弹簧前叉与气压前叉的工作原理

弹簧前叉与气压前叉除了重量之外，其实它们背后的物理与骑乘的感觉也相当不同，本文将详细介绍两者的工作原理。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，还记得高中物理的虎克定律吗？线圈弹簧的变形量(t)正比与受力(F)，而这个比值就叫彈力系数(k)。若写成公式即为：F = k *t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。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 t 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 * AA 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 t，而压缩前叉的力F 则为 F2 减去 F1，等于 F =(F1*L1/(L1-t)-F1 =F1*(t/(L1-t)从上面这个公式我们可以发现当分子 t，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。FOX 前叉挑选适合你的前叉1.要花多少钱?首先当然是要决定你要花多少钱在前叉上，,一般来说,前叉的价格大概在整车的 1/4 1/5 比较适合，通常成车都达不到这个标准，毕竟大家对前叉没有对变速器那么熟悉。2.用途为何？大部分的使用者通常都是“一支叉兔归台湾”，既骑平路，也骑off-road，偶而冲冲下坡。那么我会建议你选择 32mm 内管的前叉，既不会有强度问题也不会太重，若只骑公路那 30mm 以下也还可以啦！至于专门用途则自行依此增减，或参考原厂手册。3.气压或线圈弹簧？这要看个人喜好，请参考弹簧与气压前叉感度差异一文，但若你的体重太轻或太重，那么建议你选择气压前叉，除非用能找得合适你的线圈弹簧。4.需要多少行程？若你属于上述的“大部分的使用者”，建议选择 100mm-130mm 行程，近年“一般用途”车架普遍都是以 100 行程前叉设计的，所以即使 130mm 对原车架角度影响尚可接受。但若你的骑乘以 off-road 为主，下坡又爱拼速度的，那行程可以选 130mm 以上，这对 off-road 的下坡舒适度会比较好。5.油控阻尼机制？如果要买新前叉那当然要选好一点的油控阻尼,请依照阻尼回路的介绍，选择各厂的高阶阻尼机制。6.附属功能需求？现在常看到的附属功能如死锁、线控与改变行程等，这可依个人需求去选择，例如平路常抽车的朋友可以