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[转贴资讯] 抚平一切跳动─弹簧
车在行驶当中会因为路面的不平整而产生震动或是倾斜;汽车在转向时因离心力的作用而使车身发生程度不一的倾斜;为使汽车在行驶当中能够获得适当的操控性与舒适性,则必须装设的避震装置,各种弹簧也因此被应用做为悬吊系统中的避震装置,利用弹簧的变型以吸收能量,来缓和汽车在行驶时产生的震动和倾斜。由此可见弹簧在汽车中担负着多么重要的角色。
在汽车的悬吊系统中所使用的弹簧,有以下4种类型:片状弹簧、圈状弹簧、空气弹簧、扭杆弹簧。
片状弹簧: 片状弹簧大多使用在非独立式悬吊系统上面;片状弹簧在悬吊系统中除了担任弹簧的角色之外,由于弹簧的刚性使之成为悬吊系统的构件之一,片状弹簧是以多片长条形的弹簧钢板组合而成;主片弹簧的长度最长,且在二端有装设弹簧眼,为增大弹力而在主片的下方有补助片弹簧,补助片弹簧的长度则是逐片减短,并以弹簧夹将各弹簧片固定以防止滑动。 片状弹簧在受力后会做弯曲变形,藉以吸收外界的冲击力道。而因为各钢板之间的摩擦力作用,让片状弹簧能在很小的形变量之下,吸收极大的力量,因而使得其适合高负重的使用,但在乘坐的舒适性上便显得太硬而不符合现代汽车使用的需求。因此目前片状弹簧大多使用在大型货车上面。
圈状弹簧: 圈状弹簧是以特殊钢材卷成螺旋状而成,外形一般均为圆柱形式。而为了在不同状况之下提供不同的表现,市面上亦可看到组合不同线径、不同圈径、不同圈距的圈状弹簧。
在两端受力之时,圈状弹簧的钢线受到剪应力变形而产生弹力,以抵消两端之外力。一般而言,圈状弹簧受够吸收等质量钢材2倍以上的能量。与片状弹簧相比,圈状弹簧在伸缩时没有摩擦阻力,同时有较大的变形量,可以降低运作的噪音以及提高乘坐的舒适性,因此广泛地使用在现代汽车产品之中。不论是独立悬吊系统或是非独立悬吊系统,都可以看到圈状弹簧应用的实例。由于圈状弹簧水平方向的刚性不足,使用在非独立式悬吊系统时必须加设连杆,以补强结构在水平方向的强度。
空气弹簧: 空气弹簧是将空气封入可变形的容器中,利用空气的可压缩性来获得弹簧的作用。与金属弹簧相比较,空气弹簧的弹性好,而且能够随着载重量的变化而调整空气压力,使汽车在行驶时获得优良的乘坐安定性。空气弹簧能够良好隔离高周率的震动,增加乘坐的舒适感并降低噪音,以及增加机件的寿命。空气弹簧没有水平方向的刚性,使用在非独立式悬吊系统时必须加设连杆,使用在独立式悬吊系统时则放在圈状弹簧的位置。由于空气弹簧的制作成本高,因此目前仅装置在高级豪华房车,以及大型客车和铁路车辆上面。藉由电子控制的方式,可以使悬吊在处理不平路面引起的震振动时显得平顺自然,以及提供避震装置做多种阻尼的设定,以实现性能优异的车辆在剧烈操控时也能保有乘坐的舒适性;例如Lexus LS430、Mercedes-Benz S-Class等高级车型就都是采用空气弹簧做为避震装置的悬吊系统。
扭杆弹簧: 扭杆弹簧是一种形式很简单的弹簧,它是利用杆的扭转弹性来承受力量。将弹簧钢制圆杆的一端固定,而另外一端受力量产生的扭转。把扭杆弹簧的一端固定在车体上,另一端利用力臂连接车轮,汽车在行驶时产生的震动就以杆的扭转弹性来吸收。因扭杆弹簧全部受剪应力,使相同重量的圈状弹簧可以吸收等重量钢板2倍以上的能量。扭杆弹簧在汽车上的使用方式分为纵向装置与横向装置二种,其中以横向装置的使用为多数。纵向装置的方式是以扭杆来替代较占空间的片状弹簧和圈状弹簧,例如在Toyota Hiace、Zace、Surf车型的前悬吊,就是以扭杆弹簧搭配双A臂式悬吊系统。横向装置的扭杆除了少数车型是用来替代圈状弹簧之外,其他横向装置的扭杆都是用做平衡左右车轮的受力,做为防倾平衡杆之用。
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