和工程師聊技術(shù)(2) 慢慢消失的雙叉臂

　　【太平洋汽車網(wǎng) 技術(shù)頻道】前陣子，7代高爾夫的推出引來諸多熱議的話題，其中槽點(diǎn)最高的就是其后懸掛由原來的多連桿變成了扭力梁，諸多網(wǎng)友紛紛吐槽減配，不厚道等等。而那些國內(nèi)的諸多中級車換代時(shí)前懸掛紛紛由雙叉臂變成麥弗遜這回事兒似乎呼聲就不那么高。那到底是什么導(dǎo)致雙叉臂懸掛慢慢變成麥弗遜懸掛呢?

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　　針對這個(gè)問題，我們找了廣汽研究院的一位做底盤性能分析的老朋友謝立煒聊了一下這個(gè)話題，覺得在中低級車上雙叉臂消失是明顯的趨勢。本文將會(huì)從平臺化、成本、布置空間以及變種懸掛四個(gè)方面和技術(shù)控網(wǎng)友聊一下。(注：編輯和工程師的溝通僅限于技術(shù)交流，文中任何具體觀點(diǎn)均和工程師無關(guān)，純屬編輯個(gè)人看法)

上期文章回顧：

● 廣汽研究院底盤性能分析工程師——謝立煒

　　謝立煒，畢業(yè)于武漢理工大學(xué)，廣汽研究院底盤性能分析工程師。

● 本期的《和工程師聊技術(shù)》背景介紹

　　在去年新推出的馬自達(dá)ATENZA以及本田第九代雅閣，它們倆的前懸掛都由原來的雙叉臂變成了麥弗遜。比起某德系神車后懸變成扭力梁來，呼聲和槽點(diǎn)似乎就要低沉一些。那是不是就意味著時(shí)代會(huì)接受中級車前懸掛向麥弗遜轉(zhuǎn)變的趨勢呢?

● 麥弗遜和雙叉臂前懸掛對比，結(jié)構(gòu)和性能有什么特點(diǎn)呢?

　　在結(jié)構(gòu)上，麥弗遜式由螺旋彈簧、減震器和A形下擺臂組成，也有很大一部分車型還會(huì)加上橫向穩(wěn)定桿。減震器一般會(huì)和螺旋彈簧合為一體，下端與A形下擺臂通過球鉸相連接，上端則與車身連接，充當(dāng)轉(zhuǎn)向支柱轉(zhuǎn)動(dòng)。而A形下擺臂則是負(fù)責(zé)吸收轉(zhuǎn)向時(shí)的橫向力。而雙叉臂懸掛結(jié)構(gòu)則較為復(fù)雜，它由兩根A形臂(一般情況下是上短下長)、減震器和螺旋彈簧所組成的。上下兩根A形擺臂分別通過球鉸與車輪上的轉(zhuǎn)向節(jié)上下節(jié)臂相連。上下A形擺臂負(fù)責(zé)吸收轉(zhuǎn)向時(shí)的橫向力，而減震器和螺旋彈簧只負(fù)責(zé)控制車輪上下跳動(dòng)和支撐車身重量。

　　在性能上，麥弗遜式懸掛結(jié)構(gòu)簡單所以它輕量、響應(yīng)速度快。并且在一個(gè)下擺臂和支柱的幾何結(jié)構(gòu)下能自動(dòng)調(diào)整車輪外傾角，讓其能在過彎時(shí)自適應(yīng)路面，讓輪胎的接地面積最大化。不過抗剎車點(diǎn)頭作用較差，懸掛剛度較弱，穩(wěn)定性差，轉(zhuǎn)彎側(cè)傾明顯。一般中小型車前懸掛上會(huì)比較常見。

　　而雙叉臂懸掛能對車輪定位參數(shù)精確控制，上下A形擺臂的長度不相等能讓車輪能夠很好的緊貼地面，有較強(qiáng)的橫向剛性又提供了很好的側(cè)向支撐。對于車輛的操控性能來說，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性是顯而易見的，所以深受各種超跑，甚至是F1賽車、SUV或者皮卡的喜歡。當(dāng)然，雙叉臂懸掛的結(jié)構(gòu)要為復(fù)雜，占用空間較大，成本較高，因此并不適用于小型車前懸掛。

