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變速系統 |
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汽車在起步加速時須要比較大的驅動力,此時車輛的速度低,而引擎卻必須以較高的轉速來輸出較大的動力。當速度逐漸加快之後,汽車所須要的行駛動力也逐漸降底,這時候引擎只要以降低轉速來減少動力的輸出,即可提供汽車足夠的動力。汽車的速度在由低到高的過程中,引擎的轉速卻是由高變到低,要如何解決矛盾現象呢?於是通稱為「變速箱」的這種可以改變引擎與車輪之間換轉差異的裝置為此而生。
變速箱為因操作上的需求而有「手動變速箱」與「自動變速箱」二種系統,這二種變速箱的做動方式也不相同。近年來由於消費者的需求以及技術的進步,汽車廠開發稱為「手自排變速箱」的可以手動操作的自動變速箱;此外汽車廠也為高性能的車輛開發出稱為「自手排變速箱」的附有自動操作功能的手動變速箱。目前的F1賽車全面使用「自手排變速箱」,因此使用此類型手動變速箱的車輛均標榜採用來自F1的科技。
手排變速系統
在手動變速系統裡面含有離合器、手動變速箱二個主要部份。
離合器:是用來將引擎的動力傳到變速箱的機構,利用磨擦片的磨擦來傳遞動力。一般車型所使用的離合器只有二片磨擦片,而賽車和載重車輛則使用具有更磨擦片的離合器。離和器還有乾式與濕式二種,濕式離合器目前幾乎不再被使用於汽車上面。
手動變速箱:以手動方式操作變速箱去做變換檔位的動作,使手動變速箱內的輸入軸和輸出軸上的齒輪嚙合。多組不同齒數的齒輪搭配嚙合之後,便可產生多種減速的比率。目前的手動變速箱均是使用同步齒輪的嚙合機構,使換檔的操作更加的簡易,換檔的平順性也更好。
自排變速系統
為了使汽車的操作變得簡單,並讓不擅於操作手動變速箱的駕駛者也能夠輕易的駕駛汽車,於是製造一種能夠自動變換檔位的變速箱就成為一件重要的工作,因此汽車工程師在1940年開發出世界首具的自動變速箱。從此以後駕駛汽車在起步、停止以及在加減速的行駛過程中,駕駛者就不需要再做換檔的動作。
現代的自動變速系統裡面含有液體扭力轉換器、自動變速箱、電子控制系統三個主要部份。在電子控制系統裡面加入手動換檔的控制程式,就成了具有手動操作功能的「手自排變速箱」。
液體扭力轉換器:在主動葉輪與被動葉輪之間,利用液壓油做為傳送動力的介質。將動力自輸入軸傳送到對向的輸出軸,經由輸出軸再將動力傳送到自動變速箱。
由於液壓油在主動葉輪與被動葉輪之間流動時會消耗掉部份的動力。為了減少動力的損失,在主動與被動葉輪之間加入一組不動葉輪使能量的傳送效率增加;以及在液體扭力轉換器內加入一組離合器,並在適當的行駛狀態下利用離合器將主動與被動葉輪鎖定,讓主動與被動葉輪之間不再有轉速的差異,進而提高動力的傳送效率。
自動變速箱:以行星齒輪組構成換檔機構,利用油壓推動多組的摩擦片,去控制行星齒輪組的動作,以改變動力在齒輪組的傳送路徑,因而產生多種不同的減速比率。Toyota Celsior(Lexus LS430)在2003年起用六速自動變速箱,使Toyota成為第三家採用六速自動變速箱的汽車製造廠。
電子控制系統:早期的機械式自動變速箱的換檔控制是以油壓的壓力變化去決定何時做換檔的動作,即使經過多年的研究及改良,機械式自動變速箱的換檔性能仍然不盡人意。於是電子式自動變速箱便因應而出了。為了使換檔的時機更加的精確,以及獲得更加平順的換檔品質,各汽車製造廠均投入大量的資源,針對自動變速箱的電子控制系統做研究。例如在Toyota汽車的自動變速箱都具有Lup-s、ECT-i的電子控制機能,在較新型式的自動變速箱中還加入了「N檔控制」系統。
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差速器 |
