什麼是簧下質量?

簧下質量,是英譯過來的一個詞,英文:Unsprung Weight。它指的是非由汽車懸掛系統支撐的重量:輪胎、輪轂、剎車。相應的,Sprung Weight(簧上質量)是指由汽車懸掛系統支撐的重量,是汽車質量的絕大部分,包括車架、動力系統、傳動裝置、乘員等。而區分並認清兩者簧下質量、簧上質量兩者,對於一輛汽車的穩定性及操控性有重大意義。坊間傳言:減輕1KG的簧下質量的效能可以等同於減輕15KG的簧上質量。當然,其中數據不一定那麼精確,但效果及影響確實如此。在簧上質量不變的情況下,減輕簧下質量可以在一定程度提升汽車的加速,穩定性以及操控性。

1.簧下質量的名詞解釋

簧下質量,是英譯過來的一個詞,英文:Unsprung Weight。它指的是非由汽車懸掛系統支撐的重量:輪胎、輪轂、剎車。相應的,Sprung Weight(簧上質量)是指由汽車懸掛系統支撐的重量,是汽車質量的絕大部分,包括車架、動力系統、傳動裝置、乘員等。而區分並認清兩者簧下質量、簧上質量兩者,對於一輛汽車的穩定性及操控性有重大意義。坊間傳言:減輕1KG的簧下質量的效能可以等同於減輕15KG的簧上質量。當然,其中數據不一定那麼精確,但效果及影響確實如此。在簧上質量不變的情況下,減輕簧下質量可以在一定程度提升汽車的加速,穩定性以及操控性。

2.簧下質量的原理

大傢都知道,一輛汽車從靜止到啟動的加速過程需要很大的能量。而讓輪胎從原地不動到滾動起來也是需要很大的能量,輪胎越重,需要的能量也就越大。因此,輪胎(或者是輪轂)的重量減輕瞭,需要的動力也就減少瞭,加速就能提升。

從另一方面講,輪胎(或者輪轂)的重量減輕瞭,慣性也就變小,遇到坑窪不平的路面時反應相應就快瞭(懸掛在此不做討論,當然影響是很大的),穩定性及操控性自然就能上升。

結合簧上質量,有這麼一個簡單的公式:(sprung weight)/(unsprung weight) = 越大越好基本上。

由於輪胎的接地壓是由車體重量提供,若是車體重量大,自然可以把輪胎的對地接地壓增加,不過當壓到不平路面時,輪胎的質量就對懸吊上下的移動速度有很大的影響,簧下質量越大、需要改變做動方向的時間就越長(以固定不變的懸吊設定來說)就會造成對路面起伏的跟蹤性能降低,若是車體重量小,則無法有效把懸吊支點有效的固定在對地相對位置上,這樣一來,當輪胎還沒有機會移動到適當的地面起伏變化程度時,車體就浮起來瞭。

3.簧下質量的應用

在簧上質量一定的情況下,我們需要盡可能地減小簧下質量。例如,獨立懸架的簧下質量就比非獨立架懸輕,所以它的操控穩定性更好。又例如輕量化的鋁合金輪圈以及鋁合金懸架元件(拉桿、搖臂等)等也能減輕簧下質量,以此來增加車輛的操控性和加速性能。

4.簧下質量對車輛的影響

●簧下質量對乘坐舒適性的影響

(1)車輛在路面行駛時,懸掛系統會不斷接受來自路面的沖擊,乘員在車內最理想的舒適狀態,則是車體始終相對路面保持靜止,車輪隨著路面情況不斷起伏,不過想通過機械的結構做到這一點幾乎是不可能的,但是通過增大簧上與簧下質量之比,車輛可以更接近這種行駛狀態。

(2)如果簧上質量較大,就會增加車輪對地面的壓力,車輪會緊密的貼合路面。當車輪遇到來自路面的凸起或凹陷時,它自然也會有更大的運動慣性,起伏的幅度也就越大。車速越快,對車身造成的沖擊也就越明顯,對乘坐者而言也就越不舒服。有一個例子可以很好地解釋這個現象,當遇到一個較大的障礙物時,慢速通行明顯會比快速通行的乘坐舒適性更好,那是因為較低速度通過是給懸掛系統留有更多的起伏運動時間以減小對乘員舒適性的影響。

(3)減小簧下質量,就能使得車身更多平穩,就能大幅度提升乘坐者的舒適感。所以從結構上來看,獨立懸架的簧下質量就比非獨立架懸輕,所以它的操控穩定性更好。

●簧下質量對車輛加速和操控性的影響

如果把車比作短跑運動員的話,那麼簧下質量就是他的跑鞋,鞋越輕,運動員跑得也越快。通過更換輕量化的鋁合金輪圈以及鋁合金懸架元件(拉桿、搖臂等)可以有效減輕車輛的簧下質量,來實現提升車輛加速和操控的性能。

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