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看完就知道!Ford Mustang EcoBoost 如何靠「底盤」吃人夠夠!

【國王學苑】探索底盤絕對領域─《Ford Mustang EcoBoost》圖片來源:King Autos

在過去,說到美式肌肉車,多數人的印象都是大馬力、V8引擎,直線很猛但是操控性一蹋糊塗。由於用車環境的差異,以前的美國車的確都有著類似的形象。但是隨著各大汽車製造商的全球化策略成為主流,美國品牌也開始意識到車款在操控這方面的重要性,因此開始著手改善。《Ford》的做法即是將研發基地移至歐洲,藉由當地網羅的工程人才來改善過去美國車令人詬病的底盤設計。

時至今日,Ford美國當地的研發中心也已經擁有相當強勁的研發實力,因此在打造新世代《Mustang》之時,這間美國車廠組織了一支專屬的研發團隊,徹頭徹尾的重新設計這款肌肉車,並且在新設計當中加入過去經典的元素。撇除外觀與內裝的進步,新世代Mustang在底盤上最主要的改進即是使用了「獨立式後軸懸吊結構」。這可是Mustang車系有史以來頭一遭,不過其實這個概念早在第一代Mustang就曾經出現過。

【國王學苑】探索底盤絕對領域─《Ford Mustang EcoBoost》圖片來源:King Autos

當年Ford發起Mustang第一代的研發計畫之前,其概念車設計團隊當中有一位來自德國的工程師Klaus Arning就曾經打造出一套前後獨立懸吊系統。這位工程師於1960年初期註冊其設計的懸吊系統專利,並且將其應用在1962年的Mustang概念車之上,隨後Klaus Arning即埋頭於如何將這套懸吊結構應用在量產版本之上。很可惜,雖然在1963年的測試當中,許多Ford內部的人員對於這套獨立懸吊系統改善的行路品質以及操控表現都相當驚豔,但是以當時的製造技術來說,這種複雜結構的重量以及量產成本實在太高,因而在最後階段被否決,改以最簡易的非獨立式懸吊進行量產。就這樣一代拖一代,最後終於才在現行的Mustang上實現量產。

說了這麼多,這次國王車訊特別商借了搭載2.3升EcoBoost引擎的Ford Mustang,帶領讀者來看看這款肌肉車的底盤結構。而為了與其他競爭對手抗衡,Mustang的獨立式後軸懸吊結構又有何特別之處?

【國王學苑】探索底盤絕對領域─《Ford Mustang EcoBoost》圖片來源:King Autos

此外,這次Ford原廠出借的此輛Mustang為50週年紀念版,不但標配了Performance Pack性能套件,還加裝了來自美國改裝大廠Classic Design Concepts的空力套件,包括了霧黑車貼、車頭下氣壩擾流套件、車側導流套件、車頂尾翼、車尾大型尾翼等等。

 

前懸吊

【國王學苑】探索底盤絕對領域─《Ford Mustang EcoBoost》圖片來源:Ford

截至目前為止, 「探索底盤絕對領域」專題的三款車當中,僅有一款在前軸為雙A臂設計,其他皆為麥花臣懸吊結構。而雖然這次Mustang的前軸也是麥花臣形式,但是在結構上卻與先前看過的麥花臣有所不同。這一代的野馬在前軸懸吊結構上,由過去的「單支點一體式L型下支臂」改為「雙支點二連桿」的結構。關於這兩種結構的詳細差異,國王車訊之後將會另外開啟一篇關於麥花臣結構的專題來進行探討。在這裡就先簡單的說明,Mustang採用此種二連桿結構的原因主要為空間上的配套措施以及改善懸吊幾何來增加動態的穩定性。

 

▼圖中黃色箭頭為「側向連桿」,主要支撐過彎時的橫向力道;綠色箭頭原廠稱作「張力連桿」,主要用以承受煞車時輪胎縱向的拉力。

【國王學苑】探索底盤絕對領域─《Ford Mustang EcoBoost》圖片來源:King Autos

【國王學苑】探索底盤絕對領域─《Ford Mustang EcoBoost》圖片來源:King Autos

為了對應大尺寸的輪胎,Mustang的前避震筒身有一部分為內凹扁平的設計 (紅圈處)來避免輪胎與筒身相互干涉,從這裡也能夠判斷Mustang所配置的前避震器為複筒式設計。

