當(dāng)我們討論一輛車時,常會討論到它的動力性能如何?它的舒適度如何?或許說得籠統(tǒng)一些,是討論一輛車的個性究竟是如何?其中除了發(fā)動機(jī)動力性能之外,其他最重要的因素,即是懸掛系統(tǒng)及車架。
現(xiàn)今縱橫車壇的日本、歐洲、美國等大廠,對于懸掛系統(tǒng)及車架都有不同的見解及設(shè)計理念,因此各車廠所生產(chǎn)的車輛有迥然不同的個性。以懸掛系統(tǒng)來說,不但影響了騎乘的舒適性,也造成了操控性的差異,然而究竟什么是舒適性,什么又是操控性呢?首先要從懸掛系統(tǒng)的運(yùn)作原理及各種懸掛的構(gòu)造及表現(xiàn)來探討。最后,我們將針對車架作介紹,使各位讀者了解各廠的設(shè)計概念與特點,也將介紹車架如何與懸掛系統(tǒng)做出緊密的結(jié)合,就讓我們一同進(jìn)入這個左右車輛特性的神秘世界!
騎乘感是什么?
所謂的“騎乘感”,簡單地說就是“一輛車給予車手的直接感受”,或者說是“一輛車所表現(xiàn)出來的個性”,雖然說每位車手對于同一輛車的反應(yīng)絕不可能完全相同,但是我們?nèi)钥梢哉页鰩讉€較為客觀的切入點,來討論一臺車。這里要討論的有兩點:舒適性與操控性。
談到舒適性,許多人的腦海中大概會馬上出現(xiàn)這樣的畫面:在寬廣的路面上,騎著美式巡航車平穩(wěn)地悠游著,這就是一般我們所要的舒適性。進(jìn)一步地說,只要“車輛行經(jīng)坑洼時,車子的懸掛能夠緩沖震動并且平順地回復(fù)原本的穩(wěn)定狀態(tài),讓騎士感到輕松自在,沒有任何過度而令人不舒服的擺動”,就可以稱為良好的舒適性。一般而言,所謂“調(diào)校較軟”的懸掛可以帶來較佳的舒適性,因為軟的懸掛可以緩慢地將震動吸收,而不帶來劇烈的晃動。也有人做過如此的研究,測試人體各部位所感受到最不舒服的震動頻率,并在設(shè)計車輛的懸掛時,試著避免產(chǎn)生這些震動頻率,給人所帶來的不舒適感。然而舒適性也可以這樣去解釋“在顛簸的路況之下,能夠維持車輛及騎士的重心平穩(wěn)地繼續(xù)前進(jìn)的能力”,如此一來,一輛舒適度極佳的車輛必定是在經(jīng)過凹凸不平的路面時,懸掛仍能迅速地反應(yīng)路面,當(dāng)輪胎進(jìn)入凹洞時,避震器迅速伸長,以輪胎頂住地面,仍然維持車輛及騎士的重心在同一水平面上,同時也維持輪胎的貼地。
一般講到操控性,很多人會馬上想到車輛的彎道性能,是否可以穩(wěn)定地過彎,然而這里所提的操控性是指“車輛對于騎士的操作,是否可以立即、圓滿地做出反應(yīng)”例如:車輛在進(jìn)行轉(zhuǎn)彎前,騎士必須以逆操舵改變車輛直行的狀態(tài),而開始傾倒過彎,而所謂的操控性就可以在此看出,若一臺車可以立即對騎士的逆操舵動作做出傾倒的反應(yīng),我們會稱這臺車的操控性犀利,如一般的跑車即為此特性。相對的,若一臺車對于騎士的操作做出遲鈍、緩慢的反應(yīng),我們則會稱這臺車的操控性較為遲鈍,如一般的美式巡航車種,對于入彎的反應(yīng)便沒有仿賽車的犀利。
然而,這里所謂的操控性并沒有好與壞之分,一臺反應(yīng)遲鈍的車,在行駛時反而不容易因為外界的刺激而產(chǎn)生不穩(wěn)定的情形;而一臺反應(yīng)靈敏的車,卻容易在路面的刺激下,產(chǎn)生不穩(wěn)定的晃動,因此每臺車都有本身的基本設(shè)定,一位好的騎士也必須以自身的需求去選擇車輛。
“操控性”是指“車輛對于騎士的操作,是否可以立即、圓滿地做出反應(yīng)”
美式巡航車多采用較軟調(diào)性的懸掛設(shè)置,以求最舒適的長途騎乘感受
仿賽車多配置硬朗的懸掛,以獲得較高的操控性
懸掛的奧秘
懸掛決定了一臺車的好壞,究竟懸掛的作用是什么,又有哪些基本元件及基本結(jié)構(gòu)種類?關(guān)鍵的避震器又是扮演了何種角色,應(yīng)該如何調(diào)整?請見以下分曉。
為何需要懸掛?
