『Nausicaä 機車教室Lesson4』車架設計（Frame）

sorchan

之前的Lesson:
『Nausicaä 機車教室 lesson1』 腳踏後移歷史技術與沿革

『Nausicaä 機車教室lesson2』 單搖臂與雙搖臂設計奧義

『Nausicaä 機車教室lesson3』後懸吊設計 rear suspension rear suspension

小弟將會開一系列機車教室的小專題，不過專題內容不只單單限於FZR/FZ
也將會把些機車歷史、設計、沿革、賽事等等相關一起提出些看法。
為什麼有這動機要分享這些心得呢？因為改裝和這些機車演進史息息相關
當我們拿到個零件，想把它裝在FZR/FZ上面，但卻不了解裝這些東西的效用與實際代表的歷史意義內涵
如果能知道為什麼而改裝，不是為改裝而改裝，相信玩FZR/FZ過程也一定更好玩

那有人一定會問討論機車設計怎麼會跟賽事、車手等等有關係呢？
那是因為騎車的是人，改進機車的也是人
那為什麼而改進呢？不知單單為了賣機車
更是為了在賽事上取得更好成績，為了跑更快、舒適、煞得住
而關鍵就是在人與賽事
如果這特輯反應好小弟會寫更多研究出來的見解（不只小弟個人觀感，是參考國外書籍、雜誌、賽事、機械演進、與訪問一些老車友，所綜合出的見解）

第四集終於出了.........    小弟放假好忙阿，都沒時間兌現我的諾言要繼續寫下去！
這次終於生出來了

Lesson4 車架設計Frame

寫在前頭：
車架從名詞當中單單只的是指骨架（frame）
真正要討論的車架是指底盤（chassis）
也就是包含骨架frame、懸吊suspension、搖臂swingarm
但此章節單單只討論骨架部分，不然實在是沒完沒了
而chassis其他部分請參考小弟之前發的文章suspension、swingarm

歷史
FZR問世這麼久，還是能在各賽車場、山道看到她的芳跡
甚至中華賽車協會還有專門位她辦的雙缸FZR組，雖然和NSR一樣每年越來越少
並不是因為他引擎（這樣講也不太對，因為他可以直升66MM曲軸系統）
而是她的設定良好的底盤、配重

看著近20年的FZR在賽車場、山道上風馳電掣、雙缸的豬叫聲在狂吼
真的會燃起許多5.6年級生充滿鋅琬值的沸騰熱血

別兒女情長了，故事開始吧！
機車是從腳踏車慢慢演變過來的，也就是原本的人做功變成內燃機做功
隨著車速越來越快、車架受的力越來越大
而車架相對於人體，就如同人的骨骼一樣
就像田徑教練一開始選選手一樣，會對骨骼、肌肉做出評斷，看選手比較適合什麼項目
而良好的底盤決定了車子的體質！


鑽石車架
看的中文型錄上面整天講鑽石車架鑽石車架
幹！那到底什麼是鑽石車架？
其實這算是英翻中後的誤解
真的的鑽石車架要探討到機車的老祖宗腳踏車

下圖是腳踏車的鑽石車架：

前方是靠上管跟下管還有座管及轉向管構成一個三角形結構
後方則是靠叉管跟座支撐連結後輪跟座管再形成另一個三角形結構
兩個三角形合在一起，從側面看就是變成一個菱形的結構
這就是所謂的鑽石式車架結構

但改到機車上有什麼不同呢？
機車多了一個很重要的東西在車架上
那就是引擎！
機車多了引擎所以鑽石車架也大大的不同

下圖是野狼的鋼管鑽石車架：

看得出來差在哪邊嘛？
最大的不同處就是引擎可以當做車架的一部分，也是要受力的
所以最底下的DOWN TUBE（下管）取消
改用引擎來支撐

這是1983  OW70的DELTA BOX鑽石車架：

而YAMAHA最有名的DELTABOX系統也是鑽石車架
當初的1983 YZR500(OW70)就是發展以三角形為基礎的的鋁合金車架
而這車架其實就是以鋁合金板進行三角結構的組合
下端捨棄下橫樑，並用小支架支撐維持三角形結構
小肯尼他老爸肯尼王當年的比賽車YZR500，和本田的史賓賽的NS500一起競爭

