[转帖]★汽车底盘综艺大观

★汽车底盘综艺大观 $VvL  
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大家常说底盘底盘的，到底底盘是由哪些东西组合而成的？就由大而小先介绍一下，首先最大零件叫车身，然后是悬吊系统，悬吊系统内还有避震系统，而后最重要的是轮胎。说穿了就是这些东西。 &x =}
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为什么车身是底盘最大零件，因为现代车厂为了节省成本，所以已经将传统的底盘取消了，现在的悬吊系统都是直接连接于车身上，或者是透过副车架连接于车身上，这样除了省掉底盘的钱之外，也有轻量化的好处。不过缺点就是不够坚固，所以会在车身上装上一堆有的没有的加强梁，以提升车身刚性。 \yP\@ cpY{  
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至于悬吊系统跟避震系统的分别，我想一般消费者都会将其搞混，一般而言，悬吊臂都是属于悬吊系统，而避震器、弹簧、防倾杆属于避震系统，不过很多时候，避震器也属于悬吊系统，这后面再谈。而不管如何，轮胎永远是最重要的零件，不过这跟车厂无关，而且消费者也可自行换装。 J;"66ue(d  
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一个所谓好的底盘究竟要如何，先不论个人主观的避震系统软硬，一个好的底盘刚性要高，角度控制要精准，这样车子才会遵从驾驶的控制，驾驶也才能了解车身的动态，进而达到安全有乐趣的行车。
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★底盘详解 `` !BE"yN  
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既然车身是底盘的最大零件，那车身的好坏势必完全主导了底盘好坏，一个好的车身在于拥有高刚性，所谓的高刚性就是不易变形。车辆行走在路上时，用肉眼看起来好象完全没有变形，但实际上都会因为路面的冲击而不断的变形，一但车身变形，车辆就不会听话，不要以为1~2mm的变形没什么，它会让你在高速时难以驾驭车辆，因为在高速时，你对车辆的操控也不到10mm，这就是为什么各汽车媒体常说，车身刚性对于高速行驶的稳定性有绝对性的影响。 A:{PPjs%LA  
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不过这里所指的车身刚性与安全性无关，若是真的要作，当然可以作出一台拥有极佳操控性却没安全性的车身，反之亦然。所以车身的操控刚性是不可能由撞击测试中看出来的，车身的操控刚性通常跟扭曲刚性有关，测试法为固定车身某一端点，然后对对角线上的端点施力，求得车辆的变形角度，单位为Nm/deg，这就是各车厂在车辆改款时常说的车身刚性又提升多少%的计量单位，可惜的是全世界车厂对于这个数字保密到家，使得车身刚性比较只能流于试车的主观印象，而没有科学的数据比较，再加上悬吊及避震的模糊化之后，车身刚性变成老王卖瓜自卖自夸，谎言攻讦不断的罗生门了。 G[;GP0\N  
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不过，不论车身刚性再高，若是直接将悬吊臂接于车身上，也会因为应力集中现象，而产生过多的局部变形，所以最好装上刚性更高的副车架，将来自悬吊臂的力量透过副车架，分散到更多的车身上以降低车身的变形量，所以高价一点的车都会不吝啬装上副车架，来降低车身所承受的压力。 nM=5L:d  
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悬吊系统向来是底盘中最变化多端的地方了，因为除了刚性的考量外，角度控制也是一大挑战，先说最简当的转向控制，有的车就能作到近乎实时的反应，有的车转动方向盘过后约一秒才有反应(AOL真的试过这种车)，会有这种差别主要还是刚性问题，刚性不足的车身和悬吊会先变形吸收掉你的转向动作，然后再反弹出来，开到这种车会让人有一种不安定感，实际上是不信赖感，另外也会因为初期的转向动作被吃掉，所以驾驶人的方向盘会多转一些，导致转向后期的离心力太大导致失控，这种车开久了驾驶技术就会错误，导致容易发生低速失控的事件。 k=^~\$e  
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当然除了最基础的转向控制之外，悬吊系统也控制着车轮各种的角度，有关车轮的角度很多，有外倾角、后倾角、内倾角、前束角等。外倾角决定轮胎的接地角度，理论上而言是0°，但车子过弯时会侧倾，长久下去轮胎外部磨损会比较严重，所以多设定一点负值，也可让车在过弯时稳定一点，至于设多少就看各厂经验决定，不过原厂设定不适合太保守或太暴力的人，所以根据自己的开车需求，要求轮胎行作出自己的定位角度是比较好的做法。 lQ{o[axT
 
