有前叉不怕震

山地自行車愛好者認為，山地車的精髓就是避震前叉。它也是整輛車中科技含量最高，價格最昂貴的零件之一。

制圖 | 無右

1974年，一群美國年輕人發(fā)明了自行車的新玩法。他們爬上加州森林防火道的坡頂，再從崎嶇的道路上疾馳而下。這就是山地自行車運動。但是，這種刺激的運動方式，一般的單車是經(jīng)受不住的。即使單車不散架，騎車的人也會顛簸得受不了。這就是自行車避震前叉最早出現(xiàn)的原因。最初的避震前叉結(jié)構(gòu)很簡單，就是兩個套管中的一根彈簧，能夠吸收在崎嶇路面上行駛時的沖擊能量。但是，他們發(fā)現(xiàn)這遠遠不夠。

不僅僅是減震

2008年10月3日，美國猶他州的錫安國家公園，紅牛墜山賽(Red Bull Rampage)，被稱為世界上最瘋狂、最讓人熱血沸騰的山地車比賽正在進行。一位車手從高達5米的懸崖上躍下。懸崖下面是松軟沙石構(gòu)成的斜坡，是絕妙的落地點。2秒鐘后，人和車一起落地，避震前叉被壓縮了160毫米，吸收了大部分下落的能量，車手得以保持平衡。墜山成功了嗎?不。這時被壓縮到極限的避震前叉突然彈起，將車手整個往后掀翻，摔倒在一片塵土中。事后的檢查表明，這輛車避震前叉中的油阻尼(oil damper)系統(tǒng)故障失效，導致了回彈失控摔車。

避震前叉吸收能量的真正秘訣，就是回彈阻尼系統(tǒng)。眾所周知，彈簧吸收了多少能量，還會原樣把它們釋放出來，廉價的前叉只能靠摩擦來吸收這部分能量。而高檔前叉的價值很大程度就體現(xiàn)在油阻尼系統(tǒng)。它的原理很簡單，就是讓有黏性的油通過一個小孔流出，于是減緩了彈簧回彈的速度，消耗了它的能量。一些大門上也有這樣的阻尼設(shè)計，用來減緩關(guān)門的速度。通過調(diào)節(jié)小孔的大小，也可以調(diào)節(jié)阻尼的速度，以適應(yīng)不同的路面:例如大石頭的崎嶇路面可以增大阻尼，小碎石路面可以減小阻尼，相當于一個可以調(diào)節(jié)范圍的濾波器。

氣壓與潤滑

對于分秒必爭的比賽來說，接下來的問題就是重量了。阻尼的重量不能省，除了使用輕量的鋁合金材料，還有個辦法就是把沉重的彈簧換成空氣，這樣的避震前叉被稱作氣壓前叉。它又要面對一系列技術(shù)問題:除了空氣的密封、壓縮量的調(diào)節(jié)，還有一個頭痛的問題是門檻效應(yīng)(stiction)。早期氣壓前叉會讓車手感覺到強烈的“卡”的感覺，避震的運動很“干澀”。這個現(xiàn)象的原因是密封圈兩側(cè)的空氣壓力不同，會讓靜摩擦力變得非常大。解決的辦法就是使用“雙氣室系統(tǒng)”，增加一個負氣室(negative air)，從反方向來抵消靜摩擦力的影響。調(diào)節(jié)好正負氣室的氣壓之后，騎乘的車手評價道，感覺好像“懸浮”在崎嶇路面上飛行。但是這些復雜的結(jié)構(gòu)也增加了成本。世界大賽中最常用的雙氣室前叉Rockshox SID的重量輕達1300克，但是價格超過3000元人民幣。相比之下，廉價的彈簧前叉重達2400克以上，售價在400元人民幣附近。

鎖死與智能

但是，過度的潤滑也帶來了能量損耗。特別是在爬坡的騎行中，每踩一腳都會使得前叉壓縮，消耗掉額外的能量。另一種功能應(yīng)運而生，這就是鎖死(lockout)。只需要撥動一個小旋鈕，就能讓避震前叉完全不能動作。它的原理和油阻尼系統(tǒng)有異曲同工之妙，只要關(guān)閉閥門，完全切斷油液的流動，前叉當然也就無法活動了。上坡路結(jié)束，到了下坡需要使用避震時，又可以旋動按鈕，打開活門，讓前叉正常的工作。

鎖死系統(tǒng)仍然不是完美的解決方案。如果遇到起伏不斷的上下坡，不斷的鎖死、打開顯然很麻煩，如果忘記了打開鎖死還可能損傷前叉。Fox品牌的X系列前叉使用了所謂的“智能避震”來解決這個問題，一個小裝置使得前叉在遇到來自路面的沖擊時才會有動作，而自動忽略掉車手蹬踏的壓力。但是問題依然存在，這樣復雜的系統(tǒng)昂貴而且容易損壞。自行車避震前叉的進化還遠遠沒有結(jié)束。

Tips:

山地車的前叉

鎖死旋鈕

可以通過接入的鋼線，控制前叉的鎖死與解除鎖死。

預(yù)壓調(diào)節(jié)器

可以設(shè)定預(yù)壓，當沖擊超過這個壓力時，前叉就開始動作。

Motion Control壓縮總成

為了防止前叉在鎖死狀態(tài)下受到損壞，可以在突然受到?jīng)_擊的情況下解除鎖死的自動裝置。

回彈調(diào)節(jié)閥

通過改變阻尼油通過的小孔大小，調(diào)節(jié)回彈阻尼。

回彈阻尼旋鈕

從這里可以手動調(diào)節(jié)回彈阻尼閥。

負氣室氣嘴

從這里給負氣室打氣，打得越多前叉感覺越潤

正氣室氣嘴

從這里給正氣室打氣，打得越多前叉感覺越“硬”，大體重的車手需要打更多的氣。

雙氣室總成

隔開正氣室和負氣室的裝置，同時為前叉提供彈力。