要知道懸掛的重要性,不如先試想若是沒有懸掛的話,車子在路面上行駛會是怎樣的情形:任何路面都絕非完全的平整,就算是國際級的賽道,路面也是會有起伏及凹陷,更何況是一般道路,在路面上行駛,車輛會跟著產(chǎn)生晃動、震蕩的情形。如此的情況之下,若是沒有懸掛來進(jìn)行緩沖,每經(jīng)過一次晃動,車子便會帶著輪胎彈離地面,輪胎一旦離開地面,便無法提供抓地力。在車輛轉(zhuǎn)彎時,輪胎若跳離路面,將是一件多么可怕的事情!
然而想象歸想象,實際上若是真的沒有懸掛,輪胎似乎也不會這么容易離開地面,損失抓地力,我們從小騎的腳踏車就是如此,大家還不是騎得好好的?這是因為輪胎的彈性也該當(dāng)成一種懸掛來考慮。為了應(yīng)付凹凸的路面,工程師便將輪子與車身之間加入可以相對運(yùn)動的機(jī)構(gòu),并加上彈簧,以維持車身高度。如此一來,雖然有了懸掛機(jī)構(gòu)及彈簧,可以讓輪胎根據(jù)地面起伏而上下運(yùn)動來貼緊地面,卻形成另一個問題,由于彈簧是一種會來回震蕩的元件,能量會逐漸累積在彈簧內(nèi)無法散去,因此震蕩及晃動也就會越來越激烈。為了解決持續(xù)震蕩的現(xiàn)象,懸掛機(jī)構(gòu)中就加了不可缺少的阻尼器(或稱減震筒),阻尼器會吸收晃動的能量,讓車輛在經(jīng)過坑洞時的晃動逐漸趨于緩和,如此才能算是一套完備的懸掛系統(tǒng)。
由以上的敘述可以知道,懸掛系統(tǒng)的兩大目的在于維持輪胎的貼地性以及舒適性,這也是前面所提到的,接下來,我們將開始介紹懸掛的基本要件。
懸掛究竟包含了哪些部分?
完整的懸掛系統(tǒng)應(yīng)該要包含以下的部分:懸掛機(jī)構(gòu)與避震器,其中避震器又可分開為彈簧及減震筒,各司其職。摩托車上,雖然可見到各式各樣的前、后懸掛系統(tǒng)種類,但基本的要件都離不開以上所講的三大要素。
懸掛機(jī)構(gòu)
所謂的懸掛機(jī)構(gòu)就是以各項機(jī)械元件所組成,可以造成輪胎做單一方向運(yùn)動的機(jī)構(gòu),例如最簡單的前懸掛:潛望鏡式前叉系統(tǒng),就是利用外管套住內(nèi)管,讓兩管間可以做出直線的相對運(yùn)動,來完成懸掛機(jī)構(gòu)。而常見的搖臂式后懸掛機(jī)構(gòu),也是利用搖臂來固定輪胎,讓輪胎可以繞著搖臂支點做單一方向的運(yùn)動。形形色色的懸掛機(jī)構(gòu),我將在后面陸續(xù)介紹。
一款優(yōu)異的減震器,彈簧與阻尼的調(diào)教缺一不可,為了使車體操控更符合騎士習(xí)慣,不少踏板車車主也對懸掛系統(tǒng)全面進(jìn)行改裝強(qiáng)化
減震彈簧及阻尼
避震器中彈簧的主要功能之一,便是讓車輛在經(jīng)過震蕩后回到原本所設(shè)定的車高,這也意味著,彈簧可以用來控制車高。彈簧在設(shè)計時,都會有一個“自由長度”,也就是不受力時的長度,當(dāng)彈簧受力擠壓時便會壓縮,受力外拉時便會伸長,若力量消失,彈簧即會在震蕩之后回復(fù)到原本的自由長度,摩托車在經(jīng)過路面跳動之后仍能恢復(fù)原本的車高,也是同樣的道理。
由于彈簧只是單純地吸收及釋放能量,并不能使震蕩趨緩,所以,避震器中便需要阻尼器來擔(dān)負(fù)起吸收震蕩能量的功能。阻尼器中的關(guān)鍵便是阻尼油,試想,阻尼器中的阻尼油在壓縮時,會經(jīng)由一個小孔從阻尼器的一端流至另一端,拉伸時便會自小孔流回原本的那一端,而流動時產(chǎn)生的阻力便是阻尼的來源,當(dāng)油的粘度越高,孔越小,阻尼油便越難流至另一端,相對地使得阻尼器難以壓縮或是伸長,如此便可以緩和震蕩。目前常見的可變阻尼避震器其實就是改變小孔的大小來立即改變阻尼的效果;若是更換阻尼油來改變黏度,也可以獲得直接調(diào)整阻尼的效果。
阻尼油小常識
