一棒击退侧倾 防倾桿拉桿生产一日体验
小小一根桿子,就能够让车辆不会过度侧倾,车体刚性也能够提昇,这种东西怎幺做出来的?今天我们带领大家看清楚防倾桿和各式拉桿的製作过程及运作原理,同时也进一步解说选用铝合金材质的优势,在直径区区20mm多的金属物下体验无穷魅力。

文赖震宇 / 图Peter / 协力厂商 SPR宁豪企业 02-2677-5998

许多驾驶者在维修项目上常碰到的底盘零组件多半为和尚头、方向机、李仔串、悬吊和三角架等品项,关于连接在悬吊装置上的防倾桿作用反倒很陌生,甚至部分消费者始终以为防倾桿是改装爱好者的专利,殊不知当你在维修厂将爱车以升降台举起后,你会赫然发现原厂市售车多半会在底盘上加装防倾桿,藉此增加操控性和舒适度。既然连原厂都认为这一根根不起眼的金属桿极为重要,那幺这样的金属製品想必有莫大的功用存在!

一棒击退侧倾 防倾桿拉桿生产一日体验不只底盘下需要防倾桿来阻抗侧倾,通常车辆往往也会加装前上拉桿和底盘下的井字强化樑来强化刚性。

在实际带领大家前往防倾桿生产製造厂参与生产过程之前,我们照例还是先介绍一下防倾桿的基本常识。一般我们所认知的底盘结构,多半不外乎是四颗车胎、制动装置和四支避震器及悬吊结构,而长得像ㄇ字型的防倾桿则是固定在左右两边避震筒或悬吊支臂上,选用材质则有一定弹性,其作用主要是在保持车辆过弯时车身稳定性。一般市售车常见底盘型式共有双A臂、麦花臣、多连桿、拖曳臂和叶片式弹簧等,几何结构多由支臂和连桿等构成再辅以避震器加以抑震,其中除了拖曳臂和叶片式弹簧等非独立悬吊系统外,其他独立式悬吊多为时下房车所常用的悬吊系统。

一棒击退侧倾 防倾桿拉桿生产一日体验别以为防倾桿是改装部品的专利,很久以前原厂下线的新车便已经在悬吊系统上设计防倾桿装置来强化车身稳定性。

独立悬吊的好处主要是可以藉由各悬吊系统的独立作动以及重量较非独立悬吊轻的优点,提供较好的轮胎贴地性、较具变化的轮胎角度再加上组件震动较小,因此能在弯道攻掠时获得较棒的稳定性,舒适性也比非独立式要强。但独立式悬吊也并非万能,由于在过弯时仅有一侧悬吊系统承受最大的垂直力道,此时车辆侧倾的现象便会产生,侧倾过多时往往就会造成转向不足。防倾桿的设计主要就是在过弯或遭遇高低不同的路面时,桿身在一侧悬吊装置受力时会连带发生扭转,产生一股反力矩与弹簧力量共构成一股防倾阻力来抑制车身滚转,减少车辆侧倾程度。

一棒击退侧倾 防倾桿拉桿生产一日体验各大品牌各车款的对应尺码有所不同,但唯一共通点是:铝合金防倾桿的抗拉强度远远优于钢材,重量也轻盈许多。

其实不只底盘下需要前下防倾桿和后下防倾桿来阻抗侧倾,通常引擎室内除了原厂拉桿和超跑本身会在内部强化拉桿结构外,不少进行房车车友会自行改装上拉桿,固定在避震器上座以增加引擎室整体刚性,藉此提昇转向灵敏度,而底盘下加装井字强化樑也有强化刚性的功效。

此次在SPR Racing宁豪企业的协助下,这些我们只知道基本作用及安装部位的重要强化部品得以藉由设计研发和製造过程,进一步提供更清晰的作用原理,而SPR所专精的铝合金防倾桿製造技术,更让我们无惧酷热天气闷在工厂里的煎熬,火速前往这个神秘基地,见证生产汽车专用防倾桿和各式结构桿的功力。

