浅析双叉臂悬架的优点和缺点

浅析双叉臂悬架的优点和缺点

双叉臂悬架是汽车悬挂系统中的一种重要类型，广泛应用于高性能汽车和豪华车型中。本文将详细介绍双叉臂悬架的几种不同类型及其优缺点，帮助读者更好地理解这种悬挂系统的原理和应用。

双叉臂悬架的分类

双叉臂悬架主要可以分为以下几种类型：

1. 双A臂：摆臂分为上下两个“A”形臂，内侧四个衬套，外侧两个球铰与转向节 / 轮节连接，例如法拉利前悬；

2. 三球铰双叉 I：上摆臂为“A”形臂，下摆臂分体，两根摆臂虚铰，内侧四个衬套，外侧三个球铰与转向节 / 轮节连接，例如奥迪，奔驰等前悬；

3. 三球铰双叉 II：上摆臂分体，两根摆臂相互球铰与转向节上一点，下摆臂为“A”形臂，内侧四个衬套，外侧三个球铰与转向节 / 轮节连接，例如奥迪概念车，目前没见过实车；

4. 四球铰双叉：上下摆臂分体，各两根摆臂虚铰，内侧四个衬套，外侧四个球铰与转向节 / 轮节连接，例如奥迪新A8前悬，车子很少；

5. 异种等效双叉臂：多连杆式的解耦双叉，放在多连杆里。

双叉臂悬架的优缺点

1. 双A臂

Figure.7 Ferrari 458 前悬

优点：

• 轮外倾特性佳：K特性，侧倾时轮胎与地面接触佳，运动驾驶时前轮摩擦环近似最优解；
• 柔度权重低：C特性，双A臂柔度少，悬架的控制性能佳；
• 容易设计：都是三角臂，自由度有限，轮心运动可以直接脑补；
• 杠杆比较高：像458这样，杠杆比已经很高了；
• 布置潜力极大：推杆，拉杆都能布，转向拉杆外点一二三四象都可以；
• 力分布均匀：力有四个点分到副车架 / 白车身上，横向刚度也好，以上双A臂简直就是赛车工程师之友。

缺点：

• 空间占用：上臂倾占横向空间大；
• 主销不可变：没有虚铰，理论上更适合悬架行程小的车。

Figure.8 双A臂 + Pushrod 推杆

Figure.9 Pushrod / Pullrod Comparison，推杆与拉杆的对比

2. 三球铰双叉 I

Figure.10 奔驰E300前悬

优点：

• 轮外倾特性佳：K特性，侧倾时轮胎与地面接触佳，运动驾驶时前轮摩擦环近似最优解；
• 力分布均匀：力有四个点分到副车架 / 白车身上，横向刚度好。
• 主销可变：两个下摆臂有虚铰，虚拟主销可以调整，更适合悬架行程长一些的乘用车。
• 抗点头强：下摆臂分体后，可以做更多抗点头，同样布在后轴可以做更多抗沉头（Anti-squat）
• 适合平台化：可以适配各类别车型，sedan、sports sedan、SUV等，甚至悬架硬点（Hardpoints）都不需要改；

缺点：

• 空间占用：上臂倾占空间大；
• 成本高：一般乘用车中，这类前悬最贵了。

3. 三球铰双叉 II

Figure.11 Audi Aicon Rear Suspension，奥迪Aicon概念车后悬

优缺点暂不明，奥迪的想法是前后悬零部件共用，前悬的摆臂，转向节，弹簧减震总成调个个就能用在后悬上，带四轮转向，内部刹车碟，有点迷。

下摆臂用“A”形估计还是为了布减震器，转向节形状和法拉利做的很像。

4. 四球铰双叉

Figure.12 Audi New A8 Front Suspension，新奥迪A8前悬

优点：

• 轮外倾特性佳：K特性，侧倾时轮胎与地面接触佳，运动驾驶时前轮摩擦环近似最优解；
• 力分布均匀：力有四个点分到副车架 / 白车身上，横向刚度好；
• 全虚主销：上下都有虚铰，虚拟主销可以整体向外推，可以根据需求进行最佳优化调整，优化转向性能，降低Spindle Length，同时主销内倾小（Kingpin Inclination），能够做成操稳很好的轨道车；
• 抗点头强：下摆臂分体后，可以做更多抗点头，同样布在后轴可以做更多抗沉头（Anti-squat）。

缺点：

• 相对难设计：全虚主销怎么变，如何满足各种工况下的性能目标，是难点，目前接触到的就新A8 （以及老A4？）在用，奔驰没有，或许认为没必要再加这成本；
• 空间占用：上臂倾占空间大；
• 成本高：乘用车中，此前悬最贵了。