小輪徑的車把可與像大輪徑一樣穩嗎?

小輪徑的車把可與像大輪徑一樣穩嗎?
信很多人都會覺得小輪徑車的把手好像特別敏感. 甚至初次騎小輪徑的人還會有些不穩, 需一小段時間適應.
造成這樣的原因相當多且複雜. 這裡我們想探討的是其中的一個重要因素 - 頭管角度.

一般來說,
頭管越斜....高速穩定性越好....一樣衝程對地面的吸震能力也會比較好
頭管越直....靈活性越高....爬坡時身體重心可以趴更前面比較好出力

用更科學的方法說, 是與Trail有關. 至於什麼是Trail? 請參考我之前整理的一篇文章 -
腳踏車背後, 最不直覺的物理原理
http://www.wretch.cc/blog/franklu/9152648

請參考上圖,
頭管越斜, Trail越大, 循跡性越佳, 車把手越不敏感; 反之,
頭管越直, Trail越小, 循跡性越差, 車把手越靈活.敏感.

其背後的原理, 我的理解是當頭管角度越小, 轉動把手造成Steering Axis轉動的力矩(與頭管同方向)
落到讓前輪動的力矩(與地面垂直)越小所致.

因此, 我們很自然會問:
1. 若要與大輪徑車有相同的Trail, 小輪徑車的頭管角度要作甚麼修正?
2. 當小輪徑車與大輪徑車有相同的Trail後, 真的會得到與大輪徑相似的把手穩定度嗎? (排除車重, 輪重等問題)

關於問題1, 一樣請參考上圖.
假設26"登山車的頭管角為73度, 451小輪徑的頭管角要少約4度才能得到相同的69mm Trail.
(公式來源 : http://en.wikipedia.org/wiki/Bicycle_and_motorcycle_geometry )

關於問題2, 目前並無明確的答案. 會找機會印證後再與大家分享.

最後要說的是, 車頭過度靈活或笨拙都不好. 好的設計能使人車一体, 騎車者不覺得有車存在.

PS: 目前小徑車的頭管角主流仍是72度左右. 到底是經過科學計算得到的, 還是經驗法則? 實不得而知.

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同步刊登於個人blog: http://www.wretch.cc/blog/franklu/11877245
網路上討論小倫徑車架設計的文不多, 初次嘗試, 誤謬在所難免.
歡迎同好不吝給予指教.

文章關鍵字
只論述Trail的大小
然後去鑽"頭管傾角角度"
是不是有點不太夠?
的確 一般小輪徑轉向較靈活是因頭管角度較直使trail較小
那是車架設定的問題
但是否知道"為何小輪徑車的頭管角度大部分較直?"
說真的
套句于美人廣告裡的台詞:我也不知道

不過我知道的是
所謂的"穩"
意味著騎起來穩
操控穩定
車頭不容易飄
影響的變因不只是trail而已
即便頭管較直 trail也是可以透過前叉的彎曲角度來改變的
除了trail大一點前進的循跡性會比較強之外
對於騎起來要"穩"
還要考慮兩樣會影響的項目:
1.兩輪軸距大小
2.騎乘者上車之後 全車的"重心位置"在哪裡,這影響到前後輪載重的配比,進而影響操控的穩定度

不好意思
正巧最近一直在調整車子的操控穩定性
有了點心得也更多了些疑問
想與大家討論看看

當然左右重量對稱啦 輪胎不偏擺啦等等也是變因
其他方面有沒有專業魔人可以分享分享?
只談Trail的原因在本文第一段已有談到 -"造成這樣的原因相當多且複雜. 這裡我們想探討的是其中的一個重要因素 - 頭管角度".

騎過不少小徑/小折, 我並不覺得小徑/小折的頭管較陡(與公路車比).
小徑車Trail小不是因其頭管直(陡)造成的, 而是因輪徑(公式裡的Rw)小所造成.

前叉的彎曲角度(or Fork Rake) 是用來減少Trail的. 不是用來增加Trail的(公式中的Of).

我明白讓車子穩的因素很多, 網路上也可找到不少"定性"的介紹, 且談的多是大輪徑.
因此我才想聚焦從"車把手轉向靈敏"這角度談起, 看看能不能找出小輪徑在車架設計上的重要差異/準則.

歡迎有興趣的朋友多多發言討論或指教.


網路上找到的一篇探討穩定性的文章, 挺簡單扼要的. 有興趣這主題的朋友不彷一讀.

How these measurements affect stability? 除了Trail之外, 還有軸距, front center 與BB drop等影響穩定的因素. http://www.calfeedesign.com/tech-papers/geometry-of-bike-handling/

frank1201 wrote:
信很多人都會覺得小輪...(恕刪)

我大小輪徑都騎過,自己本身現在也有三台車
一輛老布,一輛26吋,一輛公路車
騎過的輪徑從16吋到700c都有
我只能說,在坐著騎乘時,小輪徑要做到與大輪徑相似的穩定度不會太難
但無論再怎麼做,只要一站起來抽車,小輪徑就絕對輸給大輪了
車身的左右晃動程度就是比大輪徑大…
這也是為什麼我後來不想騎小徑的原因之一
適當的穩定度才是需要計較的

當然!"適當" 很難去定義

因為越斜的頭管意味著越長的軸距(相同的有效水平上管的條件下),而軸距太長,就失去了小徑車的靈活跟帥氣

畢竟小輪徑的接地面積跟700C的接地面積比起來,小輪徑接近橢圓形,而700C接近線型

線型的接觸方式,在放手騎的狀況下會穩定很多(當然我不是建議放雙手騎車)

這也影響抽車的穩定度!

所以要設計小徑車的車架的話,挑選好的前叉(適當的TRAIL長度),再來設計車架,才能設計出好的車架!

另外小徑車要跟公路車比,本來就比不完!畢竟小徑車重要的是特色!

真要設計出性能跟700C可以相較的小徑車,那我想也失去了小徑車的特色!

我自己設計了小徑車,目前正在服役,騎得很開心,有點心得!希望可以幫到您

你可以看看我造車的紀錄!

我得鈦寶寶設計到完成
近日花了不少時間與業界先進(~40年經驗)探討, 試圖將他的經驗與物理原理加以結合, 看是不是能讓這單車設計背後的原理能釐得更清楚些.

這方面的探討不多, 有些說法/原理或許還有商確的地方.
夜已深, 無力全文再轉貼一遍. 有興趣的朋友歡迎到我的blog看看.


Trail/Head angle對單車穩定性與操控性的影響
http://www.wretch.cc/blog/franklu/11878227

"...你知道為何車身傾斜會使車把手轉向嗎?人類直到1880年代才了解的操控原理, 乃是自行車發展史的最重要里程碑, 無價的知識...."
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