和工程師聊技術(2) 慢慢消失的雙叉臂

　　【太平洋汽車網 技術頻道】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，諸多網友紛紛吐槽減配，不厚道等等。而那些國內的諸多中級車換代時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。那到底是什么導致雙叉臂懸掛慢慢變成麥弗遜懸掛呢?

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　　針對這個問題，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。本文將會從平臺化、成本、布置空間以及變種懸掛四個方面和技術控網友聊一下。(注：編輯和工程師的溝通僅限于技術交流，文中任何具體觀點均和工程師無關，純屬編輯個人看法)

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，廣汽研究院底盤性能分析工程師。

● 本期的《和工程師聊技術》背景介紹

　　在去年新推出的馬自達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，呼聲和槽點似乎就要低沉一些。那是不是就意味著時代會接受中級車前懸掛向麥弗遜轉變的趨勢呢?

● 麥弗遜和雙叉臂前懸掛對比，結構和性能有什么特點呢?

　　在結構上，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加上橫向穩(wěn)定桿。減震器一般會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，充當轉向支柱轉動。而A形下擺臂則是負責吸收轉向時的橫向力。而雙叉臂懸掛結構則較為復雜，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向節(jié)上下節(jié)臂相連。上下A形擺臂負責吸收轉向時的橫向力，而減震器和螺旋彈簧只負責控制車輪上下跳動和支撐車身重量。

　　在性能上，麥弗遜式懸掛結構簡單所以它輕量、響應速度快。并且在一個下擺臂和支柱的幾何結構下能自動調整車輪外傾角，讓其能在過彎時自適應路面，讓輪胎的接地面積最大化。不過抗剎車點頭作用較差，懸掛剛度較弱，穩(wěn)定性差，轉彎側傾明顯。一般中小型車前懸掛上會比較常見。

　　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，有較強的橫向剛性又提供了很好的側向支撐。對于車輛的操控性能來說，這種結構的優(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。當然，雙叉臂懸掛的結構要為復雜，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，其實雙叉臂與麥弗遜在結構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越來越少會采用雙叉臂懸掛的疑問，我們與廣汽研究院謝工進行了深入探討，認為應該從平臺化的影響、成本因素、布置空間以及變種麥弗遜懸掛的出現(xiàn)四個方面來分析，到底是什么原因導致雙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，為了適應市場需求，減短新車型研發(fā)時間，各大車廠都開始進行平臺化戰(zhàn)略了。就如大眾的MQB平臺(橫置發(fā)動機模塊化平臺)，出自MQB同一模塊平臺的產品，可以共享同樣規(guī)格的發(fā)動機、變速箱及空調等總成，共享比例大約達到整車零部件的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)費用。比如，一個平臺最初只是為了生產小型車到中型車的，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)省裝配時間提高產能。

● 雙叉臂的研發(fā)和制造成本比麥弗遜高，最終導致車價上升

　　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)應用方面4年來累計投資大約在500億英鎊左右）。這句話表面上看起來有些矛盾。但細想，一個平臺開發(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，這樣才能生產更多種類的車型，這樣一來平臺的開發(fā)費用就高了。但是同一個平臺能生產的車型越多，那么平臺的開發(fā)費用分攤到各個車型上就會越少。

　　而回歸到某一個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擺臂，細節(jié)上來看，為了避讓輪輞，同時考慮布置，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，轉向節(jié)多出一個很長的支撐出來。減震器安裝方面，雙叉臂懸掛一般會多出一個支架，用于連接下擺臂和減震器，而麥弗遜直接固定在轉向節(jié)上。

　　開發(fā)成本主要就是多出的那些部件的前期設計、試制、開模等等，這里面的耗費的資金是相當龐大的。一個真空鑄鋁的懸掛下擺臂開模就需要花費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，導致傳動部分都集中在前部。麥弗遜的一個最大的設計特點就是結構簡單，結構簡單能帶來兩個直接好處那就是：懸掛重量輕和占用空間小，不會與傳動部分爭奪空間，甚至是干擾傳動。

 　　而雙叉臂懸掛結構較為復雜，零部件也相對較多，減震器支架也是為了避讓傳動軸而設計的很復雜，另外就是上擺臂的安裝占據(jù)了大量空間，會影響到發(fā)動機艙的空間和一定的駕駛室空間。

● 麥弗遜衍生品的出現(xiàn)會加快雙叉臂的消失

　　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)，慢慢彌補了麥弗遜的不足，結合麥弗遜的優(yōu)點，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)前懸掛其實是麥弗遜懸掛的一種衍生產品(寶馬在1系和3系上有采用)，與標準的麥弗遜懸掛相比，雙球節(jié)懸掛的A形下擺臂換成了一前一后兩根連桿，使得導向機構對車輪定位參數(shù)的控制更加精確，同時在合理的布置桿系角度后可以更好的承載側向力。雙球節(jié)懸掛良好地繼承了標準版麥弗遜懸掛體積小、質量輕的優(yōu)勢。不過雙球節(jié)懸掛與標準麥弗遜懸掛相比也有一些不足，那就是較為復雜的結構使其轉向靈敏度有所下降。

　　而hiper-strut前懸掛減震器下部與hiper-strut軛型結構上部相連，車輪轉向軸心(主銷)被外移了，同時懸掛的整體剛性得到提高。用一個運動副代替了上擺臂，不僅可以更精確控制車輪，還能承載一定的側向力，同時減小了主銷偏置距，減小了扭矩轉向，對整個操控穩(wěn)定性都有積極的作用。

　　總結：近幾年來的汽車的更新?lián)Q代也跟上了電子產品更新?lián)Q代的步伐，為了順應市場需求與時代趨勢，有時候不得不采用一些手段來獲得捷徑。技術始終都會越來越先進不存在倒退現(xiàn)象，可以這么說，配合上更為先進的電子設備和更加先進的懸掛形式，麥弗遜類型的懸架已經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，但是這種經典的消失，未免讓人有點難過……

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