什麼是複筒式避震器?避震掛氣瓶好在哪?關於「懸吊」的九大疑難雜症

什麼是複筒式避震器?避震掛氣瓶好在哪?關於「懸吊」的九大疑難雜症
Photo Credit:鯊魚工廠提供

我們想讓你知道的是

避震器的構造主要為預載彈簧與減震筒,減震筒負責的就是吸收彈簧過多的彈跳,達到平穩的效果,說是避震器中最重要的部份也不為過。

Moto7動靜之間懸吊單元,先前帶各位了解何謂懸吊,以及懸吊所必備的條件,同時將正叉與倒叉的優劣來做比較,最後帶大家認識一些我們不常見的懸吊系統,這系列的文章皆受到廣大讀者的回響,當然整個懸吊系統並非三言兩語可以說得完,我們收集許多來自粉絲團的留言,整理出大家最想問有關懸吊的九個問題,在這裡幫各位解答。

Q1:如何解讀前懸吊的各項規格?

在新車上市時,車廠必定會公布各車的詳細規格,其中免不了會提到關於懸吊的各項數據,究竟該怎麼去解讀這些數字呢?以下就列出常用的潛望鏡規格,透過說明,看了規格也能對車輛特性有個初步了解。

  • 內管直徑:內管直徑是前叉的基本規格,前叉越粗,所能承受的力量也越大,在現代公升級跑車上,通常會配備43mm以上的前叉內管。
  • 行程:這裡所指的便是輪胎可以作動的行程,一般來說,行程越大,車輛會偏舒適性取向,也更能對應起伏的路況,因此,越野車也需要較長的懸吊行程。
  • 前傾角:前傾角指的是前叉與地面垂直線構成的夾角角度,前傾角越大,車輛直行的穩定性就越高,例如美式巡航車便具有較大的前傾角。仿賽車則通常採用較小的前傾角設計,使操控的靈活度更高。
  • 拖曳距:拖曳距的定義比前傾角複雜一點,是以前叉轉向軸(三角台軸心)畫出的一條軸線延伸到地面,稱他為軸線A,另外以前輪軸軸心畫出的一條垂直於地面的軸線做為軸線B,軸線A落於地面的點與軸線B落於地面的點,這兩點之間的距離就是拖曳距。拖曳距越大,會造成車輛行駛時,自動恢復穩定狀態的傾向越大。反過來說,拖曳距越小,騎士操控的感覺則是較為靈敏、靈活。

Q2:油氣分離?油氣混合?

避震器內部除了活塞機構外,就是阻尼油與氣體了,以目前避震設計來說,可分為油氣分離與油氣混合兩種設計。油氣混合最簡單的例子就是一般速克達的前叉機構,加入固定油量後,整個系統內的上方還有空間存在。而油氣分離常見在單體式避震上,在筒身內多了一個活塞來分隔油與氣,氣體與阻尼油彼此不會接觸。

油氣混合的設計因為零件更少,在成本上比較低,同時在內部零件少也讓運轉阻力也較小,作動更順暢。而且在同體積的懸吊設計下,油氣混合能有更多的油量,讓工作溫度更穩定。但因為沒有分離,更容易產生空穴現象出現氣泡,一但阻尼油產生氣泡後,就會影響阻尼性能,所以油氣混合的缺點之一就是阻尼性能不穩定。

油氣分離因為氣體有獨立氣室,也能灌入高壓氣體,能減少空穴效應的產生,也讓阻尼性能更穩定。但因為需要考慮氣密,零件精度要求高,成本也提升。同時多了一組活塞,在初始運轉阻力也比較大。

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Photo Credit:Moto7提供
雖然大多數前叉都是油氣混合,不過像Ohlins FGR和SHOWA BFF都是油氣分離的設計。

Q3:避震器掛氣瓶到底好在哪?

一般避震器減震筒內,除了阻尼油之外,還會包含氣體,不過一般減震筒空間有限,不論是油氣混合或油氣分離式,阻尼油與氣體都要擠在那個筒身內,所以就設計出加掛氣瓶的方式,增加新的空間來安放氣體與阻尼油,因而能增加阻尼油量、加長減震筒內的活塞行程,提供更穩定的工作溫度,獲得更好的阻尼穩定性。另外外掛氣瓶的設計,都是油氣分離的設計,氣瓶內有活塞將阻尼油與氣體分開。

Q4:什麼是複筒式避震器?

