【國王學苑】探索底盤絕對領域─《Ford Ranger》

2019-04-02 18:40:36

在過去的 【國王學苑】探索底盤絕對領域專題當中，我們曾經解析過各種車款甚至是學生方程式賽車的底盤，在不同的用途與需求之下，每種底盤的設計都有著不同的差異。而這次的主角《Ford Ranger》，就要來讓我們見識一下身為一款勇猛耐操的貨卡，在底盤設計上究竟與一般高底盤的車型有何差異。

前懸吊結構

▲Ford Ranger的雙A臂前懸吊

升起Ford Ranger，映入眼簾的即是其雙A臂前懸吊結構。就一款越野、商用取向的車款來說，「操控性」應該不會是Ranger使用雙A臂結構的原因，那麼為什麼不使用像麥花臣這樣簡單、低成本的前懸吊結構呢？其實在高車身以及重負載的需求下，假設Ranger前軸使用麥花臣，那麼勢必要開發非常粗壯的避震器來支撐長行程、重量和路面衝擊，這樣一來除了喪失麥花臣懸吊節省空間的優勢，避震器重量也會非常沉重，成本也會因此上升。

所以，雙A臂結構雖然較為複雜，但是優異的結構剛性使得懸吊支臂不需要非常粗壯就足以應付Ranger的負重需求，同時也讓原廠工程師能夠擁有更多的彈性去設計合乎Ranger用途的懸吊動態。

雙A臂懸吊因為上下兩支A臂的形狀與車身支點能夠形成剛性非常高的三角形，因此對於縱向和側向力道的支撐性都非常優異，所以即便對應Ranger這般超過兩噸重的貨卡，也不需要使用尺寸太過誇張的結構就擁有足夠強度。

為了配合高扁平比的大尺寸胎圈搭配，Ranger前懸吊的羊角設計了延伸支臂(黃色箭頭)和上A臂(紅色箭頭)連接來避免和胎圈干涉。從照片可以看到羊角延伸支臂有著特別的造型，在整個支臂和上A臂的支點錯位，這也是為了避免和周邊零件干涉。雖然照片上看不太出來，但是如果這支延伸支臂沒有和上A臂支點錯位，那向外退會干涉胎圈，向內縮則會干涉避震器，因此只好以向後方錯位的方式來進行閃避。

Ranger的羊角藉由延伸支臂來搭配大尺寸胎圈
Ranger的羊角延伸支臂和上A臂接點錯位來避免干涉

除此之外，這支羊角延伸支臂上端還有兩個鎖點，一個是負責固定防傾桿連桿(綠色箭頭)，另一個較小的鎖點則是用來鎖附固定煞車油管的支架(藍色箭頭)。以Ranger這個大塊頭來說，整個前懸吊的結構設計的相當緊湊，佔據的空間也並不大。而由於整個懸吊結構在做動的時候，主要受力的部位是避震器和下A臂，因此可以看到這兩個零件都相當粗壯，而相比之下擔任輔助角色的上A臂則單薄許多，在不影響懸吊強度的情況下順便達到輕量化的作用。

羊角延伸支臂上的防傾桿連桿和煞車油管支架鎖點
輔助角色的上A臂相對單薄
主要受力的避震器和下A臂較為粗壯

另外，Ford Ranger和多數貨卡以及部分越野車一樣，在輪圈上都是六孔設計。利用較多的螺柱來增加強度，以應付拖曳重物或者載重、越野路面衝擊等情況下對於輪圈的負荷，防傾桿直徑也達到31mm，以克服沉重車身帶來的側傾。而前軸底盤相當完整的下護板主要是為了保護引擎油底殼和變速箱等機構，而非空力上的考量。

Ford Ranger採用六孔輪圈設計
前防傾桿的直徑達到31mm
前底盤下護板主要為保護動力系統，並非空力考量

後懸吊結構

▲Ranger的葉片簧後懸吊

Ranger的後懸吊採用許多貨車愛用的葉片簧結構。葉片簧懸吊利用數片長短不同的鋼片組成一組具有彈性的支架，兩端固定在底盤之後，直接坐落在車軸上，乘載著車身並且負責車軸的上下做動。基本上葉片簧懸吊沒有幾何變化，僅能夠進行上下運動，但是因為其簡單的鋼片架構和較大的面積能夠分散重量，讓葉片簧有著很高的負重能耐，因此廣泛應用在需要負重的貨卡、貨車或者其他商用及軍用車款上。

▲葉片簧的結構簡單、載重能力強

然而，葉片簧的高剛性既是優點也是缺點，在沒有負重的情況下，葉片簧的硬度非常高，所以對於舒適性來說有著負面影響，沒有幾何變化也讓葉片簧在操控性方面有著諸多弱勢。但是就Ford Ranger這樣需要載重的車款來說，葉片簧可以說是耐操又妥當的最佳選擇。

細看Ranger的後軸，除了非常粗勇的固定軸之外，還有由五片鋼片組成的葉片簧。當承載重量時，重量會分散在每一片鋼片上，避免重量集中在一個點上。阻尼筒則分別固定在車軸的右前(紅色箭頭)和左後(黃色箭頭)位置，這能夠讓車軸在上下做動的時候被約束在中央位置，減少車軸前後偏位的機會發生。

▲Ranger後軸的阻尼筒分別固定在車軸的前後側

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。

透過底盤測試儀來測量Ford Ranger的懸吊特性，可以看到前軸呈現偏向舒適的V形曲線，但是較少的數據點也意味著懸吊做動反應速度不足。同樣的情況發生在後軸，但是有一小段震動頻率甚至完全沒有數值，暴露出葉片簧懸吊做動反應不理想、貼地性較差的先天弱勢，而這或許和測量當時沒有負重也有一些關係。

Ford Ranger前懸吊底盤測試曲線
Ford Ranger後懸吊底盤測試曲線

即便如此，實際駕駛這一代Ford Ranger時，雖然後軸葉片簧較多彈跳的懸吊特性仍然存在，但是其行路品質、舒適性和避震器對於坑洞及碎震的處理都已經越來越接近SUV，不得不說假使停車位不是問題，Ranger這樣一款能夠和SUV一樣乘載五人，又可以搬運大量貨物，還擁有優異越野能力和接近SUV乘駕質感的雙廂貨卡，實在是台灣目前車市當中不可多得的多功能車型。