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撫平一切跳動─彈簧
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汽車在行駛當中會因為路面的不平整而產生震動或是傾斜;汽車在轉向時因離心力的作用而使車身發生程度不一的傾斜;為使汽車在行駛當中能夠獲得適當的操控性與舒適性,則必須裝設的避震裝置,各種彈簧也因此被應用做為懸吊系統中的避震裝置,利用彈簧的變型以吸收能量,來緩和汽車在行駛時產生的震動和傾斜。由此可見彈簧在汽車中擔負著多麼重要的角色。

在汽車的懸吊系統中所使用的彈簧,有以下4種類型:片狀彈簧、圈狀彈簧、空氣彈簧、扭桿彈簧。

片狀彈簧:

片狀彈簧大多使用在非獨立式懸吊系統上面;片狀彈簧在懸吊系統中除了擔任彈簧的角色之外,由於彈簧的剛性使之成為懸吊系統的構件之一,片狀彈簧是以多片長條形的彈簧鋼板組合而成;主片彈簧的長度最長,且在二端有裝設彈簧眼,為增大彈力而在主片的下方有補助片彈簧,補助片彈簧的長度則是逐片減短,並以彈簧夾將各彈簧片固定以防止滑動。


片狀彈簧在受力後會做彎曲變形,藉以吸收外界的衝擊力道。而因為各鋼板之間的摩擦力作用,讓片狀彈簧能在很小的形變量之下,吸收極大的力量,因而使得其適合高負重的使用,但在乘坐的舒適性上便顯得太硬而不符合現代汽車使用的需求。因此目前片狀彈簧大多使用在大型貨車上面。

圈狀彈簧:

圈狀彈簧是以特殊鋼材捲成螺旋狀而成,外形一般均為圓柱形式。而為了在不同狀況之下提供不同的表現,市面上亦可看到組合不同線徑、不同圈徑、不同圈距的圈狀彈簧。

在兩端受力之時,圈狀彈簧的鋼線受到剪應力變形而產生彈力,以抵消兩端之外力。一般而言,圈狀彈簧受夠吸收等質量鋼材2倍以上的能量。與片狀彈簧相比,圈狀彈簧在伸縮時沒有摩擦阻力,同時有較大的變形量,可以降低運作的噪音以及提高乘坐的舒適性,因此廣泛地使用在現代汽車產品之中。不論是獨立懸吊系統或是非獨立懸吊系統,都可以看到圈狀彈簧應用的實例。由於圈狀彈簧水平方向的剛性不足,使用在非獨立式懸吊系統時必須加設連桿,以補強結構在水平方向的強度。

空氣彈簧:


空氣彈簧是將空氣封入可變形的容器中,利用空氣的可壓縮性來獲得彈簧的作用。與金屬彈簧相比較,空氣彈簧的彈性好,而且能夠隨著載重量的變化而調整空氣壓力,使汽車在行駛時獲得優良的乘坐安定性。空氣彈簧能夠良好隔離高週率的震動,增加乘坐的舒適感並降低噪音,以及增加機件的壽命。空氣彈簧沒有水平方向的剛性,使用在非獨立式懸吊系統時必須加設連桿,使用在獨立式懸吊系統時則放在圈狀彈簧的位置。由於空氣彈簧的製作成本高,因此目前僅裝置在高級豪華房車,以及大型客車和鐵路車輛上面。藉由電子控制的方式,可以使懸吊在處理不平路面引起的震振動時顯得平順自然,以及提供避震裝置做多種阻尼的設定,以實現性能優異的車輛在劇烈操控時也能保有乘坐的舒適性;例如Lexus LS430、Mercedes-Benz S-Class等高級車型就都是採用空氣彈簧做為避震裝置的懸吊系統。

扭桿彈簧:

扭桿彈簧是一種形式很簡單的彈簧,它是利用桿的扭轉彈性來承受力量。將彈簧鋼製圓桿的一端固定,而另外一端受力量產生的扭轉。把扭桿彈簧的一端固定在車體上,另一端利用力臂連接車輪,汽車在行駛時產生的震動就以桿的扭轉彈性來吸收。因扭桿彈簧全部受剪應力,使相同重量的圈狀彈簧可以吸收等重量鋼板2倍以上的能量。扭桿彈簧在汽車上的使用方式分為縱向裝置與橫向裝置二種,其中以橫向裝置的使用為多數。縱向裝置的方式是以扭桿來替代較佔空間的片狀彈簧和圈狀彈簧,例如在Toyota Hiace、Zace、Surf車型的前懸吊,就是以扭桿彈簧搭配雙A臂式懸吊系統。橫向裝置的扭桿除了少數車型是用來替代圈狀彈簧之外,其他橫向裝置的扭桿都是用做平衡左右車輪的受力,做為防傾平衡桿之用。

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