避震系統大透視

單連桿、多連桿及傳動連桿如何作動？
踏板回擊的肇因何在？
本新車系列將對所有避震系統的表現與設計做一總評比。

圖、文◎編譯小組

一

　　上述首批全避震結構發展至今，約已歷經了8年時間。雖然如此，直到最近才 出現不只供下坡道用途，也可吸引休閒及越野車迷的車款在市場上。其轉變的 原因則在於自行車避震系統科技的進步。

多種因素影響避震系統

　　而其細部原因又是什麼呢？第一：此車的能量潛力極有限。一位訓練有素 的休閒騎士，可達到的持續能量約為0.2千瓦，此這相當於0.27匹馬力。一般機 車製造商很容易便可提升幾匹馬力以補償容易耗損能量的車身重量，而自行車 迷們卻根本毫無對策。任何一公克的車身重量增加或任何一點細微的車身設計 疏失，在登山時都會要車手付出甚大代價的。

　　第二：車手在不同騎乘姿勢中所造成的重心移動，例如立姿騎行時的上下移 動，隘道上的身體重心後移，以及陡峭下坡道中重心移越過把手等，都會造成 問題。

　　第三：沒有其他任何車輛的重心像自行車那麼高。這也顯示出和機車不同的 是，自行車重只是車手體重的極小比例而已。在剎車和加速時，此一高重心情 況會令避震系統劇烈下沈。

避震系統必須具備的功能

　 一套自行車避震系統必須能具備何種功能？

　　1. 一套越野及休閒專用的優異系統最重要的就是不可消耗掉車手的能量。

　　2. 在剎車時，車身後部的作動須呈中性。亦即在剎車時，避震器不可太僵 硬或吸震過度。

　　3. 車身總重量不可太高，以致於影響了避震器的優點。

　　4. 避震系統必須結實且能耐磨耗。

　　其中第一點只有在避震系統與傳動系統有相當分隔性時才有效。亦即踩踏時 的鏈條拉力，也不能使避震器伸張或壓縮。否則，車身的避震器便會將無限珍 貴的傳動能量導至無用處的部位。此外在試騎時也常可感覺到所謂的踏板回擊 力道。假如踏板軸承和後輪軸在吸震時其距離擴大了，更容易出現此種現象。 而且如為高轉點的單速桿產品，踏板回擊尤其明顯。如連桿轉點太低，便會出 現和踏板回擊相反的情況：此種現象稱之為踏板前擊。

單速桿轉點取決於車款用途

　　至於理想的狀況則是後避震器既無踏板回擊也不會對鏈條拉力有所反應， 可惜卻根本不可能做到。其原因在於鏈條式變速器上，結構工程師們只能針對 一個完全確定的段速調校出最理想的避震動力位置。假如前轉點的位置和鏈條 嚙合點高度相同，那一款單連桿系統的避震器就只能獨立於傳動系統之外進行 作動。

　　此種結構，眾所周知的，會由於3個鏈盤而來回移動，因此單速桿系統的連 桿轉點永遠必須採取折衷設計。其轉點位置取決於車款的用途及製造商的設計 理念。如為下坡道取向的單速桿系統，其轉點大約應位於大鏈盤高度的位置。 若是越野及休閒車款，其位置則應位於小鏈盤及中鏈盤之間。

勿使傳動系統影響避震系統

　　為了使避震系統能在任何段速時都可不受傳動力矩的影響，有許 多車廠便將他們的全避震車款設計成了3或4速桿系統。此一結構的 始祖是美國人Horst Leitner，他在1989年開發出了Horst Link連桿並取得了專利。此一產品開創了里程碑且肩負著與3、4或單連桿區隔著 明顯差異的任務。

　　如仔細觀察其後輪軸，會發現此輪軸是繞著固定的轉點，在單速 桿上成圓形軌道運動。如是採用Horst Link連桿的3或4連桿系統，其後輪軸則是呈現平行四邊形作 動，且在吸震時是依循著由此平行四邊形幾何結構所預定的路徑而運 動。屬於此部位的轉點（暫時旋轉點）並不固定，而是在避震器壓 縮、伸張時來回遊移，因此其實我們所說的是一種虛擬的轉點。Horst 這位結構工程師的目標在於，以人工方式延長後輪連桿；此一連桿越長（根據 物理學原理）傳動力矩傳遞至避震系統的情況也越小。如結構理想，所有的段 速都可正常運作，而不使傳動系統明顯影響到避震系統。

傳動連桿研發不斷進行

　　為了完全消除踏板回擊力道，結構工程師John Castellano幾年前想到了有關傳動連桿的構想。在1994年的Eurobike展 中，有數家廠商同時推出了此一結構。此一系統在構造上類似單速桿系統。其 唯一的差異是：車身後部及踏板軸承合而為一。由於踏板軸承和後輪軸彼此緊 密聯結，因此鏈條的拉力無法影響避震系統。在第一輛配備傳動連桿的車款Ibis Szasbo上，轉點位於頗偏前上方的位置。

