獨立式後懸掛</BR>更自由的懸掛 - FEATURES - TopGear

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獨立式後懸掛
更自由的懸掛

Top Gear Team Published: 20 Feb 2022

上期講完非獨立懸掛,是時候迎接幾種更自由的獨立懸掛。

WORDS:龍慶祥

非獨立懸掛是一個既簡單又能夠讓車輪經常與地面保持垂直的設計,對於重型後驅車來說它堅固可靠,對於後來經濟型的前驅房車來說它又實用又省地方,那不是很完美嗎?但汽車發展歷史中事情卻不是那麼簡單,前驅車真正開始流行是上世紀六七十年代,之前的幾十年無論房車、跑車都是後驅的。對於舒適和性能而言非獨立懸掛顯然有所不足,因為左右相連,一邊車輪輾過凹凸另一邊會受牽連,同時硬軸套大大增加了簧下重量(unsprung weight),彈起騰空要較長時間才能返回起面。懸掛動作唯快不破,活動部件笨重,操控自然會差一點,因此很早就有人為高級房車和跑車設計出獨立式的後懸掛。

獨立式懸掛顧名思義是指左右兩邊的彈簧連桿互不相干,左右兩根車軸各自跟車輪相連,車輪和車軸既要轉動又會擺動,懸掛部份不能直接固定在它們之上,於是需要一個輪轂支架(hub carrier),它的功能是內藏輪轂軸承(hub bearing),外接與車身相連的機構,這樣彈簧和避震就有地方安置了。Hub carrier跟車身相連的機構就是我們在說明書上見到的懸掛種類,例如麥花臣、雙搖臂、多連桿等等,我們只要了解基本原理就不會被這些名稱嚇到。

汽車獨立懸掛結構可分為兩大類,一種是連桿式,特點是連桿大致為水平安放,縱向橫向都有可能,連桿長度不會改變。工作時像用圓規畫圖,一端是固定在車身的圓心,另一端連着hub carrier按半徑畫出圓弧。輪轂支架可說是個傀儡,它的運動軌跡就是由連桿劃出的弧線決定。另一種叫橫向連桿和支柱式(transverse link and strut),除了一根水平連桿,還有一根主力連桿是豎着的支柱(strut),支柱能夠伸縮,若將彈簧避震跟支柱結合在一起兼備支撐功能的稱為麥花臣式。讀者欣賞懸掛系統時很容易混淆,因為連桿式懸掛同樣都有彈簧和避震,有時它們結合在一起看起來好像一根支柱,當中分別之處在於這些彈簧避震有沒有參與控制車輪擺動的軌跡。

我們先從連桿式說起,輪轂支架透過水平的連桿跟車身連接,連桿若是橫向的,車輪上下運動時好像雀鳥拍翼,因此稱為搖擺臂swing arm,也稱swing axle。好處是跟車身固定點接近車軸,能抵受拐彎時橫向的力,但對加速和煞車的抵抗力不足,輪轂支架會被拉扯移位,改變車輪指向;同時車輪上下活動時傾角改變太大,當車身傾側時若車輪與車身夾角大於車身傾角,表示車輪不再垂直於地面,抓地力便會下降。如果將連桿改成縱向,稱為拖曳臂(trailing arm),優缺點剛好和搖擺臂相反,即對加速煞車的抵受力強,但受不了橫向的離心力。同時因它的結構令車輪與車身的夾角不變,於是車身傾側時車輪也會跟隨傾側,不能保持跟地面垂直。由於橫向的搖擺臂和縱向拖曳臂都不理想,於是工程師採用折衷方法中間落墨,將連桿斜放,並將跟車身相連的固定點改成兩點,將連桿弄成三角型的搖臂以加強剛性,這設計稱為半拖臂(semi-trailing arm)。它雖然不是很完美,但解決了大部份搖擺臂和拖曳臂的問題,令獨立後懸掛變得可行,因此它雄霸了後驅車的後懸掛設計幾十年。直到近年它才被更複雜、重量更輕和對車輪角度控制更好的雙搖臂和多連桿取代。

原文來自《TopGear極速誌》 2021年5月 第152期

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