弹簧前叉与气压前叉的工作原理.doc

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(Δt)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 *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。

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。

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选择有死锁的；行程调整前叉可以适应用途或针对上下坡的需求来调整行程。但除非你骑乘的地形都很平缓，否则良好的阻尼机制会是你最重要的考虑。