麦弗逊式独立悬挂

众所周知，一辆车是运动还是坐的舒服，都与底盘悬挂的设计有关。虽然汽车悬架有麦弗逊、双横臂、多连杆式等等，但是当你买车的时候，你会发现市面上大部分车的前悬架都是麦弗逊结构。那么麦弗逊的优点是什么呢？为什么便宜的车不能用多连杆式或者双横臂式？下面就来说说这个问题。

在悬架的发展中，麦弗逊诞生的时间比双横臂晚，但却和双横臂有着千丝万缕的联系。20世纪30年代，通用汽车首次推出双叉臂悬架，其特点是上下呈三角形摆臂。由于双横臂具有非常好的舒适性和良好的运动性能，立刻受到高端车的青睐。但从结构上不难看出，双横臂悬架的零件更多，成本自然也更高。于是在20世纪50年代，福特率先量产了麦弗逊悬架。麦弗逊最大的不同是取消了双横臂的上摆臂，只保留了下摆臂。

左:麦弗逊/右:双叉臂

从重量和结构上来说，双横臂最重的部件是两个三角形的摆臂，每个摆臂有三个铰链用于连接车身和车轮。没有上摆臂的麦弗逊悬架不仅省去了一个三角摆臂，还省去了三个铰链。所以麦弗逊悬架在重量和成本上比双横臂有明显的优势。

众所周知，高端豪华车型一般采用立式布局，即发动机和变速箱垂直安装在机舱内。与豪华车不同，经济型家用车通常采用水平前驱布局，即发动机和变速箱水平安装。

水平布局

在底盘布局中，动力总成、悬架和轮拱通常布置在发动机室的横向区域。总的来说，要减小动力总成的尺寸是非常困难的，所以如果要在车身宽度或轮距有限的前提下，将横向动力总成塞进机舱，就要想办法减小悬架和轮拱所占的空空间。

但在实际设计中，轮拱是不能随意减小的，因为轮拱的大小决定了车轮的转向角度，也就是转弯的灵活性。轮拱过小，车辆转向角度变小，转弯困难。所以工程师只能从悬挂上想办法。

双叉臂前悬架

在悬架设计上，无论是双横臂还是多连杆结构，都是在悬架的上下部分设计了摆臂或者连杆。但是摆臂必须有较长的长度才能保证悬架有足够的行程，所以长双横臂多连杆悬架的上摆臂会向内占据发动机室的横向空空间，正好和动力总成冲突。

麦弗逊前悬架

另一方面，麦弗逊悬架在上摆臂消失后，由弹簧和减震器组成的细长支柱代替。相比其他独立悬架的上摆臂，麦弗逊支柱本身的横向体积很小，与车身的连接点较高，所以动力总成避免在横向空空间，这也为横向发动机留出了足够的安装空空间。那么麦弗逊前悬架在实际应用中对底盘设计的影响有多大呢？

众所周知，以安全著称的沃尔沃一直坚持横向布局，理论上可以降低碰撞时动力总成侵入驾驶舱的可能性。但作为豪华品牌，大排量多缸发动机是不可或缺的，所以第一代沃尔沃XC90采用了同级别中不多见的麦弗逊式前悬架，最终它能够容纳横向直列5缸、直列6缸甚至横向V8发动机。但随着最近10年全球节能减排潮流的兴起，沃尔沃放弃了大排量发动机，2014年发布的第二代XC90全部是2.0T四缸发动机，所以采用了双横臂前悬架。

要知道，XC90是一款车身宽度为1958mm的中大型SUV，而主流紧凑型车的宽度一般只有1800mm左右，小型和微型车的宽度更不可能超过1700 mm，可想而知在麦弗逊悬架普及之前，采用横向布局是多么麻烦的事情。

看到这里，大家又想问了。既然麦弗逊悬架具有体积小、重量轻、成本低等诸多优点，为什么高档车的前悬架要采用双横臂或多连杆结构？这其实是因为麦弗逊悬架在运动性和舒适性上有一些不足。

众所周知，车辆在弯道行驶时车身会发生侧倾，影响车辆的操控性和舒适性。从车身运动学的角度来看，车身侧倾的大小取决于[车身重心]与[侧倾中心]之间的距离，通常简称为[侧倾距离]。

