麦弗逊式悬挂系统

定义

麦弗逊式悬挂系统属于独立悬挂大类，是左右车轮各自独立跳动的悬挂布置方式中的一种具体结构^[4]。在汽车悬挂按结构划分的横臂式、纵臂式、多连杆式、烛式等类型中，它被单独列为麦弗逊式，主要承担前轮的车身支撑与振动隔离^[5]。

其基本构件只有3类：套装螺旋弹簧的支柱式减振器、A字形下摆臂，多数车型另加横向稳定杆^[1]。支柱上端经带轴承的隔振块与车身连接，下端连接转向节，下摆臂内端与车身铰接、外端以球铰连接转向节，车轮所受侧向力主要由下摆臂承担，其余由减振器活塞杆承受^[5]。

原理

减振器与螺旋弹簧同轴装配，形成一个可上下滑动的滑柱：弹簧吸收路面冲击，减振器抑制弹簧往复弹跳，同时滑柱本身还要支撑车身，因此其结构必须紧凑且刚度足够^[1]。滑柱外筒兼作车轮的转向主销，转向节连同车轮绕该轴线偏转，故这套结构不需另设实体主销^[5]。

与烛式悬挂不同，麦弗逊式的主销轴线可以摆动：减振器上铰点与下摆臂外端球铰中心连成主销轴线，车轮跳动时减振器下支点随摆臂摆动，主销后倾角与内倾角随之变化，车轮沿一条摆动的轴线运动，因而在变形过程中主销定位角与轮距都会出现变化^[5]。若杆系布置得当，可使这些定位参数的变化幅度很小，从而兼顾稳定性^[5]。

悬架软硬与响应特性可通过减振器行程、阻尼值以及不同刚度的螺旋弹簧加以匹配调校^[6]。下图概括了受力与运动的传递路径。

flowchart TD

A[车身] --> B[隔振块与上铰点]

B --> C[螺旋弹簧]

B --> D[支柱式减振器<br/>兼作主销]

C --> D

D --> E[转向节]

E --> F[车轮]

G[A字形下摆臂] --> E

G --> H[车身或副车架]

I[横向稳定杆] --> G

发展历程

该结构由美国工程师厄尔·S·麦弗逊提出，他1891年生于伊利诺伊州，1924年进入通用汽车工程中心，此前在欧洲从事航空发动机工作^[1]。20世纪30年代他主持雪佛兰小型车设计，目标是把四座车整备质量控制在0.9吨以内、轴距控制在2.74米以内，悬挂成为最关键的一环；他放弃当时通行的钢板弹簧与扭杆弹簧前悬，把减振器与螺旋弹簧组合后装在前轴上^[1]。

1947年该悬挂完成系统化设计，但因通用管理层态度保守而未立即量产；麦弗逊随后转入福特汽车，设计于1950年在福特英国子公司的Consul与Zephyr两款车上首次实现商业化应用，这也是世界上首批装用该悬挂的商品车^[3]。此后结构不断演化，出现带横向稳定杆乃至副车架的复杂形式^[5]。

前置前驱车型的普及进一步推动了这一结构：发动机横置，还要安放变速箱、差速器、驱动机构与转向机，原有前悬空间被大幅压缩，节省空间的麦弗逊式因此成为主流选择^[6]。围绕其侧向支撑不足的短板，又衍生出把A字形下摆臂拆成2根连杆的宝马双球节减震支柱前悬挂，以及用于后轮的连杆支柱式悬挂^[7]。

应用

这一结构主要用于中小型轿车的前悬架，也见于部分中低端SUV的前悬^[5]。国内曾采用麦弗逊式前悬的车型包括广州本田飞度、东风标致307、一汽丰田卡罗拉、上海通用君越、一汽大众迈腾，桑塔纳、夏利、富康以及国产奥迪等车的前悬亦属此类^[5]。

运动车型同样采用该结构，保时捷911全系前悬挂即为麦弗逊式或其改良形式，宝马M3亦在前悬沿用这一基本构架，差别主要体现在弹簧刚度、阻尼系数与杆系匹配的调校上^[5]。由于基本构件数量少、改装空间较大，它也常被用于底盘改装^[8]。

从布置角度看，它使发动机舱能容纳更大的发动机，并让横置动力总成与转向系统的布置更灵活^[9]。其左右车轮互不干扰的独立特性，也有利于铺装路面上的乘坐舒适性与轮胎接地^[8]。

局限

侧向支撑不足是这一结构的固有短板：弹簧与减振器主要承担上下方向的支撑与缓冲，对横向力能提供的支撑有限，因而转弯时车身侧倾、制动时车头下点比较明显^[6]。加装防倾杆或调整弹性元件只能减轻而不能消除这种现象^[7]。

刚度受限带来几何变形风险：车轮冲击力只靠支柱与下托臂两条路径承受，较易发生几何变形，驾驶者感受到的是稳定性偏弱^[9]。由于主销轴线为摆动式，车轮跳动时后倾角与内倾角随之改变，若设计不当会出现转向沉重、摆振、轮胎偏磨、轮胎寿命下降等问题^[5]。

使用层面亦有代价：行驶于不平路面时车轮易自行转向，驾驶者需用力把持方向；受到剧烈冲击时滑柱可能弯曲并影响转向性能^[5]。此外，悬架经转向节与转向系统相连，两者运动中存在转向干涉，如何通过杆系布置把悬架控制在理想运动范围内，是设计该结构的技术关键^[5]。减振器也较易漏油，需要定期更换^[9]。

参见

• 独立悬挂 —— 麦弗逊式悬挂系统所属的悬挂大类，左右车轮互不干涉。

• 双横臂式悬架 —— 常与麦弗逊式对比的独立悬挂形式，设有上横臂，侧向刚度更高。

• 多连杆式悬架 —— 另一种独立悬挂结构，侧向支撑与定位参数控制优于麦弗逊式。

• 烛式悬架 —— 早期沿主销滑动的悬挂，麦弗逊式由其与摆臂式结构结合演化而来。

• 横向稳定杆 —— 常加装于麦弗逊式的部件，用于提高抗侧倾能力。

• 前置前驱 —— 推动麦弗逊式普及的整车布置形式。