防傾桿
防傾桿
如果汽車單單依靠彈簧與減震器來控制車輛在轉向時產生的側傾,那麼就需要有非常硬的彈簧設計與阻尼極高的減震器與之搭配。這樣一來,懸掛系統就失去了吸收路面震動的功能,車子會變得異常活潑(跳動),得不償失。因此目前大部分汽車上都安裝了防傾桿(也稱穩定桿)。
防傾桿結構
防傾桿功能
防傾桿的功能是減小車輛轉彎時的側傾和改善乘坐舒適性。從小型轎車到重型載貨車的前懸大多裝有穩定桿。由於設計時需要避開周圍的其他部件,穩定桿有各種各樣的形式,但基本都是屈臂與扭力桿為一體的形狀。另外,材料的斷面有實心和中空兩種形式,對輕量化有利的中空材料的使用正在不斷增加。
防傾桿的硬度由製作的材質、桿身、桿徑、桿臂的長度以及和桿身所成的角度所決定。桿身的長度越長則硬度越軟,反之桿臂的長度越長卻會增加其硬度。受限於車寬所以桿身的長度幾乎不太能改變,但防傾桿桿徑和桿臂的長度卻是比較容易調整。一般來說防傾桿的材質都大同小異,所以要改變防傾桿的硬度都是由改變桿徑來實現。
防傾桿和彈簧所提供的防傾阻力是相輔相成的,而且防傾阻力是成對發生的,也就是說車頭的防傾阻力是和車尾的防傾阻力伴隨發生,但是由於車身配重比例以及其它外力的作用的關係會使得前後的防傾阻力並不平衡,如此一來便會直接影響車身重量的轉移和操控的平衡。假如後輪的防傾阻力太大會造成轉向過度(Oversteer),反之如果前輪的防傾阻力太大會造成轉向不足(Understeer )。
為了改善操控我們不但可利用防傾桿來控制車身的滾動更可以用來控制車身防傾阻力的前後比例分配。防傾桿最重要的功能就是達成操控的平衡和限制過彎時的車身側傾以改善輪胎的貼地性。過彎時彎內輪的懸吊伸長而彎外輪的懸吊被壓縮,這時防傾桿就會產生扭轉抑制這種情況。它會對彎外輪的懸吊施一個向下壓的力量,而對彎內輪的懸吊施一個抬起的力量,施予左右懸吊的作用力是大小相等方向相反相互牽制的。
太軟的防傾桿在獨立懸吊的車會造成過彎時過多的外傾角,減少輪胎的接地面積,太硬則是會造成輪胎無法緊貼地面,影響操控性。對彎內輪來說,防傾桿對車輪施的力和彈簧對車輪施的力是方向相反的,彈簧產生的力可把車輪壓回地面,而防傾桿卻會使它離開地面。假如防傾桿太硬會減少把車輪壓回地,如果這種情況發生在驅動輪,可能會使得出彎加油時彎內輪的抓地力變小,造成輪胎的空轉。這對擁有大馬力卻沒有LSD的車來說是相當危險的,最理想的狀態是把防傾桿所提供的防傾阻力控制在佔總防傾阻力的20%~50%之間。
假如總防傾阻力太強的話可能會造成過彎時彎內輪的離地,如此會造成100%的重量轉移,這種情況通常發生在彎內的非驅動輪。我們常可看到Porsche 911過彎時前彎內輪離地的情況,同樣的情況也會發生在前驅車的后彎內輪。車輪離地並不是好現象,但有時為了整體懸吊設定上的需要卻也無法避免。車身的滾動會降低循跡性或轉向的靈敏度。一部有最佳懸吊幾何設定的車就是有低的滾動中心、同時由彈簧所提供的防傾阻力可將車身的滾動限制在合理的範圍內。彈簧會影響輪胎的貼地性,同樣的彈簧所提供的防傾阻力對輪胎的貼地性也有很大的影響。對一部有既定的懸吊幾何、重心高度和車重的車來說,改變防傾阻力會改變極限過彎時車身的側傾程度。
這麼說改裝強度更高的防傾桿反而會提前達到極限,那豈不是得不償失?防傾桿的結構雖然簡單,但要想達到理想的效果,卻需要考慮到更為複雜的問題。拿國內最為常見的FF車型(前置前驅)為例,對於操控性能來說,這種設計的車型已屬最差(當然也有少數調校得當操控性能出眾的案例,這裡指結構設計而已),發動機、變速箱、傳動系統與車手重量全部集中在車頭,嚴重的天生不協調,此時增強后軸防傾桿的強度,便可以有效改善FF車型彎中轉向不足的特性,使轉向特性更為活潑靈敏。
所以防傾桿同樣需要具有針對性的改裝,不同的車型具有不同的轉向特性,通過前後防傾桿的搭配彌補原廠車型的不足,也大可根據駕駛者的習慣與個人偏好進行搭配。