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在解決了車輛動力傳遞的問題之後,汽車工程師又碰到了另外的一個問題─轉彎。
轉彎,除了必須要有轉向系統的輔助之外,還必需在傳動系統上進行調整。理因在於,當過彎時,位於內側的輪子所走的路徑較短,位於外側的輪子所走的路徑較長。在同樣的時間內經過這樣的路徑,左右兩側的車輪勢必面對著轉速不同的問題。如果沒有一個特殊的機構來處理,將造成車輛在轉彎時發生轉不過去的窘境;即便用力地轉了過去,也會有著輪胎嚴重磨損的問題。此時,差速器便被導入汽車的傳動系統之中。
由圖中可看出,差速器是由許多齒輪組所構成。當直行時,左右車輪的轉速相同,其內齒輪組並未發生作用,如同左右車輪以同一輪軸運轉。當車輛進入彎道時,左右車輪的轉速差異,便由中間齒輪組的轉動來吸收,使其可以順利地過彎。
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傳動軸 |
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由引擎輸出的動力,經過變速系統的轉換之後,傳送至驅動輪,方能夠對車輛產生驅動力。而負責將動力傳送至驅動輪的機構,便是傳動軸。而依據不同的傳動系統配置,還可以分為傳動軸與輪軸等兩種。
傳動軸
在前置引擎後輪驅動或是前置引擎四輪驅動車型之中,由於後輪需擔負驅動的工作,因此必須將動力傳動到後軸的差速器,以進而將動力傳輸至後輪。這隻穿過整個車體下方的長連桿,便是傳動軸。而在前置引擎前輪傳動車型(FF)、後置引擎後輪傳動車型(RR)、中置引擎後輪傳動車型(MR),這三種傳動方式的汽車上則沒有裝設傳動軸,變速箱與差速器的動力輸出後,便直接連接輪軸。
輪軸
將動力從差速器傳送到輪子的軸。輪軸亦稱為「半軸」或「驅動軸」。在一般前置前驅的車輛上,傳動系統的配置便如圖所示,引擎、變速箱及差速器是連接在一起的,直接連接輪軸後,將動力直接傳遞至左右車輪,以驅動車體。
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傳動系統與引擎配置 |
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在具備了基本的傳動系統元件之後,汽車工程師會依據使用目的的需要,將傳動系統設計為二輪傳動(2WD)或四輪傳動(4WD)的型式。
二輪驅動
僅有車子的前輪或後輪可以接受到動力,讓輪子產生轉動而使車輛前進或後退。
此一驅動模式有以下四種:前置引擎前輪傳動(FF)、前置引擎後輪傳動(FR)、中置引擎後輪傳動車型(MR)、後置引擎後輪傳動車型(RR)。
四輪驅動
就是車子的四個輪子都可以接受到動力,讓輪子產生轉動而使車輛前進或後退。
在變速箱的後面再加裝一具稱為「分動箱」的動力分配裝置,依照設定的比率將動力傳送到前、後輪軸,使汽車的四個輪子獲得動力。
目前市面上銷售的四輪傳動(4WD)汽車當中,引擎裝設位置屬於前置、中置、後置者均有。
傳動系統與引擎配置
在傳動系統中包括了變速箱、差速器、傳動軸三項重要的組件。傳動系統的要務就是將引擎的動力傳送到車輪。由於汽車的引擎在車身上擺設方式的不同,使得引擎與傳動系統的組合形成多樣的變化。多數的組合方式與汽車的用途或性能要求有關。常見的組合方式有前置引擎前輪驅動(FF)、前置引擎後輪驅動(FR)、中置引擎後輪驅動(MR)。
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傳動系統 |