如上图左侧所示，假设车辆重心较低，重心与侧倾中心的距离缩短，那么转弯时车辆的侧倾力矩也减小，最终车身侧倾幅度更小。但如果车身重心像上图右侧那样较高，重心与侧倾中心的距离会较大，汽车转弯时会产生较大的扭矩，从而使车身发生较大的倾斜。

但在实际设计中，除了降低车身高度或采用重心更低的水平对置发动机技术外，汽车重心一般很难大幅下降，因此汽车厂商通过提高侧倾中心高度来减少侧倾距离。

在底盘设计中，侧倾中心的高度由悬架布置决定。对于麦弗逊悬架来说，提高侧倾中心高度的方法是增加主销倾角，即向内倾斜支柱(上图红线)。但是更大的主销倾角不仅会占用发动机室内更多的横向空空间，使发动机布置困难，而且在不平的路面行驶时方向盘的手感也会更强，所以几乎没有厂家会把麦弗逊悬架的倾角做得很大。除了增加主销的倾斜角度，还有一种方法可以增加侧倾中心的高度，那就是抬高下臂内侧的安装点(上图中的蓝线)，使下臂倾斜。

左:麦弗逊/右:双叉臂

而当下摆臂保持倾斜状态时，麦弗逊悬架在上蹿下跳过程中轮距的变化会进一步扩大，导致车辆直线稳定性变差。所以为了保证直行稳定性，几乎所有麦弗逊车型的下臂都是水平布置的，牺牲了车辆的侧倾控制。

前悬架除了抑制车身侧倾，其实还要抑制刹车时的点头现象。另一方面，麦弗逊悬架的性能不如双横臂和多连杆式。具体来说，麦弗逊悬架抑制制动点头的方法是使支柱后倾，即增大主销后倾角。然而，在实际设计中，主销的后倾角是有限的，不能做得太大。

对于前麦弗逊结构的车，如果要降低刹车点头，就需要用更硬的弹簧。但众所周知，弹簧变硬后，底盘的舒适性会变差。不难看出，麦弗逊悬架很难像双横臂和多连杆式那样在舒适性和运动性之间取得平衡。

在悬架安装上，双横臂和多连杆悬架的弹簧和减震器都安装在低于地面的下摆臂上，弹簧和减震器上端的安装点也远离车厢。麦弗逊悬架则不同，它的减震器和弹簧安装在高于地面的转向节上，减震器的上端固定在翼子板附近，因此路面噪音更容易通过翼子板传递到车内。

汽车厂商为了降低悬架的噪音，在麦弗逊悬架的顶部使用了橡胶部件，利用橡胶本身的柔性可以减少一些震动。但相比双横臂和多连杆悬架，麦弗逊悬架在道路隔音方面还是不如，所以注重噪音控制的豪华车更喜欢使用双横臂和多连杆悬架。

由于麦弗逊悬架的支柱是偏置倾斜安装的，支柱需要承受加速力、制动力、垂向力和弯道横向力，当各个方向的力作用在支柱上时，支柱内减震器各部分受力会不均匀，产生较大的摩擦力。在凹凸不平的路面行驶时，减震器较大的摩擦力会导致悬架变硬，因此更难隔离高频振动，降低乘坐舒适性。

当然，汽车厂商也想了很多办法来降低麦弗逊悬架的摩擦力。开始时弹簧偏置，即弹簧与减震器不匹配，靠近减震器的一端刚度大，远离减震器的一端刚度小，减少了减震器受力不均的问题。后来汽车厂商也在减震器内部使用了减摩涂层，以减少减震器内部的摩擦。

在这两种方法的帮助下，麦弗逊悬架的驾驶舒适性较早期水平有了很大的提高，但在某些工况下减震器各部分受力仍然不均匀。而双横臂多连杆悬架的减震器不需要承受多个方向的力，所以减震器的摩擦阻力更低，舒适性自然比麦弗逊悬架好。

麦弗逊悬架无论是舒适性还是运动性，理论上都不如双横臂和多连杆悬架。但现实中，经济实用的家用车基本都采用水平布置，发动机室空非常紧凑，无法为双横臂和多连杆式悬架提供足够的空空间，这些悬架的优势无法充分发挥。麦弗逊悬架得益于体积小，能在空的有限空间内发挥最佳性能，成本优势最低，所以麦弗逊自然成为目前载荷数量最多的悬架结构。