弹簧前叉与气压前叉的工作原理

时间:12-09-03 栏目:配件装备 作者:leo 评论:0 点击: 1,599 次

弹簧前叉与气压前叉除了重量之外,其实它们背后的物理与骑乘的感觉也相当不同,本文将详细介绍两者的工作原理。

1.弹簧前叉:

相信大家都很清楚线圈弹簧前叉的工作原理,但是我们还要仔细讨论一下它的物理,还记得高中物理的胡克定律吗?线圈弹簧的变形量(Δt)正比与受力(F),而这个比值就叫彈力系数(k)。若写成公式即为:F = k *Δt

在这里的形变量其实就是前叉的行程,从上式可以看弹簧前叉的受力与压缩行程是线性的,线性的意思是说,假设使行程压缩2公分需施力20公斤,当弹簧要有4公分的行程压缩则需有40公斤的力。

2.气压前叉:

气压弹簧就有点复杂,利用波义尔定律来解释,公式可以写成:P1 * V1 = P2 * V2(此处需在温度不变的前提下——编者注,但考虑到前叉压缩过程中温度变化不会很大,为了便于分析,姑且认定T1=T2)

其中,设P1为前叉未受压缩时气室内的压力,而V1即为此时的气室体积,而P2为前叉受压产生Δt的压缩量时气室内的压力,V2为此时的气室体积。而气室内气压对活塞(piston)的正向(在上图中为向下)作用力F,可表示为:F = P * A
A为活塞的表面积.而气室的体积 V 又可写为:V = L * A

将上两式带入可得:F1 * L1 = F2 * L2

压缩后的气室长L2即为原长L1减去压缩量Δt,而压缩前叉的力F则为F2减去F1,等于F =(F1*L1/(L1-Δt))-F1 =F1*(Δt/(L1-Δt))

从上面这个公式我们可以发现当分子Δt,即弹簧压缩量,增加时,分母项也同时减少,因此当前叉越受压缩,它抵抗压缩的力量会非线性的快速增加。

以前面的例子来说,假设使行程压缩2公分需施力20公斤,当弹簧要有4公分的行程压缩则可能要有60公斤的力。

选适合你的前叉

1.要花多少钱?

首先当然是要决定你要花多少钱在前叉上,,一般来说,前叉的价格大概在整车的1/4 ~ 1/5比较适合,通常成车都达不到这个标准,毕竟大家对前叉没有对变速器那么熟悉。

2.用途为何?

大部分的使用者通常都是“一支叉兔归台湾”,既骑平路,也骑off-road,偶而冲冲下坡。那么我会建议你选择32mm内管的前叉,既不会有强度问题也不会太重,若只骑公路那30mm以下也还可以啦!至于专门用途则自行依此增减,或参考原厂手册。

3.气压或线圈弹簧?

这要看个人喜好,请参考弹簧与气压前叉感度差异一文,但若你的体重太轻或太重,那么建议你选择气压前叉,除非用能找得合适你的线圈弹簧。

4.需要多少行程?

若 你属于上述的“大部分的使用者”,建议选择100mm-130mm行程,近年“一般用途”车架普遍都是以100行程前叉设计的,所以即使130mm对原车 架角度影响尚可接受。但若你的骑乘以off-road为主,下坡又爱拼速度的,那行程可以选130mm以上,这对off-road的下坡舒适度会比较好。

5.油控阻尼机制?

如果要买新前叉那当然要选好一点的油控阻尼,请依照阻尼回路的介绍,选择各厂的高阶阻尼机制。

6.附属功能需求?

现在常看到的附属功能如死锁、线控与改变行程等,这可依个人需求去选择,例如平路常抽车的朋友可以选择有死锁的;行程调整前叉可以适应用途或针对上下坡的需求来调整行程。但除非你骑乘的地形都很平缓,否则良好的阻尼机制会是你最重要的考虑。

声明: 本文参考自 www.biketo.com ,由( leo ) 整编。

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弹簧前叉与气压前叉的工作原理:等您坐沙发呢!

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