當(dāng)我們討論一輛車時(shí),常會(huì)討論到它的動(dòng)力性能如何?它的舒適度如何?或許說(shuō)得籠統(tǒng)一些,是討論一輛車的個(gè)性究竟是如何?其中除了發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)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(guó)等大廠,對(duì)于懸掛系統(tǒng)及車架都有不同的見解及設(shè)計(jì)理念,因此各車廠所生產(chǎn)的車輛有迥然不同的個(gè)性。以懸掛系統(tǒng)來(lái)說(shuō),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(lái)探討。最后,我們將針對(duì)車架作介紹,使各位讀者了解各廠的設(shè)計(jì)概念與特點(diǎn),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(gè)左右車輛特性的神秘世界!
騎乘感是什么?
所謂的“騎乘感”,簡(jiǎn)單地說(shuō)就是“一輛車給予車手的直接感受”,或者說(shuō)是“一輛車所表現(xiàn)出來(lái)的個(gè)性”,雖然說(shuō)每位車手對(duì)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€(gè)較為客觀的切入點(diǎn),來(lái)討論一臺(tái)車。這里要討論的有兩點(diǎn):舒適性與操控性。

談到舒適性,許多人的腦海中大概會(huì)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(shuō),只要“車輛行經(jīng)坑洼時(shí),車子的懸掛能夠緩沖震動(dòng)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(méi)有任何過(guò)度而令人不舒服的擺動(dòng)”,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(lái)較佳的舒適性,因?yàn)檐浀膽覓炜梢跃徛貙⒄饎?dòng)吸收,而不帶來(lái)劇烈的晃動(dòng)。也有人做過(guò)如此的研究,測(cè)試人體各部位所感受到最不舒服的震動(dòng)頻率,并在設(shè)計(jì)車輛的懸掛時(shí),試著避免產(chǎn)生這些震動(dòng)頻率,給人所帶來(lái)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(lái),一輛舒適度極佳的車輛必定是在經(jīng)過(guò)凹凸不平的路面時(shí),懸掛仍能迅速地反應(yīng)路面,當(dāng)輪胎進(jìn)入凹洞時(shí),避震器迅速伸長(zhǎng),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(shí)也維持輪胎的貼地。

一般講到操控性,很多人會(huì)馬上想到車輛的彎道性能,是否可以穩(wěn)定地過(guò)彎,然而這里所提的操控性是指“車輛對(duì)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(guò)彎,而所謂的操控性就可以在此看出,若一臺(tái)車可以立即對(duì)騎士的逆操舵動(dòng)作做出傾倒的反應(yīng),我們會(huì)稱這臺(tái)車的操控性犀利,如一般的跑車即為此特性。相對(duì)的,若一臺(tái)車對(duì)于騎士的操作做出遲鈍、緩慢的反應(yīng),我們則會(huì)稱這臺(tái)車的操控性較為遲鈍,如一般的美式巡航車種,對(duì)于入彎的反應(yīng)便沒(méi)有仿賽車的犀利。
然而,這里所謂的操控性并沒(méi)有好與壞之分,一臺(tái)反應(yīng)遲鈍的車,在行駛時(shí)反而不容易因?yàn)橥饨绲拇碳ざa(chǎn)生不穩(wěn)定的情形;而一臺(tái)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(dòng),因此每臺(tái)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(duì)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(zhǎng)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(tái)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(qǐng)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(méi)有懸掛的話,車子在路面上行駛會(huì)是怎樣的情形:任何路面都絕非完全的平整,就算是國(guó)際級(jí)的賽道,路面也是會(huì)有起伏及凹陷,更何況是一般道路,在路面上行駛,車輛會(huì)跟著產(chǎn)生晃動(dòng)、震蕩的情形。如此的情況之下,若是沒(méi)有懸掛來(lái)進(jìn)行緩沖,每經(jīng)過(guò)一次晃動(dòng),車子便會(huì)帶著輪胎彈離地面,輪胎一旦離開地面,便無(wú)法提供抓地力。在車輛轉(zhuǎn)彎時(shí),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(shí)際上若是真的沒(méi)有懸掛,輪胎似乎也不會(huì)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?yàn)檩喬サ膹椥砸苍摦?dāng)成一種懸掛來(lái)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(duì)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu),并加上彈簧,以維持車身高度。