不論是潛望鏡式懸掛或是后避震器中的阻尼油,在經(jīng)過長期的使用之后,效能都會降低,而需要更換。潛望鏡式懸掛的阻尼油是可以經(jīng)由簡單的工具進(jìn)行更換的,相對的,后避震器的阻尼油則需要較復(fù)雜的工具及專業(yè)的機(jī)具進(jìn)行更換。阻尼油最重要的標(biāo)示就是粘度,常見的標(biāo)示單位為WT,號數(shù)則從0、10、20至60、70都有,數(shù)字越大,代表油的黏度越高,能提供的阻尼效果也越大。阻尼油的作用就是將懸掛上、下作動的能量,轉(zhuǎn)變成為油的熱量,將震動吸收。行駛之中,油的溫度必會慢慢增高,而阻尼油溫度增高之后,粘度也會逐漸下降,阻尼效果將會變差。因此,避震器在經(jīng)過長途操駕之后,會有性能降低的問題,正是來自于此。長期下來,阻尼油在溫度升高及下降中來來回回,也會造成阻尼油變質(zhì)的結(jié)果,所以必須定期更換阻尼油。
前懸掛
前叉的內(nèi)管越粗,能承受的力量便越大,但成本及重量也會跟著增加
前懸掛最重要的作用在于穩(wěn)定前輪,使得前輪能夠在顛簸的路面及彎道中維持貼地以提供抓地力,另外,前懸掛在重剎的情況下,則是首當(dāng)其沖地承受輪胎傳來的減速力量,因此前懸掛在結(jié)構(gòu)上也必須擁有足夠的剛性,承受車重在急減速時所產(chǎn)生的力量。目前車廠在前懸掛部份經(jīng)常采用潛望鏡式系統(tǒng)(也就是常稱的前叉),其構(gòu)造簡單是主要的優(yōu)點,在進(jìn)化后又衍生出倒立式的潛望鏡式懸掛,常稱為倒叉懸掛。除了潛望鏡式懸掛之外,也有許多實驗型式的懸掛系統(tǒng),但都未能形成氣候。
潛望鏡式懸掛
若從構(gòu)造來細(xì)說的話,潛望鏡式懸掛包含了上、下三角臺、外管、內(nèi)管、彈簧、阻尼器及阻尼油。上、下三角臺以珠碗和車架結(jié)合(所謂的珠碗其實就是組裝式的軸承),使得三角臺可以對車架產(chǎn)生自由的旋轉(zhuǎn),以利轉(zhuǎn)向;上、下三角臺的另一端則分別鎖住了兩支內(nèi)管的上端。外觀上,內(nèi)管下端連接著外管,最后由外管鎖住前輪,內(nèi)、外管內(nèi)則裝著阻尼器、阻尼油及彈簧。阻尼器上鉆了小孔,使前叉在作動時,阻尼油可以流過小孔提供阻力。一般而言,潛望鏡式懸掛最重要的兩個尺寸是內(nèi)管直徑及作動行程。一般的小排氣量跑車,大約使用直徑31mm至33mm的內(nèi)管,直到公升級跑車才會使用到直徑43mm的內(nèi)管,甚至有些大排氣量的街車會使用直徑46mm的內(nèi)管。內(nèi)管越粗,能承受的力量便越大(或說所謂的剛性),但成本及重量也會跟著增加,因此還必須配合車架、三角臺等等的設(shè)計,找出平衡點。而作動行程則是指前叉內(nèi)、外管在不接觸到其他零件之下,可以有效運(yùn)動的范圍,若是越野車輛,所需要的行程范圍通常比一般街車或是仿賽車款更多。
國產(chǎn)的黃龍600是國內(nèi)少數(shù)采用倒立式前叉的街跑車
正立式前叉與倒立式前叉之比較
倒立式前叉
倒立式潛望鏡前懸掛簡稱倒叉,從英文名稱來看(Up-Side-Down Fork),就是上下顛倒的前叉。主要差異是將原本在下的外管及上端的內(nèi)管整組顛倒過來,變?yōu)橥夤茉谏隙鴥?nèi)管在下,由外管與上、下三角臺連結(jié),以內(nèi)管鎖住輪胎。倒叉懸掛其實是正立式前叉的一種演進(jìn),由于前叉是靠內(nèi)管及外管的滑動接觸來產(chǎn)生上下作動,若是受力時,也是依靠內(nèi)管及外管的接觸來承受力量。若是內(nèi)、外管接觸長度不夠的話,受力較大時,就容易產(chǎn)生變形。若以原本的正叉設(shè)計,想要增加內(nèi)、外管的接觸長度,在不改變整體前叉長度的要求之下,則必須增加外管的長度,但增加范圍有個極限,就是受到下三角臺的限制,外管增長過多則有可能會在作動時撞到下三角臺,減少可用行程。
