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发帖数: 9770 | 1 原创：瑞鹤 尼伯龙根工厂 微信号 Niwerke
功能介绍
作者：瑞鹤/锅炉房老王联合创作
责任编辑：锅炉房老王
前文请见：尼伯龙根工厂科普系列：漫谈二战时期德国战车的悬挂系统
http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzAxODg4NjM0MA==&mid=2247492306&idx=1&sn=2733d40a69360981f58a59b8b5a25e61&chksm=9bcdd979acba506f5c702f45528cbfec022c51555d411f0caecd6fceb838946cfc2c3082378e&scene=21
我们之前已经对德军战车的悬挂进行了简要的科普，那么这篇文章就来谈一谈德军战车
的轮组吧。 轮组是坦克行走装置的重要组成部分，也是上文所说悬挂的延伸，它们是
在履带之上滚动的轮状部件，功能是承载车体重量，带动履带转动。二战期间的德国重
型战车的交错负重轮是其结构上的看点之一，为之深深着迷者有之，认为结构复杂难以
维护者亦有之，主动轮前置好还是后置好，胶缘负重轮好还是钢缘负重轮好也都是让军
迷们和工程师们争论不休的话题——本文无意就这些问题进行好与不好的价值判断，只
是希望把作者知道的事实讲清楚罢了。
坦克的轮组是由一些功能不同的车轮组成的，这从坦克乃至坦克的先祖——履带拖拉机
出现以来就没有什么变化，一套完整的轮组中，各车轮部件的分类和功能如下：
主动轮（Sprocket）：动力输出部件，驱动履带进行转动，带动坦克行驶，转向和刹车
等功能也通过主动轮进行的差速和制动操作来实现。
负重轮（Road wheel）：又称路轮，没有动力的从动轮，承重部件，用于将悬挂承载的
车身重量传导到履带上面，同时规整履带，强迫履带按直线运动。
诱导轮（Idler）：又称惰轮，用来诱导履带围绕轮组完成转动，并用来控制履带张紧
度的从动轮。这个结构可以接地，也可以不接地，有一些坦克上的诱导轮是由最前或最
后的一对负重轮「兼任」的。
托带轮（Return Roller）：托起履带上部，避免履带和行走部分其他部件碰撞的滚轮
结构，但不是每一种战车都必须有这个结构，当负重轮直径足够大，或者履带下垂程度
不足以和底盘其他部件发生摩擦的时候，这个结构就没有存在的必要了。
德军二战期间的四号坦克的轮组拥有上述全部的几个部件，同大部分二战期间的德国战
车一样，四号战车采用主动轮前置，诱导轮后置的布局。因为这种坦克负重轮直径不大
，所以在履带上段布置了诱导轮。
英国的「领主」坦克则又是一个极端，所有的轮组全部着地，没有托带轮，主动轮兼任
最后一对负重轮，第一对负重轮兼任诱导轮。
轮组直接配合履带在地上行驶，工作条件恶劣，需要直接接触水、沙、雪、泥浆和石砾
，还需要克服崎岖地形，以及战壕，垂直墙等障碍物。同时，暴露在车外的轮组还面临
着敌军火力的直接威胁。坦克动力的发挥也与轮组的设计息息相关，所以轮组在设计上
一方面要做到转动顺畅，尽可能减小动力损失，另一方面还要结构坚固简单，不易损坏
。许多德军战车（比如四号坦克）的生产经历了二战的整个过程，相关的轮组部件的改
进很多都围绕着简化结构和节约材料的目的进行，所以从这个角度看，许多后期的改进
并不是字面意义上的「改进」，而只是为了减少工时，节约材料的权宜之计罢了。
主动轮（Sprocket）：
除了个别几款车辆之外，德军战车的主动轮一般都布置在车体前方。主动轮的结构都可
