提升车身刚性--防滚笼安装介绍

未知 2011-11-03
提升车身刚性--防滚笼安装介绍
    相信很多改装迷都有这样的经验:在路上、网络或杂志上看见一堆改装车不是全车密密麻麻的防滚笼,就是有的没的拉杆装一堆,有些甚至强调「全车」或「部分」加强点焊,说穿了这些都只是为了提升车身刚性,到底点焊怎么做?要点的部位在哪里?点了之后会怎样?这一连串的问号,这一回编辑部将一次帮你解答…  
    这个单元从构思、执行到完稿,前前后后超过半年的时间,完整介绍车体点焊的所有过程,从头到尾没有遗漏任何步骤,不仅如此,笔者更实际试驾完工后的「道路版竞技车」,而且是几近「畜生式」开法的激烈驾驶,虽然不是第一次驾驶竞技车或「类厂车」,但这种感觉跟之前完全不同,尤其施工全程几乎都有参与,在试驾的过程中慢慢体会当初制作时的心血,也感受到每个部位点焊前后的操控差异,这种感觉只有试过才能体会。提升车体刚性原厂成本有限,优异的底盘调校可以说是操控性能的重要指标,但这一切必须建立在「车体结构」之上,因为车身刚性的好坏,是一辆车出厂后的先天条件,虽然悬挂型式也是原厂赋予的先天条件之一,但毕竟比较容易克服可以借着更换避震器等方式,来改善悬挂系统不足的问题。      原厂钣件与钣件之间,以及钣件与主结构(梁或柱)间,因采自动化机械大量生产之故,往往会有很大的缝隙,这些缝隙通常会用防水胶或隔音胶填满,但车身刚性虽然也能藉由后天改装来提升,比如加装拉杆、结构杆等来提升车体强度,不过幅度有限,要能大幅提升车体刚性与强度其实也不是不可能任务,只不过工程浩大,除非有特殊用途,比如说竞技车辆,或者车台已经裂得不像样了,才会进行这回我们所要介绍的「全车点焊」!原厂生产线钣件间的接合采用热压熔接的方式结合在一起,谈到这里,大家不妨去想一个问题,既然刚性与结构强度如此重要,为何原厂不做些改变?答案其实很简单,原厂设计必须满足绝大多数车主的需求,而非为了某个特殊目的来「量身订制」,其实原厂在特殊车款上,也有做类似的刚性补强动作,比如一样是六代喜美,相同的车型,国产K8跟日规Type-R车台结构就大异其趣,甚至多了许多专属配备,比如较粗的前后防倾杆、专用的发动机室拉杆与前下结构杆等,就连车体的材质也与一般版本不同。      加装坊间所出售的结构杆或拉杆,为提升车身刚性最简便的方式,不过因为这些结构与结构间的拉杆通常为铝合金制造,且固定几乎皆为「锁螺丝」方式以便拆装,故实际提升的效果有限,但已经能明显感受车体刚性提升.就因为日规Type-R本身属于针对N组赛事所打造的原型车,这个就是上述所说的「特殊用途」或者「性能」车款,其实原厂也知道刚性的重要,但碍于成本与市场考量,无法尽如人意。 原厂生产线所制造的新车车体,是由一块所谓的「底板」搭配由发动机室一直到车尾的主梁(大梁),与其他不同部位钣件所结合而成,其主要结构的支撑为A柱、B柱与C柱,这个由「梁」、「柱」、「底板」与钣件组成的车体,是由机械手臂采焊接或重力压模的方式结合而成,钣件与钣件的接合处有些则是用热压的方式结合在一起,再以机械手臂点焊来补强结构与结构间的接合处。车体主结构中的「底板」并不是完全平整,而是采用压模做出大量转折,以营造出「结构」来提升钣件的强度与支撑性但因为采生产线量产的方式大量制造,因此会有许多死角,这些地方的钣件其实并未完全紧密接合,且必须经过防水与隔音处理,因此会有一层厚厚块状的「隔音胶」 (通常位于大面积钣件),或条状「防漏胶」(通常位于钣件间或钣件与主结构接缝处),以防止漏水同时减低车内噪音。而在底盘朝向地面的一侧,则会全数覆盖一层很厚的「防撞胶」,以避免因摩擦或碎石敲打而产生脱漆导致锈蚀,这些不同的「胶」,就是我们俗称的「糊仔」(台语),正常代步使用下并不会有太大的问题。