详解摩托车悬挂系统2-内部结构、上/下悬挂以及簧下质量

详解摩托车悬挂系统2-内部结构、上/下悬挂以及簧下质量

首页休闲益智贴地骑手更新时间:2024-07-22

在之前的文章中我们已经提到:当谈及悬挂时,尽管并非车辆的基本结构,但它在操控性和舒适性方面却扮演着重要的角色。

无论是前置悬挂、后置悬挂系统、倒叉悬挂还是HONDA Unit Pro-link的多连杆设计,我们可将其分为三大要素:「悬挂机构」、「弹簧」和「阻尼器」。

在悬挂机构和阻尼器的协同作用下,形成了通常所说的减震器,结合悬挂机构后,才能充分发挥其功效。另外值得一提的是,前轮悬挂机构还必须具备转向功能,以确保良好的转向性能。

悬挂机构

悬挂机构是指负责引导车轮运动的机械结构,通常具有一个自由度。也就是说,悬挂机构可以使车轮在特定曲线或直线上来回运动。

例如,常见的倒叉悬挂机构可以通过内外管的组合进行伸缩,使车轮能够沿着直线来回运动,从而让车轮紧贴地面。而常见的多连杆悬挂,则是利用连杆组合以及后摇臂,限制车轮在一定范围内运动。

悬挂机构不仅需要限制车轮的运动,还必须承担来自各方向的力量。例如,在车辆转弯时,地面会对车轮施加反馈力,悬挂机构必须有效地将这种力量传递给车架,并缓冲反馈力,以保持整车稳定。

如果悬挂机构的刚性不足,受力过程中可能会发生过大的变形,进而导致扭曲和晃动,降低车辆的操控性能。

针对传统直筒式悬挂在车辆运行过程中需要吸收来自路面的颠簸,同时应对车辆转向或刹车时产生的横向和纵向力问题,因此衍生出不同的悬挂机构,如HOSSACK前悬挂系统。

这种系统让“转向”和“减震”两者独立运作。目前采用这种悬挂设计的厂商包括拥有专利的BMW Duolever前悬挂。

没错,其他厂家也拥有自己的独特设计。比如搭载于Moto2厂车的VYRUS 986 M2采用了搖臂式悬挂机构的Tesi系统,而新一代Goldwing搭载的是双横梁式前悬挂,两者均通过连杆和龙头进行转向。

前悬挂系统还包括单臂设计,其中最为人熟知的就是VESPA的“飞机鼻轮式单臂悬挂系统”,以及YAMAHA推出的RADD系统。

这些悬挂系统的设计都是为了解决传统直筒式前叉所存在的问题:在车辆行驶时吸收路面冲击而导致的伸缩。这样前悬挂就无需同时承受“转向产生的横向力道”和“制动时产生的纵向力道”,只需专注于前者即可。

上悬挂

上悬挂是一种悬挂设计,其中发动机吊架位于引擎上方。其优势在于抗扭转刚性强且减震效果出色,乘坐时较少感受到车辆震动,对于长途骑行来说减少了疲劳感。但上悬挂设计由于重心较高,在弯道过程中可能导致稳定性表现较差。

下悬挂

下悬挂是指发动机吊架位于发动机下方的悬挂设计。由于其重心相对较低,在弯道行驶时车身稳定性表现十分出色。如果你喜欢享受在山路上驰骋时的速度与刺激,下悬挂设计将非常适合你。然而,下吊架设计类似于“撑”式支撑引擎,其抗扭转刚性相对较弱。

零后仰悬挂系统 A.L.E.H.

