避震車架之抗後沉(Anti-squat)能力

避震車架的踩踏效率,一直以來都充滿著許多廠商的marketing bullshit,自從Specialized開始連桿結構行銷之濫觴,每個廠家都得弄個好像很有學問、聽起來也很炫的縮寫,似乎沒有特別連桿結構的車就很難騎一樣。

每家宣傳稿裡面自家的系統都是最好的,加上一堆語焉不詳的線條跟圖表,卻從沒有一家給出可以驗證的說法。是因為內容太艱深複雜而無法說明,還是根本這些廣告用語都是言過其實,你覺得哪個比較可能呢?

"抗後沉"你可能聽起來很陌生…廢話,這名詞是我自己翻得,你當然沒聽過。這指的是避震車架在踩踏時,避震器受踩踏作用而壓縮的情況。簡單來說這現象就是造成bobbing的原因,也就是一般在說的踩踏效率。如果能設計出100%抵抗避震器後沉傾向的機構,那就代表後避震器不受到踩踏影響而作動。

雖然這方面的學理研究在登山車界被許多的廣告跟文宣給模糊掉,其實在汽車或機車應用上,很早就注意到後輪加速時的避震壓縮現象,相對的研究也已完備,這篇的內容是從Motorcycle Dynamics這本書來的,我只把概念跟用法整理,詳細數學推導請去找書來看吧!

 

原理簡述

圖中GM位置的橘色圓點代表的是人體與車身整體的重心位置,依照DW-link介紹,這點大概位於騎士腹部前方一點的位置。T代表的是鏈條張力,在此我們以車身為參考點,所以張力方向是把後輪往前拉。S是推進力道,也就是地面把車子往前推的力量。NTR代表的則是地面為了抵抗負載轉移(load transfer)的反作用力。

負載轉移指的是在車身加速時,身體本身具有抵抗這個加速度的慣性,相對造成車身前端的負載減低,車身後端的負載增加,這個負載增加的量是決定於推力(S)、軸距(W)與重心高度(HG)的關係,可表示為:

NTR=S*HG/W

而S與T之間的關係則由輪子半徑(R)與後飛輪齒片半徑(r)決定如下:

S=T*r/R

由於這些作用力互相之間是藉由車架配置的幾何條件相關,因此這些作用力項可在數學上互相抵銷,讓防後沉能力只跟車架的幾何配置相關,更棒的是最後的結果能化簡成易於使用的判斷方法。

判斷方法 

判斷車架防後沉能力要先找出整體重心高度(HG),這個高度決定了負載轉移壓縮後避震的強度。接著以後輪軸到主轉點連成一條線,再以鏈條張力方向為另一條線,這兩條線延伸出去的交點我們稱之為Ia,把Ia跟輪胎接地點連成一條線,這條線跟前輪軸垂直於地面的高點高度(HA),這個值代表了反向抵抗避震壓縮力道的強度。

在Linkage裡面則是將HA與HG的比值定義為anti-squat ratio。如果這個值等於100%,則避震器不受踩踏影響而作動。如果這個值小於100%,如上圖所示,則避震器會壓縮;反之,則避震器會拉伸。

如果是要看煞車對後避震的影響,則是上圖中a2延伸線的情況,因為此時就不用考慮鏈條張力,只需看轉點位置來決定避震對煞車的反應。

如果是虛擬轉點的情況,則以虛擬轉點IC代替主轉點,下圖即是虛擬轉點情況的示意圖。

 

結論

從這樣的判斷法則我們可以得到幾個簡單的結論:

1.重心位置很重要,它決定了後沉的強度,在站姿騎乘時由於重心提高,後沉情況相較於坐姿會更為明顯。

2.鏈條檔位很重要,它跟轉點位置一起決定了抗後沉的能力,這也讓車架在某幾個檔位能達到比較好的踩踏效率。至於廣告宣稱的"不管哪個檔位都能有最佳踩踏效率"也不是不可能,有種避震器功能叫"鎖死"…

3.呼應之前的文章提到的,由固定或虛擬轉點架構出來的後輪徑軌跡,才決定了車架對踩踏與煞車的反應,用什麼轉點系統並不能代表車架就有什麼樣的特性。

當然車子好不好騎並不完全取決於轉點設計,槓桿比變化與幾何角度也都非常重要。介紹上述分析方法,希望可以讓大家用來判斷這些設計是不是像宣稱的那麼好,同時也破除一些對虛擬轉點的迷信,雖然這個迷信好像我也有責任就是…

避震車架之抗後沉(Anti-squat)能力 有 “ 12 則迴響 ”

  1. 想問一下,GM是人體與車身整體的重心位置,但是上面HG的高度以及W的長度是否有計算車價上已有坐人的情況?
    因為有人坐(或站)在車架上,則會讓避震器產生SAG,一但避震器壓縮的話,W應該會縮短(或變長)吧?HG應該也會不同??
    所以該軟體在算的時候,會自動去算SAG產生後的車架角度或是W之類的嗎?

  2. 所以腿短人矮,或是有大肚子的人……會影響踩踏效率?

    那沒差多少吧…如果要這麼計較,可能連膀胱有沒有尿都要算進去囉…

  3. 因為你說GM位置要點得恰當呀@@
    我是覺得光是這點就很難了………..因為騎乘的人重心是隨時在移動的狀態,而且影響踩踏效率最多的時候是在爬坡吧?
    光是爬坡的坡度不同,騎車的人站立採踏時的重心也會不同…..
    因此,阿寬能就GM點的位置能否有更詳細的解說?
    還是說這點的差異其實沒那麼大?

    另外SAG是我們要事先輸入程式中的嗎?要不然,sag40%跟25%會有差吧?

  4. 既然重心隨時在移動,那更不可能達到什麼完美的踩踏效率。
    至於影響大不大….舉例來說,重心升高10cm,大概anti-squat差了1x%左右。

    Linkage在算的時候是全行程都幫你算好的,所以sag100%也會有值,只是沒什麼意義罷了。

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