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避震器的改装

2008年07月07日 13:33 来源:车擂台作者:园丁
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关键字: 改装避震器 
悬吊是大多数人改装计画的第一步,而悬吊的改装通常都是由换装一套较硬的避震器开始着手。上一期我们曾经说过弹簧最主要的功用是用来消除行经不平路面的震动,既然有了可消除震动的弹簧,那麽又要避震器做什麽呢?避震器它并不是用来支持车身的重量而是用来抑制弹簧吸震後反弹时的震荡和吸收路面冲击的能量。假如你开过避震器坏掉的车,你就可以体会车子通过每一坑洞、起伏後馀波荡漾的弹跳,而避震器正是用来抑制这样的弹跳。没有避震器将无法控制弹簧的反弹,车子遇到崎岖路面时将会产生严重的弹跳,过弯时也会因为弹簧上下的震荡而造成轮胎抓地力和循迹性的丧失。最理想的状况是利用避震器来把弹簧的弹跳限制在一次。

  阻尼

  当我们以一固定的速度压缩或拉伸避震器其所产生的阻力就称为阻尼。这阻力来自於避震器作动时,活塞会把阻尼油加压使其通过小孔径的阀门,如果改变阀门的孔径就可以改变阻尼的大小。在日本自动车规格(JASO C602)规定以作动速度0.3m/s时的阻力大小来代表避震器的性能,我们称为阻尼系数,单位为Kgf,所谓较硬的避震器就是作动时可产生比较大的阻力。当我们让避震器以非常慢的速度压缩或拉伸时,它的阻力只有来自机构内部的摩擦力,阻尼油几乎不产生阻力。但是当作动速度增加时,阻力的增加会和避震器作动速度变化率的平方成正比,也就是说作动速度增为2倍时阻力却会增为4倍。

  避震器的阻力可分为压缩和回弹两部份,压缩阻力和弹簧的硬度有加成效果,作动时可增加弹簧的强度,而回弹阻力则是发生在弹簧受路面冲击压缩後的反弹行程,这也是避震器存在的最大理由,它是用来抵挡弹簧压缩後再将轮胎压回地面的力量,减缓反弹的冲击并保持车辆的平稳。一般道路用的避震器,吸震行程的阻力通常远小於回弹行程,因为吸震行程的阻力太大时会影响行路舒适性,对道路用车来说冲击时和反弹时的阻尼力量比值大约是1:3,但对赛车来说则为1:2~1:1.5,较高的比值会降低舒适性,但却可改善行经不规则路的循迹性。

  避震器与车身重量的转移

  进弯和出弯时车身重量转移(Weight Transfer)的速度会影响操控的平衡,这影响会持续直到重量转移完成,而车身重量转移的速度是由避震器所控制,改变避震器在压缩和拉伸行程的速度可改变车身动量转移的速度。避震器越硬重量转移的速度越快,重量转移越快则车身子的转向反应也越快。

  过弯时转动方向盘,轮胎会产生一个滑移角(Slip Angle),进而产生转向力,这力量作用在滚动中心(Roll Center)和重心(Center of Gravity),然後导致车身重量转移,车身产生滚动(Roll)。此时弯外轮的转向力会随着滑移角的增大及车身重量的转移而加大,车子在达到最大转向力及完成重量转移後会建立一个过弯姿势(Take a set),由於避震器控制重量转移的速度,因此也会影响建立过弯姿势的速度。由於转向反应对操控很重要,因此我们希望过弯姿势的建立越快越好,但也不可太快,必须有时间让车手去感觉过弯姿势的建立,并感受循迹性的极限,如果重量转移太快会让车手来不及去感觉,因此设定一个车身重量转移的速度让热车手去感觉极限的接近,并且有所反应是车辆悬吊设定时的重要课题。我们常说车队会依不同的车手而有不同的车辆设定,对悬吊系统设定来说,不同的车手由於驾驶技术和习惯的不同,对转向反应的感觉速度及反应速度也会不同,因此需要不同的悬吊设定,以求得车手的充分发挥。

  『一手太』原则

  入弯时转动一次方向盘(方向盘在广东话称为太盘),就会产生一次车身的重量转移变化,建立一转向力与轮胎抓地力平衡的过弯姿势,所谓的过弯极限是出现在转向力等於轮胎的抓地力。有人在入弯後会连续的转动方向盘,这实在是天大的错误,因为这会造成车身在不平衡状态下过弯,如此车手将无从去驱使车辆逼进极限,降低了过弯的速度并存在着失控的危机。 过弯时应该尽量遵循所谓『一手太』原则,判定弯道角度後将方向盘一次打到定位,让车身尽速建立平衡的过弯姿势,出弯後也是一手太让转移的车身重量回复直行时的状态。若在弯中遇到突发状况则必须Smooth的修正,避免突然加剧已处於极限边缘的重量转移,让它变得不可控制,造成车身的失控。

