[轉錄]淺談單車避震之六 | 東吳機研站數位典藏

作者: jwchao (小掐) 站內: SUSPENSION 標題: [轉錄]淺談單車避震之六時間: Sat Nov 13 14:29:58 2004 ※ 本文轉錄自 [bike] 看板作者: jwchao (小掐) 站內: bike 標題: 淺談單車避震之六時間: Sat Nov 13 14:29:13 2004 單車後避震從前在還沒有後避震的年代，如果一個騎著單車的騎士看到一個約三英吋高的障礙物，他必須一定要在接近這個障礙物的時候，把車頭、車身適時地拉高，同時還得讓屁股離開坐墊，準備迎接即將來臨的衝擊才行，騎士如果不這麼做，那麼通常的結果就是爆胎，不然就是全身酸痛，也有可能車子根本就停下來也不一定，而現在不一定了，因為有了後避震。就單車後避震這個領域而言，除了之前討論前避震時所遇到的所有問題之外，後避震還要面對另一個大挑戰，那就是鍊條對於後避震的間歇性拉扯動作，會對後避震施予一定的力量，鍊條拉扯的力量再加上單車以及騎士兩個物體的慣性力量，會使得後避震器來回搖擺，出現許多讓單車騎士不舒服的多餘動作。但是，除卻上面提到的這個負面因素不談，在快速且路面惡劣的狀況下騎乘時，一個成功的後避震可以幫助騎士保持良好的操控性以及循跡性，在崎嶇不平的路面上爬坡時，一個良好的後避震也可以幫助車子擁有良好的加速性，而就這幾方面的效果而言，後避震的功能甚至還要大於前避震。一個性能良好的後避震可以吸收大量的衝擊，讓單車騎士感到舒適，如此一來騎士就更能夠專注在車子的操控以及取線上，騎士的踩踏動作也會比較不受影響，可以更順暢。部分的後避震甚至可以設計成當騎士用力踩踏時，會讓避震反方向動作，給予後輪一股往下的力量，增加後輪的抓地力，使得用力踩踏的時候可以瞬間加強後輪的驅動力，對於崎嶇路面的爬坡反而更有助益。鍊條張力與後避震的互動首先，我們先想向一下，單車的後避震如果就像是機車的後避震一樣，有一個後搖臂，而這個後搖臂的轉點位於BB（五通軸）的後方，同時搭配著一個沒有太多預載的避震器。（請看http://tinyurl.com/5jjql 當中的圖a）這個時候，只要單車騎士一坐上單車，由於後避震器被體重壓縮的緣故，單車就會有些許的下沈，而且只要騎士一踩踏，這個後避震就會被鍊條的張力給壓縮起來，踩的愈用力、壓縮量就愈多，這個時候單車就會產生向下沈的動作。這種設計的單車，只要騎士一踩踏板，鍊條一對飛輪施力，整台單車就會向下沈，而要解決這種情形，我們可以採用非常硬調的彈簧，或是在後避震加上非常強大的預載，讓彈簧的力量或是預載的力量大於踩踏的力量，這樣車子就不會因為鍊條張力而下沈了，如此硬調的設計將有助於單車處理大型的衝擊，例如快速下坡的DH賽之類的，但是對於爬坡的幫助卻十分有限。接下來，我們把這個位於BB的轉點沿著立管慢慢地往上移動，逐漸地往鍊條的位置接近，我們會找到一個絕佳的轉點位置，在這個位置上，後輪接觸地面那一點所產生的向量淨值，會剛好直接指向後搖臂的轉點。就這個轉點位置而言，鍊條的張力將不會對後避震產生任何壓縮或是伸展的力量，如果轉點設計得接近這個理想的位置，那麼避震器本體可以設定非常小的預載，使得避震器可以靈活地自由動作，又不會妨礙到踩踏的效率。這樣聽起來好像很完美，但是很可惜地，這個理想的轉點位置會隨著不同齒輪檔位而改變，所以要在一台變速車上面找到一個這個理想轉點是不可能的，除非不變速，或是設計出可以「移動」的轉點，但老實說這兩個選擇都太銷魂了，不太可能。