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淺談單車避震
前言
這篇文章是我看到最近大家對於單車避震器討論的一點心得，內容主要是翻譯自 Edmund R. Burke 所撰寫的 High-Tech Cycling 一書，若有侵犯智慧財產權部分尚請告知，若要轉載也請同樣告知，並且註明出處，也一定要附上這篇前言，謝謝各位！
自己有機會接觸單車市場的時候，單車的避震市場還不是那麼活絡，在那個年代，大多數的避震器都只是單純地增加重量而已，並沒有太大的效果，而且大多數的 「硬派」騎士都以騎乘無避震車種為榮，總覺得加了避震器之後有點鳥鳥的又帶點娘娘腔。所以，我的知識都是來自書本，並沒有太多實際的市場資訊，也因此請您 不要問我「某某某廠牌的某某型號如何？」這一類的問題，原因很簡單：我沒有用過，我不知道！我唯一用過的避震是Manitou Mars， 他很輕、很好用，這是我唯一能講的了。這一串文章主要的目的，是要讓車友們瞭解單車避震的基本原理及設定，瞭解了這些，自然能夠挑選一支適合自己的避震器 了。
容許我再次強調，以下的文章絕大多數是翻譯的，不是我寫的，請不要稱讚我；也不用覺得我很熱心，我是英文老師，偶而翻譯點東西磨磨自己的刀也是應該的，謝謝！
沒有避震器的避震效果
要瞭解避震系統如何發揮功用，就必須先瞭解沒有避震器的時候，單車是怎麼樣「避震」的，一旦你瞭解了一台單車對於路面的不平整以及跳動是如何反應之後，你就更容易瞭解避震器是如何發揮功用的了。
首先，世界上並沒有所謂真正的「無避震」車，所有的單車或多或少都有提供一些避震功能，對於大多數所謂的「無避震」車種而言，這些避震功能來自於輪胎的輕 微形變。一個看似剛性的輪子，在碾過一個小型的、邊緣銳利的障礙物時，輪子會在接觸到障礙物的那一刻被些微地抬起來，之後前花鼓才會通過那個障礙物的正上 方，在「輪子接觸到這個障礙物」以及「花鼓通過障礙物正上方」這兩個事件之間，會有些微的時間差。這一類較小、較尖銳的障礙物會給車身帶來高頻率的震動， 然而大部分的輪子都可以過濾掉不少這一類的高頻率震動。如果輪胎經過的是一個大約直徑3mm的小石子，輪胎應該會直接就把這顆小石頭給「吃了」，因此車身 實際上昇的高度會小於3mm，這樣的避震效果有點像是把路面上的小震動給均分掉、消弭掉了。輪圈直徑愈大、胎壓愈低，這種吞食的效應就越明顯，協助單車騎 士過濾掉高頻率的震動。
比較大的障礙物，像是人行道之類的，同樣也會被輪胎胎壁吃掉部分衝擊，吸收衝擊的多寡同樣取決於輪圈直徑、胎壓還有輪胎本身的結構等因素。胎壓愈低愈能夠 吸收衝擊，而輪胎愈大則愈能夠避免胎壓過低的蛇咬，而部分設計的輪胎結構也的確有助於吸收高頻率的震動。即使這個障礙物夠大，這個衝擊還是必須通過輪胎、 輪圈、鋼絲、前叉、龍頭、把手才能到達騎士的手上，如果這個衝擊發生在後輪，那麼這個衝擊波傳遞的途徑就是輪胎、輪圈、後三角、座桿以及座墊。別忘了，手 臂也有吸震的功效，把手臂放鬆，絕對足以吸收相當可觀的衝擊力道，而人的身體更是一個充滿韌性的彈性物體，人體本身就可以算是個避震器。
