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改裝知識全接觸--底盤懸吊設定2

增加後防傾杆的硬度:後輪的防傾阻力增加,增加轉向過度或是減少轉向不足的傾向,可減少後懸吊外傾角的變化,使輪胎更緊貼路面。

改變避震器的影響

    增加壓縮和回彈行程的阻尼係數 行路性變硬

    只增加回彈行程的阻尼係數 在不平路面輪胎比較會彈離路面

    只增加壓縮行程的阻尼係數 防傾阻力較強,車子在彎中會變得較不安定
    四:彈簧的工作原理及改裝

     懸掛系統存在的意義有二:隔離路面的不平使行駛更舒適;行經不平路面時保持輪胎與路面接觸。而改良懸掛對"飛車黨"來說只有一個目的就是改善操控性。

  懸掛系統的彈簧以圈狀彈簧最常用,原因是容易製作、性能效率高、價格低。彈簧在物理學上的定義就是儲存能量,當我們施一固定的力於彈簧,它會產生變形,當我們移開施力則彈簧會有恢復原狀的趨勢,但彈簧在回彈時震盪的幅度往往會超過它原來的長度,直到有磨擦阻力的出現才會減緩彈簧回彈後造成的自由震盪,這減緩彈簧自由震盪的工作通常是避震器的任務。一般的彈簧是所謂的『線性彈簧』,也就是彈簧受力時它的壓縮變形量是遵循物理學上的『虎克定律』:F=KX,其中F為施力,K為彈力係數,X則為變形量。舉例來說有一線性彈簧受力40Kg時會造成1cm的壓縮,之後每增加40Kg的施力1cm一定會增加的壓縮量。事實上懸掛的彈簧還有其他的壓力存在,即使彈簧完全伸展時彈簧仍會受到壓力以便讓彈簧本身固定在車上。在傳統彈簧、吸震筒式的懸掛設計上,彈簧扮演支持車身以及吸收不平路面和其他施力對輪胎所造成的衝擊,而這裏所謂的其他施力包含了加速、減速、?車、轉彎等所對彈簧造成的施力。更重要的是在震動的消除過程中要保持輪胎與路面的持續接觸,維持車子的循跡性。而改善這輪胎與路面的接觸是我們改善操控性的首要考慮。彈簧的最主要功能就是維持車子的舒適性和保持輪胎完全與地面接觸,用錯了彈簧會造成行車品質和操控性都有負面的影響。試想如果彈簧是完全僵硬的,那懸掛系統也就發揮不了作用。遇到不平的路面時車子跳起,輪胎也會完全離開地面,若這種情況發生在加速、?車或轉彎時,車子將會失去循跡性。如果彈簧很軟,則很容易出現『坐底』的情況,也就是將懸掛的行程用盡。假如在過彎時發生坐底情況則可視為彈簧的彈力係數變成無限大(已無壓縮的空間),車身會產生立即的重量轉移,造成循跡性的喪失。如果這部車有著很長的避震行程,那麼或許可以避免『坐底』的情況發生,但相對的車身也會變得很高,而很高的車身意味著很高的車身重心,車身重心的高低對操控表現有決定性的影響,所以太軟的避震器會導致操控上的障礙。假如路面是絕對的平坦,那我們就不需要彈簧和懸掛系統了。如果路面的崎嶇度較大那就需要比較軟的彈簧才能確保輪胎與路面接觸,同時彈簧的行程也必須增加。彈簧的硬度選擇是要由路面的崎嶇程度來決定,越崎嶇要越軟的彈簧,但要多軟則是個關鍵的問題,通常這需要經驗的累積,也是各車廠及各車隊的重要課題。一般說來軟的彈簧可以提供較佳的舒適性以及行經較崎嶇的路面時可保持比較好的循跡性。但是在行經一般路面時卻會造成懸掛系統較大的上下擺動,影響操控。而在配備有良好空氣動力學組件的車,軟的彈簧在速度提高時會造成車高的變化,造成低速和高速時不同的操控特性。

彈簧的改裝

     彈簧的改裝主要是要改善操控性,也就是要改用較硬的彈簧或是較短的彈簧。彈簧控制了很多有關操控的因素,彈簧的改變會造成很複雜的操控特性改變。以硬度的增加來說,可提高懸掛的滾動抑制能力,減少過彎時車身的滾動。而車高的降低則可同時降低車身的重心,減少過彎時車身重量的轉移,提高穩定性。而車高的降低也可兼顧美觀的效果。

