读懂悬架结构（上篇）：麦弗逊并非低级货
何为悬架？
悬架作为底盘的一部分，对于普通消费者而言往往只可意会不可言传，很多人只能依靠“悬架结构”来判断车辆底盘运动性能的优劣。大错特错！这与“通过轴距判断后座空间”一样是伪科学。
一来，结构并不直接决定操控，只决定了物理性能的上限和下限，后期调校的功劳也很大；二来，不少消费者混淆了悬架的诸多概念，最常见的错误是把弹性元件和导向机构进行对比，比如问空气悬架和多连杆悬架谁更高级；亦或将弹性元件和减振器进行对比，比如问空悬和MRC电磁悬架谁更牛。这是不会有结论的。
笔者用图文形式将内容“浓缩”至一万字左右，分上下篇发布，希望可以帮助读者们彻底读透悬架方面的基础知识，更精准地选车购车，以及少闹笑话。
解构悬架的结构
Suspension，中文译作“悬架”、“悬挂”、“悬吊”、“悬载”等词汇，都指的是同一种用于连接车辆和车轮的总成。
因为要维持车与轮的动态几何关系，也要进行减振等工作，因此悬架是必不可少的。有些人会说“卡丁车是没有悬架的”，这并不甚精准，卡丁车只是没有弹性元件和减振器，不代表没有导向结构，不然车轮怎么挂在底盘上呢？又如何转向呢？
进入主题。我们将悬架结构分为以下四大部分，有些课本会分为三大部分（取消第四“横向”稳定器）：
1
导向机构/结构部件
平时提到的麦弗逊、双A臂、五连杆、扭力梁、钢板弹簧（两重身份）等等，都属于悬架结构的导向机构，或者叫结构部件，负责传递力和力矩，维持几何关系。
全车间英文最好的张全蛋，视频中的中英文翻译都是错的。 张全蛋说的“底大杠”其实不是扭力梁，而是非承载车身中用到的车身大梁。
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弹性元件/支撑媒介/弹簧
空气弹簧、螺旋弹簧、钢板弹簧、气液联动弹簧等部件分为这一类，属于弹性元件，也可称为支撑媒介，与本车是否“独立悬架”无关。
从上世纪70年代开始，主流汽车品牌开始研发主动悬架，率先运用在80年代初的F1赛车之上。现在我们能见到空气弹簧和气液联动联动弹簧都是主动悬架，其余多数都是铁脑袋不会思考的被动悬架。
3
减振器
用来衰减振动的部件，也就是阻尼桶。下图被螺旋弹簧包着的那根就是减振阻尼桶，结构上分为主动式减振器（会思考的）和被动式减振器（常规的）。
能量不会凭空消失或者产生。如果没有阻尼桶，弹性元件会不断振动下去直至能量被缓慢分散，这样一来我们坐的车子就会上下振动个不停。弹簧负责刚度，是储能装置；减振器负责阻尼，是耗能装置。两者不可混为一谈。
4
横向稳定器
防侧倾的“防倾杆”，不过不知道分到哪一类比较好。
从作用上看，防倾杆和弹性元件归纳在一起比较合适；从安装位置上看，防倾杆与导向机构比较亲近。
对于以上四大部分，《悬架》系列将分上下文进行深度剖析。
各类导向机构的优缺点分析
我们先来说说导向机构，这是汽车悬架结构当中最重要的部分，相当于人体的骨架，同时也是我们日常购车过程中接触得最多的悬架结构部分，非读不可。
各种导向机构之间的区别很大，大类可以分为独立和非独立，消费者一般认为独立悬架更高级，这是对的也是错的，准确来说是“独立悬架下限和上限都更高”。
1
独立悬架：麦弗逊
麦弗逊悬架（McPherson suspension）可谓家喻户晓，因为现在市售车型当中绝大部分的前悬挂都用麦弗逊，特别是微型、小型、紧凑型和一部分中型车。
麦弗逊悬架的结构非常简单，下图是麦弗逊（左）和双A臂（右）的结构对比图，没对比就没伤害，可见麦弗逊约等于少了一个A臂的双A，横向支撑性肯定不如双A好。
视觉上看到的和真实操控感受到的，基本不会差太远，但这就代表麦弗逊很次吗？