為什么高檔的大排量摩托車均采用倒立前叉?倒立前叉有什優(yōu)缺點?我們從結(jié)構(gòu)來看,倒立前叉的外筒位于上端,與三角臺緊密結(jié)合在一體,如此設(shè)計的好處是剛性提升,可以承受更高的動力與沖擊。再從質(zhì)量重心分布來看,上重下輕的倒立前叉,它的質(zhì)量重心是不是比較接近龍頭?當(dāng)質(zhì)量重心集中,操控性能自然隨之提升。
當(dāng)然,倒立前叉還是有一些缺點(要不然,正立前叉哪來的生存空間?),如果想要壓低售價,結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本偏高的倒立前叉就不是好選擇。還有,倒立前叉的油封負(fù)擔(dān)頗重,除了要對付液壓油的壓力,更要對付地心引力,因此較容易漏油,維修周期偏短,整體成本更是高于正立前叉。兩種前叉各有優(yōu)缺點,簡單而言,倒立前叉適合高動力、高檔次的車種,正立前叉則適合一般大眾使用。
絕大多數(shù)講究操控性能的跑車多采用倒立式前叉
降低簧下重量好處多多
倒立前叉將重量較輕的內(nèi)管設(shè)在下端,就像改裝輕量化輪框或鍛造鋁合金懸掛支臂一樣,可以減低簧下重量,當(dāng)往復(fù)重量變輕,車子的操控當(dāng)然更上層樓。
BMW Duolever懸掛:
BMW在推出K1200S跑車時,發(fā)表其新式的前懸掛系統(tǒng)—Duolever,Duolever結(jié)構(gòu)與潛望鏡式懸掛完全不同,幾乎是針對潛望鏡式懸掛的缺點而來。首先,潛望鏡式懸掛采用兩支內(nèi)、外管組,在一般的設(shè)計中,各有阻尼器及彈簧在其中,等于是兩支獨立的避震器,因此有可能會造成彼此調(diào)校不同、作動不同步的缺點。第二,潛望鏡式懸掛的內(nèi)、外管組不但必須負(fù)責(zé)彈簧及阻尼力量,還必須同時提供支撐減速時或是過彎時的剛性,當(dāng)前叉產(chǎn)生微微彎曲變形時,便會影響到內(nèi)、外管的作動及懸掛性能。
Duolever采用類似汽車懸掛中的雙A臂設(shè)計,利用兩支A字形的搖臂抓住夾持輪胎的叉型結(jié)構(gòu),最后在下A臂及車架之間加上提供彈簧力及阻尼力的避震器。如此一來,只有兩支A臂及夾持輪胎的叉型結(jié)構(gòu)在負(fù)擔(dān)前懸掛的剛性,避震器只需要提供彈簧及阻尼力,不必因為同時要提供剛性而影響作動。整體而言,BMW Duolever改進(jìn)了許多潛望鏡式前懸掛的缺點,但在結(jié)構(gòu)上則增加了許多復(fù)雜度,若是各連桿之間產(chǎn)生了間隙,則會大大影響懸掛性能,在實際騎乘感受上,雖然反應(yīng)不如潛望鏡式懸掛靈敏,但也較為沉穩(wěn),適合高速巡航。
Duolever懸掛作動原理
由BMW開發(fā)的Duolever懸掛,目前搭載于BMW旗艦K1200及K1300車系上
BMW Duolever懸掛由于結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,維護(hù)成本也較一般懸掛來得大。
現(xiàn)今縱橫車壇的日本、歐洲、美國等大廠,對于懸掛系統(tǒng)及車架都有不同的見解及設(shè)計理念,因此各車廠所生產(chǎn)的車輛有迥然不同的個性。以懸掛系統(tǒng)來說,不但影響了騎乘的舒適性,也造成了操控性的差異,然而究竟什么是舒適性,什么又是操控性呢?首先要從懸掛系統(tǒng)的運(yùn)作原理及各種懸掛的構(gòu)造及表現(xiàn)來探討。最后,我們將針對車架作介紹,使各位讀者了解各廠的設(shè)計概念與特點,也將介紹車架如何與懸掛系統(tǒng)做出緊密的結(jié)合,就讓我們一同進(jìn)入這個左右車輛特性的神秘世界!