漸進式彈簧

   彈簧兩個主要的功用:一是作為懸掛系統或底盤與地面的緩衝,也就是維持舒適性,二是使車子在行經不平路面時保持輪胎的貼地性。要達成這兩個相衝突的目標需要有不同的彈力係數。保持輪胎的貼地性對操控有決定性的影響我們需要硬的彈簧設定,來保持貼地性。在遇到越顛簸的路面我們需要越軟的彈簧設定。要同時達成這兩個目的,使用具有複合彈力係數的『非線性彈簧』,也就是一般所謂的漸進式彈簧,是唯一可行的方法。漸進式彈簧能隨著彈簧的壓縮而增加彈力係數,在設計和製造上都有相當的困難度。行經顛簸路面時,彈力係數就會增加維持車身穩定。而最初的彈力係數較軟則用來提高行經顛簸路面時輪胎貼地性。漸漸變硬的彈簧可避免懸掛或彈簧出現坐底的情況。這能容許使用高度比原來低的彈簧,用以降低車身重心,並且在行經顛簸路面時維持最低而且最短懸掛行程,不致發生坐底的情況。要達成漸進式彈簧就是要作出彈力係數會隨這著受壓縮而產生變化的非線性彈簧,因此目前的漸進是彈簧大多為採用不等螺距彈簧或圈徑變化彈簧。不等螺距彈簧受壓縮時會產生局部線間接觸,以使有效圈數發生變化,進而造成彈力係數K的變化。經由彈簧上下圈徑的變化則是改變彈力係數的最直接方法。

降低車身

    改善操控最重要的方法就是降低車身重心,如此可以降低過彎時車身的重量轉移和車身滾動,降低車身最簡單的方法就是由彈簧著手。使用短彈簧是最簡單也最快的方法。
五:避震器的工作原理及改裝

避震器的功用

懸吊是大多數人改裝計畫的第一步,而懸吊的改裝通常都是由換裝一套較硬的避震器開始著手。上一期我們曾經說過彈簧最主要的功用是用來消除行經不平路面的震動,既然有了可消除震動的彈簧,那麼又要避震器做什麼呢?避震器它並不是用來支持車身的重量而是用來抑制彈簧吸震後反彈時的震盪和吸收路面衝擊的能量。假如你開過避震器壞掉的車,你就可以體會車子通過每一坑洞、起伏後餘波蕩漾的彈跳,而避震器正是用來抑制這樣的彈跳。沒有避震器將無法控制彈簧的反彈,車子遇到崎嶇路面時將會產生嚴重的彈跳,過彎時也會因為彈簧上下的震盪而造成輪胎抓地力和循跡性的喪失。最理想的狀況是利用避震器來把彈簧的彈跳限制在一次。

阻尼

當我們以一固定的速度壓縮或拉伸避震器其所產生的阻力就稱為阻尼。這阻力來自於避震器作動時,活塞會把阻尼油加壓使其通過小孔徑的閥門,如果改變閥門的孔徑就可以改變阻尼的大小。在日本自動車規格(JASO C602)規定以作動速度0.3m/s時的阻力大小來代表避震器的性能,我們稱為阻尼係數,單位為Kgf,所謂較硬的避震器就是作動時可產生比較大的阻力。當我們讓避震器以非常慢的速度壓縮或拉伸時,它的阻力只有來自機構內部的摩擦力,阻尼油幾乎不產生阻力。但是當作動速度增加時,阻力的增加會和避震器作動速度變化率的平方成正比,也就是說作動速度增為2倍時阻力卻會增為4倍。

避震器的阻力可分為壓縮和回彈兩部份,壓縮阻力和彈簧的硬度有加成效果,作動時可增加彈簧的強度,而回彈阻力則是發生在彈簧受路面衝擊壓縮後的反彈行程,這也是避震器存在的最大理由,它是用來抵擋彈簧壓縮後再將輪胎壓回地面的力量,減緩反彈的衝擊並保持車輛的平穩。一般道路用的避震器,吸震行程的阻力通常遠小於回彈行程,因為吸震行程的阻力太大時會影響行路舒適性,對道路用車來說衝擊時和反彈時的阻尼力量比值大約是1:3,但對賽車來說則為1:2~1:1.5,較高的比值會降低舒適性,但卻可改善行經不規則路的循跡性。
避震器與車身重量的轉移

