【汽車基礎教室】大家都愛轉向不足( 下 )

記者:sutl 2002-12-13

輪胎不能兩頭燒


▲說到平衡配重,HONDA S2000做的更絕。作出一顆超級小的引擎,硬塞在前軸之後,號稱前中置設計。前後使用差不多長的上下控制臂設計,誕生出一部極限很高,卻很轉向中性的車。不過轉向中性的車一但超過極限是很難救得回來的。

大致講完重量分配的影響後,接下來講到驅動輪的影響,正所謂一心不能二用,這道理用在輪胎上也是說得通的,不過不是驅動力+橫向力=輪胎抓地力這麼可憐,而是驅動力^2+橫向力^2=輪胎抓地力^2。反正要了解的是,當你使用引擎加速或煞車時,都會使驅動輪的橫向力降低。所以你已經知道為何前驅車會轉向不足/後驅車會轉向過度的原因了,而且馬力越大越明顯喔。 再來講講比較多變數的四驅車。四驅車變數多的原因在於中央差速器的限滑比跟扭力比的設計,這些設計在一般的差速器上是不會出現的,要不然會發生左右彎轉向特性截然不同的現象。而四輪驅動車的中央差速器就沒這種問題了,利用限滑比或扭力比的設計,可以使一部車的前後轉向特性不同,以達成所需的轉向設計。 先講比較常見的限滑比好了,一般我們常聽到什麼25%、50%、75%限滑比,指的是當對向輪胎打滑後,另一側的輪胎還能保有多少原本的輸出力。當然,這個數值在前/後差數器上是兩邊等值的,但在中央差速器上是可以做到前後不等值的。這樣當車輛在打滑的時候,前後輪所保有的輸出力將會不等值,如果這個數值後大於前,會使車輛在打滑後的特性接近於後驅車。



▲ 所有的跑車都是前窄後寬,不管是輪距還是輪胎都一樣。這部FERRARI 550在前後平衡上更下苦心,是前置引擎後置變速箱的設計。

在歐洲車方面,更常用一種主動式的扭力比設計,這種中央差速器採用行星齒輪式的設計,與一般扇齒設計完全不同。扇齒設計的差速器,左右的扭力分配在無外力干擾的情況下﹙過彎、打滑﹚,左右的扭力分配為50:50。而行星齒輪式的差速器,可以在外力無干擾的情況下,使前後的扭力分配設成所想要的值,一般為簡單起見,多設為前34/後66的扭力分配數值。 扭力比跟限滑比比較起來有一項顯而易見的優點,就是當輪胎尚未打滑之時,既提供前後不同的輸出力道,讓一般不會將車開道及限邊緣的駕駛人,也能感受到略偏後驅車的駕馭感受,而限滑比則要在有輪胎打滑後,才會有略偏後驅的駕馭感覺。 最後再提限滑差速器對行車動態的影響。一般差速器當輪胎打滑之後,驅動力就全往打滑輪輸出,使得接地輪毫無驅動力可言,當這種情況發生時,這車可視為無驅車,這時車輛的動態特性就與驅動輪在那完全無關。但有了限滑差速器之後,當輪胎打滑時,接地輪仍然有驅動力的存在,這時的車輛動態特性仍與打滑前差不多。這也就是說前驅車在裝上限滑差速器後會更偏轉向不足,而後驅車會更偏轉向過度的意思。