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后倾角是非常重要的角度，它影响着你对车辆转向时的感觉，后倾角的作用为让前车轮朝向力的方向，这听起来是蛮模糊的，所以用实例解释吧！在直行时，力量是朝前或是朝后的，所以车轮是朝前方的，在过弯时，车轮承受到过弯时的离心力，也会让车轮朝向离心力的方向，在甩尾时，前轮也会朝向甩尾的方向，于是你知道了为什么出弯的时候可放掉方向盘的原因了。不过后倾角越大，相对的驾驶人要更用力的转动方向盘，所以在前轮有驱动力的车上，后倾角通常只有1~3°，而后驱车通常有5~10°。 vK7J;U+cJ  
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既然前驱车的后倾角很小，那直进稳定就会不足，所以内倾角就出现了，内倾角的作用为让车轮朝前，以补足稳定性不足的问题，而这个内倾角所产生的直进力量为负重乘以sin(内倾角)。另外内倾角跟外倾角的夹角为包容角，这个角度不重要，重要的是该角投影到地面的长度，该长度称为轮胎摩擦半径，该半径大小影响着路面感的多寡，不过太多也会造成转向阻力。不过改变轮胎直径或轮框off set值都会改变摩擦半径，这就是为什么大家都说前轮不要乱换的原因。前束角国内多称为前束，因为以前日系车多以mm为单位，不过现在几乎都是以角度为单位了。前束角的作用为让两侧车轮有向内的力量，藉此稳定住车身，也是为了直线稳定的需求。不过也有的车用前展角，这样在转向初期的反应性极高，不过市售车上比较少见就是了。虽然还有一些角度没讲，但了解这些大该就能理解悬吊要作的事了，说穿了就是角度控制，角度控制最首要的就是不变形的悬吊系统，毕竟一但变形原先设定的角度就没了，不过现在更进步到角度控制，让车辆的操控性更好。 wS%j!|xhlV  
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★常见的悬吊系统 G\?q{  
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目前房车上常见的悬吊系统有麦花臣悬吊、拖曳臂悬吊、双A臂悬吊，当然这些都只是基本设计而已，各式各样的衍生设计可是一大堆，不过通常最简单的是麦花臣设计，其基本构造为一支下A臂，再加上避震器弹簧，而避震器就是麦花臣的上臂，所以麦花臣式的避震器要特别坚固才行，而下臂除了常见的A臂外，用两到三根连杆代替也是常见的设计。 @+v;B:  
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拖曳臂是目前房车唯一有独立和非独立的悬吊臂设计，所谓的独不独立就是看左右有没有被刚性连接物连接起来而已，而非独立拖曳臂有分滚动型和非滚动型，这两型的设计是两个极端，滚动型的设计滚动刚性最低，稳定性最好，非滚动型滚动刚性最高，灵活度最好。而滚动型因自由度太大，需要3~5根的连杆连接，非滚动型的直接装在车上就好，简简单单。不过其实滚动型的拖曳臂被归类为拖曳臂是十分不恰当的，应该归类为多连杆车轴才对，不过全世界车厂都还是说这是非独立拖曳臂。 xud  
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独立式拖曳臂的变化更是惊人，有些都快跟双A臂的演化设计分不清了，最简单的拖曳臂就是一支又粗又短的拖曳臂，连接于超高刚性的车轴型副车架上，后来也出现结构强度上较强的A臂造型，不过用A臂造型本来就是不想用太好材料并达成高刚性的目的，所以有的拖曳A臂承受不了太高的扭距，结果避震器变成上臂，不过这通常不归类于麦花臣，最后这种A臂式的独立拖曳臂变成以45°连接于车身上，称作半拖曳臂，个性更像是麦花臣了。 =GpO}t">  
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现在最流行的独立式拖曳臂，是拥有上下横拉杆的拖曳臂，为什么明明有上下控置臂还叫拖曳臂，因为后轮是固定于拖曳臂上，避震器也是，而那两或三根的横拉杆只负责承受车身横向力而已。不过，很多车厂都说这是后双A臂，嗯～随它去吧，反正功效跟正牌的双A臂差不多。 Ti }Ljp^O  
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双A臂悬吊就结构学而言是最坚固的悬吊，缺点就是占空间，而且越有用的A臂越占空间，所以一堆折衷设计就出现了，最常见的就是短上I臂设计，不过这种设计最大的缺点就是冲程短，角度变化量惊人，实际表现可能比麦花程还要差。 6;U]l.  
