避震器強化特輯連載　彈簧如何減震？物理學上怎麼看！

圖、文／車訊網

▲（圖／車訊網）

在傳統彈簧（圈狀彈簧）和減震筒組合的避震器設計上，彈簧依然扮演支撐車重以及吸收不平坦路面對輪胎造成的衝擊，也包括車子在加減速﹑煞車﹑轉彎對彈簧的施力。

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簡單來說，彈簧在物理學上可看作先儲存衝擊力的能量，當車子快回到水平姿態時，再釋放能量使車子回到正確軌道。其實彈簧用的碳鋼或合金鋼材質中會參拌矽﹑鉻﹑錳等其他金屬元素，增加材質的彈性﹑抗拉強度和疲勞限度來承受衝擊，在彈簧的兩端受力時，鋼線受到剪應力變形而有彈力，以抵消兩端的外力。彈簧的變形量是根據物理學的「虎克定律 F=KX」而定,其中F為受力，K為材料的彈性係數，X為變形量。舉例來說，假設彈簧K值是固定的，受力50kg（F）時會造成20mm的壓縮（X），之後每增加50kg的壓力就會增加20mm的變形量，由公式就能看出，對彈簧施力愈大，就得被壓縮（或拉伸）更多來保持輪胎跟地面的接觸，維持車子的循跡性。然而彈簧的變形量有限，加上車子在靜止時已經有一定的壓縮量，除了支撐車重之外還要承受來自路面的衝擊，使彈簧的壓縮空間變小，因此原廠避震彈簧較長來增加伸縮量，並以避震器裡的Bump Stop（避免減震筒內的零件相碰而耗損）碰到避震器上座為極限，稱為「彈簧的行程」，受力範圍也僅限於此。

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當車子過彎時彈簧被壓縮到「觸底」（彈簧行程用盡，無壓縮空間）的情況發生，壓力就會傳到胎面，胎面也超出極限後就會喪失循跡性，所以彈簧的軟硬度和行程長短都非常重要，以避免「觸底」的狀況，使一般乘坐車的車身相對較高，意味著重心的提昇，對操控表現有一定的影響力，過軟的彈簧贏得舒適，卻是操控上的障礙，除非像常跑爛路的越野車，就需要較軟的彈簧才能持續輪胎與路面的接觸，同時得拉長彈簧的行程。

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關於彈性係數（K值）的大小事，K值跟彈簧的材質特性和尺寸有關，是一種抵抗形變的能力，其單位為kg/mm，表示每下壓1mm需要的公斤數，K值愈大就代表彈簧愈硬，能負載更多的力量，就是從公式F=KX得到的荷重與變形量比值（正比），也是彈簧好壞的關鍵。