操控or失控一線之隔!FR 前後輪分工合作,後輪驅動樂趣多

Front Engine Rear Wheel Drive

高級車種最常採用

轉向過度樂趣更多

市面上普遍會搭載前置引擎後輪驅動的車款,幾乎都是百萬等級以上的售價,因為在製造成本較不受限的情況下,利用前輪轉向與後輪驅動的分工方式,不僅能夠降低輪胎的抓地力負擔,實際的操駕樂趣及挑戰性也較前輪驅動車來的高。為了要將動力傳輸至後輪,除了引擎與變速箱擺放在車輛前方,利用長長的中央傳動軸將動力傳達至後差速器內,再透過左右兩根傳動軸將動力傳達至後輪上,這個就是標準的後輪驅動車。

看到這裡讀者隨便掐指一算就應該看出FR比FF增加不少零件成本,加上車身底盤也要因應中央傳動軸而有隆起造型,不僅生產的成本增加了,實際上也影響到車內空間,因此普遍採用FR設計的車款,明顯在空間上略遜色於同級FF車型,話雖如此後輪驅動車的價格確實都略高一籌。不過較長的動力傳輸路徑也會使得耗損增加,如果想要達到有加速性能般的感受,不是車身重量要獲得有效輕量化控制之外,通常引擎出力都必須達200hp以上才夠看。

而前置引擎後輪驅動車最大的罩門與樂趣就是-「轉向過度」,由於前輪只負責車輛轉向,充分的抓地力不僅不容易發生推頭,制動力效果也明顯較FF或4WD車款更加優異,但相反的,在後輪驅動的特性之下,車輛相當容易就發生轉向過度,一不小心可能就會出現失控情形,因此如果車輛的馬力夠大,駕駛對於油門、煞車與方向盤的掌控就需要更細膩,不過在一般正常車速行駛之下,其實穩定度反而更高。至於前輪的抓地力表現也較能夠更持久,使用壽命也比後輪來的長,相反的由於後輪要負責車輛驅動,更換胎的頻率則比前輪略高。

FR後輪驅動優點:

前輪轉向、後輪驅動,大幅減輕前輪負擔,適合大馬力引擎。

後輪荷重讓車輛加速可降低引擎輸出損失,與FF相比更有利。

前輪沒有傳動軸,轉向切角更大,迴轉半徑較FF&AWD更小。

構造設計使得維修上更加便利。

經過改裝後除了Grip外,Drift的掌握也大於其他車種。

FR後輪驅動缺點:

與FF車輛共用部品少,維修費用較高。

車內空間受限中央傳動軸與車體結構而有所犧牲。

後行李廂空間也會因為避震器及後差速器所限制。

由於車尾重量較輕,在惡劣天候下穩定度較差。

 

 

S2000 Challenge勇奪冠

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重心轉移控制車身動態,轉向過度輕鬆甩

其實一般人會認為FR車容易發生轉向過度(Over steer),但是這樣的說法並不正確,最主要會發生轉向過度的情形還是在於駕駛技巧,千萬可別認為FR車一定就會轉向過度上演華麗的甩尾秀,然而要改變車輛動態的3大原因為方向盤(轉向)、煞車(平衡破壞)與驅動輪(後輪),透過上述三種因素的組合才能達成最困難也最需要克服的是轉向過度,此時車尾就會出現類似橫移(甩尾)的效果。

 

 

通常初學者一開始接觸FR車型,最常遇到的問題其實還是轉向不足(推頭),由於車輛在直線煞車後切入彎,若同一時間油門給太多就會立刻改變車輛的慣性平衡點,而原本已經轉移到前輪的重心就會立刻移轉到後輪上,這時轉向輪反而會因重量不足而無法產生有效的抓地力,因此如何適度控制油門來轉移車身重心就是關鍵。若是能夠善用重心轉移的特性,進彎前可以選擇以較晚的煞車或煞車同時轉動方向盤,利用慣性來帶車身動態,但是因為煞車的深淺(重/輕)控制如果不夠準確,往往還會有更推頭的情形產生。

 

 

屬於較高階的FR開法就是要讓車尾擺動,利用因煞車產生的重量轉移同時轉向(方向盤),不需要太多就能順利將車尾的重量改變,然而再利用油門去控制車身的平衡,簡單說就是煞車跟油門不只是單純的讓車輛減速或加速,有效的利用煞車及油門去控制車身的平衡才有辦法人車一體。

然而一旦車輛出現轉向過度時,如果還在正常的修正範圍內,駕駛可以透過細膩的油門增減控制並且反打方向盤以掌控車輛,不過若是無法掌控車輛的情況下,建議方向盤抓緊並且重踩煞車讓車輛停下來最安全,因為如果突然在轉向過度時收油門,車輛重心可能瞬間往前,這時就會有拋出去的風險。