零后仰悬挂系统 A.L.E.H.(Anti-Lift Engine Hanger System)是三阳SYM独创的技术。

它使得在车辆加速时,能有效地防止引擎下沉,并抑制悬挂部件的后仰,实现了前叉、后避震和引擎吊架三者之间的平衡。这样的设计不仅有助于骑手在绿灯起步时保持稳定表现,同时在加速时减少了不必要的扭动,特别是在车辆从弯道加速时,ALEH 系统带来了更加充分的信心。

弹簧

弹簧是支撑车身重量的主要结构之一,受到力量时会压缩至特定长度。因此每次骑手骑行时,车辆会因负荷而下沉,当骑手站起时,车辆则会回弹到原始高度,这都是由弹簧的特性所致。

在常见的直筒式悬挂中,弹簧一般藏在内外管之间,浸泡在阻尼油中,外观上无法直接看到弹簧。而在后悬挂系统中,弹簧通常与阻尼器结合成避震器,因此我们可以看到露出的弹簧部分。

弹簧的材质经过特殊处理的钢材,经捲曲加工而成,使用的钢条粗细是重要的设计参数。

同样材质、同样加工方法的情况下,钢条直径越粗,所制造出来的弹簧越坚硬;直径越细,则越柔软。所谓的“软硬”指的是在相同受力下,较坚硬的弹簧压缩量较小,而较柔软的弹簧则压缩量较大。

在悬挂调校中,弹簧的预载是一个重要考量,需要根据骑手的重量和骑行路况进行调整。

目前悬挂系统所采用的弹簧,可以根据其“线距”细分为三种类型:等线距、双线距以及渐进式线距。

这里的“线距”指的是弹簧本身的密度变化,从而导致不同的软硬特性。而这三种弹簧在功能上最大的差异在于随着荷载增加,弹簧的压缩量会有所不同。随着荷载的变化,不同类型的弹簧会展现出不同的压缩特性。

等线距、双线距以及渐进式线距

阻尼器

阻尼器是车辆恢复稳定并实现操控目标的关键部件,是避震器中另一个重要的组成部分。除了应用于车辆的避震系统外,在日常生活中也经常能看到阻尼器的身影。

例如,逃生门通常使用阻尼器作为缓冲装置。进行一个简单的小实验,当用力推动逃生门时,门会变得相对沉重;而当轻轻推动门时,尽管开启速度较慢,但门感觉更加轻盈。

以上所述即为阻尼器的基本特性。当阻尼器运动速度越快时,产生的阻力越大;运动速度较慢时,阻力也较小。此外,阻尼器产生的阻力方向必定与运动方向相反,因此阻尼器能够减缓运动并实现平稳恢复的功能。

在那些更注重性能表现的车型上,车厂大多会配置可调式阻尼系统。这种系统可以分为单向回弹阻尼可调和压缩、回弹可调的设计,甚至还推出了根据高低速度进行调节的阻尼器。

在摩托车上,阻尼器不仅用于避震系统,也用于转向稳定。所谓的钛尺(Steering Damper)是将阻尼器安装在龙头旋转轴上,以增强龙头的稳定性。正因如此,知名的避震器制造商通常也会生产钛尺产品,因为它们的设计原理是相同的。

簧下质量

若将悬挂系统简化为图中的几个部分,m代表着轮胎和前叉下半部的质量。由于这部分的质量位于弹簧以下,因此也称为簧下质量。

M则指弹簧以上的部分,包括悬挂系统上半部的结构和车身重量。这样简化的图示可以代表整个悬挂系统的作用,并常被用来讨论避震器的调校和反应。从悬挂反应的角度来看M/m质量比例,希望拉大M质量与m质量的差异,让车辆重量与轮胎、轮框的差异尽可能大。

这样做会使悬挂反应更为灵敏,同时也增强了轮胎的贴地性。这也是轮圈和轮胎必须尽可能轻量化的原因。

m质量越小,除了运动更为迅速之外,在作动的过程中对M的影响也越小,也就是说可以维持M行进的稳定性。因此,许多车友会选择将轮圈改为轻量化的锻造铝轮圈,或者是近年来出现的锻造镁合金和碳纤维轮圈,都是为了降低簧下质量m而设计的!这样的设计可以显著改善车辆的悬挂和性能表现。

当然,如果你的小钱钱足够多的话换成碳纤维轮圈也是完全没问题的。

下一次我们来说正减和倒减到底有什么不一样~

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