　　說了那么多，其實(shí)雙叉臂與麥弗遜在結(jié)構(gòu)上的最主要差異表現(xiàn)在叉臂和減震器上。

　　另外，雙叉臂的減震器一般安裝在下擺臂上面，而麥弗遜減震器一般裝在轉(zhuǎn)向節(jié)上面。那到底是什么原因讓中低級越來越喜歡麥弗遜，而雙叉臂則越來越少呢?

　　帶著到底為什么中低車會(huì)越來越少會(huì)采用雙叉臂懸掛的疑問，我們與廣汽研究院謝工進(jìn)行了深入探討，認(rèn)為應(yīng)該從平臺化的影響、成本因素、布置空間以及變種麥弗遜懸掛的出現(xiàn)四個(gè)方面來分析，到底是什么原因?qū)е码p叉臂懸掛的慢慢消失。

● 平臺化戰(zhàn)略說到底還是成本問題

　　近些年來，車型的更新?lián)Q代速度也越來越快，為了適應(yīng)市場需求，減短新車型研發(fā)時(shí)間，各大車廠都開始進(jìn)行平臺化戰(zhàn)略了。就如大眾的MQB平臺(橫置發(fā)動(dòng)機(jī)模塊化平臺)，出自MQB同一模塊平臺的產(chǎn)品，可以共享同樣規(guī)格的發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱及空調(diào)等總成，共享比例大約達(dá)到整車零部件的60%。

　　用一套底盤平臺，僅僅通過軸距輪距的改變，來適應(yīng)不同的車型，這些車型從A級一直過度到B級，可能還包含SUV和MPV。按理說，一個(gè)平臺，可以裝麥弗遜，也可以裝雙叉臂。但是如果只能裝麥弗遜的平臺肯定要比可以裝兩種懸掛的平臺要少不少研發(fā)費(fèi)用。比如，一個(gè)平臺最初只是為了生產(chǎn)小型車到中型車的，那明顯開發(fā)第一種平臺成本要小。另外根據(jù)我們多次的工廠參觀得知，從裝配工藝角度上來說，最后的合車工藝麥弗遜懸掛要比雙叉臂懸掛少很多工序，可以節(jié)省裝配時(shí)間提高產(chǎn)能。

● 雙叉臂的研發(fā)和制造成本比麥弗遜高，最終導(dǎo)致車價(jià)上升

　　接著剛才的平臺化繼續(xù)說，平臺化就是為了縮短開發(fā)周期和節(jié)約成本的，但平臺本身的開發(fā)費(fèi)用卻是非常龐大的（此前馬丁·文德恩曾透露，大眾在MQB平臺的開發(fā)應(yīng)用方面4年來累計(jì)投資大約在500億英鎊左右）。這句話表面上看起來有些矛盾。但細(xì)想，一個(gè)平臺開發(fā)出來肯定要滿足多種懸掛才行，就好像PQ25平臺的后懸都可以不同那樣，這樣才能生產(chǎn)更多種類的車型，這樣一來平臺的開發(fā)費(fèi)用就高了。但是同一個(gè)平臺能生產(chǎn)的車型越多，那么平臺的開發(fā)費(fèi)用分?jǐn)偟礁鱾€(gè)車型上就會(huì)越少。

　　而回歸到某一個(gè)部件或者總成的成本主要分為兩部分，一是材料成本，二是開發(fā)成本。材料成本不言而喻，雙叉臂懸掛相比麥弗遜懸掛直觀上少一個(gè)擺臂，細(xì)節(jié)上來看，為了避讓輪輞，同時(shí)考慮布置，雙叉臂懸掛常常以高位上擺臂的形式的出現(xiàn)，相比于普通麥弗遜，轉(zhuǎn)向節(jié)多出一個(gè)很長的支撐出來。減震器安裝方面，雙叉臂懸掛一般會(huì)多出一個(gè)支架，用于連接下擺臂和減震器，而麥弗遜直接固定在轉(zhuǎn)向節(jié)上。

