麥弗遜式懸架

麥弗遜式懸架是將車架與車軸彈性連線起來的重要部件,它的結構和性能參數對汽車的行駛平順性和操縱穩定性有著直接的影響。它是當今最為流行的獨立懸掛之一，一般用於轎車的前輪。它是汽車安全結構的重要組成部分，一直以來，汽車的行駛操控性和舒適性與底盤結構中的懸掛系統息息相關，而懸掛結構的簡單與複雜也直接決定著汽車製造成本的高低。麥弗遜式獨立懸架是眾多懸掛系統中的一種，它以結構簡單、成本低廉、舒適性尚可的優點贏得了廣泛的市場套用。

基本介紹

• 中文名：麥弗遜式懸架
• 外文名：Macpherson suspension
• 沿著：主銷滑動的懸架
• 地位：用的最廣泛的轎車前懸掛
• 套用：保時捷911等
• 特點：結構簡單、緊湊、占用空間少

汽車懸架的發展歷程

在人體構造中，骨頭與骨頭間往往都由軟組織相連線，它能夠起緩衝保護骨頭的作用，並隔絕多餘的振動以免傳遞到大腦損壞腦細胞。在汽車的組成結構中，懸掛系統的作用正好與人體構造中的軟組織相同，懸掛系統就是指由車身與輪胎間的彈性元件、減振器和傳力裝置三部分構成的整個支撐系統，這三個構成部分各自負責緩衝、減振和受力傳遞。懸掛系統的具體職責是支撐車身，過濾掉路面多餘的抖動，為駕乘人員提供一個平穩舒適的乘坐環境。

發展到此，懸掛系統已形成獨立、半獨立以及非獨立三大類型。在現代轎車中，大都採用獨立式懸架，按結構形式不同，獨立懸架又可分為橫臂式、縱臂式、多連桿式、燭式以及麥弗遜式等。而在眾多種類的獨立懸架中，麥弗遜式又以結構簡單、成本低廉、舒適性尚可的優點而被最為廣泛地運用。自發明之日起，麥弗遜式獨立懸架一直套用於車輛上，不過其結構已發展成為如今可以帶橫向穩定桿甚至副車架的複雜系統。這種懸架之所以能得到廣泛的套用，原因就在於它的結構非常緊湊，占用空間不大，並且製造成本也不高。從耳熟能詳的微型代步工具奧托到追求速度和操控極限的寶馬M3、保時捷911，無一例外地都在前懸採用了這種結構簡單、延伸性好的懸掛系統，只是為了適應各自不同的市場定位和產品訴求，在彈簧阻尼係數調校和結構匹配上各自有所不同。

麥弗遜式懸架是當今最為流行的獨立懸掛之一，一般用於轎車的前輪。麥弗遜式懸架的車輪也是沿著主銷滑動的懸架，但與燭式懸架不完全相同，它的主銷是可以擺動的，麥弗遜式懸架是擺臂式與燭式懸架的結合。

與雙橫臂式懸架相比，麥弗遜式懸架的優點是：結構緊湊，車輪跳動時前輪定位參數變化小，有良好的操縱穩定性，加上由於取消了上橫臂，給發動機及轉向系統的布置帶來方便；與燭式懸架相比，它的滑柱受到的側向力又有了較大的改善。麥弗遜式懸架多套用在中小型轎車的前懸架上，保時捷911、桑塔納、國產奧迪、夏利、富康等轎車的前懸架均為麥弗遜式獨立懸架。雖然麥弗遜式懸架並不是技術含量最高的懸架結構，但它仍是一種經久耐用的獨立懸架，具有很強的道路適應能力。

麥弗遜式懸架的發明

麥弗遜（Mcpherson）是美國伊利諾斯州人，1891年生。大學畢業後他曾在歐洲搞了多年的航空發動機，並於1924年加入了通用汽車公司的工程中心。30年代，通用的雪佛蘭分部想設計一種真正的小型汽車，總設計師就是麥弗遜。他對設計小型轎車非常感興趣，目標是將這種四座轎車的質量控制在0．9噸以內，軸距控制在2．74米以內，設計的關鍵是懸架。麥弗遜一改當時盛行的板簧與扭桿彈簧的前懸架方式，創造性地將減振器和螺旋彈簧組合在一起，裝在前軸上。實踐證明這種懸架形式的構造簡單，占用空間小，而且操縱性很好。後來，麥弗遜跳槽到福特，1950年福特在英國的子公司生產的兩款車，是世界上首次使用麥弗遜懸架的商品車。麥弗遜懸架由於構造簡單，性能優越的緣故，被行家譽為經典的設計。