麻煩一堆的懸吊


▲當然,前窄後寬的設計在MR的FERRARI 360上會更誇張。

的花招最多,雖然影響性遠不及車身重量分佈與驅動輪配置,但卻是各廠商最能大顯身手的地方。 在車身剛性與懸吊臂剛性都沒問題的前提下,討論各式的懸吊設計才是有意義的,在現代車輛中,前懸吊常見的設計有滑柱式﹙麥花臣﹚與上下臂式﹙雙A臂﹚,後懸吊常見設計有滑柱式、上下臂式、拖曳臂式、車軸式。不過,不見得前懸吊用哪一式,後懸吊用哪一式,車輛的動態特性就會如何變化。 先講前懸吊,不論是用滑柱式或上下臂式,最重要的是懸吊臂的長度,懸吊臂的長度越長,輪胎在上下運動時的角度變化量就越少,輪胎表面溫度也就平均,不易發生居部過熱而減低摩擦係數的問題。但是,在車頭要讓懸吊臂長度長是一件很困難的事,因為車頭通常有引擎與變速箱,這兩者所佔的空間都會使得懸吊臂做不長,這情況在橫置引擎的車輛上尤其嚴重,在很多情況下,上下臂的設計不見得比滑柱式的設計更好,因為上臂更容易因引擎等外在因素做不長,太短的上臂除了讓輪胎接地角度大幅變動之外,也會使懸吊衝程變短,會發生荷重全轉移到外側輪的情況,使得輪胎溫度大幅提升。所以先決要件在於懸吊臂的長短,只要夠長夠硬,哪一種設計都沒差,不過上下臂的設計比較能達到夠硬的要求罷了。 在後懸吊方面,滑柱式與上下臂式的要求與前懸吊相同,不過在少了引擎與變速箱卡位之後,往往比前懸吊好設計多了。而車軸式的設計只要設計得好,往往後輪都是90度垂直著地,整個後輪的安定性會極佳。至於拖曳臂式的設計則要分兩方面來講,先講非獨立拖曳臂,這型的拖曳臂有扭力梁連接左右拖曳臂,使得左右拖曳臂同上同下,造成在過彎時,整個後車身的重量都由彎外輪承擔,將使得後輪的胎溫較前輪高。而獨立式的拖曳臂或半拖曳臂或多連桿拖曳臂,設計要點均如滑柱式或上下臂一樣,越長越安定。


那要如何轉向不足


▲而到了RR大馬力設計的PORSCHE 911 GT2上就會變成一部屁屁很大的車了。

前面將影響車輛動態特性的三大要點交代過之後,接下來開始說明車廠是如何將車輛做到轉向不足。 首先,前置引擎的車本來就會轉向不足,而前輪驅動的更會轉向不足,所以除非車身後半重心過高,或是後懸吊臂太短,否則一般人開FF車很難發生轉向過度。 FR車則要注意到後懸吊系統的設計,因為後輪的驅動力過大可能會使後輪失去橫向的抓地力,形成動力甩尾,所以後輪一定要用獨立式設計,懸吊臂要長,前懸吊採用較短的懸吊臂設計,使得後輪在加減速時,安定度還是大於前輪。必要時加大後輪,使後輪的熱含量加大,避免後輪溫度過高。 MR車除了懸吊與輪胎之外,後輪距一定要比前輪距寬,使得車輛在沒有加速的情況下,還是呈現轉向不足的情況。 而911呢?大家都知道911的註冊商標就是它的大屁股,911到後來就是用超寬的後輪距,再加上多連桿的後懸吊幫忙之下,使得911桀傲不遜的操控性,變成宛若大排氣量房車般,turbo版也在4WD的幫忙下變得很好開,只剩GT2還有些許911傳說般的味道了。


一切都是消費者決定的

一般汽車雜誌常說:『FF車轉向不足,FR、RR車轉向過度,MR、4WD車輛轉向中性』說真的讓人很懷疑有沒有開過車,在現今車輛上,每部車進彎都會推頭,都是轉向不足的。差別只是從頭推到底,或是先推後甩罷了,還沒見過哪部車在以一般的開車方式下會先甩著進彎的。 因為,全世界的消費者都能接受轉向不足,甚至到轉向不足發生車禍都能接受。而轉向過度就算沒出事,也會把絕大多數的消費者下出一身冷汗,所以不會有車廠閒閒沒事幹,作出一部本質上就屬於轉向過度的車來。於是愛好轉向過度的人就只有繼續用鐘擺轉向、動力轉向等實質會降低速度的方法來甩尾了。