就公路車而言，所有的機械組件，包括輪胎，都相對地「硬」多了，但是所謂的「硬」，絕對不是百分之百的絕對剛性。一個夠敏感的騎士能夠在騎乘的時候，利用 路感分辨出輪胎的不同，很多騎士甚至宣稱他們能夠用感覺分辨鋼絲、前叉角度、前叉材質、車架材質的不同。而這些零組件材質的吸震性至今仍然是個充滿爭議的 話題，而且到目前為止，還沒有足夠的科學實驗能夠解決這個紛爭。
為什麼要有避震？
如果你拿著一台大賣場賣的無避震登山車，拿去跑台北五指山或是台中大度山的非舖裝下坡路段，會有什麼結果呢？答案應該是輪胎破去、輪圈歪去、車架斷去、手腕壞去，身體大概也殘缺不全了。
登山車早期是沒有避震的，這裡所謂的「沒有避震」，不是指「完全剛性」的，而是說「沒有避震器」的。從前許多硬派騎士覺得，一台夠等級的無避震登山車只要 配上又大又軟的輪胎，就足以讓騎士對付震動了，而且直到今日還是有極少數的硬派騎士是這麼認為的，他們覺得任何想要增加避震的想法都只是很辛酸地增加重量 而已。
很不幸地，單山車之所以充滿挑戰性，就是因為騎乘的路徑上充滿了各式各樣大大小小的坑洞，包括了各式各樣、大的小的尖銳的鈍的，這些障礙早就已經超過了輪 胎的吸震性能夠應付的範圍了，如果讓騎士本身變成避震系統的一部份，那麼這個「避震」的額外工作將會造成騎士的耗氧量增加、注意力降低、控制力降低，還會 造成疲勞。當然，騎士可以把胎壓再降低一點，但是總不能低到讓輪胎被蛇咬吧？騎士也可以選擇比較有彈性的前叉以及手把，但是這樣對於震動的改善只能說微乎 其微，而且還得負擔別的風險，像是材料比較容易疲勞或是失去操控的精準等等。因此，現在幾乎所有的騎士都同意登山車應該要配備有性能良好的避震器，即使增 加避震器無可避免地增加重量、花費以及零件的複雜度，但總地來說，單車避震器是一個利多，而不再是一個顧人怨的笨重廢鐵了。
避震的目的
所有的避震器都應該能夠達到四個目的，首先，要將騎士獨立於路面的不平整之外，降低騎士的疲勞以及不舒適感，讓騎士有充分的餘裕得以控制車輛，要達到這個 目的，避震器必須要能夠消除小的、高頻率的震動，就像是舖水泥的桶後林道的路面那樣。第二個目的是要能夠吸收較大障礙物所帶來的衝擊，在衝擊的力量達到騎 士身上之前，盡可能地把它降到最低，要達到這個目的，避震器必須要能夠吸收大的、低頻率的衝擊，例如在人行道騎上騎下這種動作。第三個目的讓單車在經過惡 劣地形時，讓輪子盡可能地貼在地面上，如此一來，輪子才能夠充分發揮加速、減速、操控等功能。最後一個目的是避免讓單車出現一些不需要的動作，像是多餘的 彈跳，凡是因為踩踏或是加速造成的避震器動作都歸在此類；或是要避免後避震器碰到大型障礙物而壓縮時，造成的踏板回彈現象。
在全避震車種發展的前幾年，大多數的避震器都能夠滿足前三個目的，但是卻很難同時滿足第四個目的，而直到現在，同時達到這四個目的一直是單車避震設計的大 挑戰。近十年來，避震器的設計者試著結合彈簧、阻泥、槓桿、連桿來達到這些避震的目的，使得避震設計已經相當進步，而且已經相當接近（或者說，接近的程度 已經「可以接受」了）理想的境界了。
避震的組成─彈簧
之前我們已經提到輪胎以及其他零組件的形變可以提供避震的功能，那麼既然形變是好的，為什麼不多一點形變呢？為了要讓車子多一點的形變，我們必須在單車的 某個部分加入垂直的形變裝置，這表示輪胎所受到的撞擊在達到騎士的身體之前，必須在車架的某處先被壓縮起來，這就是所謂的「避震行程」。避震行程可以安裝 的前叉、下管、座墊、座桿、龍頭或是後三角之上，它也可以安裝在不只一個地方上，而這些位置都有他們的優點以及缺點，當然，也就有支持者和反對者。
