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详解正叉&倒叉

 偈飞 2017-02-19

说到一台车的悬挂配备,相信很多人都知道要看车辆配的是正叉还是倒叉,虽然多数的车友都知道同样条件下,倒叉的配置相对高级许多,而事实也是如此,在仿赛车款甚至强调性能的车型上,都看的到倒叉的配置,然而能确切地说出倒叉优势所在的人并不多,在悬挂专题「动静之间」系列中,就来告诉你正叉与倒叉之间的结构与其特性!

多数性能车款皆采用倒叉的配置。

要理解倒叉的优势所在,就得先了解其机构原理,不论正叉或倒叉,两者皆属于潜望镜式的悬挂系统,在潜望镜式悬挂中,都必须要有以下几个重要组件:上、下三角台、前叉内、外管、弹簧、阻尼器、油封、土封等。

 

潜望式前叉。(正叉)

上三角台

前悬挂中的上三角台,两端各夹持着前叉,并以珠碗(轴承)与车架相接。在高把手的街车车款中,上三角台通常还会作为把手的锁点,将手把固定支撑。

 

上三角台。

下三角台

下三角台的作用与上三角台设计相似,共同夹持着前叉,并与车架相接。在设计上,下三角台会与转向轴心垂直做结合,而轴心上方以螺帽与上三角台相锁,将前叉固定于车架上。

 

下三角台。

前叉外管

外管与内管可进行相对运动,搭配油封使阻尼油不至于外泄。除此之外,正立式前叉的外管还必须设计卡钳座或锁点,以及轮轴锁孔,才能将卡钳与轮胎安装上车。

 

前叉外管。

 

正叉外管上的卡钳锁点。

前叉内管

前叉内管通常会经过电镀等表面处理,目的是增加表面硬度,以及达到防锈的功能,还可以降低摩擦阻力,在外观上,会呈现闪亮亮的光泽,甚至有些前叉内管还会用上金色电镀,看上去相当耀眼。

 

前叉内管。

油封、土封

油封是基本的机械组件,用于轴的接合处,这里则是内管与外管的接合,防止阻尼油外漏。在油封上,另外还会安装土封,以免灰尘或是泥土进入油封内,刮伤油封表面,然而竞技用前叉为求作动更为顺畅,以及轻量化表现,则部会有土封的设计。

 

图中为土封。

前悬挂系统对于摩托车而言,除了避震功能之外,同时还需肩负转向功能。摩托车上前叉除了能上下作动达到减震的效,还须固定在三角台上,透过车手把转动进而使车辆能够转向。有些车手也会运用三角台的锁点位置进行车高的调校,改善车辆的入弯特性。

 

前叉藉由三角台固定,可进行伸缩达到避震的效果。

 

正叉与倒叉的特点

·        正叉:正叉的优势在于结构相对简单、保养拆解较容易、造价低廉。

·        倒叉:刚性较强、簧下重量较轻利于车辆操控。

倒立式前叉

在九零年代,量产车上开始大量出现另一种型式的前叉,标榜着更高的整体刚性、更灵敏的悬挂反应,外型却和原本的前叉极相似。只是,新型的前叉是倒过来放置,也称为倒立式前叉(upside down fork)。九零年代末期之后,倒立式前叉逐渐成为性能车款的主要配备,如今,不论是仿赛车、超级跑车或是性能街车,大多都采用了倒立式前叉作为前悬挂系统。

强调性能的车款都会配备倒立式前叉。

在正立式前叉上,内管的直径是设计的重点,如SUZUKI GSX1400上,为了应付壮硕的车重,及高速巡航所需的刚性,曾经出现直径46mm 的巨型内管。在正立式前叉的设计上,要增加刚性,便必须暴增内管的直径,增加悬挂本身所负担的重量。当从正立式前叉进化至倒立式前叉时,若所需要的刚性相同,那么内管的直径便可以缩减,这便是倒立式前叉相对优势。

 

SUZUKI GSX1400 采用内管相当粗壮的46mm 正叉。

刚性增加

刚性增加一直是倒立式前叉的卖点之一,在相同的内管直径设计之下,倒立式前叉可以比传统的正立式前叉增加刚性。所以在同样的刚性需求之下,倒立式前叉的内管直径可以较小,整体的前悬挂重量也可能来的更轻。轮胎受到地面传来的各方向力量,都会忠实地传递至前叉上,好比做杠杆原理,以前叉则以三角台为支点,越接近支点的地方,所受的力矩便会越大,因此将较粗的外管放置于靠近三角台,使其有更好的刚性表现。

 

相同条件下倒叉的钢性较强。

降低簧下质量

簧下质量便是悬挂系统中弹簧以下的质量。在倒立式前叉中,内管被设计到整体前叉的下方,除了内管本身直径可以较小,相对于较为粗大的外管,质量也被视为较轻,而降低簧下质量在实际测试中,车辆搭载倒立式前叉的确能给予更灵敏的前悬挂反应,这也就是多数强调性能车款多半使用倒立式前叉的原因!

 

M&m 比例差距越大,簧下质量越轻,悬挂反应越灵敏。

透过上述的解说,相信大家对于前悬挂系统有更进一步的了解,其实前悬挂除了有潜望式的正叉与倒叉外,还有HOSSACK、DUOLEVER、TELELEVER、TESI、RADD 等系统,而这些前悬挂系统皆各有翘楚,想知道动静之间悬挂的奥秘吗?请持续锁定摩力机车

延伸阅读——————悬挂的奥秘

若是谈到一台车的性能表现,大多数人会想到的是车辆的引擎动力;但若是说到车辆的驾驭表现,那非得从悬挂系统开始谈起。悬挂系统包括前叉、三角台,以及后避震与摇臂,但这些都并非车辆的基本架构,也就是说没有了上述的设计,车辆依旧可以行驶,但为求操控性能与骑乘上的舒适表现,便不可能舍去悬挂系统的存在!

