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[百問] 車體剛性強化六問-不是硬就好,還要有彈性(中)

2020.03.31  作者:OPTION   圖片來源:OPTION編輯部

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▲引擎室是一個上下都開口的空間,也是車體剛性最脆弱的地方,可以透過加裝車體拉桿,來提升車體抗扭曲的能力。

問題三:車身拉桿要怎麼選用?
材質、設計與安裝位置

加裝車身拉桿是時下最容易,且價位普通的車體剛性強化方式,為什麼要加裝這個零件呢?此零件是車身強化中最基本的一項,也是補強車體負擔最多之處的重要零件,採交叉方式裝置在懸掛固定點的它,乃是直接接受來自地面的震動力量,若是從拉桿往車體方向的力量沒有消失,不但懸掛系統的位移量會減少,車體搖晃的情形亦將因此降低,進而提昇行駛的操控性能。雖然因為有減震筒、彈簧吸震的關係,使得加裝拉桿後並不會感到明顯的加強,可是有裝跟沒裝的實際差別很大,尤其跑山路是更加明顯感受出差異。

至於最需加裝拉桿的位置就在引擎室避震器塔頂上,這是因為車體的引擎室除了承載引擎外,其左右葉子板內側還負責懸吊系統之前軸、上三角架、避震器等零件之固定。然而引擎室之結構則好比上、下都打開的四方盒,在理論上是「最弱」之結構剛性區域,因此一般車輛會以特別的設計,來彌補此先天之缺憾。而加裝引擎室上拉桿,就是要在引擎室上左右兩邊直接受力的避震器上座,用一結構桿連接起來,試圖對引擎室上方之開口作一個結構性之補強,而這樣的設計某些性能車出廠時就有,用來加強鈑件強度,也可以抑制噪音產生。


引擎室是一個上下都開口的空間,也是車體剛性最脆弱的地方,可以透過加裝車體拉桿,來提升車體抗扭曲的能力。


引擎室拉桿要發揮作用,避震器塔頂的固定座設計很重要,一定得和避震器上座之鈑件吻合,兩者裝配後緊密的接合,才能有效的抑制上座的變形或鈑件破裂。

而提到引擎室拉桿,它為了達到應有的效果,有些重點還是需要注意,例如鋁製桿身其強度略遜於鐵製品,如果要達到一樣的效果則必需要使用鍛造鋁合金製品;而桿身屬於圓或方型的空心體,較實心材強度高且重量輕。拉桿固定座基本上一定得和避震器上座之鈑件吻合,兩者裝配後緊密的接合,才能有效的抑制上座的變形或鈑件破裂。

如果有固定式、無調整螺絲的話是最好的選擇,如果是桿身可調式的拉桿,則需注意桿身調整螺絲的尺寸,愈接近桿身直徑,也就是愈大的直徑強度愈佳,這些都是選擇引擎室拉桿所需注意的重點。其他諸如葉子板側拉、底盤下結構桿、後上下拉桿及B柱拉桿等同質性改裝品,原理皆大同小異,不同的只是補強的部位不同,實際發揮功效大小也不盡相同。


許多拉桿品牌也都會針對車底下較弱的地方,推出改裝拉桿供車主進行車體補強,選購時記得選擇安裝後高度不能太低的產品,容易磨到人孔蓋。

值得一提,許多房車位於引擎室的兩支主樑,並非是從車頭延伸到車尾,而是僅僅伸展到座椅下方,如果這兩隻前方的主樑與後方延伸過來的側邊骨架連接狀況不好的話,車身中央與駕駛艙底板的剛性便會降低,高速過彎時車體就會扭曲,大大影響轉向反應。針對此問題有些比賽車都會在車底處加裝車底拉桿,甚至是包覆一大片鋁合金底板,透過補強車體中央與側邊的連接結構性,來提高車體整體強度,所以若能依照車種找出車體的弱點,便能進行最佳的補救措施。


除了車底板上方的結構補強外,許多正規比賽車也都不忘記車底下的剛性強化,尤其是前後副樑處的強度更需特別注意,因為這裡是負責固定前後懸吊連桿與三角架的地方,同時也須承擔懸吊拉扯的受力點。