  避震器的难题

  避震器的阻尼作用是把震动冲击的能量转换成热能。假如悬吊产生大幅度的运动,相对的避震器也会产生相当大的阻力来抑制它,这阻力来自避震器的活塞会把油压入通过小的阀门,如此会把阻力变成热。避震器内部产生的热会使阻尼油加温,油加热後黏度会变稀(这反应就如同引擎机油一般)。变稀後的阻尼油会使通过油阀门的阻力变低,降低了阻尼力,我们称为『阻尼衰退』(Shock Fade)。为了避免阻尼衰退,可由加大避震器或增加阻尼油的容量来改善。所以所谓的高性能的避震器通常都具有是较大的筒径,及较大的阻尼。避震器的另一个问题是阻尼油的气泡问题,避震器作动时活塞为会对阻尼油造成搅动的效果,造成组泥油产生气泡,气泡的产生会造成阻尼的丧失。为了对抗气泡,以除了使用品质较佳的阻尼油外,制造商通常利用田填充高压气体来减少气泡的产生,这做其中最具代性的产品当属Bilstein,Bilstein的产品有一项独特的设计,它有一个『气室』(Gas Chamber)用来抵抗气泡的产生,这如同用高压来抵抗你的水温问题一样(沸点与压力成正比)。此外这个气室也有有对柱栓的冷却效果,因为柱栓暴露在空气中可获致冷却效果。而油封不良造成的漏油问题则是避震器损坏的一大主因,这直接关系到避震器的『耐用性』,所以较贵的避震器通常也有较好的油封。

  赛车避震器

  和赛车用轮胎和轮圈不同的是赛车用的避震器可用在一般道路,唯一的缺点是价格相当贵,一支赛车用的避震器往往超过万元,这和一支可能只要几百元的『原厂』避震器相比真是有如天价,据了解一套HONDA EG6 Gr.A所用的Mugen避震器约要新台币8万,而March用的NISMO竞技用避震器也大约是这个价。 赛车用的避震器通常为可调式,甚至可分别调整压缩和回弹行程的阻尼,经由调整以得到最佳的抑制缓冲效果,这项工能在做悬吊设定的尝试错误过程中扮演了重要的角色。调整时由最软的模式开始,计算它上下摆动的次数(通常超过一次),慢慢加硬直到上下摆动一次後就恢复平静,并且每次比赛前都要再依场地确认设定的正确与否。赛车避震器通常没有橡皮的止档衬垫(End Bushing)取而代之金属的球状轴承,这虽可获得在通过小震动路面时较佳的阻尼效果,提供较清晰的路面反应,但却增加了来自悬吊的震动和噪音。赛车避震器通常有接近1:1的压缩和拉伸阻尼力。此外赛车避震器的作动行程也比较短,一般车也许有10 ,高性能版也许为7 ,赛车可能只有4~5 。所以单换高性能避震器而不换行程相搭配短弹簧可能无法得到应有的效果。

  避震器的改装

  在大部分市售车上,制造商都会使用最软而且最便宜的避震器,以降低成本并获得一般驾驶状态下最柔软舒适的行路性。但是若要用来应付剧烈驾驶则这些避震器就无法胜任了。 所谓避震器的改装实际上是换上阻尼较硬、品质较好并且能和弹簧充分配合的避震器,选择一组适合的避震器是最重要的,要在舒适性和操控性之间取得折衷尤其困难。若用在赛车上那麽一切以操控为依归不必考虑舒适性,但是要用在一般道路上就必须有所妥协,这时一组阻尼可调式的避震器,就可提高实用性,尤其在道路多变的台湾,可调式避震器似乎是可认真考虑的投资。

  前面说过避震器的压缩阻力和弹簧的硬度有加成的效果,一组弹簧只有一种性能表现,要改变弹簧的硬度唯有更换另一组不同弹力系数的弹簧,有了可调式避震器正可弭补此一缺憾,随路况调高阻尼也等於调硬了弹簧,毕竟调硬避震器要比换一组弹簧来的得轻松的多,甚至有所谓电子调整式避震器,只要在操作车内的旋钮即可轻易的改变阻尼,达到悬吊设定微调的效果。 改装时要先选定一品质好的品牌,然後再从这品牌的系列产品中选出适合的规格型号。一支好的避震器必须有高精密度的柱栓及密闭性良好的油封,高品质的阻尼油(优质的阻尼油是阻尼衰退及气泡现象的治本之道),再加上填充高压气体的气室设计,当然最好是可调式的。目前国内常见的品牌中欧系的Bilstein、KONI以及日系的GAB都是口碑不错的主流派产品,目前的新趋势则是针对特有品牌的专属改装套件品牌,如TOYOTA的TRD、TOM's,HONDA的Mugen,NISSAN的NISMO,都是很不错的产品。 选定品牌後,就得面临搭配性的问题,在悬吊改装过程中最棘手的课题就是避震器和弹簧的搭配,如果你的车降低车身超过2英 或是弹簧硬度增加超过20%,你就必须把避震器一并更换。硬的避震器和硬的弹簧要相互搭配,因为弹簧的硬度是由车重来决定,而较重的车需要较硬的避震器。所以在赛车或高性能车上的避震器要比一般车上的硬,用以匹配较硬的弹簧。假如避震器太软会造成车身上下的摆荡,如果太硬会造成太大的阻尼,使弹簧无法正常运作,而且会因为避震器的阻尼作用而造成行驶时车高的改变。由於避震器制造商通常不会提供他们产品太详细的相关技术资料,因此当你要为一部车作悬吊设定时你唯有不断的尝试错误。不过别担心,搭配性的问题可交给为你服务的改装店去烦恼,针对车主的需要搭配出最佳的悬吊组合是一家专业改装店的基本责任,也是顾客的基本权益。而根据经验,最适合台湾多变路况的道路版悬吊搭配,是以较软的弹簧(当然是渐进式的),配上较硬的可调式避震器,以避震器的硬度补弹簧强度的不足,加上可自由调整的阻尼,获得高度的路况适应性

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