圖、文◎陳慶祥

健康與休閒是政府政策與個人追求的重點，由各縣市陸續開闢及規劃自行車專用道來看，自行車休閒活動已受到重視，並且蓬勃發展，也使人們開始注意到自行車的舒適性與結構安全，這些都與檢測有密切關係。

  自行車結構簡單，對於設計與性能搭配上，各家廠商在研發上都相當投入，無不費盡 思量，以要求結構更強，重量更輕與性能更優異的完美產品。所有經研發與造型的產 品，都必須通過檢測驗證，以讓產品性能更為清楚、安全也更可靠。

  關於自行車檢測，一般來說可分為結構件與性能件的檢測，結構件測試一般是屬於安規檢測，而性能件測試一般屬於個別產品的性能特性檢測與瞭解。而這類測試，除了剎車 測試與少部分測試外，大部分則未列入各國測試法規中，多屬於廠商的自訂測試，以下則對於各項檢測分述之。

圖1:DIN 79100 前叉靜力測試	圖2:DIN 79100前叉靜力測試實況
圖3:JIS前叉能量吸收示意圖	圖4:JIS前叉能量吸收實況

一、結構件檢測

  是目前各廠商檢測的主要部分，而所謂結構件，是指架構整體自行車的主要原件，例 如車架、前叉、座管以及車手把等等均屬於結構件。而結構件的檢測要求較為嚴苛，一般各國的檢測標準都屬於結構件的測試居多，因為結構件如有任何損壞，都會造成騎乘者莫大的傷害，所以結構件檢測也可稱為安全件之檢測。而結構件檢測又可分為靜力測試、疲勞測試與衝擊測試和整車測試四大類為主。

  1.靜力測試:是將受測物固定於一平台上，垂直施與一向下之壓力或向上之拉力。
而其中條件有分為定荷重與定位移兩種方式，如此檢試受測件是否遭到破壞，或者是否符合法規要求中之容許永久變形量。定荷重與定位移靜力測試，以下舉兩個法規來簡單說明。

表1:JIS D9401 測試要求

圖7:JIS D9401 車架疲勞示意圖

圖8:JIS D9401 車架疲勞實況

(1)定荷重靜力測試

DIN 79100前叉靜力測試架設方式依照(圖1)所示，而所施力量為1000N，持壓2分鐘，測試後測試樣品永久變形量<=10mm(如圖2)。

(2)定位移靜力測試

JIS前叉能量吸收依(圖3)方式架設測試件，以速率lOmm/min向下施壓至65mm，測試後 能量吸收值必須大於40J(焦耳)(如圖4)。
  以上我們便可了解，定荷重就是設一個力量值，讓受測件承受此力量值後，觀察受測件 是否破壞受損。而定位移則為，設一個變化位移值，當受測件完成此距離的位移後，觀察在過程中所產生之應力應變與力量的最大值。

2.疲勞測試：是將受測物固定於測試機台上，重複施予同－力量值或相同位移值，觀 察受測物是否於過程中破壞或老化。而疲勞耐久測試在整個自行車測試中是一塊非常重要的領域，它不但可以反應出整個測試件的安全結構，也可知道測試件的性能衰減程度，如此便能讓產品的設計者能夠依據所得結果或數據，來對其產品做最佳的設計與修正。   關於自行車的疲勞測試，由於各項各類的法規很多，以下則舉2例，試說明之。

(1)德國自行車測試標準(DIN 79100)車架疲勞測試   如(圖5)所示，雙邊施力方向與垂直施力點均成7.5 ，雙邊均施力850N(85kgf)，雙邊施力
方向各異，也就是說在模擬騎乘者在踩踏時，左右踩踏力量對於車架的交互作用，測試次數100000次。

圖5:DIN 79100車架疲勞示意圖

圖6: DIN 79100車架疲勞實況

(2)JIS D9401車架疲勞測試
  如(圖7)所示，此測試是將車架與前叉組安裝於測試平台上，前叉部分固定於作動缸 處，而後叉處之固定位置需可旋轉，車架荷重75kg，再由作動缸作動施以2G(19.8m/s2)， 以及10HZ的頻率(以上荷重、G值及HZ值請參考“表1”)，測試次數100000次‧此測試將 測試出車輛行進時，遭遇顛坡路面，對車架可能造成的損壞。

3.衝擊測試：顧名思義，就是利用一衝擊能量(J焦耳或N-m)，來對於測試件進行測試，並觀察此測試是否對於測試件造成損壞，或是造成不堪使用的永久變形，以下再舉2例來說明之：

1.DIN 79100車手把衝擊測試
  如(圖9)所示，將車手把圖9:DIN 79100車手把衝擊示意圖固定於測試機台上，衝擊點位 於車手把外端起算50mm處，高度500mm，重量10kg，衝擊能量50J。測試經此衝擊，測 試件是否損壞(如圖10)。2.JIS D9415曲柄垂直衝擊測試如(圖11)所示，法碼的重量10kg，落下高度1000mm，曲柄軸固定的扭力為40±5N－m(400±50kgf-cm)。此測試在於了解，曲柄是否能負荷瞬間的腳踏力。因為一般人在加速時，會站起來用力踩踏，這個瞬間的力量不可忽略。