如此一來(lái),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(dòng)來(lái)貼緊地面,卻形成另一個(gè)問(wèn)題,由于彈簧是一種會(huì)來(lái)回震蕩的元件,能量會(huì)逐漸累積在彈簧內(nèi)無(wú)法散去,因此震蕩及晃動(dòng)也就會(huì)越來(lái)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(huì)吸收晃動(dòng)的能量,讓車輛在經(jīng)過(guò)坑洞時(shí)的晃動(dòng)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(lái),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(xiàng)機(jī)械元件所組成,可以造成輪胎做單一方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu),例如最簡(jiǎn)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(duì)運(yùn)動(dòng),來(lái)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(lái)固定輪胎,讓輪胎可以繞著搖臂支點(diǎn)做單一方向的運(yùn)動(dòng)。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(duì)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(guò)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(lái)控制車高。彈簧在設(shè)計(jì)時(shí),都會(huì)有一個(gè)“自由長(zhǎng)度”,也就是不受力時(shí)的長(zhǎng)度,當(dāng)彈簧受力擠壓時(shí)便會(huì)壓縮,受力外拉時(shí)便會(huì)伸長(zhǎng),若力量消失,彈簧即會(huì)在震蕩之后回復(fù)到原本的自由長(zhǎng)度,摩托車在經(jīng)過(guò)路面跳動(dòng)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(lái)?yè)?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(shí),會(huì)經(jīng)由一個(gè)小孔從阻尼器的一端流至另一端,拉伸時(shí)便會(huì)自小孔流回原本的那一端,而流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的阻力便是阻尼的來(lái)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(duì)地使得阻尼器難以壓縮或是伸長(zhǎng),如此便可以緩和震蕩。目前常見的可變阻尼避震器其實(shí)就是改變小孔的大小來(lái)立即改變阻尼的效果;若是更換阻尼油來(lái)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(shí)
不論是潛望鏡式懸掛或是后避震器中的阻尼油,在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的使用之后,效能都會(huì)降低,而需要更換。潛望鏡式懸掛的阻尼油是可以經(jīng)由簡(jiǎn)單的工具進(jìn)行更換的,相對(duì)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(hào)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(dòng)的能量,轉(zhuǎn)變成為油的熱量,將震動(dòng)吸收。行駛之中,油的溫度必會(huì)慢慢增高,而阻尼油溫度增高之后,粘度也會(huì)逐漸下降,阻尼效果將會(huì)變差。因此,避震器在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)途操駕之后,會(huì)有性能降低的問(wèn)題,正是來(lái)自于此。長(zhǎng)期下來(lái),阻尼油在溫度升高及下降中來(lái)來(lái)回回,也會(huì)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(huì)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(lái)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(shí)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(jiǎn)單是主要的優(yōu)點(diǎn),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(shí)驗(yàn)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(lái)細(xì)說(shuō)的話,潛望鏡式懸掛包含了上、下三角臺(tái)、外管、內(nèi)管、彈簧、阻尼器及阻尼油。上、下三角臺(tái)以珠碗和車架結(jié)合(所謂的珠碗其實(shí)就是組裝式的軸承),使得三角臺(tái)可以對(duì)車架產(chǎn)生自由的旋轉(zhuǎn),以利轉(zhuǎn)向;上、下三角臺(tái)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(dòng)時(shí),阻尼油可以流過(guò)小孔提供阻力。一般而言,潛望鏡式懸掛最重要的兩個(gè)尺寸是內(nèi)管直徑及作動(dòng)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(jí)跑車才會(huì)使用到直徑43mm的內(nèi)管,甚至有些大排氣量的街車會(huì)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(shuō)所謂的剛性),但成本及重量也會(huì)跟著增加,因此還必須配合車架、三角臺(tái)等等的設(shè)計(jì),找出平衡點(diǎn)。而作動(dòng)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(dòng)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(guó)產(chǎn)的黃龍600是國(guó)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(jiǎn)稱倒叉,從英文名稱來(lái)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(guò)來(lái),變?yōu)橥夤茉谏隙鴥?nèi)管在下,由外管與上、下三角臺(tái)連結(jié),以內(nèi)管鎖住輪胎。