　　此種結構具有頗為活潑的車身操控性：車手踩踏踏板愈用心，避震器的作 動就愈有限。因此當時Sweet Spot推出的此種車款即使在立姿騎行時也幾乎不會下沈。問題是，自行車結構工程師們雖 設計出此一優點，卻必須以下坡道時不佳的情形為代價：如遇到較崎嶇的騎乘 路況，身體離開座墊時，身體重量便大部分都加諸於車身後部，此一部位也自 然會壓縮以吸震了。

　　傳動連桿的後續研發也不斷進行。例如Trek公司的Y系列車款，其轉點位置 極接近踏板軸承。雖然其避震系統在車身停駐時的作動不算很理想，但卻要比 Sweet Spot之車款的結構好得太多。在這方面Trek其實還有另一項缺失。在踩踏 板時，踏板力道會短暫作用於連桿上，其負面效果和踏板回擊類似。雖然如此： 有些車款可藉助極優異的避震元件，以平衡因其傳動連桿所致的動力學缺點。 最佳的例子是：此款Trek Y系列車的功能就優於一些主動系統車款。

　　在單連桿系統中，鏈條連桿在通往輪軸外突部位的地方被單獨一支連桿阻 斷，以便轉動車身後部。而在現代的單連桿全避震車款上，此一轉點的高度約 位於中鏈盤的位置。一套單連桿的後軸部在吸震壓縮時總會劃出環型軌道的一 部分。大多數的製造廠都會採用大尺寸的工業用滾珠軸承。一款典型的單連桿 系統如Cannondale Super V，不採用傳統的鑽石型車型，而是採用一組Y型車架。特殊案例則是如Juchem全避震組件或 Rocky Mountain元件的結構。這些車款雖然擁有4連桿，但由動力學看來，卻屬於 單連桿功能，其原因在於：它們並未配備Harst Link組件。此種結構的後輪軸也是環繞一固定轉點轉動。其他所有的控 桿也不是作為車輪導桿，而是作為避震柱連桿。因此，這類車款也可稱為附多 連桿支撐之單連桿系統。

　　結論：單連桿系統功能越來越佳。 良好的結構包括一組大型、密閉良好的工業用軸承，也因此多半維修簡易且堅 固。對製造商而言，單連桿也較容易製造，故而有助於降低產品價格。由系統 方面看來，單連桿雖然比4連桿功能為少，但整體而言，單連桿卻是目前在剛 性、輕量及維修便利性、低廉價格等方面能取得最佳平衡的系統。

此系統作動方式：

　　一套4連桿系統是在4個部位上遊移，且在車軸外突部位之下配備了一具 所謂的Horst Link組件。由於此一Horst Link，可使後輪不致於在一軌道上環繞著固定轉點壓縮吸震。因為輪軸會保持平 行四邊形結構，因此在吸震時會在此一平行四邊形幾何結構所形成的彎道上作 動。其關鍵在於：一如單連桿系統，其轉點並非位於一固定位置。更明白地說， 此一轉點是會變化的且會依據結構之不同，或多或少地移動至車的前方（虛擬 轉點）。藉助此一訣竅，也可以人工方式延長後車身的連桿長度。理想情況下， 傳動系統對避震系統的干擾應可藉此完全避免。

　　結論：像GT的LTS或Specialized 的Ground Control FSR之類的4連桿系統，都可成功地避免掉車身後部系統中來自 傳動部門易消耗力量的干涉作用對避震系統的影響。但其實主要問題來自於其 軸承。某些4連桿系統的滑動軸承會迅速脫落且又不易維修。附有結實工業用軸 承的4連桿系統則常較重。

此系統運作方式：

　　此種傳動連桿類似單連桿系統，配備有大型軸承。其差異則在於：在傳動 連桿式車款上，踏板軸承是車身後部連桿的固定組件。如此一來，鏈條拉力對 於避震系統便亳無干涉。但此一優點卻也有幾項缺點做為代價。其一：其避震 系統在立姿時表現比坐姿時差，因為在立姿時身體重量會落於連桿上。其二： 透過踏板壓力的向下力道會形成另一額外力矩，會影響連桿的吸震情況。尤其 是在避震系統調校偏軟時，如遇上坡騎行時，便會出現所謂的折疊尺效應。要 防止此種情況，必須將連桿轉點向前上方極力推移（即如Sweet Spot的系統）。不過如此一來，避震系統在車身靜止時便幾乎無法作動了。其他的缺失尚包括： 由坐墊至踏板軸承會依結構之不同而有或多或少之變異。在實際騎乘時，便會 造成不良的騎行性能。

　　結論：雖然有某些缺失是有礙其 結構功能，但此種傳動連桿仍持續存在於許多車款上。對於大部分時間都操坐 姿騎乘的舒適需求型自行車迷們，此一系統仍頗為適合。市面上也仍有一些功 能甚佳的車款。雖然如此，對於積極運動型的車迷而言，一套完全主動的系統 將會更為適合，不論在坐姿或立姿騎行時都有甚佳的功能。

摘譯自德國bike雜誌1997年11月號

4 連 桿

傳 動 連 桿