4.整車測試:這算是一個較大的測試，把準備要上市的產品，包括其中所有的零件在內，這算是一個測試件，架設在兩個直徑760mm用以模擬路面的滾輪上，而且在滾輪上 並裝有高度塊，每90度有一個，共4個，兩個輪子均有，轉動滾輪(兩個滾輪等速)，直 到滾輪的外徑切線速度為8km/圖10：DIN 79100車手把衝擊hr(時速每小時8公里)，以這樣 的速度與模擬的路面，持續測試6小時，其中整車上更有模擬騎乘者的配重約90kg。以上 的測試方法，為DIN 79100的整車測試方式如(圖12)與(圖13)所示。這樣的測試比較屬於 整體性的，一般各廠商在整車上市前均會做此測試，以了解自訂車上市後，是否會有狀況產生，以保障消費者的安全。

圖11:JIS D9415曲柄垂直衝擊實況

圖9:DIN 79100 車手把衝擊示意圖

圖10:DIN 79100 車手把衝擊

二、性能件檢測

  所謂性能件，就是與安全無關，但對其提昇自行車的舒適性，或者操控、換檔順暢性以及剎車制動力等，與結構無關的零配件均屬於性能件。而其中也有涵蓋於兩者間，像避震前叉，屬於結構件也屬於性能件，而剎車雖不屬於結構件，但卻與安全相關，而剎車制動力則屬於性能方面的測試，另外像後避震器也是涵蓋於兩者間。

  一般來說性能測試屬於非安規測試，以測試方法也沒有一定的標準。一般都是各車廠依據研發的目的，來訂定測試的方法，以期望利用測試後所得之數據與結果，能夠對其研發的產品有更好的方向與目標。
  性能件的檢測一般可歸納出以下幾種方向。

1.測試衰減率

此種測試與疲勞測試類似，其主要目的在於了解產品在經過反覆的疲勞測試後，對其性能或是結構上衰減程度，由此可預估產品的耐用度與堪用年限，以利訂定產品的壽命或保固期限，如(圖14)為車架經過100000次疲勞測試後衰減曲線圖。

  由此圖了解，車架疲勞施力為85kgf，剛開始的前25000次，車架因受力而產生位移約 為13mm(-2mm~15mm)，而到最後100000次時，車架受同樣的力量，而位移已經增加到了約15mm(－1mm~16mm)，有此可判斷車架經此測試後，已產生了2mm的間隙或者是永久變形，但卻未造成車架的損壞。

  而圖7只利用了3個點來作分析(25000、50000、100000)，而要取幾點來作分析，並沒有一定的標準，重點是避免圖形太過於複雜，而能夠展現出測試的需求即可，一般都是由廠商自訂。

2.測試性能

  性能測試是在測試零件的性能，如避震前叉的避震性能或後避震器的避震性能，以下我們以後震器的避震性能來說明。

  一般對於後避震器的性能測試，有分為測試其K值(彈簧常數)及c值(阻尼值)。利用的方法則是，將後避震器固定於測試設備上，在固定的行程上做不同頻率或速率的測試，並將此測試後的數據擷取並分析，可得一性能曲線圖，各廠商便可以由此曲線圖了解，自己的後避震器可以適合何種路況，或是知道在各種環境下，後避震器的性能展現情形，如(圖15)所示我們可以看到，當後避震器在3.125HZ之前，所發生的力量都在100kg之內，而頻率越高後，彈簧和阻尼的作用力則越高，到了15.625HZ(0.5m/s)的時候，我們可以發覺此時彈簧作用力約為250kg左右，而阻尼的作用力則約為320kg。

圖12:DIN整車測試示意圖	圖13:DIN整車測試實況
圖14:車架疲勞衰減情況

三、實車路試與路況模擬

  在一部完整的整車上，加上許多感測器，感應整車在行進運動時，對結構的受力分布以及相對應的加速度與應力變化，如此便可以了解此車之結構設計與搭配零件的適用性和應改善點。一般來說，裝設在整車上的感測器可分為三種:

  1.應變規
應變規為貼黏在整車桿件上，來量測車輛行進間車架各桿件應力與應變的數值。

2.加速規
加速規一般均裝設於前後輪花鼓上，來量測騎乘時前後花鼓，因路面所回饅的加速度值。

  3.位移計
位移計通常是裝設在有避震結構的車種上，如避震前叉或後避震器上，以量測實際騎乘時避震處所發生的位移變化量。

  綜合以上訊息，便可以了解此車的真實數據，而廠商便可以依據此數據來做更好的設計。

  而路況模擬可以算是實車路試的延伸，其目的是要將室外環境路況，整個轉移到實驗室，讓要在室外所做的測試可以在實驗室裡重現。當我們將實車路試的數據帶回到實驗室時，再將數據利用設備轉換成頻率、加速度以及位移量，如此便可以將整車裝設到測試設備上，進行路況模擬。

  自行車檢測由以上我們可以發現，測試層面可由簡單的法規測試到深入技術的路況模擬，檢測與測試是各家廠商對自己產品的要求與信任，而至於測試要做到何種程度，各家廠商則要評估所花費的資源是否得宜，才能夠在其中取得平衡，而獲取最大的利益。

路況模擬測試	摺疊車實車路試資料擷取
圖15:後避震器性能曲線圖