以简单分为轮毂和齿圈两部分，轮毂连接的是战车传动装置的最后一级减速齿轮，而由
传动装置带来的动力作用在主动轮的轮毂，进而驱动主动轮转动。在主动轮转动时，其
外侧的齿圈会带动履带运动，进而驱动整辆战车。履带的长度要比主动轮的周长大得多
，两者可以视为具有一个相当大的齿轮比，可以将发动机输出的扭矩成倍放大到非常可
观的程度，从而让坦克获得良好的越野能力和承载力。
主动轮的设计要考虑许多因素，通常情况下，主动轮越大，驱动齿获得的力矩就会越大
，但这样的话整个结构就会受到极大的扭转应力。在这种情况下，使用何种尺寸和结构
的主动轮是综合考量战车各种设计指标的后果。甚至会有在已经投产的战车上因为其他
部件设计（如履带和减速器）的更换而更换主动轮的案例。
受履带结构影响，德军战车的主动轮有单排齿和双排齿两种结构，齿圈用一圈螺栓固定
在轮毂上，磨损严重或受损时可以拆换。为了减轻重量和排出泥沙，德军战车的主动轮
轮毂要么是辐条结构，要么在表面开有一定数量的孔洞。主动轮的位置影响着战车的「
越垂直墙高」这一重要性能指标，简而言之，在其他设计指标都接近的情况下，主动轮
前置的战车翻越垂直墙的能力要高于主动轮后置的战车，如果对比双方均为主动轮前置
，那么主动轮位置越高的战车越垂直墙能力越好。
正在翻越垂直障碍的黑豹坦克。
一号坦克的主动轮只有单排齿圈，这种设计只适用于宽幅较窄且带有双排诱导齿的履带。
从三号往后的德军战车主动轮都是双排齿圈的设计，可以适应较宽的履带。
在瑞士图恩接受复原的虎王坦克，最终减速器外壳上带有连接主动轮的法兰。
虎王坦克是生产过程中主动轮样式变化的典型，早期的几辆原型车是18齿主动轮，到了
标准生产型变成9齿，到最后又变回了18齿。第一次变化是因为简化的公母履带母板上
取消了驱动孔，第二次则是因为换装了所有履带板全部相同的全公履带。
分解开的虎式主动轮齿圈（1）、轮毂（2）与最终减速器外罩示意图。
德军在二战期间一直顽固的采用主动轮前置的布局，这并不是脑袋不开窍的表现，而是
综合考虑之后的结果——在前进时，前置的主动轮「拉」着履带前行，而后置的主动轮
则是向前「推」着履带。前置的主动轮在爬坡时表现更佳，履带更不容易发生脱落。主
动轮前置的话，那么变速器也势必靠前布置到战斗室内，这样一来，乘员就可以在车内
排除一些传动系统的小故障。不过这种布局的缺点也是显而易见的，例如老生常谈的抬
高车体高度，浪费吨位等。有关于主动轮各种布局的利弊我们以后还会在有关于总体设
计和人机工程的章节中展开，这里先简要带过。如今由于战车马力的增大和可靠性的提
高，主动轮在前还是在后的影响已经没有那么大了。为了节省车内空间和压低车体高度
，现代的主战坦克几乎都是主动轮后置的布局，只有一些动力系统原本就前置的车辆（
如梅卡瓦）继续使用主动轮前置的布局。
在主动轮上面还有个有意思的小细节——为了减少不必要的磨损，延长使用寿命，齿圈
上的驱动齿其实并不是等距排列的，齿距之间存在难以察觉的微小差距。为了简化生产
，某些战车原有的主动轮轮毂盖也在生产过程中被取消。
三号突击炮主动轮有无轮毂盖的两种样式。
负重轮（Road Wheel）：
德军战车的负重轮大致分为单缘和多缘两种。其中，多缘的负重轮可以看作是两片或者
多片单缘式负重轮的组合，但结构上可能有所差异。以黑豹坦克为例，如果我们把它的
一片负重轮拆开的话，那么大致可以分为轮毂、轮圈和轮缘三个部分。轮毂一般为碟状
或者圆盘状的结构，具有一定的厚度。轮圈以焊接、螺接和（或）铆接的方式固定在轮
毂外圈，上面承载着用于减震和减少机械摩擦的橡胶圈轮缘（也叫挂胶）。橡胶轮缘的