好吧，我們假設這個避震行程是安裝在前叉上面，如果我們只是單純地在前叉上面增加一個可以滑動的裝置，那麼我們的前叉一定會整個垮掉，所以我們需要增加一個裝置，能夠儲存前叉壓縮的力量，還要能夠讓前叉不會自動分解掉。這個裝置，就是「彈簧」。
彈簧有許多種形式，首先就是金屬製的線圈彈簧，這種彈簧原則上就是把鋼、鈦或是碳纖維等很強壯的材質拗成一圈一圈的，不會有人不知道什麼是一圈一圈的彈簧 吧？其次就是氣壓彈簧，氣壓彈簧的原理是把空氣或是其他氣體壓縮在一個密閉的氣室當中，這個氣室會隨著避震氣體被壓縮而被縮小，使得空氣壓力增加，達到彈 簧的效果。再來還有橡膠彈簧，也就是大家常提到的優利膠彈簧，還有液壓彈簧，利用壓縮液體來達到彈簧的目的。所有的彈簧都能夠儲存能量，也就是你壓它、它 就會彈回來，你壓愈多、它就回彈愈多。
這些彈簧在許多方面的表現都不盡相同，包括複雜度、線性表現、能量儲存效率等。像是大卡車用的那種鋼片彈簧，雖然很重但是能夠儲存的能量卻很少，而某些優 利膠彈簧，重量輕卻能夠儲存大量能量。金屬線圈彈簧的優點是表現相當線性，也就是說，他們能夠提供的力量和他們被壓縮的力量是成絕對的比例，不會改變的。 如果一個線性彈簧被壓縮一英吋的時候需要一百磅的力量，那麼當他被壓縮兩英吋的時候，絕對就需要花費兩百磅的力量，這種線性彈簧的彈力值是單一的。至於氣 壓彈簧、某些橡膠彈簧、還有錐狀彈簧，他們的彈力值則是會上升的，也就是說，在這些彈簧達到完全壓縮時，表現出的彈力值大於剛剛被壓縮時的彈簧，這一類的 彈簧，你愈壓它就愈硬。一般而言，這是種好現象，避震器如果採用這種彈簧，那麼在面對小型震動的時候，彈簧可以相當柔軟，但是在面對大型坑洞、避震器被嚴 重壓縮時，又能夠變得相當硬。這類非線性的彈簧提供的彈力值是隨著壓縮量逐漸上昇的。我們也可以透過非線性的機械構造設計，讓一個線性彈簧表現出非線性的 特性，這樣的設計常常出現在機車避震裡面，讓一個線性的鋼製彈簧表現出漸進的彈力值。
優利膠彈簧通常不是用所謂的「橡膠」製成的，他們的原料不是橡膠樹的樹汁，而是由化學合成而來的，內部組成通常是很複雜的泡棉組織，而經由不同形狀、材質、以及密度的配置以及設計，優利膠彈簧可以提供非線性的彈力值，就像是氣壓彈簧一樣，可以避免避震器觸底。
避震行程
一個避震系統應該要有多長的壓縮量、也就是所謂的避震行程呢？想像一個騎士騎著單車，通過一條地面崎嶇路徑時候的樣子，騎士騎得愈快，避震器就會被壓縮得 愈多。而絕大多數的避震器，都是設計到當他負載到靜止時荷重的兩到三倍重時，彈簧會達到百分之百的壓縮量。因此在避震負荷不變的前提之下，如果你有比較長 一點的行程，那麼彈簧的設計就可以比較軟一點；而如果避震行程有所限制，那麼在必須負擔同樣荷重的情形之下，彈簧就必須設計得重一點。也就是說，當一個騎 士在單車上，但是單車是靜止時，假設避震器的荷重是一百磅（約五十公斤）左右，那麼避震器大約會在荷重達到三百磅時被完全壓縮。