铝合金的高强度魅力

这天大台北地区的户外温度已经飙高到约36度以上,还没开工便已经汗流浃背的我们甫到达厂房、短暂介绍从设计研发到CNC铣床加工区域后,首先就马上先针对铝合金材质的热处理进行认识。SPR当初经过长期测试后,认为在不同种类的铝合金当中,以6061铝合金最适合结构桿和防倾桿製作,因为这种铝合金抗拉强度相当优异,高达58~68kg/mm?,特别是安装在悬吊支点上的防倾桿必须承受相当大的扭转力道,因此本身必须拥有弹性才能迅速回复原形。

一棒击退侧倾 防倾桿拉桿生产一日体验透过T4、T6热处理炉和精心设计的冶具,6061铝合金才能达到我们想要的高强度特性。

比起一般精铁在遭遇巨大外力影响后容易产生永久变形,铝合金拥有更棒的弹性、拉伸和回复特性,在铸造成形后,铝合金会先经过T4固溶处理使合金成分固溶至金属基地,接着快速冷却,不须经过冷加工而以自然方式进行,接着再让固溶过的合金通过人工时效(将工件在短时间加热到较高温),此过程称为T6热处理,经过淬火然后回火,藉此达到合金的强度和更合理的可塑性。

一棒击退侧倾 防倾桿拉桿生产一日体验经过热处理后的铝合金就可以送进CNC过程加工为平衡桿桿身了。铝合金材质形成的最重要步骤

既然铝合金热处理在国内早已是相当普遍的一项工艺,那SPR铝合金防倾桿的金属加工过程又有何特殊之处?引擎室平衡桿和工字樑这类结构强化套件的基础材料在经过热处理加工后便可直接透过CNC车製加工成形,但防倾桿的製作则须在锻造之后在热处理过程中顺利成形;一旁的负责人左老闆强调,目前防倾桿热处理成功率约八成,锻造成形之后热处理过程中不能产生不当形变,此流程最重要的关键就在于温度的控制和冶具,当合金瞬间高温往低温通过时,若材质温度没有控制好,温度激烈的变化容易影响到合金的强度并容易产生形变,也因此当初他们花了五、六百万元绞尽脑汁处理好T4、T6热处理炉并设计合适的冶具,使得铝合金防倾桿成功率提昇;不过这部分既然属于SPR独门绝活,自然在此我们就不便公开热处理炉内如何加工焠鍊的商业机密了。

一棒击退侧倾 防倾桿拉桿生产一日体验千万别量错了,一个好的技师得先了解各拉桿正确的锁点,才能在工字樑或其他底盘部位上测得确实的长度以利后续设计。

在实际接触铝合金材质的热处理过程后,很快就被拉到準备进行量身订做的车辆旁进行最初步的工作,那就是最早的设计工作。通常将车辆以升降机台举起后实际测量各部位所要施作防倾桿的确实尺码后,我们便将量测得到的规格输入到程式内进行绘製并进行类3D的模型应力模拟。

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一棒击退侧倾 防倾桿拉桿生产一日体验透过初步的草图绘製并针对桿身进行测量并计算精确数据,一支防倾桿或拉桿的样貌才能以类3D型式呈现在模拟程式上。

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不论是前上拉桿、防倾桿或者是底盘其他各种结构桿,在设计研发过程中都必须透过程式进行应力分析。之前我们曾提到防倾桿的作用主要是在车辆过弯或转向过程中,当一边悬吊承受重力影响之际产生一股防倾阻力来抑制侧倾,因此在单边悬吊系统进行上下位移时,防倾桿便会将应力转移到另一边的悬吊,以平衡两侧悬吊在力量上的承受。

一棒击退侧倾 防倾桿拉桿生产一日体验铝合金为了达到与钢製合金相同的弹性係数,通常会加粗直径来达到相同效果,例如Civic八代从原厂件的11mm调整到15mm,但重量却将近只有原厂的一半。