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汽車要行駛在道路上必須先使車輪轉動,要如何將引擎的動力傳送到車輪並使車輪轉動?負責傳遞動力讓汽車發揮行駛功能的裝置就是傳動系統,汽車沒有了它就會成為一台發電機和燒錢的機器了。
在基本的傳動系統中包含了負責動力接續的裝置、改變力量大小的變速機構、克服車輪之間轉速不同的差速器,和聯結各個機構的傳動軸,有了這四個主要的裝置之後就能夠把引擎的動力傳送到輪子上了。
一、動力接續裝置
1. 離合器:這組機構被裝置在引擎與手排變速箱之間,負責將引擎的動力傳送到手排變速箱。
2. 扭力轉換器:這組機構被裝置在引擎與自排變速箱之間,能夠將引擎的動力平順的傳送到自排變速箱。在扭力轉換器中含有一組離合器,以增加傳動效率。
二、變速機構
1. 手動變速機構:一般稱為「手排變速箱」。以手動操作的方式進行換檔。
2. 自動變速機構:一般稱為「自排變速箱」。利用油壓的作動去改變檔位。
三、差速器
當車輛在轉向時,左、右二邊的輪子會產生不同的轉速,因此左、右二邊的傳動軸也會有不同的轉速,於是利用差速器來解決左、右二邊轉速不同的問題。
四、傳動軸
將經過變速系統傳遞出來的動力,傳遞至車輪進而產生驅動力道的機構。
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動力接續裝置─離合器 |
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汽油引擎動力車輛在運行之時,引擎持續運轉的。但是為了符合汽車行駛上的需求,車輛必須有停止、換檔等需求,因此必須在引擎對外連動之處,加入一組機構,以視需求中斷動力的傳遞,以在引擎持續運轉的情形之下,達成讓車輛靜止或是進行換檔的需戎。這組機構,便是動力接續裝置。一般在Toyota車輛上可以看到的動力接續裝置有離合器與扭力轉換器等兩種。
動力接續裝置─離合器
離合器這組機構被裝置在引擎與手排變速箱之間,負責將引擎的動力傳送到手排變速箱。如圖所示,飛輪機構與引擎的輸出軸固定在一起。在飛輪的外殼之中,以一圓盤狀的彈簧連接壓板,其間有一摩擦盤與變速箱輸入軸連接。
當離合器踏板釋放時,飛輪內的壓板利用彈簧的力量,緊緊壓住摩擦板,使兩者之間處於沒有滑動的連動現象,達成連接的目的,而引擎的動力便可以透過此一機構,傳遞至變速箱,完成動力傳動的工作。
而當踩下踏板時,機構將向彈簧加壓,使得彈簧的週邊翹起,壓皮便與摩擦板脫離。此時摩擦板與飛輪之間已無法連動,即便引擎持續運轉,動力仍不會傳遞至變速箱及車輪,此時,駕駛者便可以進行換檔以及停車等動作,而不會使得引擎熄火。
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動力接續裝置─扭力轉換器 |
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當汽車工業繼續發展,一般消費者開始對於控制油門、剎車以及離合器等三個踏板的複雜操作模式感到厭煩。機械工程師開始思考如何以利用機構的,來簡化使用的過程。扭力轉換器便是在這樣的情形之下被導入汽車產品,成就了全新的使用經驗。
扭力轉換器取代了傳統的機械式離合器,被裝置在引擎與自排變速箱之間,能夠將引擎的動力平順的傳送到自排變速箱。
從圖中可以清楚地看到,扭力轉換器的離作方式與離合器之間截然不同。在扭力轉換器之中,左側為引擎動力輸出軸,直接與泵輪外殼連接。而在扭力轉換器的左側,則有一組渦輪,透過軸與位於右側的變速系統連接。導輪與渦輪之間沒有任何直接的連接機構,兩者均密封在扭力轉換器的外殼之中,而扭力轉換器之內則是充滿了黏性液體。
當引擎低速運轉時,整個扭力轉換器會同樣低速運轉,泵輪上的葉片會帶動扭力轉換器內的黏性液體,使其進行循環流動。但是由於轉速太低,液體對於渦輪所施力之力道,並不足以推動車輛前進,車輛便可靜止不動,便可達到如同離合器分離的狀況。