這個時候，如果我們有十英 吋的避震行程，那麼我的只需要一個彈力值為30磅/英吋的線性彈簧就可以了；但是如果我們的避震行程只有二英吋，那麼我們就會需要一個150磅/英吋的強 力彈簧，才能夠達到之前那個避震器一樣的負載能力。假設其他的變數都一樣，那麼愈軟、行程愈長的彈簧，愈能夠讓幫助騎士隔絕小的、尖銳的、高頻率的震動， 這代表著什麼呢？比較長的避震行程，允許我們使用比較軟的彈簧，不但能夠達到一樣的負載能力，而且更可以隔絕高頻率的震動。當然，我們也可以用比較聰明的 方法，那就是使用像是氣壓彈簧這一類的非線性彈簧，那麼就可以在有限的避震行程之內，剛開始壓縮時比較軟，愈壓縮到後面就愈硬。
避震預載
為什麼我們會需要預載呢？假設我們有一個彈力值為30磅/英吋的彈簧，而我們預設騎士加車子加諸在避震上面的靜止的重量約為一百磅，這就代表我們只要一坐 上這個單車，什麼動作都還不必做，避震器就會先被壓縮三英吋了。這樣聽起來似乎有點誇張，不過一般越野機車大多擁有超長的避震行程，甚至可能會長到十二英 吋左右，騎士一坐上這一類的機車，避震器大概就會先被壓縮三英吋左右。然而對一個避震行程比較短的單車而言，我們並不希望這麼「珍貴」的行程在我們連動都 還沒有動的情形之下就被浪費掉了，在這個情形之外，有兩個選擇，一個是選用一個非常硬的彈簧，另一個選項就是增加所謂的「預載」。
想像一下，一個十英吋長，彈力值為100磅/英吋的彈簧，剛剛好可以裝在避震前叉裡面，那麼，如果我們用一模一樣的材質，做一個十一英吋長的彈簧，然後塞 在原來十英吋的空間裡面，會發生什麼事情呢？我們要把這個十一英吋長的彈簧塞進十英吋大小的彈簧室內，我們就得施一百磅的力量，把這個彈簧先壓縮個一英 吋，因此當這個彈簧在靜止狀態的時候，他就已經有一百磅的預載了。在這個情形之下，假設現在的單車加騎士在靜止時還是對避震器施一百磅的力量，那麼一個單 車騎士坐到這台車上，就不會有任何的下沈了。請注意，在這個情形之下，我們使用的彈簧的彈力值只有為100磅/英吋，我們只是用了根長一點的彈簧並且預先 壓縮它，我們並沒有用更硬的彈簧。
接下來，假設我們先把這根彈簧壓縮二英吋，會發生什麼事情呢？這代表這根彈簧會用二百磅的力量把前叉頂起來，但是我們騎士坐上去的時候，卻只能給前叉一百 磅的壓力，這時候彈簧裡面還有一百磅的力量往上頂，除非你再額外給前叉超過一百磅的衝擊力，否則這根前叉是不會動作的。這代表著這根前叉在經過輕微不平整 的路面時，無法處理細小而高頻率的震動，這些細小的震動無法壓縮前叉，會直接地透過單車傳達到騎士身上，就跟沒有避震是一樣的。因此我們得到的結論是：愈 多的預載，愈無法處理細小的震動。即使如此，我們要記住，預載彈簧並不會改變彈簧的彈力值，如果一個彈簧的表現是線性的，那麼不論我們如何壓縮它或是預載 它，他的線性表現並不會改變。以之前的例子來說，我們給了前叉一百磅的衝力使它開始動作之後，它的表現還是一樣，每一百磅下沈一英吋。
氣壓彈簧和優利膠彈簧也可以有預載，氣壓彈簧的預載很簡單：只要把氣壓打高就可以了。氣壓彈簧的預載和未壓縮前的氣壓的成正比的，然而有一點要注意的是， 氣壓彈簧的彈力值是會隨著氣壓而改變的，靜止時的氣壓愈高，氣壓彈簧的彈力值就愈高，這個可以算是件好事，因為通常需要愈多預載的人，也會希望他們的避震 器能夠硬一點。而不論是氣壓彈簧或是優利膠彈簧，都可以設計在全壓縮的情形之下，擁有接近無限大的彈力值，使得這類避震器很難很難觸底。
