後避震阻尼器構造

阻尼器的作用

阻尼器是後避震器最主要的元件,阻尼器(damper)或稱減震筒 (shock absorber),避震器中不論氣室彈簧或是線圈彈簧都只是提供一個彈性體,當遇到衝擊時它會壓縮,在回彈時又把大部分的能量"還"給使用者,所以需要利用阻尼器來把震動的能量吸收掉,好的避震器跟差的避震器的差異就在阻尼器的設計,最簡單的阻尼器就是只靠套筒間活塞的摩擦力,而複雜的阻尼器可以設計到像下面的Cane Creek/Ohlins double barrel一樣。

Rockshox Deluxe Damper分解

這支是車友阿憲操壞之後送給我拆的,算是蠻早期的產品,但是裡面的元件該有的都有,比起現在一些台製的產品還好上許多,畢竟這在當時也是要好幾千塊的,它的構造跟一般在汽車或機車用的避震器一樣,簡略的構造圖請見下圖:

 

Dougal.co.nz這個網站裡有動畫描述作動過程。其中最右端的是高壓氣室(IFP chamber),以一個浮動活塞(Floating piston)跟油室(Oil chamber)隔離,這個氣室通常是充高壓的氮氣,它的用處是吸收左端的活塞進入時所增加的體積或因溫度變化時油的體積變化,且能避免活塞在回彈時因為油的回流速度太慢而產生氣泡的現象。

主活塞(Main piston)與薄片堆疊(shim stacks)則是阻尼器的核心元件,藉由油通過活塞時所產生的阻力來將震動能量轉換為熱能而達到吸震的效果。

下面是Deluxe拆開後的阻尼器

主活塞的特寫,活塞往上移動是避震器壓縮方向,活塞往下走則是回彈方向。

拆開後的主活塞與薄片堆疊,上半部是負責的回彈薄片,下半部則負責壓縮阻尼,整個活塞都是以上面的螺絲固定在阻尼桿(damper shaft)上,而這個螺絲中心有個直通的孔,這在下面的照片可以看到,注意下面的Compression stack大小是能把整個孔徑蓋注的。

這是主活塞正反面的特寫,可以看到大小孔徑在兩面的高低不一,而標示為C的是壓縮時流過油孔,R則是回彈時的油孔,上下端的油孔都是直通的,回彈與壓縮的薄片會把各自把相對的油孔蓋住,而不同的高低則使油在回彈與壓縮時能通過各自的油路而達到不同的阻尼。

它的運作是這樣的,在主活塞的Down側,壓縮薄片把C油孔蓋住,當避震器壓縮(主活塞的Down側往垂直於螢幕方向遠離你),由於回彈油孔R被在Up側的回彈薄片蓋住,因此油被迫通過C油孔推動薄片而產生阻尼。

回彈時(主活塞的Down側往垂直於螢幕方向接近你),壓縮薄片將C油孔蓋住,而主活塞的高低差使油能進入R油孔,推動回彈薄片產生回彈阻尼。C油孔明顯大於R油孔,因此壓縮阻尼會遠小於回彈阻尼。這些油孔大小與薄片堆疊的設計則會決定了這個避震器的阻尼表現,這就是各廠家設計好壞的差異。

下面這張照片是拆開之前阻尼器從上向下看的樣子,R油孔被回彈薄片蓋住,而回彈薄片則沒有全部蓋住C油孔,這邊可以看到鎖固螺絲中心的油孔,它是連通到阻尼桿下方的bleed port,不管在壓縮或回彈行程,這個孔都是連通的,但因為主活塞上的回彈孔較小,所以在調整時對回彈阻尼的影響會比較大,而對壓縮阻尼則幾乎沒有影響。


 

這邊則可以看到調整bleed port油孔大小的回彈控制針(Rebound control needle),當轉動回彈鈕時則會改變圓錐形針頭到孔的距離,因而改變bleed port的可流通孔徑,達到調整回彈大小的目的。

以上是Deluxe的運作簡介,由於避震器的空間很小,必須將回彈與壓縮功能都坐在同一個活塞上,使用薄片堆疊的設計其實是相對方便的,因此好一點的避震器都是用這樣的構造,而學問就在油孔與堆疊的設計。有外接油壺的設計的原理也是一樣,只是它的IFP chamber就跑到油壺上,而在油壺連接到避震器主體的油路上就可以用來做壓縮阻尼的調整,較大的散熱面積也會比較適合用在較激烈的用途上。

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