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避震器強化特輯連載(2/13) 彈簧如何減震?物理學上怎麼看!

 在傳統彈簧(圈狀彈簧)和減震筒組合的避震器設計上,彈簧依然扮演支撐車重以及吸收不平坦路面對輪胎造成的衝擊,也包括車子在加減速﹑煞車﹑轉彎對彈簧的施力。

輪胎為了保持在崎嶇路面的接觸,彈簧的K值造就吸震的強弱,讓這台皮卡能快速的前進。

簡單來說,彈簧在物理學上可看作先儲存衝擊力的能量,當車子快回到水平姿態時,再釋放能量使車子回到正確軌道。其實彈簧用的碳鋼或合金鋼材質中會參拌矽﹑鉻﹑錳等其他金屬元素,增加材質的彈性﹑抗拉強度和疲勞限度來承受衝擊,在彈簧的兩端受力時,鋼線受到剪應力變形而有彈力,以抵消兩端的外力。彈簧的變形量是根據物理學的「虎克定律 F=KX」而定,其中F為受力,K為材料的彈性係數,X為變形量。舉例來說,假設彈簧K值是固定的,受力50kg(F)時會造成20mm的壓縮(X),之後每增加50kg的壓力就會增加20mm的變形量,由公式就能看出,對彈簧施力愈大,就得被壓縮(或拉伸)更多來保持輪胎跟地面的接觸,維持車子的循跡性。然而彈簧的變形量有限,加上車子在靜止時已經有一定的壓縮量,除了支撐車重之外還要承受來自路面的衝擊,使彈簧的壓縮空間變小,因此原廠避震彈簧較長來增加伸縮量,並以避震器裡的Bump Stop(避免減震筒內的零件相碰而耗損)碰到避震器上座為極限,稱為「彈簧的行程」,受力範圍也僅限於此。

競賽中的Rally車為應付非常多的跳躍動作,使用很長的彈簧來增加壓縮空間,以避免「觸底」的狀況,落地後保持底盤的穩定性。

當車子過彎時彈簧被壓縮到「觸底」(彈簧行程用盡,無壓縮空間)的情況發生,壓力就會傳到胎面,胎面也超出極限後就會喪失循跡性,所以彈簧的軟硬度和行程長短都非常重要,以避免「觸底」的狀況,使一般乘坐車的車身相對較高,意味著重心的提昇,對操控表現有一定的影響力,過軟的彈簧贏得舒適,卻是操控上的障礙,除非像常跑爛路的越野車,就需要較軟的彈簧才能持續輪胎與路面的接觸,同時得拉長彈簧的行程。

6kg和5kg荷重的對比,K值愈高,壓縮量愈少,彈簧的行程較短,代表能承載更大的荷重,提高操駕的極限。

關於彈性係數(K值)的大小事

K值跟彈簧的材質特性和尺寸有關,是一種抵抗形變的能力,其單位為kg/mm,表示每下壓1mm需要的公斤數,K值愈大就代表彈簧愈硬,能負載更多的力量,就是從公式F=KX得到的荷重與變形量比值(正比),也是彈簧好壞的關鍵。

新成員首次接觸 McLaren 570S

在溼地的情況下,McLaren先安排了650S上場,一方面是車上的輪胎在溼地上有著較佳的抓地力,另一方面這部車也是在場多數媒體較為熟悉的車款,對我們來說這也是很好的開始,以熟悉的車輛先複習一下雪邦賽道的節奏與彎角。在Pit裡看著逐漸乾燥的車道,讓我們對於接下來的行程有著很高的期待,不過真的上車駕駛則又是另外一回事,在上了賽道後的幾個彎角,就遇上了還有積水的彎角,雖然已經大幅減速,但遇上積水還是飄得老遠,差點進了緩衝區吃土,但還好最後有驚無險。

真皮包覆的小徑平底方向盤提供了極佳的握感,車輛的回饋感也相當直接。

回過頭來看看570S,這部車跟540C一樣是屬於McLaren旗下的Sport Series,雖然屬於入門車款,但McLaren還是依循一貫的造車方式,570S還是使用碳纖維單體車艙,搭配3.8升雙渦輪增壓引擎,基本架構跟其他的McLaren大致相同,不過在外觀造型與內裝陳設部分當然作出了專屬於570S的設計。570S的外觀造型有許多特徵是來自Super Series,不過全車上下最搶眼的部分,則是車身側面延伸跨過整個前門的大型進氣口,在570S上市之初宣傳時,曾說它的造型像是黑天鵝的羽毛,不過仔細看看,它的整個輪廓其實跟McLaren在1967~1980年間使用的廠徽十分相似,它其實是鷸鴕的輪廓,這種獨特的鳥類是創辦人Bruce McLaren出生地紐西蘭的象徵。

懸吊與動力模式的設定旋鈕自是最重要的兩個按鍵,完全按鍵化操作的變速箱也是特色之一。

由於中置後驅的設定,570S的車身後半段被引擎跟變速箱佔滿,半鏤空的引擎蓋讓旁人可以隱隱約約看到下面的引擎,但是引擎蓋無法打開,唯一可以打開的部分是用來添加機油與冷卻水的注入口。

至於在車艙內部,570S的設計當然是很McLaren的風格,可調式的座椅提供了良好的乘坐與支撐,完全是性能取向的設定,儀錶板採用全液晶的設計,當然錶內的陳設也是相當駕駛導向的設定。

空調、音響與導航等透過大尺寸的觸控螢幕操作,調整出風口的人形圖示還戴著安全帽。

空調與影音導航系統則是採用跟Super Series的全觸控式面板,排檔的部分也採用McLaren相似的按鍵式設計,整體來說車艙裡是很經典McLaren車款的氣氛,在濃厚的運動氣息之外,還保持了些許日常必須的舒適性。

座椅的造型並不算是特別複雜,但提供了極佳的乘坐感與支撐性。

選配的B&W音響高音單體具備經典的海螺造型。

世界最速10大量產車─NO.9 Zenvo ST1 極速375km/h

車廠或是改裝廠都想創造話題,不論是透過極速、Drag Race(零四加速),甚至是紐柏林賽道的最速單圈等,只要能刷新紀錄就能製造話題,時間已經來到2016年,編輯部趁這個時候回顧一下2015年之前的最速量產車,這些都是可以合法上路的車型,而且極速都是有經過測試的!

 
100%丹麥手工打造
V8雙增壓動力
 
推出年份:2009
最大馬力:1104hp
最大扭力:145.9kgm

Zenvo是一個丹麥車廠,創立於2009年,而ST1不僅是100%手工打造,也是旗下唯一的車型,比較特別的是ST1引擎的調校方式,搭載一具6.8L V8引擎,但是同時導入渦輪與機械增壓,於6900rpm可榨出高達1104hp最大馬力,而4500rpm可創造出145.9kgm最大扭力,從靜止加速到100km/h僅需3秒,加速到200km/h只要8.9秒,極速到達375km/h,不過從2009年開始僅限量生產15部,數量相當稀少。

從Zenvo ST1的數據可以看出一件事,並不是馬力破千匹就能跑出400km/h的極速,車身重量、外觀空氣力學等條件,也是影響極速的關鍵。