如果我們把這個轉點繼續往上移動，那麼鍊條的張力就會反過來「拉伸」後變速器，而不是壓縮了，這個情形下，踩踏的時候車身不會下沈、反而是會上升。假設單車加騎士的靜止重量足以先壓縮這個避震器的話，那麼騎士每踩一下踏板，就會把這個避震器往回拉扯，如果踩踏的力量夠強，而避震器又沒有防止觸頂的裝置，那麼甚至每踩一下都可以讓避震器觸頂，然後發出喀拉喀拉的聲音，這樣和第一種下沈的情形的同樣不好，只是換個晃動的方向而已。即使大部分的單車騎士都覺得這種多餘的晃動很不舒服，會造成踩踏能量的損失，然而就某個方面來說，這種高於理想轉點的設計方式可以發揮其他的功能，在踩踏力量把車身提高的同時，相對地也把後輪用力地往下壓，如此便可以加大後輪的抓地力，就好像技術較好的單車騎士懂得如何利用身體配重加大後輪抓地力一樣。接著談到高轉點設計的預載，在上一段提到高轉點可能會發生的避震器拉伸情形，可以藉由增加預載來避免，如果我們增加後避震器的預載，使得人車的靜止重量完全不會壓縮後避震器，那麼這代表著除非有大型的衝擊力量壓縮它，這根避震器其實一直都處於觸頂的狀態。事實上，幾乎所有高轉點設計的後避震車種都是這樣設計的，而也如同我們之前所提到的，這樣加大預載的設計會使得避震器對於小坑洞的反應遲鈍，只對較大的衝擊產生反應。講了那麼多，之前提到所謂的「理想轉點」到底在什麼地方呢？Papadopoulos在一九九三的研究顯示，如果我們在連接後花鼓和後輪的接地點，會得到一條垂直於地面的虛擬線條A，接著我們從後輪的接地點開始，再往前畫一條和地面夾角四十五度的虛擬線條B，這個虛擬的線條B會和鍊條產生一個交點X，我們再連接後花鼓和這個虛擬的交點X，就會得到第三個虛擬線條C，這第三個虛擬線條C就是我們要的東西。（請看圖http://tinyurl.com/47z5o）如果後避震的轉點可以設計在虛擬線條C上面，那麼就如同之前曾經提到過的，鍊條的張力將不會對後避震產生任何的影響。然而，隨著檔位的改變，我們的鍊條其實並不是固定在一個高度，而是會一直上上下下改變的，因此這個虛擬的點也會隨著鍊條高低位置的不同而改變，我們只要一變檔，這個理想的轉點就改變位置了，而由於大齒盤的齒輪比落差比飛輪大，因此改變鍊條在大齒盤的位置，影響的程度會比改變鍊條在飛輪的位置要大。一般而言，後搖臂轉點的位置都是固定的，所以我們只要一變檔，後避震器對於鍊條張力的反應就會改變。如此一來，在設計上該如何因應呢？通常當鍊條位於小齒盤的時候，是騎士需要扭力的時候，小齒盤也可以產生比大齒盤更大的扭力，因此在設計的時候應該要假設鍊條位於小齒盤的位置，藉此來尋找最佳轉點位置。這代表著轉點的位置相對起來會比較低，大約會是在最大的齒盤和最小的齒盤之間，而就絕大多數的車子而言，這個位置剛好是前變速器的位置，如何把轉點放在這個地方，就成了設計上的一大挑戰。（Trek Fuel的設計就是一個很好的例子，它算是面面俱到地把轉點設計在這個地方了，請看http://tinyurl.com/3ve9y）但是現在愈來愈少的後避震車種願意處理這種麻煩事情了，他們乾脆把搖臂給往上彎，繞過前變速器之後再往下彎，把轉點設計在立管上、前變速的前面、大約是大齒盤上面一點點的地方，而大多數如此設計的車子，在鍊條位於中齒盤的時候會有理想的表現，而變到小齒盤時，避震器雖然有些微彈跳的情形，但是還算可以接受。