倒叉懸掛其實(shí)是正立式前叉的一種演進(jìn),由于前叉是靠?jī)?nèi)管及外管的滑動(dòng)接觸來(lái)產(chǎn)生上下作動(dòng),若是受力時(shí),也是依靠?jī)?nèi)管及外管的接觸來(lái)承受力量。若是內(nèi)、外管接觸長(zhǎng)度不夠的話,受力較大時(shí),就容易產(chǎn)生變形。若以原本的正叉設(shè)計(jì),想要增加內(nèi)、外管的接觸長(zhǎng)度,在不改變整體前叉長(zhǎng)度的要求之下,則必須增加外管的長(zhǎng)度,但增加范圍有個(gè)極限,就是受到下三角臺(tái)的限制,外管增長(zhǎng)過(guò)多則有可能會(huì)在作動(dòng)時(shí)撞到下三角臺(tái),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(diǎn)?我們從結(jié)構(gòu)來(lái)看,倒立前叉的外筒位于上端,與三角臺(tái)緊密結(jié)合在一體,如此設(shè)計(jì)的好處是剛性提升,可以承受更高的動(dòng)力與沖擊。再?gòu)馁|(zhì)量重心分布來(lái)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(diǎn)(要不然,正立前叉哪來(lái)的生存空間?),如果想要壓低售價(jià),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(duì)付液壓油的壓力,更要對(duì)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(diǎn),簡(jiǎn)單而言,倒立前叉適合高動(dòng)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(shí),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(duì)潛望鏡式懸掛的缺點(diǎn)而來(lái)。首先,潛望鏡式懸掛采用兩支內(nèi)、外管組,在一般的設(shè)計(jì)中,各有阻尼器及彈簧在其中,等于是兩支獨(dú)立的避震器,因此有可能會(huì)造成彼此調(diào)校不同、作動(dòng)不同步的缺點(diǎn)。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(shí)提供支撐減速時(shí)或是過(guò)彎時(shí)的剛性,當(dāng)前叉產(chǎn)生微微彎曲變形時(shí),便會(huì)影響到內(nèi)、外管的作動(dòng)及懸掛性能。
Duolever采用類似汽車懸掛中的雙A臂設(shè)計(jì),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(lái),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?yàn)橥瑫r(shí)要提供剛性而影響作動(dòng)。整體而言,BMW Duolever改進(jìn)了許多潛望鏡式前懸掛的缺點(diǎn),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(huì)大大影響懸掛性能,在實(shí)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(dòng)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(lái)得大。

現(xiàn)今縱橫車壇的日本、歐洲、美國(guó)等大廠,對(duì)于懸掛系統(tǒng)及車架都有不同的見解及設(shè)計(jì)理念,因此各車廠所生產(chǎn)的車輛有迥然不同的個(gè)性。以懸掛系統(tǒng)來(lái)說(shuō),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(lái)探討。最后,我們將針對(duì)車架作介紹,使各位讀者了解各廠的設(shè)計(jì)概念與特點(diǎn),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(gè)左右車輛特性的神秘世界!
騎乘感是什么?
所謂的“騎乘感”,簡(jiǎn)單地說(shuō)就是“一輛車給予車手的直接感受”,或者說(shuō)是“一輛車所表現(xiàn)出來(lái)的個(gè)性”,雖然說(shuō)每位車手對(duì)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€(gè)較為客觀的切入點(diǎn),來(lái)討論一臺(tái)車。這里要討論的有兩點(diǎn):舒適性與操控性。

談到舒適性,許多人的腦海中大概會(huì)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(shuō),只要“車輛行經(jīng)坑洼時(shí),車子的懸掛能夠緩沖震動(dòng)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(méi)有任何過(guò)度而令人不舒服的擺動(dòng)”,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(lái)較佳的舒適性,因?yàn)檐浀膽覓炜梢跃徛貙⒄饎?dòng)吸收,而不帶來(lái)劇烈的晃動(dòng)。也有人做過(guò)如此的研究,測(cè)試人體各部位所感受到最不舒服的震動(dòng)頻率,并在設(shè)計(jì)車輛的懸掛時(shí),試著避免產(chǎn)生這些震動(dòng)頻率,給人所帶來(lái)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(lái),一輛舒適度極佳的車輛必定是在經(jīng)過(guò)凹凸不平的路面時(shí),懸掛仍能迅速地反應(yīng)路面,當(dāng)輪胎進(jìn)入凹洞時(shí),避震器迅速伸長(zhǎng),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(shí)也維持輪胎的貼地。

一般講到操控性,很多人會(huì)馬上想到車輛的彎道性能,是否可以穩(wěn)定地過(guò)彎,然而這里所提的操控性是指“車輛對(duì)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(guò)彎,而所謂的操控性就可以在此看出,若一臺(tái)車可以立即對(duì)騎士的逆操舵動(dòng)作做出傾倒的反應(yīng),我們會(huì)稱這臺(tái)車的操控性犀利,如一般的跑車即為此特性。相對(duì)的,若一臺(tái)車對(duì)于騎士的操作做出遲鈍、緩慢的反應(yīng),我們則會(huì)稱這臺(tái)車的操控性較為遲鈍,如一般的美式巡航車種,對(duì)于入彎的反應(yīng)便沒(méi)有仿賽車的犀利。