不是，现在多数乘用车都在用，你也不会觉得自家车子每次转弯都要崴脚了呀，保时捷718系列还是前后麦弗逊悬挂呢，谁敢说718没运动性能？当然，保时捷的麦弗逊比较高级，用的是分体式下摆臂，铝合金使劲往上堆， 911的前悬就是麦弗逊你没意见吧。
因为少了上面的连杆，所以麦弗逊只能使用“螺旋弹簧+减振桶”这个组合来当另一根杆，问题就来了这“螺旋弹簧+减振桶”不是一根硬邦邦的零部件啊，使劲掰它，它会被掰弯的……
所以麦弗逊悬架多数采用的是本身就被掰弯的螺旋弹簧（后文我们会聊到），在受力状态下就打直了，这时候才不会让螺旋弹簧跟减振桶一直磨蹭，降低两者的使用寿命。
既然麦弗逊有以上缺点，为什么多数厂家都选择它呢？便宜！对，但不全对，品质优秀的麦弗逊结构也非常非常贵，比如保时捷的那两组，车企们坚持用麦弗逊有些时候是因为麦弗逊占据的空间非常小，特别是在横置车型当中可以腾出很多地方安放横置发动机与变速箱，而纵置发动机采用多连杆（包括双A臂）前悬架一定程度是因为纵置发动机不需要太多的横向空间。
便宜、省空间，结构也相对简单，零部件少，固紧件少，麦弗逊的优势比劣势要大，选择它绝对是明确的。
曾经的中型运动车标杆宝马3系（对，“曾经的”）就很喜欢用麦弗逊，当然人家用的是双球铰麦弗逊，把下面的三角臂拆分成两个活动摆臂，自由度更高，转向精准度更高，性能、舒适、成本都可以平衡到，所以我买的那台ATS-L就直接用了E90那套双球铰麦弗逊，老好开了我跟你说……
麦弗逊还有好多种变体，这里就不一一细拆了。
2
独立悬架：多连杆
前后独立悬架就一定高级吗？你没开过东南菱帅V3吧，那台新车才5万块的玩意就是前后独立，不加顶吧开起来跟软脚蟹似的，又颠又倾，被你们骂上天的断轴速腾（后扭力梁减配款）开起来比V3好太多，只要轴没断。
多连杆结构有很多种，按数字来分类比较好理解（但专业人士会骂我不专业，好在他们不看我的科普文），我们就说三连杆、四连杆、五连杆吧。
三连杆我们在麦弗逊那节说过了，把下面的三角臂拆分成两个活动摆臂的“双球铰麦弗逊”，有些人把它归类在麦弗逊高级变种，也有人把它定义为多连杆，3系、ATS、汉EV就用的这种。定义这个事随便了，不重要。
再放一个gif会显示得更清晰一些，注意最右边那根不是控制臂，而是转向拉杆。
前文提到的双A臂，也叫“双叉臂”，是多连杆的一种，而且有好几种变体，比如双球铰型、三球铰型、四球铰型，球铰越多，灵活性就越强，操控极限越高。
比如奥迪A8、大众途锐、保时捷卡宴这种纵置发动机的豪华车，前舱有很大的空间用来布局悬架，就可以用高端的四球铰双A臂结构，上下摆臂均由前后两根控制臂单独与转向节相连接的四球铰结构，让力和力矩更为均匀地分布在叉臂上，调校成本和物料成本都很高，但舒适性、过弯极限、转向细腻度都更高。有钱可以任性。
但是有些四连杆又不叫四连杆，如果它们是最高级的四球铰型，而且还加入了一根前束控制杆，所以官方会称他们的悬架为“五连杆悬架”，途锐的官方资料就是这样写的。下图是宝马5系的后五连杆，标红的便是四球铰型双A臂再加一根前束控制杆。
总而言之，多连杆也有材料太菜、工艺太菜、调校太菜的角色，麦弗逊不一定比多连杆弱，当然市售多连杆多数都比麦弗逊强，因为做得好的多连杆又复杂又死贵，还特别难调校，还特别占空间。
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非独立悬架：扭力梁
扭力梁在经济型乘用车后悬上面用得非常广泛，因为结构非常非常非常简单，所以笔者不打算展开说太多了。
后扭力梁被认为是减配其实也很正常，因为多数后扭力梁车型都取消了副车架，成本下限可以做到很便宜，上限也不低，因为调校其实很花钱。
调校得很好的扭力梁车型也能很强，比如高尔夫7平民版就是取消了高尔夫6的多连杆，变成了扭力梁后悬，而大众调校能力的确很牛，过弯极限依然高。
