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冷知识:摩托车车架的秘密

   日期:2019-01-12     来源:《摩托车》    浏览:228    评论:0    
核心提示:一位优秀的运动员,除了拥有一颗活力充沛的心脏,还需要强健的骨骼、雄壮的肌肉来支撑。摩托车同样如此,必须拥有优秀的车架,才
 一位优秀的运动员,

除了拥有一颗活力充沛的心脏,

还需要强健的骨骼、雄壮的肌肉来支撑。

摩托车同样如此,

必须拥有优秀的车架,

才能驾驭高性能的发动机。

就让我们一起来揭开车架的秘密……

如果说,发动机是摩托车的“心脏”,那么车架就是摩托车的“骨骼”。车架与摩托车的操控性能、乘骑舒适度密切相关。车架支撑着发动机,为转向机构和后减震器提供固定位置,承载着骑手、乘客和他们的行李,此外还为油箱、蓄电池等提供安装位置等等。

拆开摩托车的外壳,除去油箱、空气室、蓄电池等附件,你会更加清楚地看到这些“骨骼”的作用:在车架的前部,我们会发现这里安装着转向头管;在车架的后部,你会看到后摇臂在这里与车架相接。有的车架紧紧拥抱发动机,目的是增强车架的整体刚性;但是也有相反的,有的摩托车没有严格意义上的车架,你只看到前副车架和后副车架直接安装在发动机上……

摩托车车架材料种类繁多。早期的摩托车,其实就是自行车+发动机,因此最常见的车架材料就是自行车的钢管了。随着材料技术发展带来新的可能,随着摩托车性能提升的内在要求,车架材料有了更多选择,除了常见的钢材,铝合金、镁合金、钛合金、碳纤维等各种材料都得到运用,由各种材料混合配置而成的车架也出现了。

车架的类型多种多样,车架的材料丰富多彩。需要指出的是,没有完美的、能够包打天下的车架,具体款型的摩托车车架选择哪种结构、哪种材料,牵涉到车型定位、质量分配、所需刚性、动力性能、速度、功能用途、销售价格等因素,其实是一个综合优化比选的最终平衡结果。

1 钢管摇篮车架

★ 基本结构:有单摇篮、双摇篮、半双摇篮等结构。双摇篮车架由两个单摇篮车架并列构成,通常会把上方的双管梁简化为较粗的单管梁。半双摇篮车架介于双摇篮车架和单摇篮车架之间,上方简化为单管梁,下管也是单管柱,底部是双管梁。

★ 优点:结构简单,生产成本较低。

★ 用途:主要用于中小排量街车和不追求高速度的巡航车、复古摩托车。

★ 代表车型:雅马哈SR400。

雅马哈SR400定位于复古休闲驾驶。因此,这颗大单缸未做强化处理,厂家公布的动力性能是最大功率17.1kW(6500r/min),最大扭矩27.4N·m(3000r/min),转速红线设置在7000r/min。尽管动力性能并不出色,但用于日常通勤、巡游,已经足够。起步出发时,得益于399mL的排量,大单缸在低转速时扭矩强韧,在2000r/min起就很有劲头了。而且,新的电子燃油喷射系统设置得很好,动力输出很流畅,全转速过程都可以准确掌控动力发放。

SR400的高拉力钢管车架,则采用了苗条的半双摇篮式结构,与这颗大单缸发动机搭档得相当默契。这一结构自SR400问世以来就未曾改变过,在强度、刚性、重量之间达成了平衡。这具钢管车架内藏玄机——发动机的机油,就储存在车架的主下管内。这种设计,允许SR400的发动机采用干油底壳的结构,这样就降低了发动机整体高度,增加了最小离地间隙,提供充裕的过弯空间。跑在公路上,我们感觉SR400操控起来灵活省力;通过弯道时,由于单缸体型苗条,转弯空间很宽裕,过弯显得轻松自然。