【國王學苑】探索底盤絕對領域─《Ford Mustang EcoBoost》圖片來源:King Autos

另外,這款車在前軸採用了直徑33mm的空心防傾桿。Ford表示空心設計是為了減輕重量,而為了提升防傾桿的效益,Mustang的防傾連桿 (下圖紅色箭頭)是直接連接在避震器筒身之上,這麼做的優點在於防傾桿和車輪的做動比例會相當接近1比1,簡單來說就是讓防傾桿的做動更加直接。

【國王學苑】探索底盤絕對領域─《Ford Mustang EcoBoost》圖片來源:King Autos

除了懸吊系統之外,由於台灣引進的Mustang EcoBoost都有搭配Performance Pack性能套件,因此前煞車系統為Brembo出品的四活塞卡鉗加上352mm的通風碟盤,後煞車系統則為單活塞卡鉗搭配330mm的通風碟盤。另外,這套性能套件還將前後懸吊的彈簧、底盤襯套以及防傾桿升級,後懸吊的阻尼桶也升級為單筒式的設計來強化懸吊性能。

【國王學苑】探索底盤絕對領域─《Ford Mustang EcoBoost》圖片來源:King Autos

後懸吊

【國王學苑】探索底盤絕對領域─《Ford Mustang EcoBoost》圖片來源:Ford

第一眼看到Mustang全新設計的後軸懸吊,大概多數人都會覺得相當複雜。不過其實這套懸吊結構只是形式比較特別的多連桿結構,接下來就讓我們把它一一拆解來分析各個組件的作用。

【國王學苑】探索底盤絕對領域─《Ford Mustang EcoBoost》圖片來源:King Autos

這副獨立式懸吊結構最明顯的組件為H型的下支臂 (紅色箭頭),做為整個架構當中體積最龐大的連桿以及彈簧與阻尼筒的基座,這支下支臂主要的任務為承受車輛側向以及垂直的力道。而雖然其形狀為H型,實際上卻可以視為類似雙A臂的三角形 (如圖黃線所示)。此時煞車與加速所產生的縱向力道則由Toe連桿 (綠色箭頭)來負責支撐,使得車輛的Toe不至於產生變化而導致車輛動態上的不穩定。

【國王學苑】探索底盤絕對領域─《Ford Mustang EcoBoost》圖片來源:King Autos

下方看到懸吊結構的上部,一支U型的上支臂 (黃色箭頭)使得後懸吊在壓縮時能夠產生負Camber的變化以在車輛過彎時維持輪胎的接地面積。但是由於此種形式的單支上支臂並無法像雙A臂的上A臂一樣承受煞車與加速時讓羊角旋轉的扭力 (如紅色箭頭所示),為此,Ford採用了一個特別的方式來解決此狀況。

【國王學苑】探索底盤絕對領域─《Ford Mustang EcoBoost》圖片來源:King Autos

下圖中由H型下支臂連接至羊角的小連桿被Ford稱做為「Integral Link」(深紅色箭頭),這支小連桿能夠支撐煞車及加速時的扭力來防止羊角旋轉,也是為何下支臂會設計為H型而非三角形的原因。雖然此車EcoBoost引擎的扭力並不驚人,但是由於Mustang還搭載了5.0升的自然進氣V8引擎,甚至還有性能更進階的GT350車型,因此Ford特別利用此設計來控制後懸吊做動的穩定性。

【國王學苑】探索底盤絕對領域─《Ford Mustang EcoBoost》圖片來源:King Autos

有了Integral Link,上支臂得以單純的做為Camber變化的控制臂,但同時也增加了下支臂的負擔,這就是為什麼H型下支臂會如此粗壯的原因。為了讓整個懸吊系統不至於過重,Mustang全車系的後羊角、自排變速箱固定架、H型下支臂以及後煞車卡鉗都以鋁合金製作來減輕重量。而為了將後廂空間最大化,Mustang的後軸懸吊採用了彈簧及阻尼筒分離的設計。後防傾桿尺寸為21mm,和前防傾桿一樣為了輕量化也是採用空心設計。

【國王學苑】探索底盤絕對領域─《Ford Mustang EcoBoost》圖片來源:King Autos

或許有讀者會好奇,大費周章的設計這樣特別的懸吊,為什麼不直接使用比較單純的雙A臂結構?其實主要原因為空間上的配置。雖然Mustang被視為性能車、Fun Car,但是同時Ford也希望保有一定程度的實用性,因此就需要較為寬敞的行李廂空間與較平整的後座等。假使採用雙A臂設計,很容易就會壓縮到這些地方的空間。如果在這款車上使用結構較為緊湊、較不占空間的小型雙A臂 (如先前看過的Subaru底盤),卻又會產生強度不足、懸吊幾何變化不理想等等的疑慮,這也是「Integral Link獨立式懸吊」誕生的原因。

