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摩托車、全地形車車架與懸掛,車友必看!

放大字體  縮小字體 發布日期:2015-05-26  來源:中國沙灘車網  作者:佚名  瀏覽次數:981
核心提示: 當我們討論一輛車時,常會討論到它的動力性能如何?它的舒適度如何?或許說得籠統一些,是討論一輛車的個性究竟是如何?其中
       當我們討論一輛車時,常會討論到它的動力性能如何?它的舒適度如何?或許說得籠統一些,是討論一輛車的個性究竟是如何?其中除了發動機動力性能之外,其他最重要的因素,即是懸掛系統及車架。

       現今縱橫車壇的日本、歐洲、美國等大廠,對于懸掛系統及車架都有不同的見解及設計理念,因此各車廠所生產的車輛有迥然不同的個性。以懸掛系統來說,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?首先要從懸掛系統的運作原理及各種懸掛的構造及表現來探討。最后,我們將針對車架作介紹,使各位讀者了解各廠的設計概念與特點,也將介紹車架如何與懸掛系統做出緊密的結合,就讓我們一同進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“一輛車所表現出來的個性”,雖然說每位車手對于同一輛車的反應絕不可能完全相同,但是我們仍可以找出幾個較為客觀的切入點,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這樣的畫面:在寬廣的路面上,騎著美式巡航車平穩地悠游著,這就是一般我們所要的舒適性。進一步地說,只要“車輛行經坑洼時,車子的懸掛能夠緩沖震動并且平順地回復原本的穩定狀態,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,并在設計車輛的懸掛時,試著避免產生這些震動頻率,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地繼續前進的能力”,如此一來,一輛舒適度極佳的車輛必定是在經過凹凸不平的路面時,懸掛仍能迅速地反應路面,當輪胎進入凹洞時,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”例如:車輛在進行轉彎前,騎士必須以逆操舵改變車輛直行的狀態,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,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,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,一臺反應遲鈍的車,在行駛時反而不容易因為外界的刺激而產生不穩定的情形;而一臺反應靈敏的車,卻容易在路面的刺激下,產生不穩定的晃動,因此每臺車都有本身的基本設定,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”

       美式巡航車多采用較軟調性的懸掛設置,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構種類?關鍵的避震器又是扮演了何種角色,應該如何調整?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,車輛會跟著產生晃動、震蕩的情形。如此的情況之下,若是沒有懸掛來進行緩沖,每經過一次晃動,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成一種懸掛來考慮。為了應付凹凸的路面,工程師便將輪子與車身之間加入可以相對運動的機構,并加上彈簧,以維持車身高度。如此一來,雖然有了懸掛機構及彈簧,可以讓輪胎根據地面起伏而上下運動來貼緊地面,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。為了解決持續震蕩的現象,懸掛機構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。

       由以上的敘述可以知道,懸掛系統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?

       完整的懸掛系統應該要包含以下的部分:懸掛機構與避震器,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、后懸掛系統種類,但基本的要件都離不開以上所講的三大要素。

       懸掛機構

       所謂的懸掛機構就是以各項機械元件所組成,可以造成輪胎做單一方向運動的機構,例如最簡單的前懸掛:潛望鏡式前叉系統,就是利用外管套住內管,讓兩管間可以做出直線的相對運動,來完成懸掛機構。而常見的搖臂式后懸掛機構,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動。形形色色的懸掛機構,我將在后面陸續介紹。