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另外有一种设计就是多连杆设计，通常两根连杆可以代替一支A臂，所以当超过四根时你就知道是用来控制角度用的，除了常见的前束角控制之外，只要厂商高兴任何角度都可以控制，甚至有上下A臂加三连杆的超疯狂设计，全车悬吊的材料成本足足高出别人2~4倍，所以有的车贵不是没有道理的。 E^_P  
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相信对大多数的人来说，上面那些简单的理论说明可能会不太能理解清楚，所以举一些跟大家比较切身关系的车来说明好了，就举国产中小型房车来说明好了，毕竟开这些车的人之中才有比较重视底盘的。 RekTWIspT/  
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就依照刚才理论篇的顺序来介绍，首先是介绍前后皆为麦花臣的FORD Tierra，它是前下A臂麦花臣、后双横拉杆加直拉杆麦花臣悬吊，基本上就是教科书里最基本麦花臣悬吊，这种设计最大的优点就是节省空间，而且后横拉杆够长，使得后轮角度变化量少，再加上悬吊都是固定于副车架上，所以非常安定。 ,A9pj k'  
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但是这种悬吊设计有两大弱点要克服，第一是车身、尤其是避震器塔附近的刚性，第二是悬吊组件的刚性。在高刚性车身方面，除了为了车身撞击测试的3H高刚性车身之外，在车头下方有一以68mm钢管为主体的ㄇ字型副车架，刚性非常之高，而2.0L的车款更配备了车重较重的Premacy才有的下结构加强钢梁，操控性较之前1.6L、1.8L更高一层楼。车尾除了下方的大型副车架之外，C柱下方的后障板也有特别加强处理，用以强化后避震器塔的刚性，所以Tierra底盘之扎实，国产日系房车中无出其右者。 PI
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在悬吊系统方面，前方的下A臂采用高张力钢制成，后方四根横向连杆长590mm，两根直向连杆长615mm，是故后悬吊无论如何激烈操驾，各种轮胎角度变化均极小，再加上较硬的避震弹簧与防倾杆设定，使得车身在遭遇0.5G的横向加速力时，车身仅侧倾2°，所以无论如何激烈操驾，轮胎均能充分接地，进而拥有稳定线性的操空感。 Qz{:m  
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在这样的设定之下，整部车变成很稳定的转向不足﹙虽然前轴重心降低后轴重心提高﹚，不要听到转向不足就倒胃口，实际上台湾有多少人会惯性甩尾的？而且Tierra的稳定是从失控前到失控后都一致，抓地力强大的后轮，让驾驶只要专注的处理前轮的动作就好了，对一般的驾驶来说，这样的车反而开得快。 D?qA aq&4  
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其实，这种设计在90年的欧洲车也很常见，简单、省空间、省成本，只要不偷工减料，该补强的补强，就是一部跑房车的底盘了，是「简单就是最好」的代名词。 opjrU$<]N  
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再来介绍多连杆车轴，喔！不对是「滚动型非独立式拖曳臂」﹙好长又不贴切的名词啊﹚，在台代表车种为NISSAN Sentra。多连杆车轴的第一定义，就是左右车轮连结于横跨车身且并不连结于车身的车轴上。第二定义就是，透过其它连杆或A臂连接于车身上，通常有左右两根的直拉杆加上一根的横拉杆，不过，横拉杆在车轴做上下运动时，会拉动车轴做轻微的左右运动。像是在NISSAN March及TOYOTA Tercel上就会发生。 71@V|$Dy  