当然,作为复古单缸街车,SR400不可能跑得太快。如果在平直的公路上,将挡位挂到5挡,持续拧开油门,可以跑到160km/h。不过,此时发动机感觉比较吃力,振动比较明显。相对而言,这颗发动机最合适的转速是在3000r/min到5000r/min之间,此时单缸发动机发出很节奏感的声浪,动力输出、车架、悬挂系统协调默契。如果以80km/h~100km/h之间的速度奔跑,无论骑手还是乘客,感觉都很舒服。

2 钢管格子车架

★ 基本结构:采用圆形管或椭圆形管,通过熔焊或钎焊的工艺,装备出格架大梁结构。钢管组成的格子通常是三角形的,以强化结构稳定。

★ 优点:结构坚固、质量轻巧。

★ 用途:主要用于大中排量的街车。

★ 代表车型:杜卡迪Monster 1200R。

尽管缸径、冲程、排量都维持不变,但Monster 1200R已经变得更加暴力,最大功率增长了10%,最大扭矩增强了5.5% ,分别达到了117.7 kW(9250r/min)和131.4N·m(7750 r/min),绝对是怪兽家族中最凶猛的成员!这颗Testastretta 11°DS发动机不仅峰值动力提高,而且在全转速范围内的动力都得到增强——低转速扭矩强韧,在转速只有3500r/min时,发动机已经能够输出75%的扭矩,供由骑手掌控发挥;随着转速的拉升,L型双缸更加兴奋,在中段转速时加速强劲,而且劲头一直持续到转速红线10500r/min。据测试,从静止加速到100km/h,怪兽只需3.2s,极速可以超过250km/h!

Monster 1200R继承了杜卡迪经典的铬钼合金钢管格子车架,但针对火爆性能作了进化——车架直接锁在汽缸头上,这是借鉴超级跑车Panigale的先进技术,在减轻重量的同时,实现了异常紧凑的结构。与此同时,车架采用了大口径的铬钼合金钢管,有效增加了抗扭刚性,襄助提升运动性能。为了提高过弯空间,车架设置提高,前后都增加了15mm,座高相应增加到830mm。这一新的人机三角,保证了舒适自然的驾驶姿势,同时优化了公路和赛道驾驶控制,实现了三者间的较好平衡。

与钢管格子车架相得益彰的是高规格的奥林斯悬挂系统。前轮安装的是完全可调的48 mm倒立式前叉,内管采用氮化钛处理,为骑手提供丰富细腻的前端反馈;与之默契配合的,是后部的奥林斯单筒减震器,让Monster 1200R既可以在公路上舒适乘骑,又能够在赛道激情飞驰!此外,新配置的奥林斯转向阻尼器,无论是猛烈加速,还是超高速飞驰,都能保证车头和把手的充分稳定,大大增强骑手驾驭怪兽的自信心!

3 混合结构车架

★ 基本结构:主结构是钢管格子车架,但在车架后下方加入了合金板材来强化。上部的钢管格子车架与发动机相接,后下方的合金板材与后摇臂相接。

★ 优点:结构坚固、质量轻巧,强度进一步增加。

★ 用途:主要用于高性能NK街车。

★ 代表车型:阿普利亚Dorsoduro 900。

欧洲人对滑胎车情有独钟。作为欧洲著名品牌,阿普利亚在滑胎车方面堪称行家里手,迄今已经获得过多次世界滑胎车锦标赛冠军。他们融入了丰富赛道经验的Dorsoduro 900,给骑手带来不一样的激情。

上一代Dorsoduro 750已经获得广泛赞誉,但是相较于优秀的车架,750mL的双缸动力不够火爆,尤其是与杜卡迪的同类车型相比。面对骑手们提出的更高企盼,阿普利亚给出了Dorsoduro 900的答案,以冲劲十足的V型双缸抗击杜卡迪L型双缸的进攻。

随着动力心脏的扩容,动力水涨船高,Dorsoduro 900最大功率提高到70.0kW(8750r/min),最大扭矩则增长到90.0N·m(6500r/min),双双超越了上一代。阿普利亚宣称,Dorsoduro 900在全转速范围内的扭矩都超过了Dorsoduro 750,而且扭矩曲线更平坦,易于骑手准确掌控动力发放。

