全避震車的三角習題

 

Giant的NRS系統亮相後,吹縐一池春水。究竟誰家握有全避震車結構的王 牌?單連桿或四連桿系統何者比較理想?讓我們帶您由實地測試和電腦模擬 測試一探究竟。

圖、文◎編譯小組


行車結構設計上的創意,最近已不再只出現在下坡車領域,相反的,為了將全避震車款用於越野領域, 各大廠設計師之間的戰火已白熱化:究竟誰能打造出最快速、最理想的車款呢?

單連桿對四連桿 高轉點或低轉點

舊傳統已被揚棄,大家都嘗試採用新的構想。例如在單連桿方面: Scott研發助理Peter Denk在新款Intoxica車的結構設計上,就絞盡了腦汁揣想,究竟如何 才能使單連桿系統更有效率。到底較高的轉點抑或較低的轉點較佳?在嘗試過 一切可能之後發現,最佳位置是在中齒盤的高度處。Denk在電子方面的助手, 也是專業的模擬系統工程師對此設計賦予很高評價。明年Scott的 整個全避震車系都將改採前移式的軸承。Centurion及Trek 兩大廠也都將修正其單連桿系統,變換其轉點位置。只有Cannondale 還繼續採用傳統的轉點位置。

四連桿系統:Giant打破傳統思維做了大膽的革新。其 NRS(無共振系統)應可壓抑車身的晃動並提供更佳的功效, 藉此,Giant使全避震車的設計,更為個性化,同時也可與 Specialized的FSR 四連桿車款相抗衡。

車身後三角系統評比

轉點位置差之毫釐,便決定了一款車架的功能。以下是新式系統相較於傳統設計的改變之處。

新式單連桿

傳統式單連桿

新世代單連桿系統最吸引人之處:較前置的連桿轉點。此舉應可使傳動系統對避震系統的 干擾降至最小。其缺點則是減低了剛性。

傳統式單連桿:其連桿轉點跨過踏板軸,而位於中齒盤左右的高度。這種結構設計使其極易 擁有一短而強固的車身後部連桿。

Scott及Specialized於越野測試中得分領先

電腦模擬及實地測試對於所有計點式測試而言,都是車身後部評分的基礎,由於Giant 及Centurion只提供了原型車,所有無法獲得任何分數。

Cannondale Raven 4000 Centurion No Pogo CF Giant XTC Team Scott G-Zero Pro Specialized Enduro Pro Trek VRX 400

Tour

CC FR Tour CC FR Tour CC FR Tour CC FR Tour CC FR Tour CC FR
15  16  12 -  -   - - 15  17  10  17  17  14 16  14  17

六款千禧車傳動及避震極少互擾

為了解這種全新避震理念是否真有顯著的優點,我們將 6款最吸引人的2000年款式車架分別在實地、實驗室及電腦 上做檢測。首先是測試車道上的檢測,在相同的基本調校下騎測出各車款的差 異。其結果為:所有受測車架都沒有避震系統明顯干擾傳動系統的現象。 Cannondale及Scott的避震衝程較短,因此也擁有極為緊繃的越野用途調校。至於 Trek、Centurion及Specialized車款的舒適性顯然較佳,也在全功能項目贏得了較 高的評分。

接著就來看看,究竟電腦的感應敏銳度是否能超過試車手的臀部。透過繁 複的電腦模擬流程可顯示,是否有能量實際上被避震系統吸收了。假如避震系 統未能與傳動系統連動的話,一輛全避震車便幾乎無法釋除任何衝撞力道。這 在騎行時便意味著:踩動踏板時,避震系統無法透過踏板力道進行作動。藉助 新式軟體我們可量測出鏈條對3個齒盤共用的避震系統的影響度。電腦數據顯示 出有趣的結果:

1.幾乎所有車架的差異都極微小,沒有任何車架令人有不適感。測值最佳的是 Cannondale的Raven車款,其次則為Centurion、Scott及Trek 。

2.單連桿系統只有在中齒盤位置時有最佳作動狀態。在小的小齒輪組及碟剎位置 時,可明顯察覺避震系統的反作用力。

3.相形之下,Specialized的四連桿系統在小齒盤位置的動力傳輸較為協調。在中、 大齒盤位置則可藉助鏈條驅動避震系統。

4.Giant XTC車款的避震系統受鏈條的影響,出現了嚴重拉扯現象。不過此種效 果其實是特意設計的,也是NRS系統的特點,也因此NRS系統的得分超出了競 爭對手許多。

Giant四連桿系統 傳統四連桿系統

新款Giant四連桿系統的平行四邊形結構設計,使得整個系統會在踩踏板時透過鏈條的牽 動放鬆避震器,使惱人的晃動減至最小程度。但NRS系統只能搭配Rock Shox的SID系列避震器作動。