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这种车轴左右移动的问题在QT上获得了完美解决，QT的横拉杆并不直接连死于车轴，而是在透过一根相反角度的横拉杆固定车轴，经过这一正一反的角度变化，车轴无论是上还是下，都不会再左右乱跑了。不过QT也因此诞生了新问题，下横拉杆太短，导致悬吊冲程太短，结果造成低速稳定舒适，激烈操驾时就会举脚弹跳，变得极不稳定，也就是说，QT悬吊的优点只存在于低速域中。 }{n[_:[7  
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非独立拖曳臂在欧洲是非常多人使用的后悬吊设定，很多人都说是因为便宜，但实际上应该是生产线好安装，不管如何，这种设计一直被公认为是灵活前驱小车的好设定，因为滚动刚性超大，这样讲没人听得懂，就是在侧倾时弹性系数超大的意思，这样在过弯时后轮抓地力会降低(当然举脚是主因)，但一失控侧倾减小时，又立刻恢复抓地力，是一种很灵敏又能听话的悬吊。 mp*&{[XoVC  
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不过，以上的种种优点有一个绝对性的前提，就是拖曳臂刚性要够。刚性要够的第一要素就是材料够好够厚，像VW的拖曳臂钢材常常厚达5mm以上。另外，要达到高刚性，拖曳臂要短，所以冲程就会短，冲程短避震弹簧就要硬，不过避震器调得好的话，还是有一定程度的舒适性。不过这一切在TOYOTA Altis上都变了样，首先，ETA beam的钢材厚度只有2mm，当然TOYOTA也知道这样刚性一定不足，所以在ETA beam内部加了一根钢梁来补强。另外，为了使用软的避震设定，势必要加长冲程，而加长冲程就一定要加长拖曳臂，拖曳臂长了刚性就会降低。另外非独立拖曳臂为了避免左右拖曳臂的推挤现象发生，横梁都尽量靠近轴心远离轮胎，可是在Altis上，为了避开油箱，及拖曳臂太长横向刚性不够，所以横梁作在轴心跟轮胎之间，结果导致ETA beam在上下运动的同时，有时还会多出左右的衍生动作。而刚性不足的悬吊就会产生不安定感，而上一段所说到的非独拖曳臂的优点也都不会存在。不过三月以后的Altis使用的是新的ETA beam，钢性问题应该是改进了，关于这点我们会再详细追踪。 Q'5]E{1<'n  
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再来讲到HONDA Civic跟MITSUBISHI Lancer，自从7代Civic将前双A臂拔掉之后，操控性立即大减，很多人都认为是麦花臣的祸，这真是冤妄麦花臣了，至少先看看FORD Tierra再说。所以Civic操控性的模糊化有其它原因，第一原因为转向臂装在避震器上，这样很多路况细节在经过避震器筒身的时候，都被吸收光了，第二原因，更大的车室空间及引擎，这两者更使下臂短小化，当然对操控不利。不过Civic的后双A臂还在，为何跟Lancer相提并论，因为Civic的后悬吊实际上是改良型的独立拖曳臂，就是那种有两三根横拉杆的拖曳臂，说真的不管怎么看，都跟Lancer及未来上市的MAZDA 6的后独立拖曳臂一样。不过这种后悬很好啊，刚性够高，轮胎角度又不会乱动，在同样的窄小空间下，用短小的双A臂不见得是好选择。 w_qX~d/  
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不过为什么Lancer的操控跟四、五、六代的Civic距离那么远，因为Lancer的后悬是预留给四轮驱动版LanEVO用的，有差速器、副车架、双A臂，当这一切都没了的时候，Lancer只剩一个空虚的屁股，刚性极差，诚如前面所言，没有好车身，就没有好底盘，所以改装LanEVO的后悬吊？ y'L7o V?L9  
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