當油門踏下,引擎轉速提升,泵輪的轉速將會同步提升,扭力轉換器內的液體流速持續增加,對於渦輪的施力繼續增加,當其超過運轉的阻力時,車輛便可以前進,動力便可傳遞至變速系統及車輪,達成動力傳遞的目的。
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獨立懸吊系統 |
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獨立懸吊系統是左、右輪可以獨立運動的懸吊型式。常見的獨立懸吊系統有雙A臂式、麥花臣支柱式、多連桿式、拖曳臂式、半拖曳臂式。
雙A臂式
Double-Wishbone Type英文直譯為雙叉骨式或雙雞胸骨式,依構造的形狀又稱為雙A臂式。採用雙A臂式獨立懸吊系統的車輛總是給人有高級和性能化的感覺。雙A臂式懸吊因使用目的不同而有多樣化的結構型式,上、下控制臂呈A型、V型或▽型。雙A臂式懸吊可以設計成當車輪彈跳或車身傾斜時,左右車輪間的輪距不變或是車輪的傾角不變,一般採用雙A臂式懸吊的車型則是取其中間;當車輪彈跳或車身傾斜時,輪距的變化和傾角變化都會比其他的懸吊方式小;因為避震器不會被彎曲使避震器的磨擦阻力小;連桿可以全部裝置在副車架上,以阻隔震動和噪音;因此採用雙A臂式懸吊容易使汽車擁有突出的轉向性能和乘坐舒適性,例如Honda許多車系的前、後懸吊均是採用雙A臂式獨立懸吊系統。
麥花臣支柱式
麥花臣支柱式懸吊是演變自雙A臂式懸吊的一種懸吊型式。它將雙A臂式懸吊的上支臂和轉向節與避震器結合在一起,並將彈簧安置在避震器的上段,避震器的上端則與車體結合。麥花臣支柱式懸吊與雙A臂式懸吊使用相同的下支臂。由於麥花臣支柱式以避震器做為車輪轉動時的中心軸,而與荷重的軸線互不重疊,使避震器在伸縮時造成彎矩,而產生磨擦阻力。使用在後軸的麥花臣支柱式懸吊會再加上半徑桿以保持前後方向的剛性。
多連桿式
多連桿式懸吊是一種衍生自雙A臂式懸吊的懸吊型式,此構型看起來與雙A臂式懸吊極為相似而不易辨別,因此辨認此型懸吊時多以汽車製造廠所公佈的為準;例如Lexus 430的後懸吊下支臂及看似多連桿式,但Toyota宣佈其為雙A臂式懸吊。多連桿式懸吊的各連桿以不同的長度、角度做連結,以找出最適合的幾何變化。近年來由於對於對於乘坐舒適性和操控性的要求越來越高,因而汽車製造廠紛紛投入從事多連桿式懸吊的研究。
拖曳臂式
托曳臂的樞軸以與車身中心線成直角的關係裝置在懸吊架,是一種專門使用在後輪的懸吊系統。由於托曳臂的樞軸與車身中心線成直角,使托曳臂和車輪與車身中心線成平行狀態,車輪的行程與地面成垂直。托曳臂式懸吊有傾角變化為0的優點,並使避震器不會彎曲,乘坐舒適性及空間利用率佳。在轉向時托曳臂會造成車輪角度呈前展狀態,而不利於操控的穩定性。
半拖曳臂式
半托曳臂式懸吊的托曳臂以與車身中心線成一斜角關係的方式裝置在懸吊架。由於車輪的行程劃出較大的圓弧,半托曳臂式懸吊在轉向時,車輪的傾角和輪距變化較托曳臂式小,使車輛在轉向時的穩定性極佳。因此半托曳臂式懸吊為多款高級房車和高性能車型採用。例如第一代Lexus LS400車型的後軸即採用半托曳臂式懸吊。
獨立懸吊的優點
1.懸吊系統重量較輕,車輪的貼地性良好,乘坐舒適性佳,操控的穩定性良好。
2.車輪角度變化量的自由度大,有利於改善操控的穩定性。
3.懸吊構件之間的自由度是防震的方法,也有利於防止噪音發生。
獨立懸吊的缺點
1.零件數量多,零件的精密度要求高,導致成本偏高。
2.因連桿的自由度大,有不利於輪胎磨耗的可能。
3.需要較大的裝置空間。
4.懸吊系統的特性必須做仔細的調整。
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非獨立懸吊系統 |