大规模应用和合成橡胶技术的发展成熟是密不可分的——最早的合成橡胶性能很差，20
世纪30年代时，德国在化工领域取得了重大突破，得到了性能优良的合成橡胶。二战期
间，由于天然橡胶供应困难，德、美、苏等主要参战国都开始大量生产合成橡胶制品，
并广泛应用。
从上至下：黑豹坦克负重轮的轮毂、轮圈、轮缘以及组合好的负重轮正反面。
黑豹坦克负重轮胶圈上的铭文，标注着这些胶圈的生产商，规格等信息。德国战车的胶
圈由马牌（Continental）、富尔达（Fulda）等橡胶制品公司生产，材质多为用褐煤合
成的丁苯橡胶（Buna Rubber，或称布纳橡胶，以最早制成该种橡胶的法本化学布纳工
厂命名，性状接近天然橡胶）。这些橡胶轮缘一般都直接硫化在了轮圈上面，如果想更
换的话就必须要连轮圈一起拆掉，或者连同整个负重轮一起送回工厂处理。
负重轮轮圈之上一般都会开有垂直方向的沟槽，以增大橡胶轮缘和轮圈之间的接触面积
，并起到固定胶圈的作用。
另外，轮组之中以及轮组和其他结构的连接处要用到大量法兰和轴承。有传言说1943年
美军对施韦因富特的轴承厂轰炸后德军一度轴承供应断货，这是不正确的。一方面，军
需部长施佩尔采取了分散生产的举措，而且之前还储备了一些机床，生产很快就得以恢
复。另一方面，德国可以通过瑞典等中立国获得轴承供应。类似这样的传言在十几年前
相当的甚嚣尘上（比如在挪威的钼矿被炸掉了，导致虎王坦克装甲板质量下降等等），
也一度迷惑了许多人。但现在资讯如此发达的时候，进行辟谣并不是那么困难的工作—
—真正难的，是改变许多人头脑中那种先入为主的成见。
剖开的三号底盘负重轮，轴承和扭杆轴清晰可见。一部分三号突击炮在负重轮中央位置
采用了较为简单的滑动轴承，而不是滚珠轴承。
交错式负重轮（ Interleaved Road wheel）：
负重轮的直径有大有小，较小的负重轮自身重量较轻，在车体长度一定的情况下可以布
置更多的负重轮，降低单位压强。而大直径负重轮可以允许悬挂大幅度上下摆动，通过
性更好，能够更好地发挥坦克的机动性，那么，有没有两全其美的方法呢——交错负重
轮就是德国人做出的一种尝试。这种布局在30年代首先出现在半履带牵引车上，到二战
中期时逐渐开始在黑豹和虎式坦克上大量应用。
在悬挂系统中，因为轮轴位置是固定的，而且负重轮直径不得大于两根相邻轮轴的距离
，这就限制了负重轮的大小和数量。在这种情况下，既要考虑分散重量（尽可能多的负
重轮），又要考虑良好的通过性（尽可能大的负重轮）——在做到」多「的同时还要做
到」大「，那么交错负重轮是一种自然的选择。里圈轮子和外圈轮子交错布置，在车身
长度不变的条件下，「塞」下了更多的负重轮和扭杆，这也是德国二战中后期新型坦克
的特点。
亨舍尔公司卡塞尔工厂里的工人正在为虎式坦克装设负重轮。
虎式坦克的交错负重轮布置了5排之多。
交错负重轮压强分布很平均，有助于提高在松软地面和积雪地区的通过性。配合扭杆悬
挂使用的交错负重轮在行驶时就好比在坦克的两边织成了细密的「网」，可以过滤掉行
驶过程中相当部分的震动，在停车射击时的震动也比较小，一定程度上提高了火炮的首
发命中率，降低了反应时间。大直径负重轮还可以遮挡一部分相对脆弱的侧面装甲，客
观上提高了战车的防御能力。
这张图非常直观地显示了交错负重轮相对于非交错负重轮在分散压强方面的优势，比英
国彗星坦克重不少的德国黑豹坦克，其对地压强无论平均值还是最大值均远远小于前者
，相关的记载在英军的许多报告中都有提到。
交错负重轮存在两种基本构型，一种是「交错重叠」，另一种是「交错不重叠」，这两
