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夏利用的都是后独立悬挂 为什么还在用扭力梁

问题涉及两个知识点:麦弗逊悬架后轮应用的限制·扭力梁悬架与车型定位

  • 内容概述:麦弗逊悬架特点解析,扭力梁悬架的优缺点和产品定位的关系。

「麦弗逊悬架结构」是各类型汽车前悬架的主要类型,在部分区域也称之为“麦花臣悬架”;不同的命名是因为口音的不同,这点不多做解释。需要说明的是麦弗逊的发明者Macoherson,音标为mək·fɜrsən(麦克弗森),这是以发明者的名称命名的特殊悬架类型;作为用户应该了解发明者,下面来聊一聊这种悬架的特点。


判断题

题目:麦弗逊是用于转向轮的悬架类型,对吗?


答案显然是错误的,因为有少数车辆的后悬架也使用麦弗逊,比如:夏利,小蚂蚁等低价汽车;其次保时捷718也用这种结构,甚至WRC的拉力车也不例外。所以麦弗逊只能用于前轮的说法是绝对错误的,但是除了超跑和普通微车以外,似乎中端代步汽车是极少使用这种结果的,为什么呢?


问题解析:麦弗逊悬架的侧向支撑性普遍很差!因为麦弗逊的结构非常之简单,核心结构只有三项。

  1. A型下摆臂
  2. 螺旋弹簧
  3. 减振器

附件还有与减振器连接的防倾杆,图片中特别细的那一根就是了。这种结构的优点是非常突出的,那就是类似于【U型】的结构几乎不占用驾驶舱的空间,在U型内部可以理想的布局发动机、变速箱以及转向结构等等。但是这也掩盖不了它的缺点:侧向受力难以控制姿态。

图1:麦弗逊悬架完整结构

图2:麦弗逊悬架与车架的连接

图3:车辆过弯时麦弗逊悬架的姿态变化

侧倾&撇悬架

参考上图组应该可以清晰的理解结构的优缺点了,汽车在转弯时重心会偏向外侧。此时外侧车轮会出现明显的“内八”侧倾,对侧车轮就出现“内八”侧倾。

如果车辆重心过高且转弯车速过快的话,车轮轴承与半轴的相互作用力就会相当严重,减振器总成与车架固定位置(塔顶)也有可能承受相当大的作用力,对车结构强度是一定有影响的。


重点:汽车转弯时车尾的横向作用力是很大的,如果尾部也使用麦弗逊悬架的话则会有两个问题。

  • 悬架侧向支撑性差,车身侧倾严重。
  • 车身侧倾严重会大幅扭转车身,并提高侧滑概率。

要知道汽车的质点(受横向作用力的作用点)是不变的,车辆的重心与作用点的距离就像是“杠杆的力臂”,作用点到悬架支撑球节的距离就像是“阻力臂”。力臂远远大于阻力臂则撬动物体改变形态就会很轻松。

所以后悬架是需要足够高强度悬架结构的,夏利与小蚂蚁等车使用只是因为车辆足够便宜。至于保时捷718的使用是因为使用了低重心的【H型水平对置】发动机,这只气缸夹角180度的“平面发动机”可以本就能有效提高车辆的操控极限,再加上设计的优化则能够做到理想的标准。而拉力车使用自然是考虑到维修的效率,且同样加强的结构是不用担心的。


扭力梁悬架优缺点

扭力梁悬架的结构非常简单:螺旋弹簧,减振器,加上扭力梁。车轮通过轴头固定好之后,想要在车辆运动中扭转并不是通过结构特点,而是通过能够小幅度扭转的梁体控制,并同时限制车轮的姿态。

这种结构相比麦弗逊悬架的横向支撑性总是要好一些的,而且只要材料没有缺陷则承载能力也会更强。

图1:扭力梁悬架结构特点

图2:扭力梁梁体扭转的概念与极限


说明:扭力梁悬架虽然综合品质优于普通微车的后麦弗逊,但是相比其他类型的独立悬架仍然是要差的多的。因为梁体扭转的极限非常有限,具体相当刚性的扭力梁在单侧车轮起伏时就会把梁体当做杠杆,从而撬动对侧车轮使其轮胎接地面大幅减小。

这就是扭力梁悬架不适合装备SUV或ORV(越野车)等车型的原因,即使是后整条桥结构的ORV也存在相同的问题,想要在侧倾状态下提升车轮的抓地力就只能通过瓦特连杆结构。

 


后悬架理想类型

  1. 五连杆.
  2. 多连杆(≤3)
  3. 双A臂
  4. 双横臂

结构品质的排名基本如此,五连杆结构不仅能非常精准的控制车轮的倾角,同时还能实现随动转向的功能。不过因这种结构的设计制造成本都很高,使用五连杆的车辆也是非常少的。


「后多连杆式独立悬架」其实是一种挺尴尬的命名,因为称之为“三连杆”或“两连杆”实在显得有些少,所以也就笼统的称之为多连杆了。

这种结构是中端汽车使用最广泛的后悬架类型,对于车身姿态的控制能力已经不差,而且制造成本也没有很夸张;所以从6万级的SUV就开始了应用,但是为什么同价位轿车很少使用呢?

原因在于SUV已经是自主品牌占了C端市场半壁江山,而轿车还是以合资品牌为主导;由于外国汽车品牌有足够大的品牌影响力,所以使用低成本的扭力梁也不会不被认可。自主品牌同级竞品已经在车身结构与动力传动方面投入了高很多的成本,在后悬架方面进行提升就显得不太现实了。


「双A臂」也成为双叉臂,其结构特点可以理解为麦弗逊增加了一组“上A型臂”。很显然这种结构能够有效提升抗侧倾的能力,所以前后悬架都可以使用这种结构。

「双横臂」则是双A臂的简配版本,说白了就是把一组A臂的两根柱真正的拆分为两根,各自与车架与悬架通过球节固定。此结构的极限理论上会比双A臂差一些,但是对普通代步汽车而言也已经足够了。

(前悬架中的“双球节麦弗逊”实际也是双横臂的概念,相比单A臂麦弗逊会有效提升操控极限)


总结:关于后悬架的类型与特点就聊这么多,对于10万以下的轿车而言扭力梁可以接受,但SUV应该有后三连杆为主。超过10万元的汽车理论上不应该再出现扭力梁结构,因为制造成本和指导价的差值足够使用五连杆或双A臂,≤3都不算是很高的标准哦。

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