【國王學苑】探索底盤絕對領域─《Suzuki Jimny》

2019-08-11 10:30:42

【國王學苑】探索底盤絕對領域專題至今介紹了不少各式各樣的底盤設計，不過這次的主角《Suzuki Jimny》卻是首次出現的純種越野底盤。究竟越野車的底盤架構和懸吊設計和一般市售車有著什麼樣的差異？賣到翻掉的新世代Jimny又是如何克服前代車款的缺點，讓這款小型越野車更能夠應付一般乘用的需求？就讓我們來一一詳細介紹。

懸吊結構

▲Jimny前後懸吊皆採三連桿固定軸設計

以目前市售的乘用車來說，前、後懸吊多半會有著不一樣的結構，但是在以越野性能為考量的Jimny身上，前後懸吊都是採用了三連桿固定軸設計，超長的懸吊行程讓Jimny能夠輕鬆的面對各種崎嶇地形。

三連桿固定軸是越野車懸吊當中較為簡易的一種設計，由兩支連接著固定軸的縱向連桿(紅色箭頭)以及一支橫向連桿(藍色箭頭)組成。其中，兩支縱向連桿能夠承受加速、減速時的縱向力道，橫向連桿則支撐著橫向力道，大幅降低輪軸左右拉扯的幅度。

▲Jimny的三連桿固定軸懸吊結構

三連桿懸吊可以容許左右輪出現很大的高低落差，在不平整的路面、林道等路況得以輕鬆翻山越嶺。不過，三連桿這類功能性導向的懸吊系統在一般路面卻顯得較為吃力，除了長行程帶來的晃動感較多，其懸吊幾何變化(或者說缺乏變化)的特性，也讓車輪的貼地性較不理想。

為了減輕高底盤、長行程的晃動感，Suzuki在Jimny的前軸搭配了一支27mm的防傾桿，讓Jimny在一般道路行駛時有著較高的穩定性。至於後軸則為了保留較強的越野能耐，而沒有配置防傾桿，這讓Jimny的後懸吊可以有著相當驚人的左右高低落差，不愧對其純種越野車的身分。

27mm防傾桿
彈簧與阻尼分離設計

轉向機構

三連桿固定軸的前懸吊設計，使得Jimny的轉向機構有別於一般乘用車。一般乘用車的轉向機構通常為一支方向機，左右各有一支連接著羊角的方向機舵桿，藉由方向機內部的齒輪結構，在轉向時一推一拉牽動舵桿來轉動車輪。至於Jimny的轉向機構，則是透過兩支轉向連桿相互連動來達成轉向功能。

從下圖可以看到，前轉向連桿(紅色箭頭)連接著方向機擺臂(黃色箭頭)，再連接到右車輪羊角的前端(綠色箭頭)，後轉向連桿則連接著左右兩邊羊角的後端(藍色箭頭)，也因此Jimny前軸左右兩邊的羊角為不對稱設計。另外，後轉向連桿也有前軸Toe角度的調整功能，至於連接著前轉向連桿的黑色阻尼棒(白色箭頭)，作用在於減輕、緩衝前輪因為路面拉扯或者轉向軸主銷間隙產生的車輪擺動。

Jimny轉向機構全貌
前轉向連桿、方向機擺臂和轉向阻尼
右前輪羊角與轉向連桿
左前輪羊角與轉向連桿

為了讓固定軸設計的前輪能夠轉向，Jimny以及這類懸吊設計的越野車前軸通常仰賴的是設計在輪軸上的轉向軸主銷來讓車輪轉向，我們也可以從下圖中半圓形球體上灰塵看出前輪轉向時留下的痕跡。

▲紅圈處可以看到前輪轉向時在主銷球形外蓋留下的痕跡

雖然說Jimny的三連桿固定軸懸吊和轉向結構有其特殊之處，但是整體來說Jimny的底盤、懸吊結構都非常簡單，是養護成本極低、功能性與實用性十足的設計。

非承載式車身

▲Jimny的梯形大樑底盤車架

什麼是非承載式車身？從原文Body-on-frame比較容易理解，也就是車身置於底盤車架之上。非承載式車身的底盤車架和車身座艙是兩個分離的組件，由於引擎、變速箱等機構都由底盤車架來承載，因此「車身」沒有承載動力與懸吊機件，顧名「非承載式車身」。