騎乘感是什么?
所謂的“騎乘感”,簡單地說就是“一輛車給予車手的直接感受”,或者說是“一輛車所表現(xiàn)出來的個性”,雖然說每位車手對于同一輛車的反應(yīng)絕不可能完全相同,但是我們?nèi)钥梢哉页鰩讉€較為客觀的切入點,來討論一臺車。這里要討論的有兩點:舒適性與操控性。
談到舒適性,許多人的腦海中大概會馬上出現(xiàn)這樣的畫面:在寬廣的路面上,騎著美式巡航車平穩(wěn)地悠游著,這就是一般我們所要的舒適性。進(jìn)一步地說,只要“車輛行經(jīng)坑洼時,車子的懸掛能夠緩沖震動并且平順地回復(fù)原本的穩(wěn)定狀態(tài),讓騎士感到輕松自在,沒有任何過度而令人不舒服的擺動”,就可以稱為良好的舒適性。一般而言,所謂“調(diào)校較軟”的懸掛可以帶來較佳的舒適性,因為軟的懸掛可以緩慢地將震動吸收,而不帶來劇烈的晃動。也有人做過如此的研究,測試人體各部位所感受到最不舒服的震動頻率,并在設(shè)計車輛的懸掛時,試著避免產(chǎn)生這些震動頻率,給人所帶來的不舒適感。然而舒適性也可以這樣去解釋“在顛簸的路況之下,能夠維持車輛及騎士的重心平穩(wěn)地繼續(xù)前進(jìn)的能力”,如此一來,一輛舒適度極佳的車輛必定是在經(jīng)過凹凸不平的路面時,懸掛仍能迅速地反應(yīng)路面,當(dāng)輪胎進(jìn)入凹洞時,避震器迅速伸長,以輪胎頂住地面,仍然維持車輛及騎士的重心在同一水平面上,同時也維持輪胎的貼地。
一般講到操控性,很多人會馬上想到車輛的彎道性能,是否可以穩(wěn)定地過彎,然而這里所提的操控性是指“車輛對于騎士的操作,是否可以立即、圓滿地做出反應(yīng)”例如:車輛在進(jìn)行轉(zhuǎn)彎前,騎士必須以逆操舵改變車輛直行的狀態(tài),而開始傾倒過彎,而所謂的操控性就可以在此看出,若一臺車可以立即對騎士的逆操舵動作做出傾倒的反應(yīng),我們會稱這臺車的操控性犀利,如一般的跑車即為此特性。相對的,若一臺車對于騎士的操作做出遲鈍、緩慢的反應(yīng),我們則會稱這臺車的操控性較為遲鈍,如一般的美式巡航車種,對于入彎的反應(yīng)便沒有仿賽車的犀利。
然而,這里所謂的操控性并沒有好與壞之分,一臺反應(yīng)遲鈍的車,在行駛時反而不容易因為外界的刺激而產(chǎn)生不穩(wěn)定的情形;而一臺反應(yīng)靈敏的車,卻容易在路面的刺激下,產(chǎn)生不穩(wěn)定的晃動,因此每臺車都有本身的基本設(shè)定,一位好的騎士也必須以自身的需求去選擇車輛。
“操控性”是指“車輛對于騎士的操作,是否可以立即、圓滿地做出反應(yīng)”
美式巡航車多采用較軟調(diào)性的懸掛設(shè)置,以求最舒適的長途騎乘感受
仿賽車多配置硬朗的懸掛,以獲得較高的操控性
懸掛的奧秘
懸掛決定了一臺車的好壞,究竟懸掛的作用是什么,又有哪些基本元件及基本結(jié)構(gòu)種類?關(guān)鍵的避震器又是扮演了何種角色,應(yīng)該如何調(diào)整?請見以下分曉。
為何需要懸掛?