避震器的構造主要為預載彈簧與減震筒,減震筒負責的就是吸收彈簧過多的彈跳,達到平穩的效果,說是避震器中最重要的部份也不為過。市面避震器減震筒又分為單筒與複筒,單筒式就是減震筒如果外觀所見,活塞、阻尼油、高壓氣體都在同一筒身內(如果掛瓶設計則氣體是放在氣瓶)。

而複筒式設計,雖然外觀上看起來仍是單一筒身,但其實是採用內外筒的雙筒身設計,就像是保溫瓶裝水是內筒、外層包溫的真空層是外筒,但從外觀看起來是單一瓶身。

複筒式與單筒式的差異,就是在外筒與內筒間有閥門,並採用低壓氣體填充,而阻尼油會在內筒與外筒間移動。目前摩托車賽事主流的懸吊設計就是掛瓶式的複筒式設計,像Ohlins TTX與FGR前叉都是複筒式設計。

Q5:複筒式避震器的特點

複筒式避震器因為構造上,大部份阻尼油都會通過調整鈕,讓避震器的調整範圍比起單筒式更大。也因為複筒的構造,在阻尼調整上,壓縮與回彈阻尼間的影響極小,因此複筒式避震器在賽道上能更精準的調整出適合的設定。

另外複筒式是屬於低壓系統,氣室內的氣體採低壓設計,密封的要求也比較低,不但能降低成本,內部零件阻力也較低,騎乘感受也比較軟,比較舒適。

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Photo Credit:Moto7提供
複筒X2與單筒K1的機構,由於複筒大多數的阻尼油都會通過調整鈕,因此有較高的調整範圍。

但因為複筒構造的關係,同樣體積下,內部油量會比單筒要少,散熱也差,工作溫度不穩定。同時在構造上,活塞與軸心尺寸也會比較小,這讓活塞上的閥門片堆疊有更多限制,不像單筒式能透過多片閥門片來達成道路需求的漸進線性式阻尼,同時活塞小也不利於瞬間大行程的反應。因此在越野車上或一般街道使用來說,比較適合單筒式避震,而路況相對穩定的賽道,複筒式避震則有較完美的表現。

有趣的是,在四輪賽車上,反而以單筒式為主,這主要的原因在於汽車用的避震器因為設計關係,大都是沒有外掛氣瓶的設計,這使得汽車的複筒式避震採用油氣混合的設計,因此有阻尼效果不穩定等缺點。加上汽車的構造也讓避震器散熱效果差,單筒式也能有更穩定的工作溫度。

Q6:避震預載調整在何處?

可調式懸吊一直是騎士追求完美操控的必要配備,從車高、預載可調開始,壓縮阻尼可調、回彈阻尼可調,至高、低速阻尼可調。可調的項目越多,似乎也代表避震器的等級越高,但懸吊調整最重要的基礎,則是建立在預載調整上,只有預載正確,阻尼才能發揮應有的效能。

彈簧預載的設定位置,根據形式會有所不同,預載是針對避震彈簧做預壓縮的動作,因此可以知道預載一定是在避震彈簧處。只要看一下避震彈簧的上、下處,通常就能看到可調整的預載環機構,調整分為階梯式與螺紋式設計。

階梯式就是一段一段像階梯一樣,而螺紋式是透過螺紋來上下移動預載環,為了避免騎乘震動造成預載環轉動,有的設計會加上一個止滑螺絲,要調整前需要先鬆開止滑螺絲才能轉動,當然調整完也要記得鎖緊,以免設定跑掉,另外也有透過兩個相反螺紋的調整環,彼此逼緊的方式固定。

一般的預載調整,通常是使用勾形板手或是利用起子來調整,不過有些避震會採用油壓預載調整器的設計,透過油壓機構來調整預載調整環的位置,達到調整預載的目的。而在油壓機構的輔助下,不但能不需工具就能快速調整預載外,還能將調整位置延伸出來,對於一些避震器預載環會被車身擋住的車款來說,也能輕鬆的調整預載。

現在也有一些高階車款加入電子預載調整,是以油壓預載調整為基礎,只是透過伺服馬達代替人手轉動旋鈕,騎士只要按下車上按鈕,就能快速調整預載。而另一種使用氣壓彈簧做為預載的避震,調整預載的方式就是透過調整氣壓值,來改變預載設定,與先前的彈簧預載又有些不同。