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非獨立懸吊系統是以一支車軸(或結構件)連結左右二輪的懸吊方式,因懸吊結構的不同,以及與車身連結方式的不同,使非獨立懸吊系統有多種型式。常見的非獨立懸吊系統有平行片狀彈簧式’ 、扭力樑車軸、扭力樑式三種。
平行片狀彈簧式
平行片狀彈簧式是用二組平行安裝的片狀彈簧支撐車軸,片狀彈簧當做避震裝置的彈簧,也做為車軸的定位之用。由於這種懸吊方式的構造非常的簡單,使製造成本減少,因片狀彈簧的強度高而有較高的可靠度,以及可以降低車身底板的高度。使用在車身重量變化大的汽車上,可以在車身高度降低時還不容易改變車輪的角度,使操控的感覺保持一致,因而保持不變的乘坐舒適性。市面上強調乘載量的商用車型,其後懸吊多採用平行片狀彈簧式。
扭力樑車軸式
扭力樑車軸式主要使用在前置引擎前輪驅動(FF)的車。有一連結左右輪的樑,在樑的二端有用來做為前後方向定位的拖曳臂,整個懸吊系統以拖曳臂的前端與車身連結,在樑的上方有用來做為橫向定位的連桿。在車身傾斜時因扭力樑車軸的扭曲,使車輪的傾角會有變化。由於扭力樑車軸式的構造簡單,以及佔用車底的空間較小,相對的車室空間就可以加大,因此大多使用在小型車;例如使用在Toyota Tercel車型的後懸吊。
扭力樑式
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Toyota Wish的後軸懸吊,便是扭力樑式非獨立懸吊系統。 |
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扭力樑式在左右拖曳臂的中間設置扭力樑,使懸吊的外形類似H型,懸吊系統以拖曳臂的前端與車身連結。因左右拖曳臂的剛性大,所以不需要裝設橫向連桿。在車身傾斜時因扭力樑車軸的扭曲,會使車輪的傾角發生變化。歐洲小型掀背車之後懸吊,多採用扭力樑式設計。而Toyota現行的ETA Beam系統中,加入了可控制方向的襯套(Toe-Control Bushing),使懸吊在車身傾斜時有較佳的指向性。目前ETA Beam被使用在Toyota With等國產車型。
非獨立懸吊系統的優點
1.左右輪在彈跳時會相互牽連,輪胎角度的變化量小使輪胎的磨耗小。
2.在車身高度降低時還不容易改變車輪的角度,使操控的感覺保持一致。
3.構造簡單,製造成本低,容易維修。
4.佔用的空間較小,可降低車底板的高度。
非獨立懸吊系統的缺點
1.左右輪在彈跳時,會相互牽連,而降低乘坐的舒適性及操控的安定性。
2.因構造簡單使設計的自由度小,操控的安定性較差。
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乘坐舒適性的關鍵─懸吊系統
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因為車身下方的空間使汽車看起來好像是懸浮在半空中,要如何將看似懸浮在半空中的車身與接觸地面的車輪結合呢?這個結合的裝置就是懸吊系統。
懸吊系統除了要支撐車身的重量之外,還負有降低行駛時的震動,以及車輛行駛的操控性能等重責大任。
懸吊系統是如何神奇的發揮功能去降低行駛時的震動,以及車輛行駛的操控性能呢?原來就是在懸吊系統中包含了避震器、彈簧、防傾桿、連桿等機件。
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在車輪與車體之間,便是所謂的懸吊系統,擔負起承載車體並吸收震動的工作,提供最佳的乘坐舒適性。圖中為Toyota最新車型Wish的懸吊系統,採前方獨立麥佛遜結構、後方ETA Beam結構,提供最大的車室空間。 |