進彎和出彎時車身重量轉移(Weight Transfer)的速度會影響操控的平衡,這影響會持續直到重量轉移完成,而車身重量轉移的速度是由避震器所控制,改變避震器在壓縮和拉伸行程的速度可改變車身動量轉移的速度。避震器越硬重量轉移的速度越快,重量轉移越快則車身子的轉向反應也越快。

過彎時轉動方向盤,輪胎會產生一個滑移角(Slip Angle),進而產生轉向力,這力量作用在滾動中心(Roll Center)和重心(Center of Gravity),然後導致車身重量轉移,車身產生滾動(Roll)。此時彎外輪的轉向力會隨著滑移角的增大及車身重量的轉移而加大,車子在達到最大轉向力及完成重量轉移後會建立一個過彎姿勢(Take a set),由於避震器控制重量轉移的速度,因此也會影響建立過彎姿勢的速度。由於轉向反應對操控很重要,因此我們希望過彎姿勢的建立越快越好,但也不可太快,必須有時間讓車手去感覺過彎姿勢的建立,並感受循跡性的極限,如果重量轉移太快會讓車手來不及去感覺,因此設定一個車身重量轉移的速度讓熱車手去感覺極限的接近,並且有所反應是車輛懸吊設定時的重要課題。我們常說車隊會依不同的車手而有不同的車輛設定,對懸吊系統設定來說,不同的車手由於駕駛技術和習慣的不同,對轉向反應的感覺速度及反應速度也會不同,因此需要不同的懸吊設定,以求得車手的充分發揮。
一手太』原則

入彎時轉動一次方向盤(方向盤在廣東話稱為太盤),就會產生一次車身的重量轉移變化,建立一轉向力與輪胎抓地力平衡的過彎姿勢,所謂的過彎極限是出現在轉向力等於輪胎的抓地力。有人在入彎後會連續的轉動方向盤,這實在是天大的錯誤,因為這會造成車身在不平衡狀態下過彎,如此車手將無從去驅使車輛逼近極限,降低了過彎的速度並存在著失控的危機。過彎時應該儘量遵循所謂『一手太』原則,判定彎道角度後將方向盤一次打到定位,讓車身盡速建立平衡的過彎姿勢,出彎後也是一手太讓轉移的車身重量回復直行時的狀態。若在彎中遇到突發狀況則必須Smooth的修正,避免突然加劇已處於極限邊緣的重量轉移,讓它變得不可控制,造成車身的失控。

避震器的難題

避震器的阻尼作用是把震動衝擊的能量轉換成熱能。假如懸吊產生大幅度的運動,相對的避震器也會產生相當大的阻力來抑制它,這阻力來自避震器的活塞會把油壓入通過小的閥門,如此會把阻力變成熱。避震器內部產生的熱會使阻尼油加溫,油加熱後黏度會變稀(這反應就如同引擎機油一般)。變稀後的阻尼油會使通過油閥門的阻力變低,降低了阻尼力,我們稱為『阻尼衰退』(Shock Fade)。為了避免阻尼衰退,可由加大避震器或增加阻尼油的容量來改善。所以所謂的高性能的避震器通常都具有是較大的筒徑,及較大的阻尼。避震器的另一個問題是阻尼油的氣泡問題,避震器作動時活塞為會對阻尼油造成攪動的效果,造成阻尼油產生氣泡,氣泡的產生會造成阻尼的喪失。為了對抗氣泡,除了使用品質較佳的阻尼油外,製造商通常利用填充高壓氣體來減少氣泡的產生,這做其中最具代性的產品當屬Bilstein,Bilstein的產品有一項獨特的設計,它有一個『氣室』(Gas Chamber)用來抵抗氣泡的產生,這如同用高壓來抵抗你的水溫問題一樣(沸點與壓力成正比)。此外這個氣室也有對柱栓的冷卻效果,因為柱栓暴露在空氣中可獲致冷卻效果。而油封不良造成的漏油問題則是避震器損壞的一大主因,這直接關係到避震器的『耐用性』,所以較貴的避震器通常也有較好的油封。
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