多數越野車以及貨卡都是採用非承載式車身，這種車體結構的優點在於底盤能夠承載較大的負重；因為底盤和車身隔離而有著較佳的隔音；結構簡單易於維修等等。至於缺點則有重心高；會比一般承載式車身重；梯形底盤的抗扭剛性較低導致一般道路操控性較弱等等。

此圖可以看到底盤與車身之間有著明顯間隙
底盤與車身的連接襯套為橡膠材質
鋁合金中央差速器與X型強化結構

為了改善非承載式車身的先天缺點，Suzuki首先針對梯形底盤車架的剛性進行強化，和前代車型相比，在底盤前半部增加了橫樑和X型強化結構，後半部也多了一支橫樑來提高整體抗扭剛性，提高一般道路行駛的安定性和操控表現。另外，車身與底盤連接的基座也改為吸震效果更好的橡膠襯套，能夠減少傳遞至座艙的細碎震動和噪音，優化乘坐舒適性，使得這一代的Jimny有著更好的隔音表現，在越野本格的設計之外又更加適合都會使用。

另外，在拆下Jimny輪圈之後也順道檢視了一下輪圈規格。輪圈鎖孔的PCD為較少見的139.7mm；輪圈尺寸為15吋、寬度為5.5吋、圈耳形式為J，Offset值則為ET5，配胎規格則為195 / 80 R15。

測量Jimny輪圈PCD
Jimny輪圈PCD為139.7
Jimny輪圈規格
15x5 1/2J
ET5

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。

▲Jimny前軸的接地壓力變化

用底盤測試儀來檢視Jimny的接地壓力變化，發現了有趣但是意料之中的現象。因為非常軟的彈簧和阻尼設定，Jimny的避震器在某些振動頻率之下會「反應不過來」，造就了儀器無法測得數據的現象，所以從圖中可以看到中間數據點減少和不規則的狀況。

▲Jimny後軸的接地壓力變化

不過，畢竟Jimny本來就是一款越野車，偏軟的懸吊設定使其在off road的環境之下如魚得水，因此無須強求on road也要有著和一般SUV相同的行路表現，而實際駕駛之下，或許重心高加上偏軟的懸吊設定會有著不小的側傾和搖晃，不過其實在大部分的路況之下車輛動態都算穩定。

四輪定位

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。

Jimny定位數據
前軸
左Camber	右Camber
+0.38度	+0.22度
左Toe	右Toe
Toe in 0.16度	Toe in 0.14度
總Toe
Toe in 0.30度
左Caster	右Caster
+2.10度	+2.11度
後軸
左Camber	右Camber
-0.27度	-0.25度
左Toe	右Toe
Toe out 0.05度	Toe in 0.07度
總Toe
Toe in 0.02度

▲Suzuki Jimny定位角度測量數據

從上方數據可以看出，Jimny有著別於一般乘用車的原廠設定，前輪罕見的出現了正Camber的設定，Caster也僅有2度。不少讀者應該都知道，負Camber對於車輛轉向操控有所助益，而正Camber的設定幾乎不會在一般乘用車上出現。為什麼Jimny會在前軸採用正Camber？其實，有許多越野車款或者農用機具都會在轉向輪使用正Camber的設定，一部分是因為越野車款長行程和偏軟的避震器在駕駛與乘客上車之後會壓縮一定的幅度，Camber就會變成趨近於零或者變為負Camber。另一方面，越野車和農用機具必須在泥濘、崎嶇的路面上行駛，正Camber和角度較小的Caster有助於減輕車輪轉向時所需的力道，讓車主得以在越野路面上更輕鬆的掌舵前行。

▲Jimny有著與一般乘用車略為不同的定位角度設定概念

最後，我們實際以小型維修坡道來測試Jimny懸吊在遭遇路面不平的狀況時是如何運作。分別在右前輪與左後輪擺放小型維修坡道，造成左右輪的高低落差，可以看見因為固定軸的關係，左右輪無法獨立做動，造成一側車輪會呈現大角度負Camber、另一側呈現大角度正Camber的情況。然而，從正面及車側看去，車身卻可以維持近乎完全水平的狀態，展現了Jimny應付高低落差路面時的能耐。