阿普利亚赛车在征战世界滑胎车锦标赛时很有竞争力,杀手锏之一就是操作灵敏、掌控高效的车架。Dorsoduro 900的车架采用了钢管+铝合金侧板混合结构,这种“杂交”车架具有重量轻、刚性强的优点,其中拥抱汽缸、连接转向头的上部车架是纤巧的钢管格子结构,拥抱曲轴箱部分的下部车架则是高刚性铝合金板材,两者通过高强度螺栓牢固锁在一起。针对从750mL扩容到900mL的V型双缸,阿普利亚工程师相应增加了车架整体刚性,以有效驾驭动力。

悬挂系统相应升级。前轮配置的是KYB 41mm倒立式前叉,160mm的长行程是滑胎车特有的设置,具有很强的消化冲击、颠簸能力,支持骑手采用强硬激进的驾驶方式。后轮的单筒减震器行程同样是160mm,以近乎水平的角度侧面安装到右边的铝合金摇臂上,这种的安装方式不仅便于骑手调节弹簧预载和液压回弹,而且方便工程师师科学布置排气管走向,同时避免了排气管热量影响后减震器的液压油。

4 铝合金双梁车架

★ 基本结构:双梁跨过发动机,从转向头横亘到后摇臂的前端。双梁设计要尽量短,以获得更强的刚性。

★ 优点:高强度、高刚性。

★ 用途:主要用于超级跑车等运动车型。

★ 代表车型:雅马哈YZF-R1。

随着HP4、RSV4等新锐的强势崛起,雅马哈奋起抗击,推出了全新平台的YZF-R1,武装了全新设计的并列四缸,无须启用强制进气,就把最大功率提高到约148kW,比上一代增加了10%!这颗热力四射的烈火雄心,赋予YZF-R1极佳的功率重量比,加速异常犀利!

车架同样是全新设计,目标是获得精确、爽快的操控响应。针对热血澎湃的并列四缸,雅马哈优化了铝合金双梁车架,并通过4个点把发动机作为强化单元紧紧拥抱;上桁架结构的铝合金后摇臂,具有异乎寻常的强度,以驾驭200马力;副车架则采用了镁合金,目标是高强度、轻质量。

说到减轻重量,雅马哈用了很多心思,最具代表性的当属发动机连杆。这组采用了特殊加工工艺制造的连杆,材料为全钛合金,这在量产型摩托车中属于头次使用!与传统的钢质连杆相比,重量减轻了40%,极大降低了惯性!同时,全新设计的曲轴也减轻了20%,这些让发动机响应变得很敏感,特别是高转速区域竞争力十足!此外,采用4—2—1结构的排气系统,同样使用了钛合金材料制造,而轮辋则用上了镁合金,让前后轮辋的质量分别减轻了4%和11%,加速、制动更加得心应手。这些轻质高强度的材料,把YZF-R1的体重减轻到179kg,即使油箱加满汽油,重量也不超过200kg。

同样让人惊喜的是,YZF-R1成为站在最前沿的“智能机器”!首次采用的六轴惯性测量单元(IMU),精密灵敏的侧滑控制系统(SC)、防前轮抬起控制系统(ATC)、发车控制系统(LC)、带有倾斜传感功能的牵引力控制系统(TC)、快速换挡器以及防抱死制动系统+联合制动系统(UBS)……通过最先进、最智能的电子系统,YZF-R1让骑手充分领会什么叫“深度掌控”!