种结构在性能上并没有孰优孰劣之分，但后者在修理维护上要简单一些。
黑豹坦克的交错式负重轮结构，典型的交错重叠样式。
虎王的负重轮是典型的「交错不重叠」结构，相邻两组负重轮并没有彼此堆叠在一起，
只是内外交错开来。除了虎王之外，黑豹II、保时捷猎虎和后来的E系列也采用了交错
不重叠的负重轮结构。
交错负重轮虽然能带来出类拔萃的行驶性能，但绝非万全之策，最严重的副作用就是排
泥问题——德国的设计师们虽然在设计之初就考虑到了如何才能让相邻的轮组之间尽量
少积存泥巴，并进行了有针对性的设计，但东线战场路网稀疏，气候也出奇恶劣，泥泞
程度已经远远超出了战车行走系统的排泥能力。泥巴如果排不出去的话，就会卡住负重
轮，冻结之后更是令人一筹莫展，严重的时候甚至会把履带顶下来。
这种泥泞程度已经远远不是二战时期的科技水平所能克服的了。在温度起伏较大的时候
还会出现可怕的「翻浆」现象，看似坚实的地方有可能会隐藏着深不见底的泥潭。
现在的主战坦克一旦落入泥潭也是寸步难行，这时候只有借助外力才能脱困。
交错负重轮的扭杆一旦出现问题，那么就需要至少拆除邻近的三组负重轮才能把损坏的
扭杆拔出，增加了维修的难度，想要把内侧的负重轮拆掉也是名副其实的困难重重。虎
式初期/中期型的负重轮组宽度超出了铁路平板车的外缘，在长途铁路运输前必须要拆
卸部分负重轮，到站之后还要反过来折腾一遍，带来诸多不便。负重轮数量的增多势必
导致重量增加，挤占了一部分原本可以用在装甲和武器上面的吨位。
交错负重轮使得履带受压更加分散，客观上可以提高履带的寿命。然则这种结构的负重
轮因为轮缘数量较多，不断冲击和碾压履带，在行驶时会带着两节履带的铰接处频繁摆
动，又加剧了销钉位置的磨损，所以一来二去对履带的寿命并无裨益。
两名德军士兵正在拆卸黑豹坦克的外侧负重轮。
正在驶上铁路平板车的虎式早期型，其最外一排负重轮均已拆除，露出了法兰，履带也
从战斗用宽履带换装了铁路运输专用的窄履带。
由于战后材料技术的发展，以及火炮双向稳定仪的普及，交错负重轮压强分布均匀和行
驶稳定的特点不再突出，而其造价高昂，维护不便和结构上的缺陷却越来越明显，只有
瑞典的一款运兵车原型（PBV302）和一种法国重型坦克（AMX50系列）采用了这个设计
，这种设计成为了了战车发展史上的绝响。与交错结构一起被放弃的还有大直径负重轮
，如今的负重轮和扭杆强度提高，即使是数量较少的中小直径负重轮也足以支撑起40-
60吨的主战坦克，为了减少战车自重，大直径负重轮自然而然的被放弃了。
战后瑞典PB302运兵车交错负重轮方案。
战后法国的AMX50/120坦克，虽然看起来并不像虎王或者黑豹，但它的确继承了一部分
来自二战德国重型坦克的衣钵。
钢缘负重轮（Steel Wheel）:
战车负重轮最脆弱的部分就是橡胶轮缘，它一方面容易在行驶中出现脱落、撕裂或过热
的问题，另一方面也容易被敌方火力所伤，影响战车机动性能发挥。随着战争的进行，
德国工业压力日益增加，合成橡胶供应愈发紧张起来。在大战中后期，出于提高承载能
力、减少损坏和过热的几率，还有节省橡胶的考虑，德军的一些战车开始使用钢缘负重
轮（取消了橡胶轮缘，由钢制轮缘接触履带表面，可以简称钢轮）。使用过钢缘负重轮
的战车包括四号坦克的某些变形车，黑豹坦克（少量），虎式坦克后期型（1944年1月
之后生产型）和全部的虎王坦克。钢缘负重轮在德语中被称为Gummigefederten
Stahllaufrollen（内挂胶钢负重轮）或者Gummigedaempften Stahllaufrollen（橡胶
节省型钢负重轮）。这种所谓钢轮可以大致分解成轮毂、轮盘、胶圈和钢缘等几个部分