最後,過去許多車迷對「車身拉桿」與「底盤連桿」的用途不甚清楚,筆者在此說明,拉桿是安裝在車體上的金屬桿件,用途在補強車體剛性與強度;至於連桿則是安裝在底盤懸吊上,用來限制避震器上下擺動的幅度範圍,改裝用的連桿多半會採用鋼材製成,兩端為魚眼接頭設計,其上還設有長度可調整功能,這些特徵都是辨別兩者差異的方法。而安裝在懸吊上的還有所謂的「防傾桿」,此部件的用途在抑制車輛過彎時的側傾角度,這三者的功能大不相同,不可搞混。


底盤連桿是安裝在底盤懸吊上,用來限制避震器上下擺動的幅度範圍,改裝用的連桿多半會採用鋼材製成,兩端為魚眼接頭設計,其上還設有長度可調整功能,不論是功能或設計都與車身拉桿有不小的差別。

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問題四:什麼是車身點焊?
打好車體強度的底子

車體結構通常是由2片以上的鈑金焊接而成,例如車門框架周圍,就強度來說焊接的焊點愈多,車體的剛性就愈強,然而市售車顧及到成本與舒適性的問題,在車台鈑件間接合的焊點也會點的較少,如果能適度補強焊點,也能提升車體結構的抗扭曲強度。

不過可不是一昧地增加焊點就能達成此目的,錯誤的施工反而容易造成反效果。一般點焊時因焊點周圍的鐵板在燒鑄之後,會產生硬化的現象,因此若是焊點的間隔過小過於密集,就會缺乏應力緩衝區,該處便有可能出現裂縫,甚至金屬斷裂的情況,且焊接時不能從頭一直焊到底結束,到時候單面鈑件會因為連續焊接而熱變形,到最尾端會呈現餘料現象,促使車體變型。


車身點焊的重要部位,有前後避震器塔頂、車門鈑金接合處,至於焊點的間隔則不建議太密集,因為焊點會硬化,太密車體會裂開,且點焊後須立即防鏽處理,施工時也須確保車體處於應力釋放的狀態,如此完工後車體才會變形。

同時也因為全車點焊並非一天就能完成的工作,所以當天焊接好的部分,一定要清潔完畢,噴上鍍鋅或鍍銅底料,否則明天就會發現,因為焊接後的氧化現象及日夜溫差的濕度變化,會讓昨天所焊接的部分全部產生銹斑,屆時再來處理善後,才真是亡羊補牢,得不償失。

最後,全車點焊最好事先就把車輛架放在手術檯上,或專用治具上,把身體主結構焊好之後再來實施翻轉的細部焊接。以上所述這點是非常重要的,因為在一個不良的支撐環境下,受力的空車體是可能變型的,加上焊接時的伸縮、及應力的改變,如果車體並非固定在良好的治具下,例如車體呈現些微扭曲的不正常情況,此時在點焊上去,扭曲的車台就此固定無法調整回來,在車體基礎結構與幾何角度不正確的情況下,對於往後配重的調整、底盤的設定,都會有決定性的傷害,不可不慎。


車體強化的位置並不只局限於車體結構上,像這部EVO的前三角架雖然採用鋁合金材質,Tuner來特別在其上焊接一塊小鋁板,目的在減少三角架的變形量,讓和尚頭不會因激烈過彎時的擠壓而扭動,使得操控反應變得較不聽話。


由於超跑需要比一般房車還要更強的車體剛性,才能應付高速且激烈過彎時的車體扭曲量,因此車體焊點會比房車多很多,甚至焊接的方式會更加特殊,焊道也會更多,加上採用鋁合金車身打造,整台車的剛性就是不一樣。


從這張Audi R8的車體透視圖來看,可以發現除了駕駛艙的開口比較大之外,前方的行李廂乃至於車後的引擎室,都佈滿交錯的車架結構,除了要確保高速行車安全外,對於車體剛性的強化,跟房車絕對不是同一個級數可比。

[百問] 車體剛性強化六問-不是硬就好,還要有彈性(下)
[百問] 車體剛性強化六問-不是硬就好,還要有彈性(上)

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