问题是，多数车企都没有大众集团、通用集团、PSA集团的底盘调校能力，其中标致和雪铁龙调扭力梁的能力堪称一绝，而小公司用后扭力梁纯粹是为省钱罢了，而且也非常省空间，备胎容易布局。
扭力梁的问题也挺多，最大的问题是左右悬架会互相干涉，舒适性通常不如多连杆，而且那根变截面梁超级难做设计优化，也就大集团能整好。
扭力梁也有高级一点的形式，比如加入瓦特连杆，我记忆很深的是欧宝Astra，入华之后变成上一代/上上一代威朗，那套瓦特连杆扭力梁就很不错。
4
非独立悬架：整体桥
整体桥有多种形式，比如刚刚提到的瓦特连杆，还有罗素连杆，而我们见得最多的是钢板弹簧。
对，钢板弹簧这玩意不止是弹性元件，还是导向机构的一种。
整体桥悬挂的舒适性极差，但结构简单、成本贼低、过载能力老强了，本节中就不展开了，我们留在下一段“弹性元件”里面说。
各类弹性元件的优缺点分析
1
出大力的钢板弹簧
分别开五十铃mu-X和D-Max皮卡去越野，后排乘客的乘坐感受差距非常远，D-Max皮卡后面用了钢板弹簧，重度越野工况下能把人的五脏六腑颠得七荤八素。
钢板弹簧（Leaf Spring）结构是“出大力”车型用的，乘用车里面也只有科尔维特C7会用它做弹性元件……不过C7用的不是钢，而是复合玻璃纤维材料，而且采用了横置的方式，官方称之为“复合式叶片弹簧”，同样原理的“板悬”在沃尔沃S90上也有配备，下图绿色那根就是。
钢板弹簧的结构不复杂，把几片长度不同、弯曲半径不同、厚度不一定相同的钢制簧片码在一起就是一组弹簧了，下图还能看到中心螺栓、弹簧夹、卷耳、套管这些辅助结构。当然，钢板弹簧结构也是要配备减振器的，只不过重卡不是每条轴上都有。
商用车用钢板弹簧做弹性元件，利用了它的高载荷能力，即使长期超载也能扛多很久，寿命结束之后的更换成本也比较低。
钢板弹簧是一种很有趣的低成本高得益的解决方案，它兼顾了弹性元件和结构元件的双重作用，车轮定位参数变化很小，轮胎盘的摩擦损耗也小，出少钱办大事。
不过因为钢制簧片之间会有各种挤压和摩擦动作，所以钢板弹簧也是要润滑保养的。
2
最常用的螺旋弹簧
空气弹簧很娇气，有时候你看到老A8老S级趴在地面上，不一定是改装了，只是空气弹簧塌掉了而已……
螺旋弹簧就不同了，如今市面上买到的绝大多数乘用车都用它做弹性元件，钢制螺旋弹簧的寿命基本等同于长生不老，除非刻意破坏或者事故撞击，不然是不可能会坏的。
螺旋弹簧的英文叫helical spring，结构非常简单，学问却一点都不少，是工程学里面极为重要的基础零部件。除了汽车之外，我们用的圆珠笔里面有螺旋弹簧，肉菜市场的秤有螺旋弹簧，门锁里面有，自动枪械里面也有。
我们一般见到的车用螺旋弹簧是直卷式的，另一种叫渐进式弹簧（下图）的玩意采用了不同螺距和直径，K值随着压缩量变化。这个就不展开说了。
因为螺旋弹簧有明显的成本优势，产业分布成熟且广泛，寿命极长且故障率基本为0，因此被爱得最深。
最后放一张螺旋弹簧制作的gif图，魔性……
3
空气弹簧并非BBA才玩得起
Air Suspension，空气悬架/空悬，翻译过来直接能意会，就是利用压缩空气来当弹性元件的机构，因此称之为 “空气弹簧”更为精准。
从下图很好地解构了空气弹簧的几何结构，它与减振器分离布局在半轴边上，夹在导向结构中间。
刚刚我们提到的那些被动悬架是不能调整阻尼、刚度、行程（高度）的，而空气悬架作为主动悬架完全能胜任后两者的调节作用，剩下的阻尼需要交给减振器。
一个世纪前，钢板弹簧和螺旋弹簧开始运用的时候，空气弹簧的概念已经有了，比如太拖拉（Tatra）在1929年就尝试过给自家卡车装空气弹簧，可惜工艺太差了根本量产不了，这工程学困境与后来的可变压缩比技术一样。