避震的阻泥
在避震器的各個零組件當中，有一點很重要的是，絕大多數的彈簧（優利膠彈簧除外）並不會吸收衝擊力道，他們只是很單純地把衝擊力道儲存起來，然後幾乎原封 不動地還回去而已，許多人會把彈簧視為吸收衝擊力道的裝置，但其實他們並不是，一根單純的彈簧本身只是一個彈跳裝置而已。為了不要讓吸收的衝擊力量彈回 去，儲存在彈簧裡面的力量必須轉換成為其他的某種能量（通常是熱能）才行，如果我們讓這些壓縮儲存在彈簧裡面的壓力原封不動地彈回去，單車騎士大概就準備 要仆街吃屎了。就算沒有摔個狗吃屎，回彈的力道也會讓輪胎暫時離開地面，輪胎一旦失去抓地力，就會失去操控的能力，無法加速、過灣或是煞車，我們之後還會 提到，重複的震動會使沒有阻泥的避震器產生天人合一的共振，在共振的情形之下，雖然是小小的障礙物，卻能夠引起很大的彈跳力道。（這部分很神奇）
如同剛剛提到的，我們必須要把彈簧所儲存的能量轉換為熱能，其中一種方法就是利用「摩擦力」，假設一個避震在他本身作動的時候有點摩擦力（其實所有的避震 器都會有內外管的摩擦力），那麼部分彈簧儲存的能量就會被這些摩擦力給消耗掉，並且轉換成為熱能，而摩擦力的缺點則是它會使得避震器的作動遲緩，無法處理 細小、高頻率的震動，就跟上一篇裡面提到增加預載的情形是一樣的，因此用摩擦力來消耗彈簧力道似乎不是個好主意，避震器的設計者一直都設法把摩擦力降到最 低。這種情形也有例外，在避震器的發展史上，至少有一種避震器設計有內建的摩擦力來避免避震器過多的晃動。在這種善用摩擦力的避震設計上，避震單車常見的 不必要晃動，會引發避震器內部某個襯套的特殊摩擦力裝置，然而當來自地面的撞擊對前花鼓產生一個垂直向上的衝擊力道時，這個襯套又會自動鬆開使得避震器可 以自由地動作。這樣的設計使得單車在一般的狀態騎乘時，感覺就像無避震車一樣地硬調，但是大型的撞擊又可以獲得良好的緩衝。舉這個例子純粹只是要證明摩擦 力並不見得一定不好，只是在大多數的情形之下，摩擦力對避震器而言的確不是個討人喜歡的東西。
除了摩擦力這個選項之外，我們也可以選擇本身就有能量減損性能的彈簧，一般而言，常見的優利膠彈簧就屬於這種，當優利膠反覆地壓縮、放鬆時，他們會發熱， 這個熱能就來自於他們被壓縮時的力量，也因此回彈的力量會稍微小一點。這種能量損失設計有許多優點，它很簡單、沒有太多活動裝置，只要不預載太多，它可以 處理細小的震動（不像摩擦力），就它能夠貯存的能量而言它很輕。缺點則是它對溫度的改變很敏感、在頻繁地使用下壽命相當短，而且很不容易配置到良好的彈簧 彈力值。
現今最多數機動車輛所使用彈簧能量損失系統就是液壓阻泥，絕大多數的汽車、機車、卡車甚至飛機都用液壓阻泥，主要是因為它可以做得非常強壯，液壓阻泥可以 提供強大的力量，用來對付非常強壯的彈簧回彈。絕大多數的液壓阻泥就好像是一個幫浦，它將特殊的液壓油壓送通過一個小小的孔，而液壓油則是會反抗這個流動 的過程，液壓油愈多、愈黏、反抗流動的力量愈強，這個液壓阻泥就有愈強。而且液壓阻泥可以根據需求，藉由單向閥門或是彈簧閥門的設計改變油路走路，使得液 壓阻泥在接受不同大小力量的時候，提供不同大小、非線性的阻泥表現。