然而,這里所謂的操控性并沒(méi)有好與壞之分,一臺(tái)反應(yīng)遲鈍的車,在行駛時(shí)反而不容易因?yàn)橥饨绲拇碳ざa(chǎn)生不穩(wěn)定的情形;而一臺(tái)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(dòng),因此每臺(tái)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(duì)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(zhǎng)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(tái)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(qǐng)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(méi)有懸掛的話,車子在路面上行駛會(huì)是怎樣的情形:任何路面都絕非完全的平整,就算是國(guó)際級(jí)的賽道,路面也是會(huì)有起伏及凹陷,更何況是一般道路,在路面上行駛,車輛會(huì)跟著產(chǎn)生晃動(dòng)、震蕩的情形。如此的情況之下,若是沒(méi)有懸掛來(lái)進(jìn)行緩沖,每經(jīng)過(guò)一次晃動(dòng),車子便會(huì)帶著輪胎彈離地面,輪胎一旦離開地面,便無(wú)法提供抓地力。在車輛轉(zhuǎn)彎時(shí),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(shí)際上若是真的沒(méi)有懸掛,輪胎似乎也不會(huì)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?yàn)檩喬サ膹椥砸苍摦?dāng)成一種懸掛來(lái)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(duì)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu),并加上彈簧,以維持車身高度。如此一來(lái),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(dòng)來(lái)貼緊地面,卻形成另一個(gè)問(wèn)題,由于彈簧是一種會(huì)來(lái)回震蕩的元件,能量會(huì)逐漸累積在彈簧內(nèi)無(wú)法散去,因此震蕩及晃動(dòng)也就會(huì)越來(lái)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(huì)吸收晃動(dòng)的能量,讓車輛在經(jīng)過(guò)坑洞時(shí)的晃動(dòng)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(lái),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(xiàng)機(jī)械元件所組成,可以造成輪胎做單一方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu),例如最簡(jiǎn)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(duì)運(yùn)動(dòng),來(lái)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(lái)固定輪胎,讓輪胎可以繞著搖臂支點(diǎn)做單一方向的運(yùn)動(dòng)。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(duì)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(guò)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(lái)控制車高。彈簧在設(shè)計(jì)時(shí),都會(huì)有一個(gè)“自由長(zhǎng)度”,也就是不受力時(shí)的長(zhǎng)度,當(dāng)彈簧受力擠壓時(shí)便會(huì)壓縮,受力外拉時(shí)便會(huì)伸長(zhǎng),若力量消失,彈簧即會(huì)在震蕩之后回復(fù)到原本的自由長(zhǎng)度,摩托車在經(jīng)過(guò)路面跳動(dòng)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(lái)?yè)?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(shí),會(huì)經(jīng)由一個(gè)小孔從阻尼器的一端流至另一端,拉伸時(shí)便會(huì)自小孔流回原本的那一端,而流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的阻力便是阻尼的來(lái)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(duì)地使得阻尼器難以壓縮或是伸長(zhǎng),如此便可以緩和震蕩。目前常見的可變阻尼避震器其實(shí)就是改變小孔的大小來(lái)立即改變阻尼的效果;若是更換阻尼油來(lái)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(shí)