Q7:如何設定預載

懸吊的調整中,阻尼設定會根據騎乘方式、路況、車輛設定而因人而異,但預載調整則是有SOP可循。在調整彈簧預載時,最重要的參考依據便是車高下沈量(sag),也就是車輛無荷重時的車高與騎士坐上車之後的車高差異。預載的目的就是讓sag達到標準,所以我們可以根據sag來調整出正確的預載。

以完美的調整來說,需要測量三組數據,分別是將車輛架起令輪胎懸空,懸吊完全伸展無負載的數據(A)、車輛自身車重下沉後的數據(B)以及騎士坐上車後下沉的數據(C)。而前、後輪都需要獨立測量,前輪測量方式為三角台下方,順著前叉往下找一點,例如前輪軸進行測量。而後輪則是在後輪軸上方找一點,往下測量到後搖臂處,例如後輪軸進行測量。

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Photo Credit:Ohlins
測量數據A時需要讓輪胎懸空。
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Photo Credit:Ohlins
數據B則為車輛自身重量壓縮過懸吊後的長度。
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Photo Credit:Ohlins
數據C則是加上騎士的下沉量,記得要雙腳離地,最好是穿戴全身裝備。

在測量數據C的時候,可以先試著將車頭(或車尾)拉起後,緩緩放下後測量,再將車頭(或車尾)往下壓後緩緩放鬆再測量一次,兩個數據相加除以2才是最精準的數據。

測出三組數據後,透過A – B我們可以得到自由下沉量,A – C則能取得騎乘下沉量,一般道路車款建議值如下:

  • 自由下沉量:前20-30mm、後5-15mm
  • 騎乘下沉量前30-40mm、後25-35mm

Off Road或特殊短行程懸吊,自由下沉量為懸吊總行程的5~10%,騎乘下沉量為總行程的25~33%。

如果下沉量過多,則需增加預載,下沉量過少,則減少預載。然而如果發生騎乘下沉量和自由下沉量無法匹配的情況,就是彈簧K值需要改變,騎乘下沉量調好的情況下,自由下沉量太多是彈簧太軟,需要換更硬的彈簧,反之則是彈簧太硬。簡單的說,預載主要調整的是針對騎乘下沉量,自由下沉量則由彈簧來調整。

Q8:什麼是高、低速可調阻尼?

首先,要先瞭解這裡所指的高、低速是什麼?很多車友乍聽之下,會以為是指車速。但實際上這裡所謂的高、低速,指的是阻尼油的流速快慢,也就是懸吊作動速度的快與慢。

懸吊作動的快與慢是來自於不同路況所造成的,假如我們以等速前進時,在路面平緩的道路上,懸吊的作動較為平緩,作動速度也較慢,在凹凸不平的路面上行駛,懸吊的作動便會很激烈,上下作動的速度就會較快。簡單的說,高速是對應坑洞、極端劇烈的減速,而低速就是一般騎乘過彎的穩定性。

具備高、低速阻尼懸吊,在機構上了與一般可調阻尼懸吊同樣的雙向阻尼閥門外,還多了一組單向閥門,這組就是高速阻尼的控制閥門。當阻尼油流速變快變大,就會推開高速阻尼的單向閥門,從高速阻尼油路進入,再從低速阻尼油路回來。

當行經彈跳路面時,若車輛的壓縮阻尼設定過硬,避震器快速作動時,會因阻力過大,瞬間停止壓縮(Hydro-lock),使車輪彈離路面。因此,才會有將懸吊作動高速時的壓縮阻尼降低的概念產生,以吸收因路面不平產生的震動。

Q9:高、低速阻尼懸吊的調整方式

在調整時,可以同時將高、低速阻尼以高速的穩定性來作考量同時調校。當確認符合需求之後,再將高速阻尼針對不平的路面降低阻尼值,找出適當的設定。

由於高、低速阻尼彼此也會相互影響,因此在調校上也更繁雜,建議先將高速阻尼完全放掉,在幾乎沒有高速阻尼的影響下,將低速阻尼先調整好,再回過頭來針對坑洞的彈跳,來調整高速阻尼。

使用這類型的多功能可調系統前,也必須釐清一些觀念,這種系統並非讓車子的設定既可以適合賽道攻略又能兼顧一般道路騎乘。當從賽道練習完畢,準備騎上一般道路時,請務必下車將車輛恢復一般道路的設定。

本文經Moto7專業機車資訊網授權刊登,原文發表於此

責任編輯:孫珞軒
核稿編輯:翁世航