重心轉移配前軟後硬懸吊更好掌握

 

 

FR底盤達人-陳羿彰

協力/益彰輪業(02)2789-3050

地址/台北市南港區東新街8-2號

重心前移增加前輪抓地力

懸吊前軟後硬底盤調整

在操控方面練習重心轉移的技巧是非常重要的,如果沒有基本觀念跟技巧,想要在進出彎時減少轉向不足其實是非常困難的,就算是FR的車型也一樣,所以要先了解到輪胎接地面的胎印大小,跟車身重量會有關係,在車輛底盤的改裝與設定調整上,可以有一定程度來改善轉向不足的現象,而想要提高前輪抓地力避免因入彎煞車釋放後的轉向,跟彎中加速時讓重心往後轉移而有轉向不足的影響,其中一個方式就是車高設定,前低後高蓄勢待發的英姿就是好看,事實上並非單純好看而已,透過改裝高低軟硬可調式懸吊以降低車頭高度,同時車尾則是略微調整的比車頭高,這樣一來車身重心就會偏向於前軸有助於維持前輪抓地力,就算加速時的重心改變也能因高度差異而獲得抑制。

 

可調式防傾桿可以利用鎖點位置的不同以改變軟硬,通常前軟後硬的設定方式會讓FR車型比較好過彎。

不過單純只有車高調整還是不夠,還可以靠前後可調避震跟前後可調防傾桿,來讓轉向時前後軸橫向重心轉移的速度改變,首先懸吊方面包含阻尼與彈簧的設定可以用前軟後硬的方向調整,之所以會這樣的安排,主要是希望轉向時後軸有可以較快的轉向反應,還能夠減緩加速瞬間的重心改變,兼顧前輪抓地力的同時還能減緩後輪動力輸出時轉向不足照成的速度耗損,而防傾桿前軟後硬也是相同的原理,若是前後同時採用硬的設定方式只會讓車輛整體轉向反應速度更靈敏,不會改變轉向動態,對於一般駕駛來說其實更難去體會重心轉移這件事情,但最終的設定還是需要依照駕駛的技術與需求來進行客製化調整。有了上述的底盤硬體改變之後,接下來才是透過Camber與Toe的設定進行細微修正,不建議靠角度來達到動態的改變,畢竟這兩項角度的調整因素只能算是軟體輔助,可以讓輪胎可以確實的利用跟車輛動態能夠順暢。

 

高底軟硬可調避震器除了調整車高之外,透過前軟後硬的阻尼與彈簧,同樣也能減緩重心轉移的影響。

 

前低後高的車高設定是影響重心的關鍵,利用重心往前壓的原理使得前輪抓地力能夠盡可能維持最佳狀態,就算瞬間補油加速也不會讓重心立即後移。

FF一定轉向不足嗎?FR一定轉向過度嗎?

▲FF前輪驅動
FF的車輪同時要負責驅動和轉向兩項工作,一方的工作量增加時,另一方的能力就會下降,因此激烈的出力時很容易發生轉向不足。
 
轉向不足或轉向過度都是用來表示操控性的名詞,儘管這兩個詞還不足以解釋所有的操控性,但在一定程度上已能表現汽車最大的操控特徵。轉向不足是指過彎時前輪因速度而向外偏,反之,轉向過度則是後輪向外偏。原因當然有很多,包括前後配重、車輪定位、懸吊設定等,以及這裡要講的驅動方式。


▲FR後輪驅動
由於前輪僅負責轉向、後輪僅負責驅動,因此分攤了車輪的工作量,讓車子發揮理想的操控性與穩定性,這是FR的一大特長。
 
輪胎的力道包括前後的驅動和制動、橫向抓地力的消長,倘若一方的力道強,另一方的力道就弱。FF由於前輪同時要負責驅動和轉向,因此對於輪胎的力學有著直接的影響,如果在過彎時的驅動力太大,橫向的抓地力就會下降,在彎中就很容易發生轉向不足;FR則是後輪驅動力大時會發生轉向過度。

FR可讓駕駛者利用其特性來調整驅動力,能自由控制車身姿勢,由於前輪沒有驅動力,造成自然的操控感受也成為它的特色。不過,今天車子的輪胎愈來愈寬,這方面的性能也逐步進化,加上懸吊系統發展成熟,一般行駛時無論FF或FR都能具備高度的操控性。