扯這麼遠到底什麼是鑽石車架？
其實就是以主車架為主施力，取消車架下緣的橫樑、改以部分引擎為下端受力點的車架
就是算鑽石車架
所以基本上重車的鋁合金雙樑翼車架(twin spar)
小野狼的單臂鑽石車架、本田黃蜂系列的背脊車架都是屬於鑽石車架......
為什麼爭論這麼多？那其實只是當初翻譯沒翻好，還有寫手冊的根本搞不清楚什麼是鑽石車架..........

鋼管鑽石車架
摩托車原有的概念，在草創的時期
基本上只是原來腳踏車鑽石車架裝上引擎
連前後懸吊都沒有
後來因速度重量慢慢上來，車架慢慢有多做橫樑補強
不過還是繼續演化
使用：野狼、KTR、金勇等等就是使用這種


單臂搖籃車架
所謂的搖籃車架就是把引擎放在下管上面
而主要以上下鋼管包覆住引擎
底下用一個鋼管支撐引擎



單臂複合雙臂搖籃車架
單臂搖籃的進化版，底下用兩根複合的雙管來包覆住引擎
引擎更加穩固


雙臂搖籃車架(fether bed)
因為騎乘起來很舒適，又稱為羽毛被車架，早期大幅用在大排量並列雙缸車上面。
使用兩根分開的下樑來支撐引擎，後來方管車架出現
底下兩根很多也都改用方管鋼骨。
整體剛性很夠，是早期運動車款用的車架，現在大排氣量車很多還是採以使用
使用車種：凱旋T100、HONDA CB750、CB400、CB1300


背脊式車架(backbone frame)
80年代中期運動車款喜歡使用這種車架。
粗壯主臂在引擎結構體上方，把引擎整個吊掛起來
並以引擎為車架結構一部分（鑽石型結構）
使用車種：HONDA hornet250、hornet600、KAWASAKI GPZ900



雙翼樑車架(twin spar)
相信大家最有興趣的是雙樑翼車架，這是目前大部分運動車款大幅採用的車架。
此車架發展與WGP(GP500)有很大關係
早期使用圓管鋼管車架，因應車速、動力、煞車提昇而改用方管，材質也改為叫輕又堅固的鋁合金
也因應前後懸吊強烈做動、煞車時應力而改用車體兩旁用兩根空心環抱樑包圍著
來對應前後懸吊在煞車時候的一體性，而車架越短，抗扭力就越強。在70年代發展的車架技術，在80年代終於有市售車款
下圖是VFR750的車架，注意側邊雙樑是對應前後懸吊應力，前差附近的車架用很短的直線距離到達搖臂連結處：

史上第一款市售鋁合金雙樑駕車款車款是1983 SUZUKI RG250
而後來的運動車款250、400，不管是2T還是4T都採用鋁合金雙樑車架

下圖是1983 SUZUKI RG250


HONDA VFR750的方管鋁合金雙樑翼車架

而鋁合金雙樑車架的出現很大的原因是因為出現了V4引擎
縱向寬度比並列四缸更小，和並列雙缸差不多
另外一題當初用在市售的並列四缸車有個很大問題，那就是並列四缸太寬，所以龍頭那車架必須繞成圓弧狀
如不拉成圓弧狀，那車架就會過長....所以其實雙樑翼車架更適合V型引擎的豬腳蹄......