利用软体运算模拟的好处,就是设计人员只要将各项数据输出,程式便可自行运算出桿座和桿身上应力,同时还可以与原厂桿进行各处扭矩力量和扭转程度比较,如图4、5所示,我们可以看出模拟图以不同颜色区分出各部位所受应力的不同,而防倾桿则是在左右悬吊高低落差最大在5公分的位移量上显示受力状态(此测试乃是在车辆行驶在极限状况上所模拟的各部受力程度),但程式还是有它的限制,即便显示出应力大小,但无法模拟出桿身受力后变形程度,这是由于车辆在高速驾驶中底盘各处所面临的不可预测因素太多,不过透过模拟,我们还是可以清楚判断铝合金桿身在应力影响下是否处于合理的扭转範围,藉此判断届时安装在车辆后能否达到良好效果。

一棒击退侧倾 防倾桿拉桿生产一日体验从模拟图中我们可看到拉桿上应力变化,通常输入程式的条件为车辆在极限状态下所受的应力程度,而设计时透过软体,设计人员可清楚掌握产品在受力时是否能承受扭转变化。

设计模拟过程观察应力状态

当防倾桿、相关固定座和其他拉桿、结构桿热处理成形后,这些铝合金桿便会送到CNC铣床上进行加工。在先前初步将各式车辆底盘上的锁点距离、桿身长度等各项数据测量完毕,并经过电脑绘图并进行3D模拟,这些处理的数字皆一併输入到电脑内以便车床进行切割后製,而台湾的CNC数控机床和加工技术的实力举世闻名,技师通常只要妥善将桿身稳稳锁在车床上,其他交给数控机床,就可以透过钻石铣刀切割出极为精準且相当漂亮的切割面。

技师唯一要注意的,除了要随时观察铝屑的排屑状态,要适时调整吹屑装置的角度以免铝屑排开时刮花表面以外,还要记得随时保持车床旁的门板关闭,以免射出物造成人员受伤。

一棒击退侧倾 防倾桿拉桿生产一日体验CNC数控机床是当天最精采的部分,车床可将原本朴素的铝合金材质切割成漂亮的成品。

一棒击退侧倾 防倾桿拉桿生产一日体验 

一棒击退侧倾 防倾桿拉桿生产一日体验这是前上拉桿的原厂代工件,SPR与各大厂配合相当久的历史,每月供货量约2000~3000件。

一棒击退侧倾 防倾桿拉桿生产一日体验除桿身CNC加工外,其他部位如盘座也经由CNC切削,进行正反两面的切割,并以钻石铣刀精确且超漂亮的钻出孔位。

一棒击退侧倾 防倾桿拉桿生产一日体验透过安装井字樑来提昇车体刚性,除了正确安装外,通常还会在螺丝的空隙中加装副车架强化衬套以防止位移。

光安装就让人满头大汗

其实对照先前的流程,防倾桿或各式拉桿的安装并没有想像中的容易,底盘下要加装前、后下防倾桿时我们必须先确认正确的锁点位置,因为每部车的位置不同,而防倾桿的锁点都连接着李仔串并固定于避震器脚座或下三角架、支臂上,因此在安装时必须先把原厂防倾桿和李仔串拆除下来,换上全新防倾桿或甚至连李仔串也一起更换为改装品一併安装。有时安装后下防倾桿时同时还要留意是否被经过改装的排气管中段挡到,必要时得先将中段排气管拆除掉,才能将防倾桿顺利更换上,当然原厂式样排气管就不会有这样的问题。

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至于引擎室前上拉桿和井字强化樑就简单得多,除了确实锁定锁点外,井字强化樑还会加个小东西叫做副车架强化衬套,并安装在工字樑固定螺丝的空隙中来防止位移,降低车身的不稳定来达到车辆的稳定性及绝佳刚性。

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