 

底盤測試儀

在看測試結果之前,要先來告訴大家「底盤測試儀」的意義。底盤測試儀的原理是利用不同頻率的震動來量測輪胎的「接地壓力」,如果圖表越接近水平線,代表懸吊在各個震動頻率都能夠保持幾乎一樣的接地壓力,通常也代表著較為運動化、阻尼設定較強、著重抓地力與操控的設定。如果曲線呈現類似V字形,則通常代表較為舒適、或者阻尼設定較弱、懸吊能夠吸收較多的路面衝擊力道,而越深V通常代表著越舒適的設定。另外,曲線上「點」分布的密集程度也代表著避震的反應,如果點的分布較疏甚至破碎,可能表示避震器在特定震動頻率的做動反應不足導致儀器判讀不到輪胎的接地壓力,或者是避震器有問題。因此底盤測試儀不僅能夠用以判斷車輛的避震特性,也能夠做為避震器是否異常的依據。

必須注意,底盤測試儀給的是一個「參考數據」來提供專業人士判斷避震器的特性或者檢測問題。事實上懸吊設計博大精深,有些測出V型曲線的車款依舊擁有非常優秀的操控感受,而測出近乎水平曲線的車款在行路品質上也可以相當舒適。因此不能完全以曲線形狀來斷定車輛的操控特性。

將Mustang架上底盤測試儀,這款肌肉車的前軸避震器測出了相當明顯的V型曲線。其中原因除了先前提到的複筒式設計在先天上就會有阻尼較軟的情況之外,EcoBoost引擎重量較輕也是Ford未使用高係數阻尼的理由之一。

 

▼Mustang前軸的測試曲線圖。

【國王學苑】探索底盤絕對領域─《Ford Mustang EcoBoost》圖片來源:King Autos

看到後軸的部分,可以看出阻尼係數比前軸來的高。這部分則是因為Performance Pack性能套件將後懸吊阻尼更換為較偏向性能取向的單筒式設計。

▼Mustang後軸的測試曲線圖。

【國王學苑】探索底盤絕對領域─《Ford Mustang EcoBoost》圖片來源:King Autos

雖然Mustang的阻尼設定為前軟後硬,不過大概是因為高達1,650公斤的車重,實際駕駛時底盤的整體感受依舊是偏軟。話雖如此,Mustang EcoBoost的操控性還是相當不錯,同時也維持了良好的舒適性。編輯本人認為假使是性能取向更明顯的Mustang GT,在操控性上應該已經足以和歐系競爭對手抗衡。

 

定位角度

在四輪定位這方面,消費者要建立一個正確的觀念。以市售車來說,強調數據上的「絕對精準」或「絕對對稱」意義並不大。除了每一台定位儀器的校準不同以外,每一次的定位數據也會因為市售車底盤的橡膠鐵套形變或者其他環境變因而有些微不同的結果,只要誤差在合理範圍內就有參考價值。這也是為什麼原廠給的定位數據通常會有一個建議數值與寬容值。

以定位機台進行測量,Mustang的前軸在Toe的設定上為些微的Toe out,搭配超過7度的Caster角度能夠推斷其懸吊設定較為偏向操控方面的表現。而由於大角度的Caster能夠在輪胎轉向時,產生更大的動態Camber變化,讓這款肌肉車得以採用較小的靜態Camber設定,如此一來就能兼顧直線與過彎時輪胎的接地面積。

後軸的部分,為了優化過彎時輪胎的貼地性,Mustang採用了較大的Camber設定,達到1.5度上下。Toe的設定則是些微的Toe in來保持直線行駛的穩定性。

看到這裡,讀者應該能夠了解到新世代的Mustang在底盤設計上所下的苦功,因此現在的Mustang已經不再是過去只能衝衝直線的美式肌肉車。在肌肉十足的外表下,即使體態仍然有些沉重,但是也擁有著相當敏捷的操控表現。

 

Ford Mustang EcoBoost的定位數據
前軸
左Camber 右Camber
-1.04度 -0.70度
左Toe 右Toe
-0.03度 -0.12度
總Toe
Toe out 0.15度
左Caster 右Caster
 +7.48度  +7.76度
後軸
左Camber 右Camber
 -1.69度  -1.32度
左Toe 右Toe
 +0.03度  +0.23度
總Toe
Toe in 0.26度

資料來源:King Autos

 

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