而我們的FZR呢，就是屬於這類的雙樑翼車架，只不過我們車架是用鐵的.....比較重一點
但用鐵的也有好處，就是剛性很強、車架可以做比較細小來達成相同剛性
不過真正的DELTABOX車架是採用鋁合金的

以下未完待續     小弟有空繼續編輯

衍架式編織車架

上單體鋁合金車架（aluminum monocoque)
以下影片是豬腳蹄新車1199 Panigale的上單體鋁合金車架車架：


衍架式編織+鋁合金車架

無車架（none  frame)


此系列反應良好的話，小弟會繼續寫的
希望增進些玩車的樂趣，看法有不同也請提出
謝謝大家！！

請勿轉載這篇文章，需要轉載請通知小弟

sorchan

DADA大你好快阿
我才剛編輯完存檔你就回我評分了

我先去吃個午餐，等等繼續編輯

nirgrantha

愛將應該您說的單臂雙搖籃車架吧

greatleaf2003

你秤過FZ2重量

剛好我也秤過1KT的DELTABOX

重量只有八千多克.是YAMAHA市售車第一支也是最輕的一支DELTABOX

eyesman

我們來猜猜 車架的最終演進款式 會是什麼模樣

我猜會從現有的樑柱結構 進化成盒狀單體結構
就像汽車一樣 從有底盤大樑 進化成一體式結構

另一條路 則是現在正在進行中的 無車架式結構
引擎成為車架主體
傳統車架支撐的 前叉 坐墊 後懸吊 三個部分
則是由鎖在引擎上的"分枝"延伸出去......

最終這些"枝條狀(管狀焊接)"的分支 也會變成單體(盒狀)結構
將來電池車若取代了汽油車 電池殼=車架的可塑性就更高了

withoutyou

回復 sorchan 的帖子

野狼、KTR、金勇用的是鑽石式車架，不是搖籃式

而且也沒有單臂鑽石車架這東西，這就叫背骨式車架(backbone frame)

野郎跟Honda Hornet用的就算是同一種形式: 註只有Hornet 900不一樣它是搖籃式

然後搖籃式車架的圖有些是錯的

這是單搖籃式


這是Half-duplex cradle frame


這是Full duplex cradle frame，CB400跟CB750使用的是這種
下面的是CB750的車架


最後才是最後一種Double cradle and perimeter frame
同時是兩種車架的形式
下面1989年GSX-R 750就是這種形式

宅鋼

謝謝樓主用心寫這些文章
讓小弟我受益良多

sorchan

回復 宅鋼 的帖子

說來慚愧，小弟此篇還沒編輯完....有機會繼續補完！前面幾篇希望您能喜歡這內容，雜誌應該不會這樣分析這些東西！

很多車友設計些東西幫助FZ/R延長她的壽命、使她更趨於完善
也有車友提供場地、技術幫車友修車
而這些都沒什麼賺頭，都只是單純服務車友
小弟沒這能力服務大家
唯一就是喜歡閱讀蒐集些資料
集結了解後分章節拿出來服務車友給車友參考
希望大家喜歡這些內容！！
給我點鼓勵我會給大家更多東西～

malcon

各有所長
各盡所能
如果這些文章能讓我們這些車友多些知識，少些誤解
不也是功德一件?

speed777

請問GP11使用的碳纖維車架(應該是這樣講嗎?)
算是那一種類型呢?

sorchan

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sorchan

回復 speed777 的帖子

GP11前賽季半段是使用碳纖維衍架式編織車架
但是豬腳堤比賽車非常非常極端
幾乎只有龍頭部分有車架
搖臂直接連在引擎上（本田的RC212V也是此做法）
並且車殼直接負重車手重量（無副車架）

不過本田之前就有實驗過碳纖車架
發現太軟不好校調而作罷

GP11後賽季羅西使用上單體鋁合金車架
基本上還是維持引擎為車體主體的概念
不過整個延伸到後端座墊附近
而且車架直接當成空濾盒在使用......

不過小弟並不會認為這是衍架式編織車架車架不好
而是豬腳堤比賽車車架用的太極端
幾乎無車架，把引擎當車架
造成校調不易（因為根本沒車架，車體剛性、韌性完全由引擎部分負擔，所以校調不如車架易）
而且GP系列完全和日系廠的廠車構造完全不一樣
所以資料完全不能留用
校調非常麻煩
不然GP系列V4引擎輸出並不會亞於本田的V4
只是車體反應太極端、豬腳堤電系沒日本車廠強、傳動損耗多反應又慢
所以造成2011年豬腳堤很難看的戰績.......(可是石頭人07年居然騎豬腳堤拿世界冠軍）