如果经常激烈驾驶,久而久之钣件会因受力过大而过度扭曲,产生撕裂的现象,尤其是避震塔,在换上改装避震器后,因为不断的撞击最容易产生撕裂处,此外,加粗防倾杆后,也很容易造成防倾杆固定橡皮附近的钣件撕裂,这时若加以点焊,就可以达到补强结构、分散受力点的作用,这就是车身点焊最重要的用意。而最需要点焊的部位则为前后避震塔,及轮拱(内龟)附近,因为这些是全车受力最大的部分,当然​​需要进行强化!加粗防倾杆虽可提高操控,但过粗的防倾杆在作动时的巨大拉力,加上过弯时因惯性所产生的侧向G值,容易造成防倾杆固定橡皮附近的钣件撕裂,且这种状况屡见不鲜,故此处亦为点焊时的重点部位之一
 STEP 1.除胶     既然要作刚性强化,很多钣件接缝部分必须重新加以点焊或强化,不过在点焊之前的第一个步骤,必须将原厂所有的隔音胶、防水胶以及防撞胶等等乱七八糟的「糊仔」全数去除,这是点焊前的基本功,也是最重要的一环,因为是否彻底除去这些「胶」,实为点焊完工品质与效果的关键所在。这也是最为辛苦、繁琐的过程,必须仔细清除所有接缝内的杂质,除胶之后还必须加以打磨,最好能让所有钣件都完全「见底」,这样在点焊时才能兼顾美观与效果。不过在除胶前,必须先将车上的线组、内饰、刹车油管路等等,全数拆个精光、一样不留。  1.除胶的顺序一般都是由里而外,由上而下,并没一定​​的顺序,不过车室内是最简单的地方,因此建议从这里开始,且车室内底板上有很多大面积的隔音胶,一定要清除干净 2.发动机室的大梁是点焊的重点所在,不管是防撞胶还是油渍,切记一定要清除干净 3.除胶完成的部位一定要加以打磨,一方面清除缝隙中可能残留或没清乾净的残胶,另一方面可确保点焊时的美观与完工品质 4.车室内与发动机室除胶完成后,必须将车身翻转,继续进行底盘防撞胶的去除工作,切记在翻转时一定要让车身置于地面,千万不要使用所谓的烤肉架进行这个动作,因为此时车身很脆弱,而且这项工程耗时颇长,长时间置于烤肉架上会导致车体变形,这是我们所不想见到的  5.俗称内龟的轮拱部分为点焊重点,尤其是避震塔内部,所有的防撞胶一定要完全除去,建议此时可采气动工具搭配除胶剂一同使用,切忌贪图快速采用火烤的方式  6.除胶完成后必须检视钣件变形处,如果可以尽量想办法将其回复原位,或是让钣件与钣件间的缝隙缩小。若发现锈蚀部位,在去除锈蚀后最好立刻上一层喷漆,以减缓锈蚀部位扩散速度  7.除胶完成,可清楚看出钣件几乎完全见底,大部分的原厂涂装皆已除去殆尽
Check Point     在翻转车体时一定要确实固定,以防止直立的车体翻覆而前功尽弃,此外车身着地的一侧一定要做些缓冲措施以分散重量分布,避免着地侧钣件变形的困扰。  
 STEP 2.点焊     除胶的步骤完成后,接下来就是重头戏「点焊」步骤了,在这个步骤中,因为车身也必须要翻转数次,因此同样采由里而外、由上而下的顺序进行,这个步骤的重点在于提升车体与结构的强度,建议采用俗称CO2的「自动补料机」进行点焊工程,切记不可使用俗称「阿鲁猛」的「高温熔接机」 ,因为过高的温度不仅会破坏原有的车体结构,同时会使钣件因高温而淬化,这样反而会失去原本应有的强度与韧性。 
    若遇到结构强度不足的地方,则可用自动补料机来「填料」,再不然也可以自制外加的「结构体」,来提升特定部位(如避震塔、内龟等)的强度。点焊完成后必须先送至钣金厂烤漆,才能进行最后的组装作业。   1.点焊必须使用俗称CO2的「自动补料机」,千万不可采用俗称「阿鲁猛」的高温熔接机,以免温度过高而破坏钣件原有的强度与韧性  2.车室内的点焊重点为驾驶舱周围的钣件接合处、座椅固定脚架、以及底板与ABC柱连接处,这些是攸关驾驶与乘客生命安全的部位,也是提升操控路感的最佳来源  3.车室内点焊的另一个重点就是后避震塔,由于这里属于全车受力最大的部位之一,且是铁板与结构的交接处,因此必须「内外都点」,用焊点来制造结构,以提升刚性与强度  4.