假設壓縮阻泥的油路孔徑非常小，甚至可以關閉，那麼液壓油就會被鎖在一個密閉的油室裡 面，限制避震器的動作，使得這個避震器得以鎖死。假如這個關閉油路的動作是可以操作的，那麼騎士就可以在爬坡時讓避震器停止動作，以避免騎士的用力踩踏或 是身體晃動使得避震器晃動。許多避震器都有鎖死的功能，但鎖死的功能算是一種選擇而不是一種必須，許多騎士選擇了有鎖死功能的避震器，可是到最後卻又不用 了，主要的原因是現在許多騎士早已經習慣爬坡時避震器隨著身體壓縮的那種脈動了。
除此之外，阻泥也可以幫助彈簧避免避震器觸底，，壓縮阻泥就跟彈簧一樣，可以減緩避震器下沈的動作，而且壓縮阻泥可以藉由油路的設計，使得它在接近完全壓 縮時變得愈來愈強壯，這種設計就稱為液壓緩衝。液壓緩衝也可以設計在回彈阻泥上，以避免避震器在回彈時完全伸直，就不會發生「觸頂」時喀拉一聲的不悅聲 響。
液壓阻泥也有缺點，一個有強大壓縮阻泥的避震器如果碰到一個小的、銳利的障礙物，壓縮阻泥會讓彈簧無法快速壓縮，或者是碰到大型突起障礙物的時候，由於液 壓油無法快速地通過油孔，沒有流動的液壓油就會將車子抬起來。為了改善這種缺點，壓縮阻泥可以設計一個大油孔，只會在受到巨大衝擊的時候開啟，讓液壓油可 以順利地流過，這種大油孔稱做吹開油孔設計，幾乎所有比較好的液壓阻泥，都會在壓縮阻泥的採用某種形式的吹開油孔設計，只是這樣又會使得避震器無法處理小 震動，算是個小缺點。
最後，如果和彈簧的回彈力道相比，回彈阻泥顯得太強大的話，這個避震系統可能會被一直往下壓縮，也就是說，如果強大的壓縮阻泥使得彈簧比較慢回彈到它原來 的位置，但是這時候下一個坑洞又來了，使得避震系統再次壓縮，如果這些震動在某些特定的間隔下不斷發生的話，避震器會一直把自己往下壓縮，直到完全沒有避 震行程為止。如果回彈阻泥的力道相對大於彈簧彈力值的話，這種情形就會發生。
避震器的頻率共振
如果我們把一個物體放在一個彈簧上面，讓這個物體在沒有摩擦力的情形之下，可以自由地上下跳動（而且先假設它只會上下跳動），接著，我們拿個榔頭往這個物 體上面敲一下，我們會發現這個物體會以某個固定的頻率上下跳動，而這個物體自然跳動的頻率就稱為「自然頻率」，而這個自然頻率會受到彈簧的彈力值以及物體 的質量影響而改變：物體質量愈大，自然頻率愈低；物體質量愈小，自然頻率愈高；彈簧愈硬，自然頻率愈高；而彈簧愈軟，自然頻率當然也就愈低了。
接下來做個有趣的實驗，我們設法讓這個彈簧的底部上下跳動（也許是用手拿著晃），當我們用非常非常慢的速度上下搖晃這個彈簧時，我們會發現彈簧上面物體的 垂直移動距離，幾乎跟上下晃動的幅度差不多，這就像是一台有避震的車子，用很慢的速度經過大型起伏的路面一樣。接著，我們慢慢把上下晃動的速度加快（就好 像路面的障礙物變多了一樣），我們會發現在某個晃動頻率的時候，彈簧上的物體會瘋狂地劇烈搖動，而該物體上下晃動的距離遠遠超過彈簧底部晃動的範圍，這種 情形就稱為「共振」，而發生共振的搖晃頻率就是該彈簧組的自然頻率。