而基本上豬腳堤的GP廠車和市售車並沒有太大的差別（和其他車廠比）
還是她的招牌車架、機械氣門、90度V型引擎
但是用在廠車上更顯極端
而他獨家的機械氣門也是造成她在07年縮小排氣量達成大馬力最大因素（高轉進排氣精準）
後來的日本車廠都改掉彈簧氣門改用氣壓氣門來對付豬腳堤GP
不然豬腳堤引擎真的出力太驚人.....

xingtian0512

熊熊想到~

有一種車架要加機油的那種~

樓主沒寫到......

sorchan

回復 xingtian0512 的帖子


不是加機油是加汽油，搖臂才裝機油
米國的BUELL
HD的御用車廠
車架裡面裝汽油
搖臂裝機油（HD引擎是乾式油底殼）
不過基本上他還是雙樑翼車架
只是空的地方空出來裝汽油（原本的雙樑翼車架大都也是空心鍛造或鑄造的的）
我想我這章節討論的應該算車架的型式、應用力學幾何
所以就並沒有討論進去（不過前面幾節有為微微提到BUELL)
因為這種車架設計和雙樑翼基本上是一樣

另外還有搖臂當排氣管的車(Confederate) 、車架當空濾（DUCATI）、下擾流當油箱的機車（BIMOTA)、完全沒車架的車子（Britten）

宅鋼

可以請見樓主這些資料的出處嗎
我也想要好好研究
可以推薦一下那些書比較適合嗎
謝謝

sorchan

回復 宅鋼 的帖子

資料出處？？
我不知道這些資料要怎麼說耶....
基本上我這4章東西都是我一個字一個字打，而來源呢？是我蒐集在腦海中資訊。
大部分資料是閱讀統合過、消化過、潤譯過，用比較口語化解析
托友人在日本蒐集些老車DM，或自己去日拍找（老車DM蒐集可以幫助了解機車演進過程、當時的想法、廠商的角度、市場的走向）
很多DM是連日本店家、收藏家都不會拿出來賣的
有些過去老車或賽事的資料要詢問些老車友
來核對這些資訊是否正確
有些大家認為理所當然的是，可是實際上出發點卻完全不一樣（例如這邊腳踏後移）

另外一定要觀看蒐集些賽事影帶，因為賽車本質在於人
賽事錄影帶、國外GP500、TT-F1賽事評論、車手訪問、香港、英國的賽事評論
有些都是原文，慢慢看，看不懂就拿我就拿著電子辭典翻譯
錄影帶還補缺乏的年份！有些錄影帶還沒有英文字幕.......
一大堆車手用很重地方腔的英文在做訪問，我就蹲在電視機面前慢慢聽.....

如果真的要說資料重哪邊來可以供您參考：
日本書籍Vibes、Rides Culb
還有英國書籍Side Burm Lssue，國內近期很優秀的FREE BIKERS
TT-F1、TT、SBK、GP的錄影帶
一些雜誌賽事相關評論、車手訪問

sorchan

回復 xingtian0512 的帖子

回復 xingtian0512 的帖子：我只能說你手上的文獻不夠多......

手上的文獻？
小弟沒什麼文獻，大都是存在我腦海裡

您說車架裝機油
小弟直接就想到現在還在用的美國BUELL廠
機油額外裝設的一定都是乾式油底殼車種
這種要不是老車就是競技車（越野車也有）
的確有看過手工CHOPPER把機油桶改成在車架裡
但是畢竟是少數

而且BUELL用這樣放是不是為了標新立異
而是為了節省空間重量
它使用的HD的氣冷引擎體積龐大重量重
要變成靈巧的跑車，一定得減少重量
這是它的出發點
而競技車更不用講，對於車重斤斤計較
乾式油底殼車種性能優良
機油當然得另外找構件放
而手工車這樣設計大都是以外觀考慮，而和其他構件共用機油槽