傳統四連桿系統的後輪軸在吸震時不會形成軌跡,而會因平行四邊形結構而造成一曲線。 這種結構設計的目的在於:使避震器作動不受鏈條的牽動影響。

電腦模擬試騎

全避震車架的電腦模擬運作頗為完美。特製軟體提供了虛擬實境的3D模擬。
為了進行模擬,電腦須先輸入精確的車架數據。藉助特地 為bike雜誌開發的雷射測試法,各車款連桿及轉點的X及Y軸座 標值都以精確度達公厘的單位記錄下來。之後車架即可以符合動 力學標準地在電腦上重新成形。接著避震器、轉向控桿及轉點等 都可依適當的自由度進行定位。如此即可模擬出如一輛逼真的全 避震車3D模型。
我們在原始的模擬中輸入了不同的力道於電腦模型上。站 姿的力道、晃動及衝撞的負荷都因此而直接衝擊後輪抬起點。而 鏈條則會依照車手所想選擇的傳動比,經由一虛擬的鏈條傳動系 統模擬真實情況,導入系統之中。於此同時,荷重會因晃動及 鏈條的力道而產生並作用於正弦連桿上。

單連桿系統略勝一籌

在第二次電腦模擬中,各車後輪須在全力踩踏踏板的情況下壓過一障礙物, 此一測試結果各產品表現頗類似,而其中又以Centurion 的表現最佳,尤其在中齒盤位置時,避震系統幾乎未見有硬化現 象。

至於第三項電腦模擬旨在呈現出傳動與前移式轉點設計之間的差異。我們 測試了Cannondale和Scott G-Zero二車款,測試過程中時而採立姿站在踏板上,時而坐在座墊上,經由身體重心的移動, Cannondale的避震系統在立姿時約比坐姿踩踏踏板時要柔軟 20%,而Scott的車則相對幾乎完全沒有差別。

這在實際騎乘時意味著:相較於Scott,Cannondale的避震系統在立姿騎乘 時會有較明顯增強的擺晃現象。

而目前究竟誰能打造出最快速的車架呢?如果單由電腦模擬來排出優勝者 的話,應該是由單連桿系統拔得頭籌。其轉點位置安排極佳,致使車身幾無力 道耗損情形。我們更驚訝發現,單連桿系統的無能量耗損現象甚至勝過堪稱四 連桿系統楷模的Specialized Enduro車款。轉點前移的單連桿系統尤其在立姿騎行時最能展 現特長:當車手立姿騎行時,避震器硬度能仍保持相對平穩。相對 地,具有傳統轉點位置的車架(Cannondale),立姿時避震器硬度比坐 姿時高了20%。對於功能取向的越野車手而言,Scott及Centurion 車款的車架轉點位置是優先選擇。 

實驗室測試得分優異

以下為電腦模擬測試結果。所有單連桿系統在中齒盤位置都贏得了最佳評分,而Cannondale及Centurion的 車款更名列前茅。

傳動系統的干擾
左側圖表顯示了鏈條對所有3個齒盤的避震系統的干擾程度,單位為公厘。例如:Scott的G-Zero車款中,在鏈條 下的避震系統於最小的齒盤位置有4.38公厘的位移,於中齒 盤為0.52公厘,至於大齒盤則有3.2公厘位移。

障礙物

如後輪碰上障礙物,避震衝程會出現劇烈變化。令人不悅的是:Giant的車款會因此耗損掉90%以上的避震衝程。 單連桿車款在電腦模擬時也出現了細微的差異。

剛性

動力結構的測試所針對的並非剛性問題。雖然如此,車架剛性與STW值(剛性與重量 比)仍是動力結構之外,選擇全避震車時兩項重要的決定因素。 由於Giant及Centurion只提供量產前的車款供測試,因此我們並未 檢測這二款車的車架。這項剛性評比由Specialized勝出且獲得最 佳的STW值。

小百科

避震作動曲線:此曲線可顯示在何種荷重下有 多少避震衝程可供利用。
起始轉矩:
是指避震衝程作動的初始段的敏銳 度,可顯示在何種荷重下避震器會吸沈至何種程度。
逆向避震衝程:
可顯示出車手一坐上車時避震 器會吸沈至何種程度。
動力結構學:
可確認後輪的偏移方向,也決定 了避震器的敏銳度。
主動系統:
一套主動系統能保持一貫敏銳度, 不論車手或坐或站,甚至剎車、轉動踏板或立姿踩踏板時。

車身後三角剖析

傳動系統連桿及三連桿系統已日漸消失。為了打造出最佳車架,結構工程師們都致力於四連桿及單連桿系統。

簡單且堅固:Cannondale的Raven 2車身後部靠一組高度在中齒盤位置的連桿轉點作動。

繁雜:此款No Pogo的前移轉點得有較長的香蕉型連桿搭配。另一項優點則是:無鏈條回擊。

Giant的NRS系統:藉助特殊的動力結構設計,排除了四連桿車架的晃動缺失。

Scott G-Zero車款,這是長連桿搭配前移式連桿轉點的先驅。

Specialized的Enduro Pro車款:以傳統的四連桿搭配可調校的避震衝程及操控角度。

Trek VRX車:原來是單連桿設計,但卻有分離式避震柱接頭以獲致線性作動曲線。