【科技單元】高級房車懸吊進化論
獨立懸吊是高級車必然趨勢
記者:文/攝影 Vincent、整理/Ero 2005-08-18 | |
國產車改款後,消費者通常只看到外觀或內裝變化,最多注意到換什麼新引擎、新變速箱,卻很少考慮到懸吊的精進;消費者在意車身尺碼或車室空間有沒有變大,或檢視引擎噪音,卻不懂得體驗舒適性及操控性的提昇。車子是一種「行進間論藝術」的科技產物,不只是「跑得快」,還要「跑得舒服」「跑得靈活」,前者靠引擎、變速箱,後者靠車體與懸吊、輪胎來發揮。近年來國產車懸吊比較有話題性的就是NISSAN Teana的後懸吊從Cefiro的QT非獨立懸吊,改為複雜的多連桿、圈簧與減震筒分離結構獨立懸吊,還有TOYOTA Altis後懸吊從獨立麥花臣改為非獨立的扭力樑結構,前者搞「獨立」,後者搞「統一」,這非關政治,但接下來一定要把「統」跟「獨」的好壞說清楚。
非獨立懸吊的優缺點
▲NISSAN Teana型錄中都有此廠照,但讀者有沒有發現:懸吊前後位置擺錯了,應該旋轉180度才是正確的。
轎車的非獨立懸吊有好多種,有非常基本的NISSAN March的固定軸+縱向四連桿+橫向平衡桿,這是相當有歷史的老式結構,但堅固耐用,只是重量不輕,體積不小、震動嚴重。此外TOYOTA Tercel採用簡單的ㄇ形鋼架,體積小、不容易損壞,只是缺少操控與舒適性。其實看這兩部車都不能反應現況,以造車歷史悠久的歐洲車廠來看,非獨立設計的後扭力樑非獨立懸吊幾乎是小型掀背車標準配備,而且一直到上一代的RENAULT Laguna及VW Passat也都採用扭力樑後懸吊,所以說非獨立懸吊絕對有它的好處,因此Altis且採用歐洲小車相同的後扭力樑懸吊,只不過調校功力還不到家,操控、舒適性還無法和歐系車相提並論,但是之後推出的Vios就帶有幾分歐洲掀背車跑味。
扭力樑這種非獨立懸吊只有用在後懸吊,優點是結構簡單,不會佔用很大空間,而且關節只有兩個。多連桿獨立懸吊的活動關節是數倍於扭力樑懸吊,可能多達十倍以上,關節越多、襯套越多、破損的機率越高,產生異音的可能性可想而知,增加日後保養成本。扭力樑懸吊的損壞通常也是橡膠襯墊破損,但結構本體非常堅固,變形可能性不高,除非原廠設計強度過於脆弱,因此耐用性是值得信賴的。
這種簡單的結構為何都是小車在使用?重要原因就是研發時程短、成本低、製造及組裝容易,但簡單結構不容易達到高舒適性、高操控性要求,更別說魚與熊掌兼得。扭力樑結構處於擺動狀況的剛性結構重量非常高,因此懸吊震動產生的慣性也非常大,避震器無法吸收的震動都會傳達到車體上影響乘坐舒適性。獨立懸吊是由好幾根細連桿構成,重量絕對比粗壯的扭力樑輕,輪胎在顛簸的路面行駛時,懸吊上下移動產生的慣性比厚重的扭力樑小很多,避震器能精確吸收路面震動,達到高舒適性要求。此外,非獨立懸吊支撐左右輪束角變化的剛性結構是連在一起的,當單邊輪胎壓到石頭向上升起時,會拉扯另一邊輪胎產生橫向位移,造成車尾輕微左右擺動,影響乘客舒適性,獨立懸吊沒有這方面顧慮。
從操控的角度來看,非獨立懸吊在輪胎上下移動的過程中,沒有辦法精確控制輪胎的外傾角及束角,在做輪胎定位時也不能單獨調整這兩個設定,但是多連桿懸吊結構都辦得到,有很大的調校空間及改裝可能性。非獨立懸吊也並非是操控毒藥,扭力樑結構能維持良好的高速行駛穩定性,只是對彎道攻略本領不及多連桿懸吊的威力。但相對的,多連桿結構的研發較為困難,結構複雜、成本高、零件多、組裝費時,而且要達到非獨立懸吊的耐用度,用料及結構都要考究,連桿才不容易變形、走位。所以說:原廠若是重視一部車的整體表現,通常都會賦予多連桿結構,求取更優異的操控與舒適性;反之,若是注重成本控制的小車,扭力樑懸吊當然是不二選擇。
歐洲入門級家庭房車也改用多連桿懸吊
▲NISSAN March之後懸吊。
VW Golf是德國車壇長青樹,車主年齡從老到少都有,是部高實用性掀背車,但懸吊設計始終維持扭力樑結構,一直到FORD Focus出現,將SLA長短臂多連桿結構及圈簧、避震器分離設計植入小型掀背車上,非普通的麥花臣懸吊,舒適性及操控性直接將Golf甩在後方。VW當然不是省油的燈,之後大改款隨即跟上Focus的腳步,現在的Golf舒適性猶如一部中型房車,操控性也有很大的調校空間,這都是拜獨立懸吊所賜,消費者也是在車廠彼此競爭下得以享受更優異的產品。
