弹簧叉与气叉形变线性

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1.弹簧前叉:相信大家都很清楚线圈弹簧前叉的工作原理，但是我们还要仔细讨论一下它的物理，还记得国中物理的虎克定律吗？线圈弹簧的形变量(Δt)正比于受力(F)，而这个比值就叫弹力系数(k)。 若写成公式即为 F = k *Δt 在这里的形变量其实就是前叉的行程，从上式可以看 弹簧前叉的受力与压缩行程是线性的，线性的意思是说，假设使行程压缩2公分需施力20公斤，当弹簧要有4公分的行程压缩则需有40公斤的力。 [ 本帖最后由 夜舞精灵 于 2009-12-10 10:10 编辑 ]

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2.气压前叉: 气压弹簧就有点复杂，利用波义尔定律来解释，公式可以写成 P1 * V1 = P2 * V2 其中，设P1为前叉未受压缩时气室内的压力，而V1即为此时的气室体积，而P2为前叉受压产生Δt的压缩量时气室内的压力，V2为此时的气室体积。 而气室内气压对活塞(piston)的正向(在上图中为向下)作用力F，可表示为 F = P * A A为活塞的表面积.而气室的体积 V 又可写为 V = L * A 将上两式带入可得 F1 * L1 = F2 * L2 压缩后的气室长L2即为原长L1减去压缩量Δt，而压缩前叉的力F则为F2减去F1，等于 F =(F1*L1/(L1-Δt))-F1 =F1*(Δt/(L1-Δt)) 从上面这个公式我们可以发现当分子Δt，即弹簧压缩量，增加时，分母项也同时减少，因此当前叉越受压缩，它抵抗压缩的力量会非线性的快速增加。 以前面的例子来说，假设使行程压缩2公分需施力20公斤，当弹簧要有4公分的行程压缩则可能要有60公斤的力。

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弹簧与气压前叉感度差异 在工作原理介绍中，我们得到两种前叉的压缩行程与所需压力的关系，分别是 弹簧前叉: F = k *Δt 气压前叉: F = F1*(Δt/(L1-Δt)) 看公式或许没什么感觉，如果我们把它画成图形来讲会比较清楚一些，下面即是两者在100mm行程前叉的压缩行程对受力的比较，此时设定两前叉下沉量(sag)均是相同的20mm。观察图中可发现，两条曲线在行程小于50mm前相当接近，但之后红色的气压曲线快速上升，而线圈弹簧前叉则维持相同的上升速率，而这个上升速率的不同，就是一般常说的前叉感度差异了。

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因此，气压前叉在最后的行程段会觉得好像提早触底的感觉，常常无法使用到全部的行程。若要使用到全部的行程，可以试着降低前叉内的气压，但是这又会产生新的问题。 下图即是降低气压值的结果，从图中可发现此时在前段行程的曲线与弹簧就有段差距，这会使前叉无法达到适当的预压，在前段行程会感觉过软。

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然而，气压弹簧并不全然只有坏处，最明显的就是减少了弹簧的重量，此外，它非线性的特性也就自然能防止前叉触底，这在一些falling rate设计的车架作为后避震器相当适合。 最大优点是在于它可以针对你的体重任意调整，这点在台湾尤其重要，其实每一支前叉都需要根据每个使用者的体重作设定，弹簧前叉是以预压(preload)，而气压前叉是以气室压力调整，但弹簧前叉的预压只能调整到一定的程度，若体重特别轻或重的，就需要换掉里面的弹簧才能达到所需的下沉量(sag)。 但是在台湾通常代理商并没有提供这样的服务，在国外如果你买Fox的vanilla弹簧前叉是会再另外送你两个弹簧以供调整，其它厂家通常你也可以买得到，这在台湾就得靠运气了。 因此，如果体重不在65-80kg之间，通常弹簧前叉内的弹簧并不适合你的体重，那么你就应该考虑买气压前叉。其实最近的趋势在长行程前叉方面越来越走向气压了，气压弹簧非线性的特性在气室越大时就越不明显，而长行程使用线圈弹簧的重量差也较大，所以会有manitou Nixon或marzocchi SL系列这类长行程的气压前叉出现。 而也有一些是使用折衷的方法，一边的使用气压去调整使用者重量，而一边采用线圈弹簧以维持感度，例如marzocchi的AM系列。至于Fox则使用了新的技术TALAS，同时保留了气压的调整但又有接近弹簧前叉的感度。

小苏

专业

飞轮

太专业咯，用不上。