       一款優異的減震器,彈簧與阻尼的調教缺一不可,為了使車體操控更符合騎士習慣,不少踏板車車主也對懸掛系統全面進行改裝強化

       減震彈簧及阻尼

       避震器中彈簧的主要功能之一,便是讓車輛在經過震蕩后回到原本所設定的車高,這也意味著,彈簧可以用來控制車高。彈簧在設計時,都會有一個“自由長度”,也就是不受力時的長度,當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到原本的自由長度,摩托車在經過路面跳動之后仍能恢復原本的車高,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負起吸收震蕩能量的功能。阻尼器中的關鍵便是阻尼油,試想,阻尼器中的阻尼油在壓縮時,會經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,而流動時產生的阻力便是阻尼的來源,當油的粘度越高,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由簡單的工具進行更換的,相對的,后避震器的阻尼油則需要較復雜的工具及專業的機具進行更換。阻尼油最重要的標示就是粘度,常見的標示單位為WT,號數則從0、10、20至60、70都有,數字越大,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的結果,所以必須定期更換阻尼油。

       前懸掛

       前叉的內管越粗,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,則是首當其沖地承受輪胎傳來的減速力量,因此前懸掛在結構上也必須擁有足夠的剛性,承受車重在急減速時所產生的力量。目前車廠在前懸掛部份經常采用潛望鏡式系統(也就是常稱的前叉),其構造簡單是主要的優點,在進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,但都未能形成氣候。

       潛望鏡式懸掛

       若從構造來細說的話,潛望鏡式懸掛包含了上、下三角臺、外管、內管、彈簧、阻尼器及阻尼油。上、下三角臺以珠碗和車架結合(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生自由的旋轉,以利轉向;上、下三角臺的另一端則分別鎖住了兩支內管的上端。外觀上,內管下端連接著外管,最后由外管鎖住前輪,內、外管內則裝著阻尼器、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的內管,直到公升級跑車才會使用到直徑43mm的內管,甚至有些大排氣量的街車會使用直徑46mm的內管。內管越粗,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、三角臺等等的設計,找出平衡點。而作動行程則是指前叉內、外管在不接觸到其他零件之下,可以有效運動的范圍,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。

       國產的黃龍600是國內少數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管整組顛倒過來,變為外管在上而內管在下,由外管與上、下三角臺連結,以內管鎖住輪胎。倒叉懸掛其實是正立式前叉的一種演進,由于前叉是靠內管及外管的滑動接觸來產生上下作動,若是受力時,也是依靠內管及外管的接觸來承受力量。若是內、外管接觸長度不夠的話,受力較大時,就容易產生變形。若以原本的正叉設計,想要增加內、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?倒立前叉有什優缺點?我們從結構來看,倒立前叉的外筒位于上端,與三角臺緊密結合在一體,如此設計的好處是剛性提升,可以承受更高的動力與沖擊。再從質量重心分布來看,上重下輕的倒立前叉,它的質量重心是不是比較接近龍頭?當質量重心集中,操控性能自然隨之提升。

       當然,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,結構復雜、成本偏高的倒立前叉就不是好選擇。還有,倒立前叉的油封負擔頗重,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管設在下端,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,當往復重量變輕,車子的操控當然更上層樓。

       BMW Duolever懸掛:

       BMW在推出K1200S跑車時,發表其新式的前懸掛系統—Duolever,Duolever結構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、外管組,在一般的設計中,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校不同、作動不同步的缺點。第二,潛望鏡式懸掛的內、外管組不但必須負責彈簧及阻尼力量,還必須同時提供支撐減速時或是過彎時的剛性,當前叉產生微微彎曲變形時,便會影響到內、外管的作動及懸掛性能。

       Duolever采用類似汽車懸掛中的雙A臂設計,利用兩支A字形的搖臂抓住夾持輪胎的叉型結構,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構在負擔前懸掛的剛性,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改進了許多潛望鏡式前懸掛的缺點,但在結構上則增加了許多復雜度,若是各連桿之間產生了間隙,則會大大影響懸掛性能,在實際騎乘感受上,雖然反應不如潛望鏡式懸掛靈敏,但也較為沉穩,適合高速巡航。

       Duolever懸掛作動原理

       由BMW開發的Duolever懸掛,目前搭載于BMW旗艦K1200及K1300車系上

       BMW Duolever懸掛由于結構較復雜,維護成本也較一般懸掛來得大。














 
 
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