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一、彈簧:
用來緩衝震動的裝置。利用彈簧的變型來吸收能量。常見的彈簧型式為「圈形彈簧」,其他被使用在汽車上的彈簧還有「板片彈簧」和「扭力桿彈簧」二種。
二、避震器:
用來緩衝震動,並且吸收能量的裝置。避震器內部藉由液體或氣體產生壓力來推動閥體,以吸收震動的能量,並且減緩震動的作用。採用氣壓方式的避震器,其價格一般都比採用油壓方式者高。少部份高價位的避震器會採取液、氣壓共用的設計。
三、防傾桿:
將類似ㄇ字形的桿件的二端分別連結在左、右懸吊裝置上面,當左、右側的輪子分別上下移動時,會產生扭力並使桿件自體產生扭轉,利用桿件受力所產生的反作用力去使車子的左、右二邊維持相近的高度。
因此「防傾桿」亦稱為「扭力桿」、「防傾扭力桿」、「平衡桿」、「扭力平衡桿」、「平穩桿」等等名稱。
四、連桿:
用來連結車輪與車身的桿子。連桿的形狀可以是一支外形簡單的圓桿,也可能是以鋼板製成的一個結構體。
在了解懸吊系統的基本元素之後,你也可以和汽車工程師一樣的設計組合出一套懸吊系統。我們將在後續的單元中為各位說明各種懸吊系統的功能與特性。
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撫平一切跳動─彈簧 |
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汽車在行駛當中會因為路面的不平整而產生震動或是傾斜;汽車在轉向時因離心力的作用而使車身發生程度不一的傾斜;為使汽車在行駛當中能夠獲得適當的操控性與舒適性,則必須裝設的避震裝置,各種彈簧也因此被應用做為懸吊系統中的避震裝置,利用彈簧的變型以吸收能量,來緩和汽車在行駛時產生的震動和傾斜。由此可見彈簧在汽車中擔負著多麼重要的角色。
在汽車的懸吊系統中所使用的彈簧,有以下4種類型:片狀彈簧、圈狀彈簧、空氣彈簧、扭桿彈簧。
片狀彈簧:
片狀彈簧大多使用在非獨立式懸吊系統上面;片狀彈簧在懸吊系統中除了擔任彈簧的角色之外,由於彈簧的剛性使之成為懸吊系統的構件之一,片狀彈簧是以多片長條形的彈簧鋼板組合而成;主片彈簧的長度最長,且在二端有裝設彈簧眼,為增大彈力而在主片的下方有補助片彈簧,補助片彈簧的長度則是逐片減短,並以彈簧夾將各彈簧片固定以防止滑動。
片狀彈簧在受力後會做彎曲變形,藉以吸收外界的衝擊力道。而因為各鋼板之間的摩擦力作用,讓片狀彈簧能在很小的形變量之下,吸收極大的力量,因而使得其適合高負重的使用,但在乘坐的舒適性上便顯得太硬而不符合現代汽車使用的需求。因此目前片狀彈簧大多使用在大型貨車上面。
圈狀彈簧:
圈狀彈簧是以特殊鋼材捲成螺旋狀而成,外形一般均為圓柱形式。而為了在不同狀況之下提供不同的表現,市面上亦可看到組合不同線徑、不同圈徑、不同圈距的圈狀彈簧。
在兩端受力之時,圈狀彈簧的鋼線受到剪應力變形而產生彈力,以抵消兩端之外力。一般而言,圈狀彈簧受夠吸收等質量鋼材2倍以上的能量。與片狀彈簧相比,圈狀彈簧在伸縮時沒有摩擦阻力,同時有較大的變形量,可以降低運作的噪音以及提高乘坐的舒適性,因此廣泛地使用在現代汽車產品之中。不論是獨立懸吊系統或是非獨立懸吊系統,都可以看到圈狀彈簧應用的實例。由於圈狀彈簧水平方向的剛性不足,使用在非獨立式懸吊系統時必須加設連桿,以補強結構在水平方向的強度。
空氣彈簧:
空氣彈簧是將空氣封入可變形的容器中,利用空氣的可壓縮性來獲得彈簧的作用。與金屬彈簧相比較,空氣彈簧的彈性好,而且能夠隨著載重量的變化而調整空氣壓力,使汽車在行駛時獲得優良的乘坐安定性。空氣彈簧能夠良好隔離高週率的震動,增加乘坐的舒適感並降低噪音,以及增加機件的壽命。空氣彈簧沒有水平方向的剛性,使用在非獨立式懸吊系統時必須加設連桿,使用在獨立式懸吊系統時則放在圈狀彈簧的位置。由於空氣彈簧的製作成本高,因此目前僅裝置在高級豪華房車,以及大型客車和鐵路車輛上面。藉由電子控制的方式,可以使懸吊在處理不平路面引起的震振動時顯得平順自然,以及提供避震裝置做多種阻尼的設定,以實現性能優異的車輛在劇烈操控時也能保有乘坐的舒適性;例如Lexus LS430、Mercedes-Benz S-Class等高級車型就都是採用空氣彈簧做為避震裝置的懸吊系統。
扭桿彈簧:
扭桿彈簧是一種形式很簡單的彈簧,它是利用桿的扭轉彈性來承受力量。將彈簧鋼製圓桿的一端固定,而另外一端受力量產生的扭轉。把扭桿彈簧的一端固定在車體上,另一端利用力臂連接車輪,汽車在行駛時產生的震動就以桿的扭轉彈性來吸收。因扭桿彈簧全部受剪應力,使相同重量的圈狀彈簧可以吸收等重量鋼板2倍以上的能量。扭桿彈簧在汽車上的使用方式分為縱向裝置與橫向裝置二種,其中以橫向裝置的使用為多數。縱向裝置的方式是以扭桿來替代較佔空間的片狀彈簧和圈狀彈簧,例如在Toyota Hiace、Zace、Surf車型的前懸吊,就是以扭桿彈簧搭配雙A臂式懸吊系統。橫向裝置的扭桿除了少數車型是用來替代圈狀彈簧之外,其他橫向裝置的扭桿都是用做平衡左右車輪的受力,做為防傾平衡桿之用。
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抓住彈簧的跳動—避震器 |
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避震器的功用
從避震器這個名稱看來,好像車輛的震動主要是由避震器來吸收,其實不然。車輛在行經不平路面之震動所產生的能量主要是由彈簧來吸收,彈簧在吸收震動後還會產生反彈的震盪,這時候就利用避震器來減緩彈簧引起的震盪。
當避震器失效時,車子在行經不平路面就會因為避震器無法吸收彈簧彈跳的能量,而使車身有餘波盪漾的彈跳,影響行車穩定性及舒適性。簡單的說,避震器最主要是要抑制彈簧的跳動,迅速弭平車身彈跳。
阻尼
「阻尼」這個詞我們可能很常聽到,但是究竟何謂阻尼呢?簡單的說,阻尼是作用於運動物體的一種阻力,而且阻力通常與運動速度成正比。就拿一般人常見的門弓器來說,當你輕輕開門時,門弓器內的油壓缸所產生的阻力很小,很輕鬆就能把門推開;但是當你用力推門時,反而會因阻力較大而不好推。同樣原理應用於汽車避震器,當彈簧受到較大的伸張或壓縮力時,避震器會因阻尼效應而給予較大的抑制力。
避震器之所以會產生阻尼效應,是因避震器受力而壓縮或拉伸時,內部的活塞在移動時會對液壓油或高壓氣體加壓使之通過小孔徑的閥門,當液壓油或高壓氣體通過閥門時會產生阻力,此一阻力就產生阻尼;而閥門的孔徑大小和液壓油的黏度都會改變阻尼的大小。一般阻尼較大的避震器就是所謂較硬的避震器,阻尼越大則避震器越不容易被壓縮或拉伸,所以車身的晃動也會越小,並增加行經不平路面時輪胎的循跡性,然而卻會降低行駛時的舒適性。
可調式避震器
可調式避震器可分為阻尼大小可調式避震器和彈簧位置高低可調式避震器,以及阻尼大小和彈簧位置高低都可調整的避震器。
阻尼大小可調式:
在避震器的內部使用可以調整孔徑大小的閥門,在將閥門的孔徑變小之後,避震器的阻尼也會跟著變硬。調整避震器的阻尼大小的方式可分為有段與無段的方式。以電子控制方式改變阻尼大小的避震器,則是採取有段調整的方式。
彈簧位置高低可調式:
在避震器的筒身有螺牙並套上特製的螺帽與彈簧拖架,藉著螺帽的移動來調整彈簧拖架的高低位置。把彈簧拖架向下調整會讓彈簧往下移動,可以在不影響避震效果下,降低車身的高度。
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側傾抑制者—防傾桿