要知道懸掛的重要性,不如先試想若是沒有懸掛的話,車子在路面上行駛會是怎樣的情形:任何路面都絕非完全的平整,就算是國際級的賽道,路面也是會有起伏及凹陷,更何況是一般道路,在路面上行駛,車輛會跟著產(chǎn)生晃動、震蕩的情形。如此的情況之下,若是沒有懸掛來進(jìn)行緩沖,每經(jīng)過一次晃動,車子便會帶著輪胎彈離地面,輪胎一旦離開地面,便無法提供抓地力。在車輛轉(zhuǎn)彎時,輪胎若跳離路面,將是一件多么可怕的事情!
然而想象歸想象,實際上若是真的沒有懸掛,輪胎似乎也不會這么容易離開地面,損失抓地力,我們從小騎的腳踏車就是如此,大家還不是騎得好好的?這是因為輪胎的彈性也該當(dāng)成一種懸掛來考慮。為了應(yīng)付凹凸的路面,工程師便將輪子與車身之間加入可以相對運(yùn)動的機(jī)構(gòu),并加上彈簧,以維持車身高度。如此一來,雖然有了懸掛機(jī)構(gòu)及彈簧,可以讓輪胎根據(jù)地面起伏而上下運(yùn)動來貼緊地面,卻形成另一個問題,由于彈簧是一種會來回震蕩的元件,能量會逐漸累積在彈簧內(nèi)無法散去,因此震蕩及晃動也就會越來越激烈。為了解決持續(xù)震蕩的現(xiàn)象,懸掛機(jī)構(gòu)中就加了不可缺少的阻尼器(或稱減震筒),阻尼器會吸收晃動的能量,讓車輛在經(jīng)過坑洞時的晃動逐漸趨于緩和,如此才能算是一套完備的懸掛系統(tǒng)。
由以上的敘述可以知道,懸掛系統(tǒng)的兩大目的在于維持輪胎的貼地性以及舒適性,這也是前面所提到的,接下來,我們將開始介紹懸掛的基本要件。
懸掛究竟包含了哪些部分?
完整的懸掛系統(tǒng)應(yīng)該要包含以下的部分:懸掛機(jī)構(gòu)與避震器,其中避震器又可分開為彈簧及減震筒,各司其職。摩托車上,雖然可見到各式各樣的前、后懸掛系統(tǒng)種類,但基本的要件都離不開以上所講的三大要素。
懸掛機(jī)構(gòu)
所謂的懸掛機(jī)構(gòu)就是以各項機(jī)械元件所組成,可以造成輪胎做單一方向運(yùn)動的機(jī)構(gòu),例如最簡單的前懸掛:潛望鏡式前叉系統(tǒng),就是利用外管套住內(nèi)管,讓兩管間可以做出直線的相對運(yùn)動,來完成懸掛機(jī)構(gòu)。而常見的搖臂式后懸掛機(jī)構(gòu),也是利用搖臂來固定輪胎,讓輪胎可以繞著搖臂支點做單一方向的運(yùn)動。形形色色的懸掛機(jī)構(gòu),我將在后面陸續(xù)介紹。
一款優(yōu)異的減震器,彈簧與阻尼的調(diào)教缺一不可,為了使車體操控更符合騎士習(xí)慣,不少踏板車車主也對懸掛系統(tǒng)全面進(jìn)行改裝強(qiáng)化
減震彈簧及阻尼
避震器中彈簧的主要功能之一,便是讓車輛在經(jīng)過震蕩后回到原本所設(shè)定的車高,這也意味著,彈簧可以用來控制車高。彈簧在設(shè)計時,都會有一個“自由長度”,也就是不受力時的長度,當(dāng)彈簧受力擠壓時便會壓縮,受力外拉時便會伸長,若力量消失,彈簧即會在震蕩之后回復(fù)到原本的自由長度,摩托車在經(jīng)過路面跳動之后仍能恢復(fù)原本的車高,也是同樣的道理。
由于彈簧只是單純地吸收及釋放能量,并不能使震蕩趨緩,所以,避震器中便需要阻尼器來擔(dān)負(fù)起吸收震蕩能量的功能。阻尼器中的關(guān)鍵便是阻尼油,試想,阻尼器中的阻尼油在壓縮時,會經(jīng)由一個小孔從阻尼器的一端流至另一端,拉伸時便會自小孔流回原本的那一端,而流動時產(chǎn)生的阻力便是阻尼的來源,當(dāng)油的粘度越高,孔越小,阻尼油便越難流至另一端,相對地使得阻尼器難以壓縮或是伸長,如此便可以緩和震蕩。目前常見的可變阻尼避震器其實就是改變小孔的大小來立即改變阻尼的效果;若是更換阻尼油來改變黏度,也可以獲得直接調(diào)整阻尼的效果。
