全新車軸的黎明時刻

40 多年前,保時捷 928 以傳奇性的「魏薩輪軸技術」徹底改面了懸吊技術的遊戲規則。

1973:

新的懸吊設計不斷地出現,一夕之間,後置引擎的未來變得渺茫不定,這讓保時捷的研發人員和決策者不得不開始擔憂。911 當時已問世9年,不但銷售成績優異,從經濟角度來看更是隻金雞母;但問題是:這還能維持多久?預言此款跑車末日將至的聲浪越來越大。在祖文豪森,有些人甚至認為 911 的潛力已耗盡。然而,這些預言如今證實了都是誤解。

重大研發成果:
保時捷憑藉 928 在技術發展史上創下許多里程碑,特別是在懸吊方面。幾乎所有現代保時捷跑車都採用魏薩車軸的基本原理。


當時在祖文豪森以及剛啟用的魏薩研發中心裡,早已全面展開繼任車型 928 的研發工作,這將是第一部搭載前置引擎的保時捷, 4.5 公升 V8 引擎,最大馬力達 240 匹。為達成更完美的配重,將變速箱置於後軸,並藉由位在底盤堅固的中央管道內的傳動軸來連接引擎。當時為保時捷 924 採用而著名的工程技術為日後制定了明確的「傳動軸標準」。此外,問世於 1977 年,在當時極具未來感的 928 還在駕控性上帶來車壇的新高標準。保時捷底盤研發部門主管曼福瑞德•哈爾 (Manfred Harrer)表示:「魏薩車軸是革命性的懸吊技術,且至今仍是奠定我們工作基礎的重要發展。」

聚焦行車安全

魏薩車軸具有「主動修正角度與自我穩定平衡」的特性,因為這項技術為保時捷解決了一個迫切的基本問題:越來越多偏向競技化的性能設定,和越來越多的輪胎可以容許更高的過彎速度,這使得駕駛不斷挑戰極限,甚至超過他們所能;就連那些看似中規中矩的家用轎車,也突然變成人們口中的「寡婦製造機」,而跑車更長久以來都被視為專屬於男性。在高速過彎時,駕駛如果放開油門,就必須立刻迅速反方向轉動方向盤,藉此即時避免後輪甩尾。世界知名的美國消費者律師拉爾夫•納德(Ralph Nader)在 1965 年發表了著作《任何速度都不安全》(Unsafe at Any Speed),讓汽車在一夕之間成為眾矢之的。

第一部 928 原型車深受不穩定的轉向特性所苦,原因是車輛過彎時所產生的橫向力,使外側車輪的傾角產生內八字的正傾角,這就好像把人類的雙腳向外扳轉。更糟的是,若駕駛在過彎時放開油門,不但使車輛重心向前移,使車尾負載減輕,引擎的拖曳力也會將車輪向外推,使車輪束角略為向外偏,呈現「負前束角」的外擴狀態。舉例來說,向右轉彎時,負載較重的左後輪就會向左偏移。在彎道中放開油門,車輛就會轉向過度。

搭載魏薩車軸的保時捷 928,在過彎時並沒有變得更快,但是對於一般消費者來說,卻更容易掌控。

漢斯-赫曼•卜雷思(Hans-Hermann Braess)和格博哈特•魯夫(Gebhard Ruf)嘗試找出能夠抵消上述現象的方法。他們開始研究新的車軸設計,並特別專注於彈性運動元件;簡單來說就是位於車軸組件和車身之間的橡膠緩衝塊。當前軸懸吊的壓縮程度大於後軸懸吊,若能透過放開油門時產生適當的車軸動態幾何來支撐的話,那麼就達到理想的回饋,車輪原本的外擴束角及受到約束,呈現「正前束角」位置。換句話說,車輪就會根據彎道方向轉向,同時穩定後軸。這聽來容易,實行起來卻非常困難。哈爾解釋道:「工程師在 1950 到 1960 年代之間就瞭解這個問題背後的理論了,卻還無法實際應用,畢竟當時缺乏足以改變外側後輪走向的 IT 技術和模擬系統。」

在後座安裝方向盤

在保時捷工程師沃夫恆•果里森 (Wolfhelm Gorissen)、曼福瑞德•邦特勒 (Manfred Bantle)與赫爾穆特•弗雷格爾 (Helmut Flegl)的帶領下,開始了艱苦的開發過程,其中包括一個就算從現今角度來看也會覺得古怪的實驗:他們不但在一輛歐寶 Admiral 上安裝了未來 928 的懸吊元件,甚至在後座加裝了一個方向盤。當邦特勒在前座駕駛時,後來成為知名賽車工程師的華特•內爾(Walter Näher)便在後座模擬改變前束角所帶來的效果。實驗結果證明,即使是很小的角度改變都足以穩定操控車輛,但前提是必須非常迅速,也就是要在 0.2 秒之內,才能達到所需的效果。

吹毛求疵的繁瑣工作得到了回報。「魏薩車軸讓928 的轉向行為頓時變得更安全,沒有轉彎過度的情形了」,法蘭克•洛維思 (Frank Lovis)回想著他擔任保時捷試車手的時光,「這部跑車在過彎時並沒有變得更快,但是對於一般消費者來說卻更容易掌控。」

哈爾也強調魏薩車軸的重要性:「這項創新設計奠定了車軸運動學的基礎,且多年來由保時捷仍持續改良精進」,這項技術已發展成熟並進入現代車壇,搭載於 993 世代的保時捷 911,能夠掌控縱向和橫向作用力。

哈爾表示:「我們現在對於材料有更多的瞭解。」橡膠軸承現在就如同彈性體:具備精密化工及精準的高科技元件,經過長期改良精進和強化的減震品質,提供更優異的懸吊和抗噪表現,而且耐用性得以匹配車輛的壽命。

2018:

研發工作至今仍未停歇,以因應層出不窮的新車型,例如保時捷 Cayenne、Macan 等 SUV,以及轎跑車 Panamera,再到未來的全電動跑車——魏薩車軸縱然有其不敗優勢,但隨著機械空間日趨精簡,這項技術也必須隨著不同車輛概念有所調整。更靈活的科技運用也早早實現在汽車領域中,例如最新一代保時捷 911 的主動式後軸轉向系統,不但讓這款經典跑車更靈活、更穩定,也更容易操控;此外還有整合煞車系統的電力回收功能,哈爾保證將有「更進一步的變革」,因為下一波的技術突破已經近在眼前;車輛本身也將能夠與其他車輛共享道路狀況資訊,例如在駛入彎道之前發出路面濕滑的警告;電動馬達則透過扭力分導系統(Torque Vectoring)會針對各個輪胎施力,進一步提昇駕駛操控性。

跑車的今昔:

跑車的今昔:

最新一代 Panamera 與 928。

儘管具備上述所有的電子和主動式底盤控制系統,哈爾對一點仍非常堅持:「我們的車輛一定具備可平衡車軸的系統。差別只在於有了先進的模擬技術,我們不用試驗二十幾種不同的防傾桿,大概只要三種就可以了。」

然而,保時捷畫龍點睛的最後一筆,是任何技術都無法取代的:試車手的敏銳感覺和經驗,這在未來也不可或缺。

Klaus-Achim Peitzmeier
Klaus-Achim Peitzmeier