懸吊系統,您的愛車是哪一類?

2017-08-28 00:00:00

有人說打造一輛車的成敗,取決於底盤的設計,而懸吊系統就是底盤中的關鍵。早期的車輛懸吊設計的方向很單純,就是讓乘客舒服的坐在車內,因此發展出的懸吊很容易達到舒適性;後期為了使賽車平民化和人們的高品質需求,開始從方程式賽車追求的操控性應用在市售車,開發出結構複雜的懸吊,為的是兼顧操控與舒適,但有一定的難度。

扭力樑懸吊

簡單又經濟的設計

由一根粗大的橫向扭力樑把左右兩側的拖曳臂燒焊在一起並連接左右車輪,當車輪跳動時容易互相牽連,稱為非獨立式懸吊。結構上看起來像工字型的扭力樑,構造非常簡單,製造成本低又耐用,容易維修,所佔的空間較小,因此適合空間最大化的小型掀背車使用。

但掀背車因重心提高且車軸較短,側傾幅度很大和後輪容易側滑,所以車廠將扭力樑設置在後軸以抑制側傾。原因是橫梁的高剛性能取代防傾桿的功能,當拖曳臂相對的上下擺動時,橫梁保有一定的彈性範圍去扭轉,讓車輪小幅度的跳動而不相互影響,但路面衝擊過大會導致左右輪互相牽連,在極限過彎時外傾角的改變小,減少輪胎跟路面的接觸面積,抓地力較差,所以很難有很好的操控性。如今的扭力樑已優化許多,透過橫梁與輪軸線的設定,能達到不錯的舒適性,外加推桿的補強件,也能提昇操控表現,很多歐系小鋼砲都是優化後的扭力樑懸吊。

 

麥花臣懸吊

最耐用的獨立式懸吊

避震器上端固定於車架,下端由一支控制臂連接懸吊樑,作為獨立式懸吊的麥花臣,最大的優勢莫過於左右輪的跳動互不影響,而且構造簡單、便宜、耐用、不佔空間等優點,是車廠設計前驅車的首選。當車輪跳動時,藉由後傾角不會被改變的優點,能提高直線前進的穩定性,因此多數使用在前懸吊。但麥花臣的構造有著內傾角變化較大的缺點,當急加速或煞車,大晃動直接反映在方向盤上,轉向也比較費力,不利於激烈操駕。不過,作為一般市售車的定位,麥花臣給予的舒適性已相當不錯,足夠應付一般路況。總結來說,麥花臣和扭力樑有著「構造簡單又經濟實惠」的特點,又能給予不錯的舒適性,有助於原廠開發較耐用的市售車。

 
歐洲一些性能鋼砲如Renault Clio RS也採用前麥花臣後扭力樑的設計,而日系小車Yaris、Fit、Swift等,為爭取車內空間也用這樣搭配的懸吊。

當扭力樑面對極限過彎時,因外傾角改變小造成輪胎抓地力變差,甚至會被抬起。

避震器銜接轉向節和車架,過彎時會一起轉向,一旦輪胎跳動就直接衝擊避震器,而容易使定位角度產生短暫跑位,較不適合犀利的攻彎,因此後來才會有進化版的麥花臣懸吊現身。

雙A臂懸吊

追求操控的鼻祖

在盛行賽車的上世紀30年代,為追求高操控性,而加速雙A臂懸吊的誕生,並由上下支臂固定於車架,避震器藏在支臂內不與轉向結構銜接。由於雙A臂有較多的連桿,能隨時保持胎面接地的垂直角度,造就精準的轉向反應,進而提高車輛的操控性。隨著時代推進,當年賽車的高科技產物已大量沿用到市售車,以滿足不同的開車族群。

雙A臂能做到靈活動作的關鍵在於自由的設定傾角,有利於面對不同賽道,而且原廠也易於做出符合市售車需求的底盤取向。此外,在車輪大幅度跳動的瞬間,藉由長短不一的上下支臂能減少外傾角的改變,抑制輪距的變化而增加胎面的貼地性和懸吊的承載強度,有利於保持輪胎抓地力與快速攻彎,加上綿密的構造使擦刮半徑(Scrub radius,輪胎中線與轉向軸線的距離)縮小,能減緩過彎時方向盤的晃動,因此裝在前軸能大幅降低方向盤的拉扯力量,讓車手更容易掌控車輛。

一般麥花臣的構造會使避震器受到各方向的力量干擾,而容易晃動並短暫位移,但雙A臂的連桿抵消了大部分的多餘力量,避震器更能有效的吸收路面帶來的衝擊力,加上較低的避震器位置能讓車廠設計低重心的車款,提高過彎極限,這就是為何高級房車或性能前驅車多採用雙A臂或多連桿懸吊的緣故。不過,在著重犀利操控的同時,勢必要犧牲部分的乘坐舒適性,但也可以作出相反的調整,一切得看車廠要鎖定哪一類的消費族群。

可塑性很大,尤其用在市售車款,可作出偏操控或偏舒適的懸吊,但造價高昂,又佔空間。

 

60年代初期相當盛行組件汽車(指汽車製造商將零件拆散賣給消費者,由消費者打造自己的愛車),Saab Quantum IV方程式賽車就此誕生,底盤由電腦模擬打造,並以雙A臂和三缸二行程引擎參加SCCA(Sports Car Club of America)北美賽車挑戰賽中的Formula S組。

車輪往上移時,支臂不等長的雙A臂會增加負外傾角,加強胎面的側向抓地力。

多連桿懸吊

造價非一般的貴

當人們追求操控兼顧舒適的渴望愈高時,進而催促多連桿懸吊的誕生,多連桿是由雙A臂衍生出的五連桿式懸吊,構造極為相似,連桿之間以橡膠襯套或球面接頭銜接,因各支臂可以獨立運作,更能讓胎面接的垂直角度保持,貼地性非常強。在80年代M-Benz 190E是使用多連桿懸吊的首款車,隨後的高級房車都會賦予這類懸吊,在操控與舒適中求取更好的平衡點。

多連桿 由雙A臂衍生的懸吊,構造雖然非常相似,功能性卻比雙A臂更進步,面對連桿震動所產生的慣性較小,能盡量滿足舒適與操控必須兼得的族群。

以五連桿居多的多連桿,借助各支臂可獨立運作的優勢,在調整其中一根連桿的角度時而不影響其他連桿的參數,調整幾何方面更加自由,使賽車隊裡的工程師從賽道上獲取資訊後,能快速的調校符合該賽道所需的懸吊設定,達到彎道的高操控力。此外,多連桿受到擠壓時能自行調整內外傾角,意味著多連桿能幾乎吸收掉多餘的力量,避震器就不會被拉扯變形,比雙A臂更能發揮吸收軸向力的效果,達到高舒適性。

雖然多連桿有著機械手臂一樣的靈活性和調整空間,但為了極佳的耐用度,在選料和設計構造上都非常講究,連桿才不易變形,相對的,構造變得複雜,開發時程長,造價也不菲。再說,連桿的魚眼接頭受力最大,襯套消耗得挺快,間接也提高維修成本。回過頭來說,當人們想追求高舒適又能兼顧高操控的車款時,以傳統懸吊來看只有多連桿較能趨近這刁鑽的需求,但舒適與操控的比例肯定不同等,一切取決於車廠要賦予車輛何種個性與定位。

 

多連桿造價昂貴又佔用較大空間,一些車廠為了省下成本而採用相對簡單的雙A臂,如Audi Q7,搭配氣壓式避震器後就能兼顧舒適和操控,目前是高級房車才有的配置。

 

  

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