为求操控性能与骑乘上的舒适表现,悬挂占了很重要的角色。

在一些以操控性能为主要要求的仿赛车款,经常主打多项调整的知名悬挂部品,甚至在有些高单价车款上也经常使用电子可调式,甚至是半主动式等悬挂产品。究竟这些昂贵又复杂的悬挂组件可以带来什么不同的感受,悬挂的基本功能又为何?

 

高单价车款上也经常使用电子可调式悬挂。

悬挂系统的大道理
当你坐在山道旁的露天咖啡厅,脱下安全帽,来上一杯香醇的expresso,就在此刻一辆重机伴随低沉浑厚的排气浪声转了进来,印入眼帘的是那金光闪闪倒立式前叉,以及后避震上十分抢眼的蓝色logo,相信这都令你留下深刻的印象,甚至跃跃欲试想感受一下这台车的魅力与操控表现。

 

金光闪闪倒立式前叉。

只要你对以上的文字产生了感觉,便表示你对悬挂系统并不陌生,甚至还了解各种悬挂经过改装之后的特性。一台车的悬挂系统,不但突显出了车辆的属性,经过了适当的改装之后,似乎也传达了车主的意志及骑乘个性。对于一个了解悬挂系统的骑士来说,这些自然都逃不过你的眼睛。

 

金色挂瓶避震上看的到蓝色OHLINS logo

从没有悬挂开始
以目前各车厂大大、小小排气量的摩托车中,采用的悬挂系统包括正立式潜望镜悬挂、倒立式悬挂、多连杆悬挂、TELELEVER 悬挂等等。究竟这些设计的特色为何?好处在哪?一切的一切都得从没有悬挂开始谈起。在有些手工改装车上,为求车辆线条以及外观美感,皆没有后避震的机构,最有名的就是Bobber 与Chopper风格的哈雷改装车,车架直接延伸至后轮轴,没有摇臂与避震器的设计,在没有后悬挂系统的情况下,究竟会带来什么状况呢?

 

Bobber 改装车车架直接延伸至后轮轴,没有摇臂与避震器的设计

由于这类的改装车注重的是外观上的表现,而非性能上的追求,简单地说,这不是一台以操控性能为主的车款,就如同上述悬挂系统并非车辆的基本架构,依旧可以行驶,但就舒适性而言就必须透过其他方式来补强,因此你可以看到bobber 的改装车有着较高扁平比的轮胎,也就是胎壁的厚度较厚,这样便能提升车辆的吸震能力,同时也会看到有些骑士会在坐垫下面加装弹簧,增加骑乘上的舒适度。从这点便能证实避震非车辆基本要素,但是若对操控与舒适度有追求的人来说,避震器却扮演着相当重要的角色!

 

用上高扁平比的轮胎,以及坐垫下的弹簧增加舒适度。

 

悬挂vs操控性
究竟什么是操控性能,而悬挂系统又可以带来什么帮助呢?所谓的操控性能,是指一辆摩托车在行驶时,对于骑士的操作是否能做出圆滑而有效率的反应。悬挂对于操控性能的贡献则有两点:增加轮胎的贴地性以及维持车身的平稳。轮胎是整台摩托车在行驶时,唯一与地面接触的点,若轮胎不能维持贴地性,整台车便失去了大部分的操控能力。当遇上起伏的路面而有跳动时,悬挂系统便会积极地介入,透过避震器的作动,希望能将轮胎维持贴地,保持抓地力的存在。

悬挂系统能增加轮胎的贴地性。

以目前市售仿赛常见的倒立式前叉悬挂,便希望能减少弹簧下方之质量,以增加悬挂的反应灵敏度,将轮胎维持贴地。多连杆后悬挂,也是针对此方向来作设计,希望能有效率地达成增加轮胎贴地性的目标。对于操控性而言,悬挂的第二贡献便是维持车身的稳定,在凹凸的路面上,骑士的重心随着车辆上下摆动,增加操控的难度。车辆整体重心若能维持稳定,便可以提高在弯道上的性能,不论是在入弯处或是出弯点,平稳的车身对于速度的增加都很有帮助。

 

悬挂另一项功能则可以维持车身稳定。

悬挂vs舒适性
舒适性是骑士对于悬挂系统的另一需求,在长途骑乘中,骑士对于路面引发的震动会感到十分不舒服。车辆必须要有足够的悬挂行程及适当弹簧及阻尼的调校,才能在人体可以接受的范围中,逐渐将车辆趋于平缓。针对操控性能所做的调校,为了快速稳定车身,往往悬挂设定偏硬,骑士就能明显感受到车辆的弹跳感,针对长途旅行而设计的车款,在悬挂调校上则偏重舒适度,透过软Q的设定,使恢复的速度让人体较能接受,同时也找出较佳的操控点。

 

针对长途旅行而设计的车款,在悬挂调校上则偏重舒适度。

在许多研究悬挂调整的实验室中,甚至可以找出人体各器官所感到不适的各个频率,一一加以避免,最后才能完成车辆悬挂调校。随着科技不断的进步,悬挂除了被动调整外,近年也出现半主动电子悬挂系统,透过车辆上sensor(传感器),侦测车辆动态以及当下不同路况做实时的调整,搭配不同的悬挂模式设定,满足骑士的需求。

 

半主动电子悬挂系统能侦测车辆动态以及当下不同路况做实时的调整。

文/摩力机车


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