【百問】車體剛性為何要強化？除了硬還要有韌性(上)

車訊網 2024-01-03 10:20:22

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街車改裝中相較於動力、煞車與底盤系統的改造，車體剛性的強化似乎沒有那麼重要，不過如果您是激烈操駕一族，或準備開著愛車下場比賽的話，車體強化絕對會讓您感受到改裝前後的差異，讓您對愛車的掌控更完整。至於到底改怎麼強化？就讓筆者一一為大家說明。

問題一：為何車體剛性要補強？

讓車開快時更聽話

為何需要強化車體之結構？因為車身結構本體為一單獨結構體，而車輛本身之懸吊組件則是搭載在此主結構體上；當懸吊系統作用時，所承受之應力相對也會造成車體的負荷，而真正受力反饋的機件應該是懸吊系統，支撐懸吊系統的車體要愈強壯愈好，而扭曲變型量愈小，則懸吊系統作用愈大，也等於說高剛性車體結構，可以令懸吊系統完美充分的工作，讓駕駛對車身動態的掌握更完整，也就是車開起來會比較聽話。

此時讀者或許疑問，為何懸吊要完美工作與車體有關？因為車輛要有完美的操控性，及高速行駛的穩定性，全賴於底盤懸吊的設定，但就算有了再完美的懸吊裝置，及底盤角度調校，如果是安裝在一個極易扭曲變形的車體上，高速激烈過彎時，也會因車體變形太多而無法發揮功效，最終結果也是徒勞無功，所以一台車要激烈駕駛時要好開，車體剛性補強是絕對要做的事情。

對於正規的WRC比賽廠車來說，透過防滾籠等車體剛性強化的工程，目的除了提高車體抗衝擊與抗扭曲的能力外，確保車手在車輛撞擊瞬間的車體完整度，也是強化車身剛性很重要的目的之一。

有些超跑例如圖中Mclaren MP4-12C的車體結構，駕駛艙採用一體成形碳纖維材質製成，前後在輔以鋁合金骨架，如此打造出來的車體剛性與安全性，將比鋁合金車台好上許多，更不用說一般的鋼材，應付街道使用絕對綽綽有餘。

問題二：什麼位置最需補強？

引擎室、行李廂與車門開口

一些對於消費者窩心設計的意念，其實都有可能造成車體結構減弱，例如：低開口的後行李廂蓋，其為了造成行李廂更大的開口，就必需消除主體鈑件的面積，當然不利於結構剛性。而所謂六/四、五/五分離後座椅，這類提供行李廂到車廂後座相通管道的設計，取消了原來分隔行李廂與車廂的隔離金屬鈑件，如此一來對於後車廂整體結構強度，也是比較不利的。

此外，大多數的房車都是採用一體成型式車體的結構，而非像貨車般的分離式大樑設計，因此車體剛性就無法與這些貨車相比，其最大弱點就在於車門ABC柱間、引擎室及行李廂等開口地方，因此只要針對上述這些地方進行補強，車身剛性就可以有一定程度的提昇。除此之外，車體底盤的前工字樑開口、後懸吊左右拉動等部分，如果加以補強對於剛性的提昇也很有幫助，補強方式可以透過車體拉桿、車身點焊或加裝防滾籠的方式來達成，後文會有更詳細的介紹。

後行李廂的開口也是車體剛性比較需要補強的地方，透過加裝於後避震器塔頂上的拉桿，就可明顯強化這部車的剛性，也能確保避震器作動時的穩定性。

對於街車來說，由於需考量車內乘客與行人的安全，因此車體的剛性還是需保有一定的潰縮性，無法比照賽車般打造的硬梆梆，即使是超跑也不例外。

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。

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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。

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。

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。