。相比于之前使用的橡胶轮缘，藏在钢轮中的胶圈直径和厚度都要小得多，继续发挥着
减少震动的作用，但不再与履带直接摩擦。倘若将胶圈彻底取消，那么装备钢轮的坦克
在行驶时的震动和噪音将会令人无法忍受。
德军常用800mm钢轮的实体剖切，中间是一个饼状的轮毂（红色部分），两面装着带有
两道凸起的轮盘，轮毂外边是钢制轮缘。胶圈夹在轮盘靠外的一道凸起里面，正好位于
轮缘、轮毂和轮盘之间。四号坦克底盘车辆使用的钢轮结构应该与之类似。
800mm钢轮的轮盘和钢缘部分。
真正意义上的「全钢负重轮」是完全无法在战车上使用的，有人认为T-34的钢缘负重轮
里面没有挂胶，其实不然，此物里面的胶圈多达4条。二战期间的苏联也是合成橡胶的
大用户。
德军在基于四号坦克底盘开发的四号坦克歼击车和灰熊突击炮等重火力、高防御的车型
上安装了重量较大的战斗室和火炮，导致车辆重心靠前（Nose Heavy），影响战车的操
控，同时导致靠前的悬挂和负重轮故障率上升。在这种情况下，将前部的几个路轮换成
钢缘负重轮，由此提高悬挂系统的强度和可靠性就成为了一个自然的选择。标准的做法
是将四号歼击车L70（V）型的前部两个负重轮换成钢轮，四号歼击车L70（A）的前部四
个负重轮换成钢轮，灰熊的前面四个负重轮，或者全部的负重轮换成钢轮。当然从现存
的照片来看，例外还是很不少的。
四号坦克的钢轮（左）相较于普通的四号坦克负重轮（右）轮缘宽度相仿，但中心宽度
不同，此图来自港龙的Inside Story。
1945年向英军投降的一辆L70（V）型四号坦克歼击车，注意前面的两对负重轮为钢轮。
一辆被美军缴获的四号坦克歼击车L70（A）型，注意前面的四对负重轮为钢轮。
这辆新出厂的灰熊所有的负重轮都为钢轮。
虎式、虎王和黑豹坦克使用的钢轮其实都是直径800mm的同一型号，只是装设方式各有
不同。
MAN公司在1944年9月生产的黑豹坦克之中有一小部分试验性的将全部负重轮改为钢轮，
但并不成功，它的履带齿结构脆弱，容易被钢制轮缘碾坏，所以这个改进没有持续下去
。即使如此，在战场上使用普通负重轮和钢轮混装的黑豹坦克还是能够见到。在大战的
最后期，MAN公司生产的一些黑豹坦克最后一对负重轮又换成了钢轮，这是为了应对这
一对负重轮磨损相对严重的问题而采取的补救措施。
装设全钢轮的黑豹坦克，1944年12月在阿登地区的拉格雷兹被乘员放弃。
阿登战役期间，混合装设钢轮和普通胶缘负重轮的黑豹坦克，注意两者的直径是不一样
的，胶缘轮直径较大，只要不装在同一个轮轴上，那么两者可是以混用的。
1945年4月，在慕尼黑被美军缴获的黑豹坦克，该坦克属于MAN公司最后一批出厂车辆，
注意最后一对全钢负重轮。
虎式和虎王坦克的履带诱导齿足够结实，经得起考验，所以都大量使用了钢缘负重轮。
使用钢缘负重轮的虎式后期型，来自大德意志装甲掷弹兵师。在换装钢轮之后，最外侧
的一排负重轮被取消了，长途运输时换装运输履带即可。
英国博文顿坦克博物馆的虎王重型坦克的钢轮。
此外，保时捷一系的战车很早就开始使用钢轮了，其设计灵感来源于在东线缴获的KV坦
克负重轮。
KV系列的负重轮剖面图，胶圈位于靠近轴心的位置。
费迪南/象式的钢轮在结构上与后来的型号不同，橡胶圈没有被完全封闭在轮盘之内，
从轮盘边缘打出的圆孔可以看到露出的橡胶圈（此处被喷上了漆）。
保时捷猎虎的负重轮和费迪南的比较类似，但橡胶圈被完全封闭在轮盘之内，且为单缘
结构。
如今仍有一些坦克在使用钢缘负重轮，例如以色列的梅卡瓦3主战坦克和前苏联的T-64。
诱导轮（Idler）：
德军战车一般都是主动轮前置而诱导轮后置的布局，且除了一号坦克A型之外诱导轮都