FF為什麼普及?就是因為這個發明

FF之所以普及,來自於開發了能夠兼顧轉向和驅動兩項工作的傳動接頭,早期的FF採用與萬向接頭工具相同的結構,但是這種接頭不易進行同步旋轉,使得各部發生摩擦、產生振動。

▲FR後輪驅動
←前懸吊的結構就明顯與FF不同,因為沒有傳動軸,前輪轉向的幅度也比FF大得多


▲來自變速箱的中央傳動軸直接插進差速器齒輪,再連接左右傳動軸以驅動後輪。
 
所以解決方案就是同步接頭,1959年BMC Mini率先採用FF成為普及化產品,之後全世界的車廠陸續加入,接頭的結構隨著各車廠的設計而有不同,在變速箱這邊容許一定程度的角度變化,採用的接頭能以反向角度的變化來吸收變速箱和輪轂之間距離的變化,輪圈這邊裝入複數的鋼珠,即便有角度落差也能同步旋轉,採用能夠順暢傳遞驅動力的接頭。


▲FF前輪驅動
↑FF的前軸由於在轉向的同時還要負責驅動,因此前輪的轉向幅度較小,而且有賴於同步接頭的進化,才讓FF得以普及。
 
變速箱這邊為三腳架型、輪圈這邊為球籠型,以此為基本架構,根據不同的車款和車型而有多種版本。相較之下,FR的後輪不用負責轉向工作,因此後傳動軸採用簡單的剛性軸結構,而是以左右獨立軸為主流的現在,輪圈這邊為進化版的球籠型,差速器這邊則多採用球籠型含伸縮機能的雙偏置型。
 


▲FF所採用的典型傳動接頭。上圖為變速箱這邊,由於是在變速箱內部滑動,因此能以反向角度變化來吸收長度的變化;下圖為輪圈這邊,可在角度有落差的前提下同步旋轉以驅動車輪。

日本FF的採用居然是由第三勢力車廠開始

▲採用可靠性高的同步接頭,日本FF普及之路由Subaru 1000開始。
 
先鋒是Suzuki,接著是Subaru,Honda再擴大FF市場版圖!!
首先在量產車上導入FF的是Citroen,最早採用的7CV及其發展模式總共生產達23年之久。而新世代FF的濫觴就不能不提到BMC Mini,前輪傳動軸採用同步接頭,為具備耐用度的FF開闢了實用化的道路。另一款先驅則是Fiat 128,相較於Mini將變速箱設置於引擎下方,128則是將引擎橫置,打造出現今FF布局的基礎。



▲Honda 360是早早採用輕型車FF的作品,之後的Civic和Accord進一步擴大FF的版圖。
 
日本車最早嘗試FF的是Suzuki,但首先量產的則是富士重工,自從開發Subaru 1000以來,包括FF及以其為基礎的4WD,生產了多款車型。繼Subaru之後的是Honda連續推出N360、Civic、Accord等暢銷車款。Nissan則是Cherry,Toyota很晚才加入:該廠轉向FF已經是Subaru 1000上市12年後的事了。
 

▲Nissan從Cherry開始導入FF,但此時仍處於FR的全盛期,對手Toyota到更後來才參與FF。

不同驅動方式有不同優勢 讓FF盛行的原因就是這個

FF前輪驅動
▲變速箱不會延伸至車室內,為前座營造餘裕的腿部空間。沒有中央傳動軸,形成平坦的地板,空間靈活性優秀。
 
後浪推前浪都有它的理由,成本和功能隨著出現時代的差異都會發生變化,而驅動方式亦不例外。
 
首先講功能:FF的引擎、變速箱、差速器、傳動軸這些動力系統全都位於車身的前方,沒有延伸至車室內的部件,駕駛者的腿部空間寬廣,地板也很平坦,且由於後方沒有差速器齒輪,行李廂空間的底板可以設計得很低,將後座放倒還可營造更大更餘裕的承載空間,這種布局讓尺寸極其有限的輕型車也能確保舒適的車室空間。而在成本方面,省去了既長且重的中央傳動軸,不負責驅動的後軸懸吊就能採用低廉的簡單結構。


▲後方沒有傳動系統,行李箱空間的底板可以設計得很低,物品的承載性傑出。
 
FR的變速箱會延伸到車室內,為了容納中央傳動軸也會抬高車內地板,差速器還會犧牲行李廂空間。因此採用FR的多限於空間充裕的中型以上車款、強調操控性與個性化車或是跑車化房車。
 

FR後輪驅動
▲縱置變速箱延伸進來,犧牲了左右座的空間。不過也有偏好這種緊緻感的車主,對於像BMW這類個性化的車款來說,倒也不是什麼大缺點。


▲由於後輪還有傳動系統,因此行李廂底板很難再降低。