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麦弗逊悬挂发明历史及发展
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来源:中国SUV网作者:子杨浏览44783次
麦弗逊式悬挂系统成本低廉,中低档汽车配置中的仍然大量选用。为了解决麦弗逊式悬挂系统出现的问题与缺点,近几年,在悬挂系统上出现了主动悬挂系统的概念,逐渐发展成汽车领域的一个热点,值得关注。......

麦弗逊(Earle S. Macpherson, 1891-1960)在美国通用参与设计雪佛兰小型车时,创造性地将减振器和螺旋弹簧组合在一起,装在前轴上。由于构造简单,性能优越,占用空间小,操作性好等优点,麦弗逊式悬挂系统(MacPherson Strut Suspension system)仍然是目前流行的独立悬挂的一种,一般用于轿车的前轮。


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MacPherson踏入社会的第二年也就是1917年,美国也卷入战争。为此,国内为了军事战备提前招募了很多顶尖工业人才,他就是其中一个。当年他被调到欧洲战区的“美国远征军团”航空技术事业部当上尉,专门搞航空发动机。


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Hup汽车


1918年,一战结束,MacPherson光荣回国,借机换了一家大一点的公司(自由汽车公司)。没有干多久,这家公司就被卖给了“哥伦比亚汽车”。MacPherson无心在公司重组的动荡纷争中继续研发,再次选择易主,加盟了当时名气很大的Hupp汽车公司。


Hupp是1908年成立于底特律的一家车企,旗下汽车品牌叫Hupmobile,在1909年的底特律车展上非常叫座,创造了当年销售500多台的骄人战绩。

  

之后于1924年加入通用汽车公司的工程中心。从1935年开始在雪佛兰担任汽车工程师,1945年春雪弗兰总经理劝说GM的大老板组建一个新的事业部——小型车事业部,目的是开发轻型轿车,填补雪弗兰的客车市场空白。建议很快被老板批准,54岁的MacPherson经验丰富,很自然地成为事业部总监的不二人选。


大家都在乐此不疲地造2吨左右的轿车时,GM再次举手推动轻型车项目,也就是今天的“差异化竞争”。说来也够巧的,MacPherson的职业生涯跨越了两次世界大战,战后的经济萧条是必须的,当时正好处在二战末期,GM高层才批准了轻型轿车开发计划,以备战后的经济萧条(当时,车越轻意味着成本越低)。


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支柱式悬架最早在1920年中期就出现了,在当时由菲亚特的工程师多・福尔纳卡(Guido Fornaca)设计,不过在那个年代,减振器和螺旋弹簧的组合还没有出现,所以这给后来的美国人麦弗逊留下了想象的空间。麦弗逊一改当时盛行的板簧与扭杆弹簧的前悬挂方式,创造性地将减振器和螺旋弹簧组合在一起,装在前轴上。


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实践证明这种悬挂形式构造简单,占用空间小,而且操纵性很好。后来,麦弗逊跳槽到福特,1950年福特在英国的子公司生产的两款车,是世界上首次使用麦弗逊悬挂的商品车。麦弗逊悬挂由于构造简单,性能优越的缘故,被行家誉为经典的设计。 


作为独立悬挂中可以说是采用率最高的悬挂形式,麦佛逊(英文MacPherson Strut,香港根据粤语音译作“麦花臣”)广泛应用于民用车领域。麦弗逊悬挂起名源自它的发明者“麦佛逊”。虽然麦佛逊以其结构紧凑,运作高效而成为能见度最高的前悬挂形式,它却不是最先被发明出来的独立悬挂形式。


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最初的悬挂系统,是与非承载式车身搭配的,也就是大梁式车架。于是能够轻易地将悬挂系统的导向机构以及弹性元件全部安装在大梁之上的双横臂系统,便是当时出现最早,并且普及率最高(事实上不存在其他形式的独立悬挂,能合理地与大梁式车架搭配)。随着承载式车身被发明出来,汽车的尺寸也可以很大程度地紧凑化。而悬挂系统亦有紧凑化的需求。麦佛逊式悬挂系统的概念是,作为弹性元件的避震器,通过结构强化之后,同时担任转向以及传递力以及力矩的作用,从而可以简化导向机构,腾出更多的空间给引擎舱。


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麦弗逊式悬挂的结构相当简单:下横臂是唯一的导向机构元件,负责传递纵向以及横向的作用力,因而下横臂的形态与双横臂的横臂相近,都是呈“A”形,在复杂的受力环境里能兼顾各个方向的强度;弹性元件的避震机柱则同时要整合弹簧、减震,以及轴向、横向的受力结构,所以避震机柱的结构比其他形式的避震机要更为坚固,视觉上也更为粗壮。在这里要强调一点,“麦佛逊”是对前悬挂的专称,它的必要条件是“避震机柱”同时负责转向。而类似斯巴鲁翼豹(9代及以前)的后悬挂结构,只能称为“类麦弗逊”。


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避震机柱一端与转向机刚性固定,另一端也就是上固定点,就是安装在我们俗称的“避震器塔顶”之上。上固定点要兼顾避震机柱的旋转(随转动轮)以及承受力与力矩。因此麦佛逊悬挂的“塔顶”,比起双横臂或者多连杆系统,其设计强度要求更高。插句题外话,为补强塔顶强度,也就衍生出被称为“顶吧”的横向撑杆,将左右塔顶刚性连接起来,使得原本半开放的整个引擎舱,从正前方切面看过去是个闭合的四边形,消除了两端塔顶因为受力而向中间弯折的变形。


缺点:悬挂刚度有限容易出现几何变形,稳定性较差(转弯侧倾,刹车点头现象)


改进麦弗逊式悬挂系统


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宝马双球节减震支柱前悬挂(Double pivot strut type),将A字型托臂换成了一上一下两根连杆,两支点的变化也使得两根连杆在抑制车轮跳动的过程中互不干涉,将车轮各个定位参数的变化控制在了更小的范围内,从而提升了由此影响到的车身稳定性。


连杆支柱式独立悬挂


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用在后轮的一种方式,它将麦弗逊悬挂的下A字摆臂换成了两根横向连杆以及一根纵向拉杆,这能让它具有与麦弗逊悬挂相近的操控性能,又有比麦弗逊悬挂更高的连接刚度和相对较好的抗侧倾性能。但是同样也存在麦弗逊悬挂的缺点,就是稳定性不好,转向侧倾还是较大,需要加装平衡杆来减小转向侧倾。


麦弗逊式悬挂系统成本低廉,中低档汽车配置中的仍然大量选用。为了解决麦弗逊式悬挂系统出现的问题与缺点,近几年,在悬挂系统上出现了主动悬挂系统的概念,逐渐发展成汽车领域的一个热点,值得关注。

(责任编辑:系统管理员)
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