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鋁合金防傾桿太軟?


刊登時間: 2013/05/29

抑制車輛側傾
防傾桿功效大
很多讀者其實都搞不太懂防傾桿的作動原理,更別說了解防傾桿材質的差異給車輛帶來什麼不同。在汽車的懸吊系統中,支撐車輛本身重量並吸收、緩衝路面衝擊力的最大功臣就是四支避震器,當車輛在轉向的過程中,車輛重心會轉移到轉向的另一側,這種狀況就會造成一邊避震器受力壓縮,而另一邊則是減少受力而拉伸,這樣的狀況就會造成所謂的側傾情形,一但側傾狀況到達一個極限,對於操控或是舒適性都會大打折扣。

同樣粗細的鋁合金防傾桿雖然彈性係數沒有合金鋼製的來得好,但可透過加粗直徑來達到相同的效果,且重量僅約合金鋼製品的一半左右。

為了減低車輛過彎時側傾過大的問題,若將避震器阻尼加大、彈簧加粗,確實能夠有效抑制側傾的程度,但這樣會產生彈跳過大、避震器太硬的問題,這並不是個好辦法,而防傾桿就是為了解決這個問題而出現的底盤套件。防傾桿大多採用與彈簧相同的彈性鋼材製成,講白一點它其實就是彈簧的一種,只不過形狀並非一般認知下的圈狀,而是有點類似「ㄇ」字型的結構。防傾桿裝置的位置通常會在下三腳架、工字樑或下支臂的附近,橫桿部分使用橡膠墊圈與固定座固定在車體上,兩端則是透過俗稱的「李仔籤」固定於避震器腳座或下三腳架、下支臂等對稱位置,作動的原理是藉由單邊懸吊系統的上下位移,通過防傾桿將應力去分散給另一側的避震器來承受,此舉不但能夠強化車輛懸吊系統對於側傾抑制的能力還能夠增進操控性能,所以市面上絕大部分的車輛都會配置防傾桿這個機構。

改裝防傾桿加粗之後,固定座也必須加以強化,否則容易發生板金扯裂的問題。

金屬材質特性
鋁不比鋼要差
絕大部分防傾桿所使用的材質,都是採用與彈簧相同的高張力合金鋼材製成,這種鋼材無論彈性係數、抗拉強度、降伏強度(變形恢復力)都相當優異,且製造技術成熟、製造成本較低,因此長久以來都被用在汽車製造方面,例如常見的捲狀彈簧、片狀彈簧、扭力桿、防傾桿等,不過缺點也不是沒有,合金鋼最大的罩門就是在於重量,同樣體積的鋼合金材料重量是鋁合金甚至是鈦合金的至少三倍以上,所以許多車廠都會採用鋁合金來製造高級汽車車體,而高檔的輪圈也幾乎都會採用鋁合金的材質。然而在彈簧/防傾桿的部分為什麼很少有鋁合金的材質呢?其實並非鋁合金不適合製造此類產品,以同樣尺寸的防傾桿來說,鋁合金防傾桿的抗拉強度、降伏強度都優於鋼材,講白一點就是鋁合金材質比較不容易變形損壞,但鋁合金的彈性係數較差,例如22mm的合金鋼防傾桿,鋁合金可能要24mm-26mm才能達到同樣的彈性係數,但同樣彈性係數的防傾桿,鋁合金製品的重量約只有鋼合金的一半左右,對於輕量化來說還是相當有優勢。

鋁合金材質擁有比鋼鐵更加的抗拉強度與變形恢復力,因此長久使用下來衰退變形的機率也比合金鋼要來得輕微。

根據國內專門製造鋁合金防傾桿的SPR說明,其實鋁合金還有各種不同的材質,每個材質都有不同的特性,經過長久的測試後SPR認為最適合製作防傾桿的材質為6061鋁合金,這種材質的防傾桿最大的好處就是吸震能力佳、重量輕、不易變形損壞,而一般人印象中鋁合金防傾桿太軟的問題,除了在尺寸上加粗防傾桿的直徑外,在製造鋁合金防傾桿的過程中,SPR會將彎好形狀的半成品施以熱處理,進而提升鋁材的彈性係數與硬度,讓產品達到更佳的性能效果。

SPR的掌門人左先生認為,鋁合金材質是未來汽車零件製造的主流,很多人不明白其優勢所在就大肆宣稱鋁合金防傾桿不能用,但經過SPR長久的生產測試,證明了鋁合金確實能夠製造出性能優異的產品。

SPR表示,以材料工程學來說,合金鋼能夠達到的優點鋁合金只要經過特殊的處理後同樣都能達到或接近,但鋁合金輕量化與不易變形的優點卻是合金鋼很難達到的,如果要說缺點,那就是鋁合金防傾桿的製造技術門檻、成本較高,因此反應在產品售價方面也會比一般合金鋼來得更貴一點。最後筆者有個疑問,那就是鋁合金材質是否能運用在製造避震器彈簧上?SPR表示製造方面是完全沒有問題,但由於要達到同樣的彈性係數,鋁合金彈簧勢必要加粗才行,但加粗後就會影響避震器的有效作動行程,因此SPR並沒有推出相關的產品,不過還有另一種重量更輕、強度與彈性更佳的材質,那就是鈦合金,目前SPR正在積極評估製造鈦合金彈簧的可行性,或許不久之後就能看到更Pro的產品。

SPR鋁合金防傾桿在設計上還加上了軟硬可調功能,只要改變李仔籤的鎖點位置,就能夠依照車主的需求自行調整軟硬程度。

SPR除了防傾桿外,最為人所知的產品就是各式鋁合金拉桿以及底盤下護板等套件。

原廠S2000防傾桿其實有四種不同的配置,而這輛02-03年款的AP1配置前26.5mm實心後27.2mm空心防傾桿,更換前後28mm二段可調鋁合金防傾桿後可讓S2000過彎性能大為提升不少,且舒適度也沒被犧牲掉。

這個小東西叫做副車架強化襯套,安裝於工字樑固定螺絲的空隙中來防止位移等造成的車身不穩定感,讓駕駛者可感到車台剛性與操控提升。

SPR鋁合金前後防傾桿整組完工價依車種不同約12000-15000元不等,安裝工時約1小時左右。