汽车改装知识：弹簧的改装
前言
悬吊系统存在的意义有二：隔离路面的不平使行驶更舒适；行经不平路面时保持轮胎与路面接触。而改良悬吊对『车狂人』来说只有一个目的就是改善操控性。
现行悬吊系统的弹簧以圈状弹簧最常用，原因是容易制作、性能效率高、价格低。弹簧在物理学上的定义就是储存能量，当我们施一固定的力于弹簧，它会产生变形，当我们移开施力则弹簧会有恢复原状的趋势，但弹簧在回弹时震汤的幅度往往会超过它原来的长度，直到有磨擦阻力的出现才会减缓弹簧回弹后造成的自由震汤，这减缓弹簧自由震汤的工作通常是避震器的任务。 一般的弹簧是所谓的『线性弹簧』，也就是弹簧受力时它的压缩变形量是遵循物理学上的『虎克定律』：F=KX，其中F为施力，K为弹力系数，X则为变形量。举例来说有一线性弹簧受力50Kg时会造成2cm的压缩，之后每增加50Kg的施力2cm一定会增加的压缩量。将此一弹簧装在一部车上，假设其承受的重量为250Kg，则在车子静止时它会产生10cm的压缩量，当这部车行经崎岖路面时，弹簧除了承受车子的重量外还要承受来自路面的冲击，有了这些冲击的存在将使弹簧的压缩量大于原来的10cm，而这冲击所造成的压缩量的增加，将以悬吊碰到『缓冲止挡器』（Bump Stop）为上限，假设这个范围也是10cm。那麽两项总和20cm就称为『弹簧的行程』（Spring Travel）。而整个弹簧的行程从0到20cm正表示弹簧的受力为0到500Kg。事实上悬吊的弹簧还有其他的压力存在，即使弹簧完全伸展时弹簧仍会受到压力以便让弹簧本身固定在车上，所以以上述的例子来说弹簧也许是受力范围也许是100到600Kg。 在传统弹簧、吸震筒式的悬吊设计上，弹簧扮演支持车身以及吸收不平路面和其它施力对轮胎所造成的冲击，而这里所谓的其它施力包含了加速、减速、刹车、转弯等所对弹簧造成的施力。更重要的是在震动的消除过程中要保持轮胎与路面的持续接触，维持车子的循迹性。而改善这轮胎与路面的接触是我们改善操控性的首要考虑。 弹簧的最主要功能就是维持车子的舒适性和保持轮胎完全与地面接触，用错了弹簧会造成行车品质和操控性都有负面的影响。试想如果弹簧是完全僵硬的，那悬吊系统也就发挥不了作用。遇到不平的路面时车子跳起，轮胎也会完全离开地面，若这种情况发生在加速、刹车或转弯时，车子将会失去循迹性。如果弹簧很软，则很容意出现『坐底』的情况，也就是将悬吊的行程用尽。假如在过弯时发生坐底情况则可视为弹簧的弹力系数变成无限大（已无压缩的空间），车身会产生立即的重量转移，造成循迹性的丧失。如果这部车有着很长的避震行程，那麽或许可以避免『坐底』的情况发生，但相对的车身也会变得很高，而很高的车身意味着很高的车身重心，车身重心的高低对操控表现有决定性的影响，所以太软的避震器会导致操控上的障碍。假如路面是绝对的平坦，那我们就不需要弹簧和悬吊系统了。如果路面的崎岖度较大那就需要比较软的弹簧才能确保轮胎与路面接触，同时弹簧的行程也必须增加。弹簧的硬度选择是要由路面的崎岖程度来决定，越崎岖要越软的弹簧，但要多软则是个关键的问题，通常这需要经验的累积，也是各车厂及各车队的重要Know-How。 一般说来软的弹簧可以提供较佳的舒适性以及行经较崎岖的路面时可保持比较好的循迹性。但是在行经一般路面时却会造成悬吊系统较大的上下摆动，影响操控。而在配备有良好空气动力学组件的车，软的弹簧在速度提高时会造成车高的变化，造成低速和高速时不同的操控特性。 弹簧的改装 弹簧的改装主要是要改善操控性，也就是要改用较硬的弹簧或是较短的弹簧。弹簧控制了很多有关操控的因素，弹簧的改变会造成很复杂的操控特性改变。以硬度的增加来说，可提高悬吊的滚动抑制能力，减少过弯时车身的滚动。而车高的降低则可同时降低车身的重心，减少过弯时车身重量的转移，提高稳定性。而车高的降低也可兼收美观的效果。
渐进式弹簧
弹簧两个主要的功用：一是作为悬吊系统或底盘与地面的缓冲，也就是维持舒适性，二是使车子在行经不平路面时保持轮胎的贴地性。要达成这两个相冲突的目标需要有不同的弹力系数。保持轮胎的贴地性对操控有决定性的影响我们需要硬的弹簧设定，来保持贴地性。在遇到越颠簸的路面我们需要越软的弹簧设定。要同时达成这两个目的，使用具有复合弹力系数的『非线性弹簧』，也就是一般所谓的渐进式弹簧，式唯一可行的方法。 渐进式弹簧能随着弹簧的压缩而增加弹力系数，在设计和制造上都有相当的困难度。行经颠簸路面时，弹力系数就会增加维持车身稳定。而最初的弹力系数较软则用来提高行经颠簸路面时轮胎贴地性。渐渐变硬的弹簧可避免悬吊或弹簧出现坐底的情况。这能容许使用高度比原来低的弹簧，用以降低车身重心，并且在行经颠簸路面时维持最低而且最短悬吊行程，不致发生坐底的情况。 要达成渐进式弹簧就是要作出弹力系数会随这着受压缩而产生变化的非线性弹簧，由弹力系数K来看，其影响因素可表成以下的公式：K= 其中G为材料的横弹性系数，n为有效圈数，D为圈径，d为弹簧的线径。通常G为定值，要改变弹簧的线径（d）在制作上也比较困难，因此目前的渐进是弹簧大多为采用不等螺距弹簧或圈径变化弹簧。不等螺距弹簧受压缩时会产生局部线间接触，以使有效圈数发生变化，进而造成弹力系数K的变化。经由弹簧上下圈径的变化则是改变弹力系数的最直接方法。 降低车身 改善操控最重要的方法就是降低车身重心，如此可以降低过弯时车身的重量转移和车身滚动，降低车身最简单的方法就是由弹簧着手。使用短弹簧是最简单也最快的方法。但降低车身时有许多的陷阱是您动手前必须注意的。 首先面对的是车身距地高度降低后行经颠簸路面时车底可能会触及地面，尤其在高速行驶和离开公路时。其次要面对的是悬吊因为行程变短所可能造成的坐底情况，更糟糕的是如果bump-stop这个用来缓冲避震器的装置被拆掉时，如果悬吊发生坐底时，弹力系数会瞬间变成无限大，立刻造成循迹性的丧失。