AUDI A4也是在扭力樑懸吊升格為獨立懸吊的最佳範例,這無非是要和雙B抗衡,之後VW的Passat也將告別非獨立懸吊,以後四門房車要尋覓非獨立的扭力樑結構,可能要從日本車開始找起。有人說日本車的汽車工藝始終是歐洲車的追隨者,從全球銷售成績來看並非如此,車體結構或引擎技術也不盡然,但是造車的品味嘛…我認為確實是有此現象,當獨立懸吊慢慢延伸到小車時,Altis竟然走回頭路改用扭力樑懸吊。
國產2.0房車中多數都是獨立懸吊,唯有之前的NISSAN Cefiro採用QT非獨立懸吊,如今後繼車款Teana改用獨立後懸吊沒啥稀奇。不過對手只用個麥花臣懸吊,Teana大可比照辦理就好,但NISSAN原廠這次卯足全力,非常認真的用上雙B等級後輪驅動車型才看得到的扁平式複雜多連桿結構,連向來以懸吊設計自豪的HONDA Accord也硬是被比下去了,懸吊大戰王座瞬間異主,NISSAN從非獨立設計的Cefiro QT懸吊,一下躍升為獨立懸吊龍頭地位,Teana採用此懸吊的優點究竟為何,請看圖文分析揭曉。
▲TOYOTA Tercel之後懸吊。
為操控而生的非獨立懸吊 |
ALFA車系很早以前就不生產後輪驅動車型,所以這種後置變速箱、後輪驅動、後三角形懸吊架的75絕對是經典,但也是「修到爆」的痛苦回憶。以目前市售車而言,獨立懸吊操控特性優於非獨立懸吊,但是這種絕版的非獨立懸吊就是為了操控而生:具有相當低的懸吊縱軸旋轉中心,能有效抑制側傾,維持輪胎良好貼地性,懸吊剛性也保有非獨立設計的堅固特質,抑制後軸左右偏移的橫向連桿為較複雜的幾何結構,功能性優於一般單連桿。不過體積大、重量高、舒適性不夠優異等問題,讓此懸吊從市售車中蒸發。 |
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只聞QT!不見其身? |
很多人都聽過NISSAN號稱高科技的QT懸吊,雖然ㄇ形結構類似Tercel後懸吊設計,但橫向連桿採用複雜的QT多連桿特殊結構取代,此乃NISSAN獨家科技,比ALFA
75的雙槓桿橫向多連桿還了不起,更能抑制後懸吊左右位移,並縮短連桿長度節省體積,只有在激烈操控才會察覺車尾的輕微扭擺。此設計有一定水準的操控性,Cefiro極限駕馭性能甚至優於現在的TOYOTA
Camry,但少了多連桿的調校空間。
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有歐系品味的Teana後懸吊 |
Teana後懸吊與E-Class設計類似,採用減震筒與圈簧分離設計,大幅縮小避震塔體積,能增加車室及行李廂空間。縱像拖曳連桿與橫向SLA長短連桿皆與副樑銜接,碎震抑制效能更佳。一般的後獨立懸吊(如TOYOTA
Camry後麥花臣懸吊)的拖曳連桿並沒有連接到副樑上,而是直接鎖在車體上,副樑結構也沒有Teana如此粗壯。操控上,此懸吊與麥花臣懸吊最大差異在於Teana能精確控制後輪上下位移時的外傾角與束角變化,調校空間也大;相對的麥花臣懸吊外傾角依賴避震器支撐,缺乏連桿的精確性及調校能力。Teana懸吊真的無懈可擊?其實操控、舒適特質雖然與懸吊結構設計有密切關係,但最終關鍵仍在原廠的調校與避震器設定,不能只依結構蓋棺論定。但可以確定Teana後懸吊的技術層次高、成本高、研發時間長、組裝過程繁複,因此國產車能擁有這種雙B等級的後懸吊設計,Teana車主應該感到驕傲。 |
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BMW的懸吊結構 |
雙B造車工藝向來處於世界領先地位,此圖為7系列的懸吊,與5系列一樣都採用前麥花臣、後雙A臂多連桿結構,都不採用減震筒與圈簧分離設計,後懸吊本體結構很小、很扁,但高聳的避震器就佔用不少體積,難免有「枉費下半身如此瘦小」的遺憾,M-BENZ