5 单壳车架

★ 基本结构:单壳车架其实更多地用于轿车领域。摩托车的单壳车架由一个单元构成,采用中空结构,外壳承担了蓄电池等较多零部件的荷载。

★ 优点:强度、刚性都很大,但是生产成本较高。

★ 用途:主要用于超级跑车、运动旅行摩托车。

★ 代表车型:川崎1400 GTR。

运动旅行车数量不在少,但如果用高标准来衡量,包括兼具动力充沛、操控自然、乘骑舒适,支持骑手日行千里、穿州过府地长途跋涉,那么这个数量就变得屈指可数了。

毫无疑问,在这个屈指可数中,川崎1400 GTR位居其列。

让1400 GTR引以为傲的,当然是排量高达1352mL的发动机。这台来自于“超级忍者”ZX-14的动力心脏,是排量最大的并列四缸发动机,能够爆发114kW(8800r/min)的最大功率和136N·m(6200r/min)的最大扭矩,动力沉雄绝伦。因此,骑手驾驭这匹神骏,永远不必顾虑动力不够用,加速、超车异常简单,只需拧动油门,后轮几乎没有延迟地迅猛加速。虽然重量超过了300kg,但是这对于超强的并列四缸来说根本不在话下,即使偕同友人、满负辎重,1400 GTR仍然举重若轻,高速巡航如同闲庭信步!

K-ACT ABS加强了旅途安全的保驾护航。首先是提供防抱死制动系统升级到最新一代,尺寸更紧凑,控制更准确,优化了这套联合防抱死制动系统的操作体验。其次是联合制动功能,骑手在单独操作前制动握杆或后制动踏板时,K-ACT ABS会自动合理分配压力给前后轮,实现联合制动,让制动更加稳定可控。最新版K-ACT ABS修改了设置,当骑手踩下后制动杆时,联动的前制动制动力有所减少,让骑手感觉更加自然,特别是在慢速通行U形弯道时。

1400 GTR配置了强韧的悬挂系统。前轮安装的是43mm倒立式前叉,为骑手提供比较清晰的路面反馈;后部的气压式单筒减震器做了优化,首段预载设置得比较硬朗,负重出行时感觉更给力。车架显得比较独特,这是中空式铝合金单壳车架,具有宽度窄、高强度、高刚性的特点,而且比较轻巧,赋予1400 GTR较强的运动本领。单壳车架从巨大的转向头跨过发动机与摇臂枢轴连接,从而将发动机紧紧地“包裹”起来。新版1400 GTR的转向柱用上了改进型密封圈,减少了摩擦,让骑手感觉转向更顺畅、更省力。

6 碳纤维车架

★ 基本结构:采用碳纤维材料,并根据材料强度大、重量轻的特点设计结构,以获得最佳操控性能。

★ 优点:强度大、刚性大、质量轻,但是价格昂贵。

★ 用途:主要用于高规格的超级跑车。

★ 代表车型:宝马HP4 RACE。

自2009年秋季惊艳亮相以来,宝马S 1000 RR就被认为是大器晚成之作。尽管宝马很迟进军超级摩托车,但是S 1000 RR凭借强悍的动力、优秀的操控性能以及高度智能的电子辅助装备,一举跃居超级跑车的第一阵列。

尽管S 1000 RR位居优秀超跑之列,但是仍然留有提升空间,这就是HP4。更雄浑的中段转速扭矩、更轻巧的簧下质量、更完备的电子智能辅助装备,赋予HP4出类拔萃的运动性能,被业界认为是赛车水准的骏马,无需任何改装,即可冲上赛场厮杀!

站在S 1000 RR和HP4的高峰上, HP4 RACE再次拔高,性能之火爆、杀伤力之强大,可以想见!S 1000 RR相比,HP4 RACE的转速更快、更高,转速红线设置在14500r/min;最大功率飙升到158kW13900r/min),最大扭矩达到120N·m10000r/min),分别比S 1000 RR高出12kW7N·m

与强化动力形成鲜明反差的,则是进一步减轻质量,净质量被削减至不可思议的146kg!要知道,这一数值甚至比竞逐WSBK的赛车还轻,比MotoGP赛车只重了一点点!HP4 RACE减轻重量的最大措施,是武装上完整的碳纤维车架,这在量产型摩托车上首次使用。这款碳纤维车架重量只有区区7.8kg,有效降低了HP4 RACE的整车质量。碳纤维车架采用了桥式结构,并列四缸发动机前倾32°后,与其紧固锁定,成为车架的强化单元。这具碳纤维车架,匹配了由FGR300倒叉+TTX单筒减震器构成的奥林斯赛车悬挂系统,实现了异常犀利的车架性能,轻盈精准,赋予骑手出类拔萃的操控体验!

 
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