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Anti-Roll Bar通常翻譯成防傾桿。防傾桿是利用扭力桿彈簧的作用,來達成減少車身傾斜的目的,所以又以扭力桿、平衡桿、平穩桿等名詞做稱呼。防傾桿是一支附在懸吊系統上的桿子;對很多人而言它只是一支不甚起眼的鐵桿而已。現在就將帶您一探「防傾桿」這個位在底盤下方不起眼的裝置的奧秘。
防傾桿的作用
防傾桿的二端透過連桿固定在懸吊系統的下支臂或是避震器上面;在距離桿子的左、右二端約1/3長度的位置會有一個與車身連結的接點。當車子在過彎時因離心力的作用使車身發生滾轉,其情況就是使車身往彎外側傾斜。這個滾轉的動作就如同轉動烤肉架上的肉串。滾轉的幅度大約在7~9度之間;若旋轉的角度太大時就會發生翻車。過彎時因防傾桿的做用而降低車身側傾的程度,並改善輪胎的貼地性。側傾程度減少會使外側車輪的承受的荷重減少;且降低內側車輪荷重減少的量。
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圖中橫貫兩前輪懸吊之彎曲的圓管即為防傾桿,該圖中僅有前輪懸吊系統具備防傾桿。 |
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防傾桿的桿身發生扭轉時會產生反彈的力量,這個力量就稱為反力矩;防傾桿是利用反力矩來抑制車身的側傾。當左、右輪上下同步動作時,防傾桿就不會發生作用。在左右輪因路面起伏造成不同步跳動,或是在轉向時車身發生傾斜,使防傾桿發生扭轉時才會產生作用。防傾桿只有在作用時才會使行路性變硬,不像換用較硬的彈簧會使行路性全面的變硬。如果以彈簧來減少車身的側傾,則需要換用非常硬的彈簧,以及使用阻尼係數很高的避震器。這樣一來就會造成舒適性與循跡性不良。如果使用適當扭矩的防傾桿則可以在不犧牲舒適性和循跡性的情形下,減少車身在過彎時的傾斜程度。
防傾桿的特性
防傾桿與彈簧二者力量的總合稱為防傾阻力。側傾時車頭和車尾的防傾阻力會同時發生,由於車身前後的配重比例以及重心位移的關係,使得前、後軸的防傾阻力會各不相同,這樣便會影響車子的操控性能。如果後輪的防傾阻力過大,則使車子有轉向過度的傾向。如果前輪的防傾阻力過大,則使車子有轉向不足的傾向。防傾桿可用來控制車身的滾動之外,還可以利用防傾桿來控制前、後軸的防傾阻力藉以改變車子的操控性能。
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最近頻傳汽車召回檢修的狀況
而最轟動的無非是
日本豐田汽車因油門踏板發生問題召回
全球數以百萬計車輛回場檢修的事件
震撼了許多消費者
省油.平價.維修少
這是許多人對豐田汽車的印象
許多營業用車就是看中了這些
不料卻發生了...
對消費者來說的確打擊很大.但我並不驚訝..
因為以做生意立場來說
如何在全球化背景之下
利用通用組件大規模生產
並降低成本的同時
牢固的把握住品質的底線????
這也就是我一直再告訴消費者
維修是屬於技術服務業
不能完全用價錢來衡量選擇
生意人清楚知道絕大部分車主要的是什麼?
無非是..
包裝精美-眼睛看.可作假
正廠品牌-如何去判斷呢?聽賣家說嗎!
賣水果的通常都會說自己賣的有多甜
吃了才知道不是嗎?
價錢便宜-網路比.世界上沒有那種不要賺錢的生意人
所以車主了解的都給您
就騙您不知道的這種賣家多的是
很嗆吧...就是這樣..
看了看您會問-老闆娘那您也是生意人呀!
沒錯!我常說我做生意是要賺錢的..
我要一定的利潤....
才能提供優良的品質和精準的服務
一分錢一分貨.這是千古不變的定律呀!
建議車主要多看.多問.不要只看價錢
如何將維修費用花費在刀口上
...就要考驗聰明的消費者囉...
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