阻尼油小常識
不論是潛望鏡式懸掛或是后避震器中的阻尼油,在經(jīng)過長期的使用之后,效能都會降低,而需要更換。潛望鏡式懸掛的阻尼油是可以經(jīng)由簡單的工具進(jìn)行更換的,相對的,后避震器的阻尼油則需要較復(fù)雜的工具及專業(yè)的機(jī)具進(jìn)行更換。阻尼油最重要的標(biāo)示就是粘度,常見的標(biāo)示單位為WT,號數(shù)則從0、10、20至60、70都有,數(shù)字越大,代表油的黏度越高,能提供的阻尼效果也越大。阻尼油的作用就是將懸掛上、下作動的能量,轉(zhuǎn)變成為油的熱量,將震動吸收。行駛之中,油的溫度必會慢慢增高,而阻尼油溫度增高之后,粘度也會逐漸下降,阻尼效果將會變差。因此,避震器在經(jīng)過長途操駕之后,會有性能降低的問題,正是來自于此。長期下來,阻尼油在溫度升高及下降中來來回回,也會造成阻尼油變質(zhì)的結(jié)果,所以必須定期更換阻尼油。
前懸掛
前叉的內(nèi)管越粗,能承受的力量便越大,但成本及重量也會跟著增加
前懸掛最重要的作用在于穩(wěn)定前輪,使得前輪能夠在顛簸的路面及彎道中維持貼地以提供抓地力,另外,前懸掛在重剎的情況下,則是首當(dāng)其沖地承受輪胎傳來的減速力量,因此前懸掛在結(jié)構(gòu)上也必須擁有足夠的剛性,承受車重在急減速時所產(chǎn)生的力量。目前車廠在前懸掛部份經(jīng)常采用潛望鏡式系統(tǒng)(也就是常稱的前叉),其構(gòu)造簡單是主要的優(yōu)點,在進(jìn)化后又衍生出倒立式的潛望鏡式懸掛,常稱為倒叉懸掛。除了潛望鏡式懸掛之外,也有許多實驗型式的懸掛系統(tǒng),但都未能形成氣候。
潛望鏡式懸掛
若從構(gòu)造來細(xì)說的話,潛望鏡式懸掛包含了上、下三角臺、外管、內(nèi)管、彈簧、阻尼器及阻尼油。上、下三角臺以珠碗和車架結(jié)合(所謂的珠碗其實就是組裝式的軸承),使得三角臺可以對車架產(chǎn)生自由的旋轉(zhuǎn),以利轉(zhuǎn)向;上、下三角臺的另一端則分別鎖住了兩支內(nèi)管的上端。外觀上,內(nèi)管下端連接著外管,最后由外管鎖住前輪,內(nèi)、外管內(nèi)則裝著阻尼器、阻尼油及彈簧。阻尼器上鉆了小孔,使前叉在作動時,阻尼油可以流過小孔提供阻力。一般而言,潛望鏡式懸掛最重要的兩個尺寸是內(nèi)管直徑及作動行程。一般的小排氣量跑車,大約使用直徑31mm至33mm的內(nèi)管,直到公升級跑車才會使用到直徑43mm的內(nèi)管,甚至有些大排氣量的街車會使用直徑46mm的內(nèi)管。內(nèi)管越粗,能承受的力量便越大(或說所謂的剛性),但成本及重量也會跟著增加,因此還必須配合車架、三角臺等等的設(shè)計,找出平衡點。而作動行程則是指前叉內(nèi)、外管在不接觸到其他零件之下,可以有效運(yùn)動的范圍,若是越野車輛,所需要的行程范圍通常比一般街車或是仿賽車款更多。
國產(chǎn)的黃龍600是國內(nèi)少數(shù)采用倒立式前叉的街跑車
正立式前叉與倒立式前叉之比較
倒立式前叉
