能减弱。在转弯过程中整车会有绕着侧倾中心旋转的趋势。如果我们细分地在悬架系统中看,车轮的上下跳动就是绕着侧倾中心旋转。如果只是从控制车轮外倾角方面设计的话,麦弗逊悬架在车轮跳动中外倾角的变化是可以做到和双叉臂同等水平,但难以同时兼顾其他关键性能。而双叉臂悬架可以只改变上下摆臂的布置角度来设计合适的侧倾中心,又能尽量小的影响其他关键性能。

这也就是我们一再强调的,悬架性能是多种综合性能指标的集合。而这些性能指标又和各个硬件参数有关,所以在一套悬架中,硬点越多,可调的参数也就越多,那么这套悬架设计和调校的上限就越高,更有可能打造出一款性能卓越的悬架。当硬点参数越少的时候,调节其中一个硬点会同时影响多个性能指标。简答来说就是硬点数量和悬架的性能上限成正比关系。

最后我们要和大家说明一点,我们说的双叉臂悬架比麦弗逊悬架好,一般指的都是双叉臂悬架的性能上限更高。如果只是片面的说双叉臂悬架比麦弗逊悬架好,那是不准确的。只能说双叉臂悬架相比于麦弗逊悬架底子更好,上限更高。在同等设计水平下,设计出来的双叉臂悬架必然是比麦弗逊悬架好的。所以,悬架好不好,不仅和悬架形式有关,还跟设计和调校的水平有关。

这篇文章我们尝试从汽车设计的角度和大家聊一聊悬架,悬架的性能指标还有非常多,我们这里给大家简单地讲了其中的两点。喜欢我们栏目的朋友请点个赞、加个关注。

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