不論是潛望鏡式懸掛或是后避震器中的阻尼油,在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的使用之后,效能都會(huì)降低,而需要更換。潛望鏡式懸掛的阻尼油是可以經(jīng)由簡(jiǎn)單的工具進(jìn)行更換的,相對(duì)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(hào)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(dòng)的能量,轉(zhuǎn)變成為油的熱量,將震動(dòng)吸收。行駛之中,油的溫度必會(huì)慢慢增高,而阻尼油溫度增高之后,粘度也會(huì)逐漸下降,阻尼效果將會(huì)變差。因此,避震器在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)途操駕之后,會(huì)有性能降低的問(wèn)題,正是來(lái)自于此。長(zhǎng)期下來(lái),阻尼油在溫度升高及下降中來(lái)來(lái)回回,也會(huì)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(huì)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(lái)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(shí)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(jiǎn)單是主要的優(yōu)點(diǎn),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(shí)驗(yàn)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(lái)細(xì)說(shuō)的話,潛望鏡式懸掛包含了上、下三角臺(tái)、外管、內(nèi)管、彈簧、阻尼器及阻尼油。上、下三角臺(tái)以珠碗和車架結(jié)合(所謂的珠碗其實(shí)就是組裝式的軸承),使得三角臺(tái)可以對(duì)車架產(chǎn)生自由的旋轉(zhuǎn),以利轉(zhuǎn)向;上、下三角臺(tái)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(dòng)時(shí),阻尼油可以流過(guò)小孔提供阻力。一般而言,潛望鏡式懸掛最重要的兩個(gè)尺寸是內(nèi)管直徑及作動(dòng)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(jí)跑車才會(huì)使用到直徑43mm的內(nèi)管,甚至有些大排氣量的街車會(huì)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(shuō)所謂的剛性),但成本及重量也會(huì)跟著增加,因此還必須配合車架、三角臺(tái)等等的設(shè)計(jì),找出平衡點(diǎn)。而作動(dòng)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(dòng)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(guó)產(chǎn)的黃龍600是國(guó)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(jiǎn)稱倒叉,從英文名稱來(lái)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(guò)來(lái),變?yōu)橥夤茉谏隙鴥?nèi)管在下,由外管與上、下三角臺(tái)連結(jié),以內(nèi)管鎖住輪胎。倒叉懸掛其實(shí)是正立式前叉的一種演進(jìn),由于前叉是靠?jī)?nèi)管及外管的滑動(dòng)接觸來(lái)產(chǎn)生上下作動(dòng),若是受力時(shí),也是依靠?jī)?nèi)管及外管的接觸來(lái)承受力量。若是內(nèi)、外管接觸長(zhǎng)度不夠的話,受力較大時(shí),就容易產(chǎn)生變形。若以原本的正叉設(shè)計(jì),想要增加內(nèi)、外管的接觸長(zhǎng)度,在不改變整體前叉長(zhǎng)度的要求之下,則必須增加外管的長(zhǎng)度,但增加范圍有個(gè)極限,就是受到下三角臺(tái)的限制,外管增長(zhǎng)過(guò)多則有可能會(huì)在作動(dòng)時(shí)撞到下三角臺(tái),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(diǎn)?我們從結(jié)構(gòu)來(lái)看,倒立前叉的外筒位于上端,與三角臺(tái)緊密結(jié)合在一體,如此設(shè)計(jì)的好處是剛性提升,可以承受更高的動(dòng)力與沖擊。再?gòu)馁|(zhì)量重心分布來(lái)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(diǎn)(要不然,正立前叉哪來(lái)的生存空間?),如果想要壓低售價(jià),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(duì)付液壓油的壓力,更要對(duì)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(diǎn),簡(jiǎn)單而言,倒立前叉適合高動(dòng)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(shí),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(duì)潛望鏡式懸掛的缺點(diǎn)而來(lái)。首先,潛望鏡式懸掛采用兩支內(nèi)、外管組,在一般的設(shè)計(jì)中,各有阻尼器及彈簧在其中,等于是兩支獨(dú)立的避震器,因此有可能會(huì)造成彼此調(diào)校不同、作動(dòng)不同步的缺點(diǎn)。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(shí)提供支撐減速時(shí)或是過(guò)彎時(shí)的剛性,當(dāng)前叉產(chǎn)生微微彎曲變形時(shí),便會(huì)影響到內(nèi)、外管的作動(dòng)及懸掛性能。
Duolever采用類似汽車懸掛中的雙A臂設(shè)計(jì),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(lái),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?yàn)橥瑫r(shí)要提供剛性而影響作動(dòng)。整體而言,BMW Duolever改進(jìn)了許多潛望鏡式前懸掛的缺點(diǎn),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(huì)大大影響懸掛性能,在實(shí)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(dòng)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(lái)得大。