底盘的点焊重点同样为避震塔,由这里可以很清楚的看出,避震塔的结构为钣金与钣金,以及钣金与大梁所组成,加上圆弧造型、死角甚多,因此这里的间隙特多且缝隙特大,很多改装避震器后的车辆容易在此处产生钣金撕裂的现象,因此一定要特别仔细地进行点焊强化  5.发动机室下方前大梁与车身钣件接合处,则是全车最容易扭曲之处,因此建议焊点间的距离可以稍微密一点,但也不可太密让车体过硬而失去应有的韧性  6.前轴的「牛担」点焊则是操控提升的关键,因为这里必须负荷整个悬挂系统的受力,以及发动机的重量与换档时的拉扯力道,故一定要加强刚性与强度,这是操控表现优异与否的关键点  7.如同前述,当原厂结构强度不足时,可以「自制结构体」来加以补强,施工者用自行制作的叶子板拉杆,内龟的避震塔处则是以补钣件的方式来增加厚度,一方面增加刚性,另一方面也提升原厂结构的强度  8.在点焊过程中,还必须不断修整焊点的平整度,一方面是顾虑完工后美观,另一方面则是维持焊点大小强度的均衡,在刚性与韧性中取得平衡点,让刚性得以提升,同时兼顾车身应有的韧性  9.挡火墙与大梁接合处,原厂通常留有很大的间隙,这种地方就必须先以敲打整修的方式缩小钣件间隙,再以CO2自动补料机进行「填料」,以缩小缝隙、增加钣金间的密合度  10.若是竞技设定的车辆,建议在大梁与大梁间加一些自制的强化结构,一方面可以提升车体刚性,另一方面可确保激烈驾驶时不小心的碰撞下,车体有足够张力保障车内驾驶的安全  11.点焊完成后最好尽速送至钣金厂进行烤漆,以避免裸露在空气中的金属钣件氧化,造成锈蚀让所有已经完成的工作前功尽弃。图中为喷漆完成后的发动机室与车内,可清楚看出焊点间距皆相同,且点焊过的部分在烤漆过程中再度抹上与原厂相同的防水胶,以加强对车体的保护,防止锈蚀再度发生
Check Point      车体结构强化与刚性提升的作法其实还有其他方式,有人采用「铆钉」取代点焊的作法,不过这种方式只能用在钣件与钣件接合处来提升密合度,且必须先「打洞」再来拉铆钉,等于作二次工,再者铆钉必须使用「白铁」或不锈钢材质,不然很容易生锈,因此也大幅提高制作成本,所以这种方式近来较少见。   Check Point      由于点焊工程并非短时间可以完成,故在点焊过程中,每完成一小部分随即喷上一层喷漆,来隔绝空气与裸露的钣件,因为在点焊时的高温会导致金属氧化的速度加快,所以必须藉由边点边喷漆的方式,来隔绝金属钣件与空气的接触,以减缓氧化速度。
  STEP 3.防滚笼安装     前述的点焊工程虽然有提升刚性的作用,但仅针对「钣件与钣件之间」,以及「钣件与大梁(ABC柱)等结构之间」 ,主要用意在于加强其紧密度,虽然刚性与强度都提升许多,这只是提升操控与车身反应。 
    但是针对激烈驾驶时随时可能发生的严重撞击时,驾驶安全保障提升的程度有限,因此竞技设定的车辆一般都会再装上驾驶舱结构强化的部分,就是一般我们所说的「防滚笼」 (Roll Cage),以保障车手于意​​外发生时的安全,故防滚笼的结构几乎都分布在驾驶舱空间的周围,依照品牌与制作方式的不同,以及针对不同赛事的属性,有着不同的结构与型式。 
    一般来说,每个赛事的主办单位,尤其是FIA认可的国际性赛事,对于防滚笼的要求相当严格,FIA针对各级赛事需求在防滚笼的材质、管径、接点数量、支撑点数量,以及型式上都有不同的要求与条件。这回为大家示范安装的防滚笼为OMP所生产,规格为六点式,也就是支撑点有六个,符合FIA规定中1600c.c.以下房车N组(原厂组)的安全规范,算是能见度极高的产品。    1.防滚笼新品买回来时几乎都是黑色居多,而中古品则需视前车主的车内涂装而定,故在安装之前必须先送去烤漆,才能符合车主对车内整体性的要求  2.