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诺诺课堂:悬架扫盲07-这才是麦弗逊悬架的真正硬伤!【经典科普巡礼】

写在前面


之前说了麦弗逊悬架那么多的优势,今天该揭短了。

吐槽麦弗逊悬架的文章随处可见,但感觉写文章的人很少说到点儿上,多在断章取义,或者是为了结论去凑文章。今天看看诺诺提到的这些短板,算不算独家揭秘?

麦弗逊悬架的劣势

如果想把悬架的优劣彻底说清楚,就得牵扯很多附加知识。

因为主旨扫盲,我会在一些地方做简化,帮助大家先看清方向。如果想追根究底,体验底盘调校令人窒息的魅力,那就一路追帖追到高级篇《操控魔方》吧,专为汽车狂人和改装粉而写!

01车轮外倾角受悬架高度影响较大

严格的说,这一点不算劣势,只能说“比较考验调校”,调好了不输别人,调不好,开起来就会觉得不对劲。对于没有追过《完美轮上调校》系列的诺粉,得快速普及一下车轮外倾角的概念。

车轮外倾角(Camber)很好理解,就是车轮朝外倒的角度,专业说法是“偏离竖直平面的角度”。



图:车轮外倾角

一般轿车的车轮都往里面倒的,也就是外倾角<0,下图是宝马新3系的车轮外倾角实测(-1.9度)▼



图:宝马320i的车轮向内倾斜

车轮为啥就不能乖乖地垂直于地面呢?说清这个问题足够写两集,今天只要记住,悬架高低变化时,车轮外倾角变化越小越好,这也是衡量好坏悬架的一个基本考核方向。



图:车轮跳动时外倾角的变化

上图就是一个真实案例,车轮发生上下6cm跳动时,外倾角的变化达3.22度,对于操控性能车而言,这已经是很吓人的变化咯!

提前剧透一下,如果是下图这样的双叉臂悬架,无论如何跳动,都可以做到外倾角恒定哦,大家看得明白吧?(平行四边形原理哈!)▼



图:双叉臂悬架的跳动模拟

那么,装麦弗逊悬架的车子咋办呢?通过CAE技术,工程师对车轮跳动的范围进行了划分,以跳动范围±6cm为例,(-2cm,4cm)属于重要区间,日常用车和中等激烈程度驾驶都会访问到。

在这个区间里,考虑到驾驶稳定性,外倾角最好呈现比较稳定的轻微负值。(选取这一段作为常用区间,还有出于其他参数的考量,日后再聊)

超出这个区间的概率很小,被视为极端情况。如,过度回弹时外倾角变化剧烈,会造成行驶不稳定;或者过度压缩时车轮严重内倒,会造成侧向附着力下降,这些问题虽然会影响驾控,但这个时候,其他参数发生走样(如侧滑、前轴太重,座椅包裹不够)对驾控造成的综合影响更加引人注目,所以失调的外倾角已经不那么凸显了。

因此,工程师们实际上只需要重点优化悬架行程的某一段,就可以让一台家用轿车的日常驾驶性能和主观体验明显提升,通常并不需要全局均匀施力。这样,省下来的精力可以去攻克其他系统的突出问题,比如想办法增强路面的反馈,让驾驶者更有信心。这就是取舍艺术在汽车工程上的演绎,和田忌赛马一个道理。

视野决定格局,此话一点不假。现实工作中,很多工程人员因为视野和知识面狭窄,只懂或只关心自己负责的领域,在根本不是瓶颈的地方花费了很多精力和时间,对车辆整体性能的提升却并不大。

因此,诺诺主张用全局的眼光剖析汽车技术。一个优秀的汽车工程师,无论主攻哪个零件,他对汽车理论和系统知识的掌握都应该是让人钦佩的。

02不适合使用较宽的前轮

较大的主销内倾角会导致转向特性恶化。对于麦弗逊悬架而言,限制了主销内倾角,就等于限制了前轮宽度。

这里得简单科普一下主销内倾角。看下图,简单地讲,前轮转向就是围绕这根轴动作的,这根轴就叫主销(King pin),国王轴?看英文就知道NB了吧,它就是转向时,车轮绕着旋转的那根轴▼




图:主销内倾角

这个“国王轴”为毛要设计成内倾呢?简单的说,就是想在车轮转向时,人为制造车身的抬升。坏处是转向时会更费劲(自己举自己嘛),好处是回正时会有重力效用辅助方向盘回位,在车子开起来后,方向盘的回位感会更强。

主销内倾还有一个好处,就是为轮胎的内侧让出了一些空间,减振器不容易蹭到轮胎(如下图)。



图:车轮和减振器可能干涉

凡事过犹不及,这个轴内倾不能太多,否则转向特性就走样了。因此麦弗逊悬架留给轮胎的宽度是有限的,安装太宽的轮胎就可能蹭到减振器。

好在后驱车往往不需要太宽的前轮,因此宝马、奔驰表示对此劣势并无压力。

聊到这里,一定有人会建议用轮距加宽法兰,或特殊偏距的轮毂来解决宽胎干涉的问题。请粉丝们先忍一下,我今后会跟大家聊改装盲区之“越改越烂”时,一定不会忘记详聊宽胎这个话题的。



图:减振器上的避让坑(新奥迪A3)

当然,在一些讨巧的设计中,减振器筒身上还做出了轮胎避让坑,可以继续为车轮让出几毫米的空间。看上图的设计,工程师仿佛在说:“我们已经尽力了!”

