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技术专题丨避震器知识从入门到精通 - RockShox悬架导论 Part5:底架与几何

Date:17.07.12

by chinabike

图/文:CB - 图帝



译注:《Rockshox Suspension Theory Guide》由SRAM于2015年发布,全文包括概述、弹簧、阻尼器、摩擦、底架与几何、调整6大部分,它系统而全面地阐述了自行车避震器的工作原理、组成结构和影响避震器工作的参数,有较高的理论参考价值。为了更好地帮助国内车友理解其中的知识,经SRAM授权,译者对该书作了翻译。出于严谨,译者对个别内容作了适当的补充和修正,专业名词大多参照工程领域的规范译名,对于难以查到规范译名或规范译名不够形象的,则采用摩托车、山地车玩家的习惯称谓。受篇幅所限,全文分为6篇发布。——CB图帝
 
 
五、底架和几何
 
 
舵管(转向管)
舵管将前叉连接到车架、碗组和把立上。
 
•有牙和无牙
早期的舵管在顶部具有与碗组配合的外螺纹,并将把立夹在舵管内部。大多数现代化的前叉舵管都没有螺纹,直接通过碗组和把立从外面夹紧。
 
•直径
普通的等径舵管直径为1.125,1.25和1.5英寸。常见的锥形舵管顶部直径为1.125英寸,基座处直径扩大至1.5英寸。
 
•长度
舵管的最终切割长度取决于头管长度、碗组高度以及垫圈高度。在无牙系统上,把立的高度也影响舵管的长度。

 
叉肩
在非倒冲的结构中,叉肩连接舵管和内管。它对于前叉的强度和刚度有至关重要的影响。
•减少材料
可以在特定位置将叉肩挖空或开槽以减轻重量,而不会显著影响整体强度或刚度。
 
•重叠
指叉肩和内管接头的接触面积。更多重叠可以增加刚度,但也增加了重量,因为叉肩的材料也增加了。
 
 
内管(上管)
内管也称为立柱,连接将前叉的上下部结构,并容纳弹簧和阻尼器。内管也对前叉的强度和刚度有重要影响。
 
•管径
内管的直径决定了前叉的外观尺寸。较粗的管径提高了强度和刚度,但也需要搭配较大的叉肩和外管,这会使前叉的重量增加。
 
•管壁厚度
影响强度、刚度和重量的另一个因素是内管的壁厚。可变壁厚的内管有较好的重量强度比,但因为内管的外表面与外管密封件及衬套相互,所以壁厚的变化在内部。如要将阻尼器或气弹簧放置在变径的内管中,必须再包裹等径的内部套管,以确保活塞,密封件和导向环能够正常移动。
 
 
CSU
叉肩、舵管和内管通过盈配合、粘合或螺栓夹紧等方法来接合,这一整套组件称为CSU(Crown-Steerer-Upper tube)。
 
 
外管组件
通常,外管组件是一体铸造而成,但一些老旧的设计用螺栓来连接外管和叉桥。
 
•叉脚(车轮安装座)
对于非倒冲的结构,前轮和制动器都安装在外管上。早期的安装座是开口的,车轮轴心为9mm,通过螺栓或快拆轴安装,现在通常采用15或20mm通轴系统,以提高刚性和强度。
 
•制动器安装座
包括用于碟刹的柱式碟刹座(PM)和国际标准碟刹座(IS);用于吊刹、V刹或者液压圈刹的安装柱,以及吊刹所需要的过线座。很据前叉的预期用途,制动器和车轮安装座可组合设计。
 
•外形
材料的分布决定了外管的造型,特定的设计可以增加强度和刚度,减轻重量且美观。
 
 
行程
避震器行程同车轮运动行程有一定的关系。对于前叉,车轮大多直接安装在避震器上,因此车轮行程和避震器行程相同。在后悬架系统中,避震器到车轮之间可能有很多连杆和转点,受杠杆系统的影响,所得车轮的行程可能不同于避震器行程。车轮行程和避震器行程之间的关系通常用杠杆比来表示。例如,1英寸行程的避震器与一个杠杆系统结合,产生2英寸的后轮行程,杠杆比就是2:1。
 
 
渐增型和渐减型悬架
随着后悬架的运动,杠杆比可能会改变。
 
•渐增型
也称为上升率。如果杠杆作用减小,那么传递到避震器的碰撞力也将减小。随着悬架运动,这使得避震器越发难以压缩。避震器行程对应的车轮行程也增加了。渐增型悬架系统可以配合螺旋弹簧避震器,因为螺旋弹簧的线性可以补偿力的递减,从而可以利用到所有的后避震冲程,同时也可以提高螺旋弹簧避震器抵抗触底的能力。此外,渐增型悬架系统也可以配合大气室的气压避震器。
 
•渐减型
也称为下降率。如果杠杆作用增大,那么传递到避震器的力也将增大。随着悬架运动,这使得避震器越发容易压缩,避震器行程对应的车轮行程也减少了。渐减型悬架系统可以配合小气室的气压避震器,因为气弹簧的渐进刚度可以补偿力的递增,延缓避震器触底,同时也可以使气压避震器的压缩特性更为平缓。此外,渐减型悬架也可以配合渐进螺旋弹簧。

 
 
前叉行程
行程影响前叉的总长度。以后轮为支点,前叉长度的变化会影响各种高度位置,进而影响整个自行车与地面的角度关系。前叉长度的变化也会影响前轮的拖曳距。
 
 
拖曳距
拖曳距反映的是转向轴线(舵管中心线)同地面的交点与轮胎同地面的接触点之间的关系。当转向轴线前伸,轮胎在转向轴线后面拖曳时,其倾向于自主地保持在于轴的后方,类似有偏心距的万向脚轮。这种自定心效果在自行车转向时产生稳定性,越长的拖曳距,越能够使自行车不容易因障碍而改变方向,对高速和崎岖的地形越有利。拖曳距也对转向控制的灵活度也有影响。因为拖曳距产生额外的稳定性来抵抗转向,所以越长的拖曳距,转向需要的力量越大。但这在高速和崎岖的地形中也是有利的,能够避免转向过度和矫正过度。

 
拖曳距由多个因素决定,在大多数山地车上,决定拖曳距的主要因素是头管角度、前叉斜度和偏置距(Offset):
 
•头管角度:车架头管同水平面的夹角,由车架几何,前叉长度和轮胎/轮组尺寸综合决定。
 
•前叉斜度:前叉内外管同垂直方向的夹角。
 
•叉肩偏置距:转向轴线到内外管的中心线的距离。
 
•轴心偏置距:从车轮轴到前叉内外管中心线的距离。
 
 
重心保持
除了转向响应之外,较长的前叉可以让车手的重心保持在车上,在下坡进入崎岖地形时,避免车手翻车。
 
行程和爬坡、下坡
长行程的前叉提供更好的避震性能,转向更稳定,且有助于车手保持重心,所以它们更适合下坡。短行程的前叉对转向更敏感,且使车手的重心靠前,更适合上坡。
 
预期用途
虽然悬架的某些方面可以有选择地进行调整,来满足特定车手、骑行风格和地形的需要,但这种调整显然具有局限性。比如,设计为XC骑行的前叉必需轻量,对行程可以有选择的范围,但也绝不可能延长到适合DH比赛的长度,因为这将需要更坚实和更大的部件,会使前叉过重,不适合XC骑行。反过来说,XC前叉也能装上DH自行车,但是强度、刚性和几何显然不适合DH比赛。
 
 
悬架导论内容分为6篇,将每周定期更新,对避震器感兴趣的朋友千万不要错过!
 

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