由于这次示范的安装方式为「焊接固定」,故在安装前必须先将固定点的末端烤漆去除,才能顺利与脚座紧密接合  3.首先将防滚笼的后半截放入车内,先调整好所要固定的位置,上连接点末端尽量接近脚座位置  4.由于这组防滚笼必须穿过中控台,故必须先将沿着A柱前之点往内拉到符合中控台的宽度,再将防滚笼的前半段穿过中控台  5.将中控台连同防滚笼前半段放入车内,同样尽量接近所要安装的位置后,再装中控台与车身固定  6.由于这组防滚笼的前后半段间采导管接合,因此必须慢慢将导管调整到可以锁上固定螺丝的位置,这个步骤可说相当困难,因为施力点不佳,又要顾虑已喷漆完成的车内。在这里必须注意一个重点:固定螺丝的锁法为由内往外,也就是说向车内驾驶座的必须是「螺母」而不是螺帽  7.防滚笼前后半段正确结合固定后,必须将B柱固定点锁在原厂安全带的支点位置,在此时顺便调整防滚笼位置,以便进行最后的焊接固定  8.最后将防滚笼的六个支点以焊接方式固定,载送至钣金厂进行局部修补后,这次的刚性提升作业即告完成
Check Point     防滚笼几乎都是采用「无缝钢管」制作而成,依照不同车型、不同需求与不同赛事规定,有着不同的制作形式,一般来说,速度愈快、危险性愈高的房车赛事,所要求的规格愈严格,这些规定不外乎是钢管材质、管径,以及连接方式、基本连接点的数量等。  Check Point     这回由信安底盘工程掌门人「展哥」所示范的防滚笼安装,可说是笔者所见过最「一拜」的安装手法,由于穿过中控台的防滚笼安装相当麻烦,而且必须牺牲冷气出风口的应有功能,所以许多人不愿意安装这种型式的防滚笼,不仅车主无法接受,就连店家也不愿意施工,不过在展哥的巧手下,不仅不需牺牲冷气出风口,同时还不会影响行车视线,这一点从A柱内饰与防滚笼间几乎没有空隙可以看出.    成果验收     经过长达将近半年的制作过程,这辆道路版比赛车终于完工,金色的涂装搭配碳纤维发动机盖,算是相当美式的搭配。车室内饰全数拆除,取而代之的是防滚笼、桶型赛车椅以及全白的车内涂装,这是国外竞技厂车最常见的车内配色。      不过笔者相当佩服车主的勇气,外表已经如此引人注目,内饰更是醒目,完全一副「临检重点」的扮像!经过展哥的加持,此车的刚性与操控足以媲美台湾绝大多数竞技设定的比赛车!全车点焊、防滚笼、手工强化结构等应有尽有,重点是仍然保留了冷气、音响等一般街道车必备的功能,简直就是街道版的爬山赛厂车!      所有内饰全数清空,就连不必要的多余钣件也予以切除,隐约可见的手工焊点,正是此车优异操控的来源实际试驾,虽然笔者早已不是第一次驾驶这种条件的改装车辆,甚至连纯正竞技车都试过不少,但此车给人的印象却是最为深刻!不管在尖端赛道还是蜿蜒崎岖的山道上,几乎都可说见弯杀弯!精准犀利的车头转向,只要车头一进弯车尾就跟着来,完全不会拖泥带水,也没有一般双凸发动机常见的严重推头现象!几乎与A柱紧紧相连的防滚笼,不仅完全不会影响行车视线,就连冷气出风口都巧妙地保留尤其在尖端直线底的第一个弯时,沿着路沿石划过弯道,原本应有的不安定弹跳已不复见,避震器变得相当「Q」,可以感觉轮胎几乎完全贴地,原本偏硬的避震器完全随着路面起伏快速地来回作动,那种直接的路感回馈以及扎实的满足感,真是不知如何用笔墨形容,只能说这么长时间的等待绝对是值得的!原汁原味的驾驶部分,搭配战斗气息十足的室内铺陈,令人不禁热血沸腾,恨不得立刻发车起跑.碳纤维汽油泵浦盖板,这是Tuner依照原厂物品的外型手工制作的专属配件能够拥有一辆有冷气、有音响、又能激烈驾驶的道路版竞技车,是一件多么令人羡慕的事!采访当天试驾过这辆车之后,到现在仍是回味无穷,经过一个多月,依然无法忘情那种随心所欲、犀利精准的操控感受!  

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