小弟這節單純是講車架的形式
在此分類下，鋁合金雙樑翼車架裡裝機油和中空鍛造鋁合金雙樑翼車架型式基本上都一樣
結構方式、引擎裝置方式、車架受力方式基本上都一樣
不需要單單把它另外弄出一個項目裡吧？

sorchan

speed777 發表於 2012-2-12 01:00
請問GP11使用的碳纖維車架(應該是這樣講嗎?)
算是那一種類型呢?

speed777： 原來是這樣! 難怪27跟46都一直抱怨找不到好設定來得到更多的抓地與操控

之前大家會怪罪S27校調出來的車沒人會騎
2010年豬腳堤成績差也是因為GP10只有S27能駕馭
後來S27轉隊本田，V46轉隊豬腳蹄
2012年整年豬腳堤戰績都很難看
有大牌車手入駐、AMG等贊助商，但成績卻是成反比
而羅西校調豬腳堤的過程在對應S27在2010對豬腳蹄的批評
在2012年結束後看起來格外諷刺

當初S27抱怨豬腳蹄前端很沒有FU，原本騎的好好的
突然就low side，完全讓車手抓不到這台車的前端極限在哪邊
S27有和豬腳蹄說過，可是豬腳蹄並不納為意見
而媒體則普遍認為S27是很需要電子裝置輔助才能騎出這種成績
甚至怪S27只會騎，不會校調車

等V46進入豬腳蹄，馬上反應前端問題、車架問題
基本上V46遇到的問題在04年V46進入YAMAHA也遇到
但是更顯極端（因為沒法和其他車廠資料共享，豬腳蹄賽車設計最特殊）
而他反應的問題在2010年S27早就反應過
可是V46反應豬腳蹄就會改，S27反應豬腳蹄就不改
這對應到S27後來的賽後訪問他也說的很酸

再說豬腳蹄車子GP系列校調方向其實不是S27決定的（卡普羅西貢獻GP系列最多）
只是他騎乘方法很適合GP7
而2007年縮小排氣量對豬腳蹄的機械氣門更是一大優惠
造成那年豬腳蹄可怕的起跑、加速、直線尾速、出彎能力


如果從期程資歷來看V46當然不用說GP125升到GP250升到GP500、GP990、GP800
不只經驗夠、歷練夠，V46騎乘就是非常的順暢，他煞車能力說第二沒沒人敢說地一
但是S27真的是10年難得一見的天才，又是機械
S27騎法非常特殊，極誇張的人車重心騎法（OFF ROAD騎法），注重後輪轉向. 但容許車有極大擺動或滑動而人不動。
大量壓制後輪使用後輪轉向。進彎推頭（打反胎，開始打滑），彎中前後輪滑行，並用後輪轉向改變車頭的攻角。（早點出彎）
和其他人車重心合一騎法不同的是（ON ROAD騎法）S27是走跑道中線利用重煞卡住位置，並且在通過彎點時用正操舵的方式使後輪滑轉，利用不穩定的打滑方式讓車子在出彎時滑動回到正確路線,從過彎半徑來說，目前他是所有車手中過彎路徑最短的。

而從Nickey Hayden的訪問中更發現S27騎乘真的是很可怕
N69說：S27的車子不是人騎的，而且外界認為S27車子油門煞車都很大力
但是其實S27油門都灌很小、煞車也點到就好.......

S27真的是鬼才.......唯一能和他相及並論的是另一位天才車手Freddie Spencer，完全不懂車，也不懂機械，不會調車，但是就是可以把任何車騎很快.......

sorchan

回復 xingtian0512 的帖子

重點是裝機油的車架不能算一個車架種類.....
那只是他的複合功用

如果這樣子都算車架裡面設計空濾的也要獨門別類

p.s:不只本田有，山葉也有這樣設計（SR400)
也不脫離我所說的乾式油底殼

葉

回復 sorchan 的帖子

GP比賽常常都可以看到Stoner滑胎過彎!!!
另外看上面的回文感覺DUCATI的GP廠車車架似乎不是挺優的
而且11年的戰績也不好看
可是使用相同類型車架的SBK賽事DUCATI卻奪冠了
雖然不同種類的賽事比較不是挺恰當的啦