03通常不适合低矮车身

同样是因为主销内倾角不能太大的原因,弹簧为了避让车轮,一般都设计在车轮的上方,因此引擎盖高度至少是车轮高度加弹簧高度(还得留有安全距离,如下图左侧),对于讲求操控的低矮车身而言,就很难采用麦弗逊悬架。



图:麦弗逊悬架示意图

上图是诺诺选取的两个实例,仅仅是采用了不同的悬架结构,塔顶高差16cm,加之运动型轿跑的座舱高度较低,车顶高差达22cm。

别忘了,跑车的离地间隙和车轮跳动空间都小于常规轿车,所以最终两者的车高差距可以到30cm!下去的是30cm,上来的可是满满的B格和成倍的身价!

不过,诺诺还是在量产车中找到了例外!(见下图)



图:保时捷Boxster的前悬架

这是第二集里show过的新款Boxster前悬架,雷打不动的麦弗逊式。

它采用了一种新颖的设计,把弹簧小头朝下安装,就节省出了一些侧向空间,在不碰到车轮的前提下,弹簧可以装得更低,引擎盖和车身也因此可以更低。



图:Boxster的低矮麦弗逊悬架结构(右)

为了让大家看的更清楚,我绘制了一个剖面图(上图),左边是常规麦弗逊,右边是Boxster的改进版,大家看出玄机了吧?



看看上图白色箭头所指的地方,是不是已经很薄了?大家再对比一下小区里看到的其他家用车,同样是用麦弗逊悬架的,这里有多少距离。工程师再次用行动证明“哥真的尽力了”!



对了,大家有木有发现保时捷都有一个造型特征?——左右叶子板高于引擎盖。

为啥呢?就是因为早期的麦弗逊悬架高啊,叶子板必须挺拔一些,否则包不住前悬架啊。其他地方做低矮一些,兼顾跑车的空气动力学性能。这个迫不得已的设计避让,后面竟然成为家族特征保留了下来。

以前就知道这个原因的诺粉举个手?

04刹车点头明显

这也是麦弗逊悬架的硬伤,双叉臂和多连杆悬架都有极好的先天基因来抵抗制动点头(当然,大前提是调校到位哈!)。使用麦弗逊悬架的运动型轿车,为了减弱制动点头,只能单纯地靠降低车身重心来挽回颜面。对于这种优劣对比的问题,通常你会看到两种表述方法:

1) 双叉臂和多连杆悬架可以有效控制刹车点头,麦弗逊悬架成本低廉却先天不足,采用麦弗逊悬架的车子只能指望通过降低重心来挽回一点颜面;

2) 一般说来,汽车的重心越低,刹车点头越轻微,因此低重心的运动型轿车可以大胆使用麦弗逊悬架,享受它所带来的诸多好处;而对于重心较高的车子,为了减轻刹车点头,不得不采用昂贵而复杂的双叉臂或多连杆悬架。

诺粉们喜欢听哪种?哈哈,这两种说法明显同理不同音,采用哪种就取决于作者想站在什么立场上说话了,在技术圈向来充满妥协和平衡,汽车技术也不例外,作为技术诺粉要学会体会文字背后的道理。

写在后面

平心而论,要对一个经典的东西提出质疑时,远不是瞅一眼和拍一下脑袋那么简单,必须深入全面地了解加上严密的论证,才可能点到要害。而事实上,在技术这条路上探索得越深,想下结论就会越难,至少说话会变得更加谨慎。

全篇终

《悬架扫盲》作为悬架知识普及的入门系列,我花了很大的篇幅聊了麦弗逊和麦弗逊悬架,把优点缺点都说到了,不谦虚地说,大家看完这一系列帖子后,没有什么必要再去阅读相同主题的其他网文了。

双叉臂和多连杆悬架在很多方面超越了麦弗逊结构,为工程师提供了更加丰富的调校空间,被认为是无所不能的悬架结构,还是那句话,悬架不以种类论英雄,你得会调才行,否则也可能是端着金饭碗讨饭。

我当时也很想以同样的详细程度接着给大家讲双叉臂悬架,并科普一下汽车操控和悬架调校的精髓,比如为什么有的车子操控好,有的却不好,优秀的操控是怎么调出来的,为什么说现在市面主流的悬架改装难以奏效,改装圈子存在什么误区…并把这个高阶知识栏目早早地起名为《操控魔方》。但后来迫于公司事情越来越忙,作为CEO很多时候必须做减法,算是一个不大不小的遗憾吧。

持续关注爱车的诺诺和诺诺的二手车,我还会找时间给大家带来有趣的汽车知识和真实透明的二手车。

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