當然，對於單車騎士來說這真是個壞消息，要解決這個問題，就必須要靠大量的阻泥。在沒有阻泥、自然頻率的晃動之下，假設彈簧上物體以五倍的移動量上下晃 動，那麼我們只要增加足夠的阻泥，假設是一個單位吧，就可以使得這個晃動減少到1.2倍左右，就算我們只增加半個單位的阻泥量，也可有效地將晃動減少到 1.5倍之低，很不可思議吧！這就是阻泥的功效，共振的現象被減到最低了。當然，你不見得要加上阻泥，你可以做許多平常被視為不好的事情來避免共振：增加 大量的預載、縮短避震的行程、或是在避震器中內建大量的摩擦力。當障礙物以自然頻率的間隔出現時，如果這些障礙根本不足以跨過避震器的預載門檻，那麼一個 有大量預載的避震甚至根本不會晃動；而對一個避震行程較短的避震器來說，再怎麼共振也就只是讓避震器觸頂再觸底而已，雖然會很吵，但不會造成太大的晃動。 摩擦力就不用講了，這些都是可以防止自然頻率共振的方法，可是實在太蠢了，我們還是用阻泥吧！
在彈簧底部的晃動頻率達到自然頻率之後，如果我們繼續加快晃動的頻率，那麼彈簧上面那個物體的晃動會慢慢減緩下來，很快地，在晃動頻率到達自然頻率的一點 四倍時，很神奇地，彈簧上面物體的垂直移動距離又和彈簧底部的晃動幅度一樣了，就跟一開始的時候，我們很慢很慢地晃這根彈簧時一樣。接著我們再把頻率增 高，隨著彈簧底部愈晃愈快，當我們晃動彈簧底部的頻率遠遠高於自然頻率的時候，彈簧上面的物體則幾乎動也不動了，現在彈簧上的物體和彈簧下的晃動可以說是 幾乎完全隔絕了，這就像是一個騎士高速通過一連串小的、尖銳的障礙物一樣。然而，如果這個避震彈簧是有阻泥的，那麼這個避免自然頻率共振的阻泥，卻會在高 頻率震動時妨礙彈簧上物體的獨立性，也就是說，如果我們在這個彈簧上面加上一個阻泥，那麼雖然在自然頻率時不會產生充滿野性的共振，但是在高頻率震動的時 候，這個阻泥卻會讓底部的震動直接傳達到彈簧上面的物體，降低彈簧在高頻率時減震的功效。就理想的境界而言，一個單車的避震器必須在低頻率（特別是自然頻 率）震動時提供強大的阻泥，但是在超過自然頻率晃動時，卻又能夠提供較少的阻泥感。
講了這麼多，到底代表著些什麼呢？如果我們騎乘的環境是充滿小的、重複的震動（好像舖水泥的桶後林道），那麼我們會需要一個較軟的避震、較少的預載、較弱 的阻泥，而且避震彈簧的自然頻率必須遠低於路面障礙物的出現頻率，這樣的設定最能夠讓騎士和路面的震動隔絕，也最能夠讓騎士感到舒適，並且有效地降低騎士 的疲勞感。這樣的懸吊設定，就有點像是舊款的大型美國車那樣，一個字，軟。
如果我們不確定路面障礙物會出現的頻率，而且就像大部分的騎士一樣，我們會在路面上遇到各種大大小小、而且出現間隔不同的障礙物，那們我們就一定要有心理 準備，我們一定會在某種狀況下，面臨到避震器自然共振的問題，在這個時候，如果沒有阻泥的話，那麼會是一件非常悲慘的事情，因此在這種不確定騎乘狀況的情 形之下，我們一定要選擇稍微強一點的阻泥。如果我們想要避震器能夠應付大一點的坑洞衝擊，那麼在避震行程有限的情形之下，我們就必須選擇一個較硬調的彈簧 系統，阻泥也要夠強才行。當然，如果有漸進式的彈簧（像是氣壓彈簧）就更好了，只是在這種情形之下（氣壓彈簧），避震器對於小而高頻率的震動處理情形會很 差，優點則是不會有避震器共振的情形，而且在面臨大坑洞的時候，這樣的設定才能夠保護車子和騎士，而這樣的設定可以說是單車避震的最基本需求了。