是不着地的。诱导轮上会有很多孔槽结构，这样做的目的是减重，以及排出坦克行驶过
程中履带沾上的泥土。为了起到张紧履带的作用，所有的诱导轮都附有一套履带张紧装
置，可以通过旋紧或放松其中的螺杆来调节张紧度，螺杆带动诱导轮向前或者向后摆动
，从而达到放松或者绷紧履带的目的。一般来说，在硬质地面或者公路上行驶时应该把
张紧装置调紧，以减少履带磨损。在松软地面或砾石地面应将张紧装置放松，从而增大
履带的受力面积。履带本身在使用过程中也会因为磨损而逐渐变得松垮，这时也需要对
张紧度进行适当调节。在调节时需要注意，两侧履带的张紧度应该保持一致。如果履带
张紧度调节不当的话，战车就好比人穿着两只不合脚的鞋，在行驶过程中轻则加剧动力
损耗，重则出现履带折断或者脱落的故障。
黑豹坦克标准型的诱导轮分解结构，注意为了排出泥块而设计的排泥槽。
技术人员正在用专用工具调节虎王坦克的履带张紧度。
简明手册《Tigerfibel》上对履带张紧度调节方法的图解介绍，手册上建议让履带上段
和最后一对负重轮之间保持约四指宽的距离，而且要频繁检查。
而对于源自于VK 4501（P）的费迪南/象式坦克歼击车而言，主动轮在战车后面，那么
诱导轮就被安装在战车前方。这个设计和许多苏联坦克是一样的。但不同于苏联坦克的
是，费迪南/象式的诱导轮装有齿圈，以防履带从过重的战车上滑脱。此外，该型战车
的主动轮和诱导轮都配有刮泥器，以防泥土在齿圈内侧堆积。
象式坦克歼击车的诱导轮（车体前部，右侧小图）是有齿的，和主动轮（车体后部，左
侧小图）形似，但轮毂并不通用。主动轮轴心的螺钉要多一些，而诱导轮的齿圈只在辐
条末端与轮毂相连。
分别位于主动轮（上）、诱导轮（下）齿圈之间的刮泥器。
诱导轮承受的应力要比负重轮大得多，而且还要承载一部分上段履带的重量，负担很重
。所以，除了山猫坦克之外，德军战车的诱导轮很少能看到带挂胶的设计。
托带轮（Return Rollers）：
对于负重轮直径不够大而履带又需要足够空间完成运动行程的战车而言，托带轮是行走
装置中必不可少的组成部分，尤其是三号和四号战车，外露的托带轮非常显眼。除此之
外，即使装备了大直径负重轮的黑豹坦克，为了保证履带的运动顺畅，在主动轮后非常
不起眼的位置也隐藏了一对小托带轮。
博物馆中的四号坦克，由于许多现代战车依然存在托带轮这种结构，所以一些电影道具
组会用一些现代战车去改装成二战时期的德军战车拍戏，猛一看还挺像那么回事的。
黑豹坦克在主动轮后非常不起眼的位置藏着的一对小托带轮。
在我们见到的一些模型和美术作品中，战车托带轮之间的履带都下垂得厉害。然而在现
实之中，除非战车的行走系统受损，或者丢失了一部分履带，否则不会下垂得那样夸张
，而且在行驶时，战车的履带应该是像下图那样绷紧的。
注意这两张照片——就算战车已经被击毁或烧毁，只要行走系统还算完整，那么就不会
出现履带严重下垂的情况。
如今的主战坦克行走部分多有裙板覆盖，所以不需要大型负重轮为底盘侧面提供额外保
护。从这辆土耳其陆军的M60A3上面我们可以看出，坦克轮组的基本布局从二战到现代
其实并没有什么变化。
作为坦克的「亲戚」，履带式挖掘机和推土机的行走系统其实和坦克差不多，主动轮、
负重轮和托带轮一样不少。这些工程机械在调动时需要用汽车运输，人们对它们的公路
速度没有要求，所以这两者都使用了相对原始但廉价可靠的悬挂和履带结构。早期坦克
的行走装置与它们区别也不大，但在二战之前逐渐分野。
未完待续 |
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