　　開發(fā)成本主要就是多出的那些部件的前期設(shè)計(jì)、試制、開模等等，這里面的耗費(fèi)的資金是相當(dāng)龐大的。一個(gè)真空鑄鋁的懸掛下擺臂開模就需要花費(fèi)600萬。

● 雙叉臂懸掛的布置需要占據(jù)更多的空間

　　現(xiàn)在大部分的乘用車都為前驅(qū)，導(dǎo)致傳動(dòng)部分都集中在前部。麥弗遜的一個(gè)最大的設(shè)計(jì)特點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)簡單，結(jié)構(gòu)簡單能帶來兩個(gè)直接好處那就是：懸掛重量輕和占用空間小，不會(huì)與傳動(dòng)部分爭奪空間，甚至是干擾傳動(dòng)。

 　　而雙叉臂懸掛結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，零部件也相對較多，減震器支架也是為了避讓傳動(dòng)軸而設(shè)計(jì)的很復(fù)雜，另外就是上擺臂的安裝占據(jù)了大量空間，會(huì)影響到發(fā)動(dòng)機(jī)艙的空間和一定的駕駛室空間。

● 麥弗遜衍生品的出現(xiàn)會(huì)加快雙叉臂的消失

　　從性能上講，雙叉臂先天比麥弗遜性能更好。但是，現(xiàn)在由于麥弗遜懸架的變種出現(xiàn)，慢慢彌補(bǔ)了麥弗遜的不足，結(jié)合麥弗遜的優(yōu)點(diǎn)，所以更多的中級車開始使用麥弗遜懸架而拋棄雙叉臂。具有代表性的就是寶馬的雙球節(jié)和通用的hiper-strut。 

　　寶馬雙球節(jié)前懸掛其實(shí)是麥弗遜懸掛的一種衍生產(chǎn)品(寶馬在1系和3系上有采用)，與標(biāo)準(zhǔn)的麥弗遜懸掛相比，雙球節(jié)懸掛的A形下擺臂換成了一前一后兩根連桿，使得導(dǎo)向機(jī)構(gòu)對車輪定位參數(shù)的控制更加精確，同時(shí)在合理的布置桿系角度后可以更好的承載側(cè)向力。雙球節(jié)懸掛良好地繼承了標(biāo)準(zhǔn)版麥弗遜懸掛體積小、質(zhì)量輕的優(yōu)勢。不過雙球節(jié)懸掛與標(biāo)準(zhǔn)麥弗遜懸掛相比也有一些不足，那就是較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)使其轉(zhuǎn)向靈敏度有所下降。

　　而hiper-strut前懸掛減震器下部與hiper-strut軛型結(jié)構(gòu)上部相連，車輪轉(zhuǎn)向軸心(主銷)被外移了，同時(shí)懸掛的整體剛性得到提高。用一個(gè)運(yùn)動(dòng)副代替了上擺臂，不僅可以更精確控制車輪，還能承載一定的側(cè)向力，同時(shí)減小了主銷偏置距，減小了扭矩轉(zhuǎn)向，對整個(gè)操控穩(wěn)定性都有積極的作用。

　　總結(jié)：近幾年來的汽車的更新?lián)Q代也跟上了電子產(chǎn)品更新?lián)Q代的步伐，為了順應(yīng)市場需求與時(shí)代趨勢，有時(shí)候不得不采用一些手段來獲得捷徑。技術(shù)始終都會(huì)越來越先進(jìn)不存在倒退現(xiàn)象，可以這么說，配合上更為先進(jìn)的電子設(shè)備和更加先進(jìn)的懸掛形式，麥弗遜類型的懸架已經(jīng)可以在某種程度上代替?zhèn)鹘y(tǒng)的雙叉臂懸架，再加上麥弗遜懸架在成本和空間上的優(yōu)勢，雙叉臂漸漸在中低級車消失是一種趨勢，但是這種經(jīng)典的消失，未免讓人有點(diǎn)難過……

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