倒立式潛望鏡前懸掛簡稱倒叉,從英文名稱來看(Up-Side-Down Fork),就是上下顛倒的前叉。主要差異是將原本在下的外管及上端的內(nèi)管整組顛倒過來,變?yōu)橥夤茉谏隙鴥?nèi)管在下,由外管與上、下三角臺連結(jié),以內(nèi)管鎖住輪胎。倒叉懸掛其實是正立式前叉的一種演進(jìn),由于前叉是靠內(nèi)管及外管的滑動接觸來產(chǎn)生上下作動,若是受力時,也是依靠內(nèi)管及外管的接觸來承受力量。若是內(nèi)、外管接觸長度不夠的話,受力較大時,就容易產(chǎn)生變形。若以原本的正叉設(shè)計,想要增加內(nèi)、外管的接觸長度,在不改變整體前叉長度的要求之下,則必須增加外管的長度,但增加范圍有個極限,就是受到下三角臺的限制,外管增長過多則有可能會在作動時撞到下三角臺,減少可用行程。
為什么高檔的大排量摩托車均采用倒立前叉?倒立前叉有什優(yōu)缺點?我們從結(jié)構(gòu)來看,倒立前叉的外筒位于上端,與三角臺緊密結(jié)合在一體,如此設(shè)計的好處是剛性提升,可以承受更高的動力與沖擊。再從質(zhì)量重心分布來看,上重下輕的倒立前叉,它的質(zhì)量重心是不是比較接近龍頭?當(dāng)質(zhì)量重心集中,操控性能自然隨之提升。
當(dāng)然,倒立前叉還是有一些缺點(要不然,正立前叉哪來的生存空間?),如果想要壓低售價,結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本偏高的倒立前叉就不是好選擇。還有,倒立前叉的油封負(fù)擔(dān)頗重,除了要對付液壓油的壓力,更要對付地心引力,因此較容易漏油,維修周期偏短,整體成本更是高于正立前叉。兩種前叉各有優(yōu)缺點,簡單而言,倒立前叉適合高動力、高檔次的車種,正立前叉則適合一般大眾使用。
絕大多數(shù)講究操控性能的跑車多采用倒立式前叉
降低簧下重量好處多多
倒立前叉將重量較輕的內(nèi)管設(shè)在下端,就像改裝輕量化輪框或鍛造鋁合金懸掛支臂一樣,可以減低簧下重量,當(dāng)往復(fù)重量變輕,車子的操控當(dāng)然更上層樓。
BMW Duolever懸掛:
BMW在推出K1200S跑車時,發(fā)表其新式的前懸掛系統(tǒng)—Duolever,Duolever結(jié)構(gòu)與潛望鏡式懸掛完全不同,幾乎是針對潛望鏡式懸掛的缺點而來。首先,潛望鏡式懸掛采用兩支內(nèi)、外管組,在一般的設(shè)計中,各有阻尼器及彈簧在其中,等于是兩支獨立的避震器,因此有可能會造成彼此調(diào)校不同、作動不同步的缺點。第二,潛望鏡式懸掛的內(nèi)、外管組不但必須負(fù)責(zé)彈簧及阻尼力量,還必須同時提供支撐減速時或是過彎時的剛性,當(dāng)前叉產(chǎn)生微微彎曲變形時,便會影響到內(nèi)、外管的作動及懸掛性能。
Duolever采用類似汽車懸掛中的雙A臂設(shè)計,利用兩支A字形的搖臂抓住夾持輪胎的叉型結(jié)構(gòu),最后在下A臂及車架之間加上提供彈簧力及阻尼力的避震器。如此一來,只有兩支A臂及夾持輪胎的叉型結(jié)構(gòu)在負(fù)擔(dān)前懸掛的剛性,避震器只需要提供彈簧及阻尼力,不必因為同時要提供剛性而影響作動。整體而言,BMW Duolever改進(jìn)了許多潛望鏡式前懸掛的缺點,但在結(jié)構(gòu)上則增加了許多復(fù)雜度,若是各連桿之間產(chǎn)生了間隙,則會大大影響懸掛性能,在實際騎乘感受上,雖然反應(yīng)不如潛望鏡式懸掛靈敏,但也較為沉穩(wěn),適合高速巡航。
Duolever懸掛作動原理
由BMW開發(fā)的Duolever懸掛,目前搭載于BMW旗艦K1200及K1300車系上
BMW Duolever懸掛由于結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,維護(hù)成本也較一般懸掛來得大。