（請看http://tinyurl.com/5jjql 當中的圖c）講到多連桿的的設計，那就複雜得多了。Fisher RS-1或是Specialized FSR 都是典型的四連桿構造（請看http://tinyurl.com/4g7xv以及 http://tinyurl.com/6fsgp），他們的後花鼓並不是設計在後搖臂上面，而是設計在第二根垂直連桿上面，如此一來，藉由連桿相對位置的改變，使得轉點一直維持在那個虛擬的理想點附近。這種後花鼓位於連桿上而非搖臂上的四連桿設計，原本是Horst Leitner的專利，現在已經由Specialized取得了。許多簡單搖臂設計的單車（也就是後花鼓位於後搖臂上）乍看之下都很像是四連桿設計，因為他們在後花鼓上面一樣有連桿連接到車架前方，然後也同樣搭配著一個位於車身前方的避震器，然而在這種設計之下，後花鼓移動的軌道仍然很單純地是由後搖臂所控制的，他們只是單純地搖臂設計而已，像是Kona Stinky （請看http://tinyurl.com/3vtah）以及Trek Fuel。這樣好像愈講愈複雜了，但是如果我們單純地看後花鼓的移動軌道，那問題就簡單一點了。假如後避震能夠「抑制」後花鼓垂直往上、往鍊條的方向移動，那麼在這個情形之下，鍊條的張力就不會影響到後避震的壓縮或是伸展，而如同之前所提到的，一般搖臂的設計可以在某個固定的檔位下達到這個理想的境界，但是四連桿的設計就不是這樣了。由於四連桿把花鼓設計在第二根連桿上，因此花鼓往上移動的軌道就不是一個單純的弧形而是一個複雜的曲線，甚至還有些更複雜的設計，像是Santa Cruz Blur VPP （請看http://tinyurl.com/5kc6f）之類的，藉由更複雜的連桿設計使得後花鼓的移動軌道更加複雜，造成幾近完美的避震獨立性，至少在鍊條張力較高的的兩個小齒盤上，可以達到避震器幾乎不受鍊條張力影響的程度。踏板的反饋後避震的車種除了要應付鍊條張力造成避震器動作之外，還有第二個問題要解決，那就是踏板的反饋。什麼是踏板的反饋呢？當一台後避震車遇到一個大型坑洞，而衝擊的力量足以造成避震器動作時，有些後避震的幾何設計會對鍊條產生很大拉力，造成踏板瞬間踩空或是突然變硬，在某些極端的情形下（例如高轉點的設計但是沒有太多的預載），這種踏板反饋的情形會十分嚴重。Papadopoulos 在一九九三年的研究中指出，要減少這種踏板反饋的最佳轉點，和之前曾經提到避免避震器壓縮的理想轉點並不相同，一般而言，要最有效地減低踏板反饋的現象，就必須把轉點降低（請看http://tinyurl.com/5jjql圖中的a,c）。另一個解決這個問題的方法就是把騎士完全獨立於車架之上，讓車架本體維持剛性，常見的就是彈簧座桿，如上圖中的e,f設計，或是請看http://tinyurl.com/654vc，如此一來，鍊條的張力和避震系統就一點關係也沒有了。這一類的避震系統可以設計得非常軟調，得以應付小的、高頻率的震動，缺點則是大量地增加了無避震部分的重量，這個部分請參閱上一篇關於無避震部分的論述。 -- ╭┼ Origin: 玩車人的天地 ˙東吳機研站 scumotor.com.tw ┼╯ Author: jwchao 從 210.240.120.217 發表 → jwchao 推：我寫完了，只剩下後記... 真不敢相信，好多字啊！ 04/11/13 → kinta 推：挖咧資料真是豐富極了有你的推推推推推 04/11/13