結構組成

麥弗遜式懸掛是當今世界用的最廣泛的轎車前懸掛之一。麥弗遜式懸掛由螺旋彈簧、減震器、三角形下擺臂組成，絕大部分車型還會加上橫向穩定桿。主要結構簡單的來說就是螺旋彈簧套在減震器上組成，減震器可以避免螺旋彈簧受力時向前、後、左、右偏移的現象，限制彈簧只能作上下方向的振動，並可以用減震器的行程長短及鬆緊，來設定懸掛的軟硬及性能。

『典型的麥弗遜式前懸掛示意圖』

麥弗遜式懸掛結構簡單所以它輕量、回響速度快，並且在一個下搖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。雖然麥弗遜式懸架並不是技術含量很高的懸架結構，但麥弗遜式懸掛在行車舒適性上的表現還是令人滿意，不過由於其構造為直筒式，對左右方向的衝擊缺乏阻擋力，抗剎車點頭作用較差，懸掛剛度較弱，穩定性差，轉彎側傾明顯。

以捷達轎車的麥弗遜式前獨立懸架為例。如圖。　　筒式減振器7為滑動立柱，橫擺臂12的內端通過鉸鏈10與車身相連，其外端通過球鉸鏈15與轉向節8相連。減振器的上端通過帶軸承的隔振塊總成2（可看做減振器的上鉸鏈點）與車身相連，減振器的下端與轉向節相連。車輪所受的側向力通過轉向節大部分由橫擺臂承受，其餘部分由減振器活塞和活塞桿承受。因此，這種結構形式較燭式懸架在一定程度上減少了滑動摩擦和磨損。

麥弗遜式前獨立懸架

筒式減振器上鉸鏈的中心與橫擺臂外端的球鉸鏈中心的連線為主銷軸線。此結構也為無主銷結構。當車輪上下跳動時，因減振器的 下支點隨橫擺臂擺動， 故主銷軸線的角度是變化的。這說明車輪是沿著擺動的主銷軸線而運動。因此，這種懸架在變形時，使得主銷的定位角和輪距都有些變化。然而如果適當地調整桿系的布置，可使車輪的這些定位參數變化極小。

套用

麥弗遜式懸架的套用

由於其占用空間小適合小型車以及大部分中型車使用國內常見的廣州本田飛度、東風標緻307、一汽豐田卡羅拉、上海通用君越、一汽大眾邁騰等前懸掛均採用了麥弗遜式獨立懸掛。

需要特別說明的是作為超級跑車的保時捷911也採用了麥弗遜式前懸掛，這足以證明這款懸掛具有廣泛的適應性。

適用車型：中小型轎車、中低端SUV前懸架。

優缺點

主要優點：

麥弗遜懸掛擁有良好的回響性和操控性，該懸架結構簡單、占用空間小、非簧載質量小、回響較快、製造成本低、發動機及轉向系易於布置、能與多種彈簧相匹配及能實現車身高度自動調節等優點，適合布置大型發動機以及裝配在小型車身上。

主要缺點：

由於主銷軸線為減震器上端與車身連線點和擺臂與轉向節連線點的連線，因此當車輪上下跳動時，減震器下支點隨橫擺臂擺動，主銷軸線的後傾角和內傾角也隨之改變。也就是說車輪沿擺動的主銷軸線轉動。因此，這種懸架在變形時，主銷的定位角和輪距都會變化，如果設計不當，就會大大影響汽車的使用性能（如轉向沉重、擺振、輪胎偏磨、輪胎使用壽命低等）。

行駛在不平路面時，車輪容易自動轉向，故駕駛者必須用力保持方向盤的方向，當受到劇烈衝擊時，滑柱易造成彎曲，因而影響轉向性能。穩定性差，抗側傾和制動點頭能力弱，增加穩定桿以後有所緩解但無法從根本上解決問題，耐用性不高，減震器容易漏油需要定期更換。

此外，由於懸架系統通過轉向節和轉向系統相連，兩者在運動過程中存在干涉現象，即所謂的轉向干涉。因此，如何適當調整桿系的布置，使懸架系統處於理想的運動範圍內，是設計麥弗遜式懸架的技術關鍵。

通過充分利用懸架的幾何布置，可使布置麥弗遜式懸架的汽車平順性與操控穩定性有更好的表現。而充分利用懸架的幾何特性，更好的控制汽車動態特性，進一步最佳化汽車底盤的性能，正是汽車懸架設計的一個發展方向。