E-Class設計層次似乎較高,其實另有玄機。BMW堅持避震器不與懸吊連桿銜接,採用獨立避震器連桿,而且位置正好在輪胎中央偏上,求取減震筒上下活動最佳效能,精確度高。此外「電子防傾桿」也是BMW致命武器之一,其操控領導地位不是其他車廠能輕易撼動的,包括M-BENZ! |
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M-BENZ旗艦S-Class後懸吊 |
以Teana後懸吊設計結構來看其實不比最豪華的C-Class或7系列遜色,因此調校得宜絕對能發揮高水準的操控與舒適性。不過避震器就差很多了,因為雙B旗艦都採用電子式氣體避震器,軟硬高低可調,震動抑制水準非彈簧能比擬,加上調校及用料上的差異(雙B大量使用鋁合金材質,AUDI
A8更是近全鋁合金打造),雖然懸吊設計類似,但驅動模式與避震器、輕量化層次大不相同,S-Class的駕馭感受當然不是Teana能齊頭並進的。不過還是那句話:價差好幾倍,所以「Teana與歐系高級房車操控、舒適水準神似」這一點就非常物超所值了,想超越有很大困難,INFINITI旗艦轎車等級才會用上電子懸吊及後輪驅動。 |
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【歐洲車中,後扭力樑懸吊幾乎都用在前輪驅動車型,至於小尺碼後輪驅動車型則偏愛拖曳臂結構,結構簡單、省空間、耐用、有良好操控性,具有防傾桿,而且是獨立懸吊結構,舒適性優於扭力樑設計。不過整體結構還是很占空間,重量也不輕,操控調校、改裝空間有限,舒適性仍比不上獨立懸吊,目前只有少數車型採用,此圖為BMW
Z3的半拖曳臂後懸吊。】 |
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【後懸吊除了剛性支撐結構很重要外,避震器採用一體或分離式設計也是重要課題。分離設計能讓減震筒與彈簧獨立運作不會互相干擾,而且能縮小懸吊體積,增加座艙或行李廂空間。目前高級車款幾乎都採用分離式設計,唯麥花臣懸吊都採用一體式結構無法分離。
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▲AUDI上兩代A4之後扭力樑懸吊。 |
▲這是AUDI
A4結構相當複雜的前四連桿前懸吊設計,用上一堆油壓襯套,並有大型車體副樑支撐,能有效抑制震動傳達到車體,而且重量輕,改裝及調校空間大,操控性能出色。但相對的技術層次較高、成本也高、組裝繁複、維修較麻煩、耗損零件多,以經濟性為訴求的小車絕不考慮,但高級車絕對樂於採用。 |
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這是結構相當簡單的前麥花臣懸吊,但調校結果差異很大,以舒適聞名的M-BENZ幾乎都採用前類雙A臂懸吊,但操控聞名的BMW卻喜歡採用前麥花臣設計,誰說麥花臣是落伍、廉價的設計?其實還是要看車廠的造車功力。▼ |
▲FORD車系最常使用的梯形多連桿麥花臣後獨立懸吊,結構雖然簡單,操控性非常驚人,主因在於連桿非常的長,而且是平行長短配置,造就Tierra與Metrostar兩款車型優異的操控性能表現,箇中奧妙因篇幅有限待後續分析。 |
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【後扭力樑非獨立懸吊相當關鍵的調校技術除了結構剛性外,就屬這個橡膠襯墊最難搞定,之前TOYOTA
Altis這兩部份一直沒有調整得很完美,經過一年多研發後,總算試驗出具有歐洲車味道的扭力樑懸吊設定。當初PEUGEOT
307剛上市時也是頭一次採用扭力樑懸吊,操控品味完全沒有昔日的全拖曳臂刁鑽特性,但經過一段時間改進後,現在的307也帶有逢彎必甩的PSA本色。
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【此乃M-BENZ
E-Class的電子後懸吊結構,採用體積小的減震筒、氣體彈簧分離結構,連桿設計偏向改良雙A臂,而Teana為拖曳桿搭配橫向三連桿,但兩者的副樑都非常粗壯,而且全部的連桿都與副樑銜接,不同的是兩部車價格相差三倍有餘。】 |