我们不清楚“德国占领捷克斯洛伐克”与“德国豪华品牌战后发展空气悬架”有无联系，但从宝沃到奔驰，从宝马到奥迪，哪家都是空气弹簧爱好者。
你没看错，BBBA德系豪门四兄弟是真存在的，只不过宝沃兴旺的年代根本没奥迪什么事，奥迪兴旺的年代根本没宝沃什么事。
下图是一根空气弹簧的剖面图，这是膜式结构的，平时在高端乘用车上能见到，蔚来ES6加五万块能多四根这种空气弹簧，再加电机功率提升。受限于篇幅，每个部件的功用就不细说了。
下图这个也是空气弹簧，囊式结构，在商用车上用得比较多。
除了这个气囊之外，空气弹簧机构还包括蓄压器、空气压缩机、传感器、底盘控制单元、电磁阀等零部件，都是为上面两款空悬气囊服务的。
现在中国大城市运行的公交车上，已经装备了大量的空气弹簧，一点都不稀奇，随便刷个2块钱坐下空调公交就能体验到了。目前新出厂的低地板公交车基本都是配置空气弹簧的。
空气弹簧的优势在于缓振能力强，振动频率比钢板弹簧/螺旋弹簧要低很多，性能优异的空气弹簧车坐起来像坐船穿越平静海面一样。
记忆最深刻的乘车经验是很久以前坐“广州-香港”的直通车，“广州-口岸”段的老式国产大巴很颠，“口岸-尖沙咀”的MAN/Scania进口空气弹簧大巴就很舒适，就连巴西的马可波罗大巴都比咱的老款大金龙好使。
现在剧情不同了，国产大巴舒适性大幅度提升，不过空气弹簧在国产重卡中的渗透速度还是有点堪忧啊。
个人认为，除了商用车空气弹簧成本高昂之外，无法普及的最重要原因是空气弹簧无法超载过多……（嘘）
欧洲空气弹簧重卡喜欢做这么一种功能设置，在空载或者轻载时，提升一两根轴“省轮胎”。
中国重卡也不跟你玩虚的，笔者就在青藏线上面看到咱老百姓的智慧，空载车从拉萨回格尔木都用 “叠叠乐”。
带空气弹簧的商用车还可以设置单边空气弹簧降低的功能，方便乘客上下车，日本很多公交车都是这样设置。
在军用领域也可以做出各种妖娆的体位来。
在乘用车领域，奔驰已经将魔毯系统玩出花儿来了，开发了一套“车震模式”……
脱困能力一流，越野缓振能力超强。
此外，还有混合悬架的形式，比如宝马530Le就仅仅在后轴上用了两支空气悬架，笔者在浙赛跑过这车，运动性能完全无感（狗头）。
4
其他分支
还有一种神奇的弹性元件叫气液联动悬架/弹簧（Hydropneumatic Suspension），气体作为弹性介质，油液负责调整行程。
作为军事装备大国，法国研发气液联动弹簧也是一流的，在雪铁龙的车子上也有运用，只不过一直没作为核心技术引入中国，错过了市场推广的最佳时机。笔者曾开过一台法国原产的气液联动C5，缓振能力那叫一个牛，还能随意升降车身，跟空气弹簧一样好玩。
气液联动弹簧在装甲车辆中运用比较广泛。比如瑞典在上世纪50年代研发的Stridsvagn 103（S型）坦克，为了削减坦克高度增强生存能力采用了无炮塔设计，车辆仰俯只能依靠气液联动弹簧（悬架）进行，而且还不能行进中射击。
现在瑞典陆军都改用豹2了，S型实在太二太落伍。
法军、英军、日本自卫队都有不少气液联动车辆，我军近几年因为气液联动弹簧技术突破因而也多了不少。只不过，军用气液联动弹簧的体积很大，而且故障率比较高，若有战损则维修极为困难，是一把双刃剑。
另有一种弹性元件叫扭杆弹簧（Torsion-Bar Spring），比钢板弹簧更轻更小，且不需要润滑，但结构相对脆弱。当然，如果运用在军事领域，你可以把它造得无比结实耐操，五常装甲部队装备了特别多有扭杆弹簧结构的装甲车。
比扭杆弹簧更简单的是橡胶弹簧，就下图这种橡胶疙瘩，笔者都懒得解释结构了。
下集预告
《悬架》下集，笔者准备把“减振器”和“横向稳定器”这两个器说清楚，最后再加一些个人对未来底盘悬架设计走向的不成熟想法，完成这篇已经尽量做得很精简的万字技术文章。
（图/文/摄：太平洋汽车网 黄恒乐）