近來的趨勢則偏休閒性，不論是前避震還是後避震的行程都相當地長，前叉的避震行程大約都有100到120mm，這種避震器可以設定的軟一點，不用太多的壓 縮阻泥，這樣在小震動的處理上會非常好，而大衝擊時壓縮阻泥的保護雖然不夠，但是可以交給長行程去處理。當然，如此一來，隨著避震行程的增加，避震器的重 量也隨著增加，爬坡的時候也會晃動地十分厲害，因此這些避震器都是休閒用，無法用於XC的競賽之中。
最後，超長避震行程常常出現在DH比賽中或是Free-ride的車上，這些車種不論是前後避震大約都有150mm的避震行程，什麼重量、爬坡效率都先放 到一邊去了，這類避震的唯一考量就是吸收超大的撞擊力道，還有就是讓騎士在高速通過惡劣地形依然能夠保有良好的操控性，這一類單車通常都重四十磅以上，而 且只供下坡賽使用。
無避震部分的影響
還記得我們做的那個實驗？放在彈簧上面的那個物體？假如，我們把這個實驗延伸下去，我們把一個比較小的物體（我們暫且稱為無避震部分）加在彈簧的底部，然 後在這個小物體的底部再加上一個小彈簧，如此一來，我們就會有兩個自由上下晃動的物體，而且我們得開始煩惱兩個自然頻率了。這個實驗模型，其實就是一般常 見的避震單車，最上面的物體代表著單車騎士的重量，加上單車所有位於避震彈簧上面的重量，上面那個彈簧的硬度就代表著避震彈簧的硬度，而我們新加入到彈簧 底部的那個小物體，就代表著在單車避震器下方的物體，包括避震外管、花鼓、鋼絲、輪圈等，而最下面的那個小彈簧則代表著輪胎。這個時候，不論我們衝擊那個 物體，兩個物體都會以不同的頻率同時上下晃動，如果我們以某個速度前進，恰好達到了下面那個彈簧，也就是輪胎的自然頻率，那麼所謂的無避震部分就會劇烈晃 動，連帶地影響到最上方的物體，也就是單車主體和單車騎士。如果在上下兩個物體之間的彈簧、也就是單車的避震器上面加入足夠的阻泥，那麼這個阻泥理所當然 地可以抑制上方物體的共振，神奇的是，接著下方無避震部分的共振也會被降低，無避震部分的共振將幾乎不會發生。
單車後避震
從前在還沒有後避震的年代，如果一個騎著單車的騎士看到一個約三英吋高的障礙物，他必須一定要在接近這個障礙物的時候，把車頭、車身適時地拉高，同時還得 讓屁股離開坐墊，準備迎接即將來臨的衝擊才行，騎士如果不這麼做，那麼通常的結果就是爆胎，不然就是全身酸痛，也有可能車子根本就停下來也不一定。而現在 就不一定了，因為有了後避震。就單車後避震這個領域而言，除了之前討論前避震時所遇到的所有問題之外，後避震還要面對另一個大挑戰，那就是鍊條對於後避震 的間歇性拉扯動作，會對後避震施予一定的力量，鍊條拉扯的力量再加上單車以及騎士兩個物體的慣性力量，會使得後避震器來回搖擺，出現許多讓單車騎士不舒服 的多餘動作。但是，除卻上面提到的這個負面因素不談，在快速且路面惡劣的狀況下騎乘時，一個成功的後避震的確可以幫助騎士保持良好的操控性以及循跡性，在 崎嶇不平的路面上爬坡時，一個良好的後避震也可以幫助車子擁有良好的加速性，而就這幾方面的效果而言，後避震的功能甚至還要大於前避震。一個性能良好的後 避震可以吸收大量的衝擊，讓單車騎士感到舒適，如此一來騎士就更能夠專注在車子的操控以及取線上，騎士的踩踏動作也會比較不受影響，可以更順暢。部分的後 避震甚至可以設計成當騎士用力踩踏時，會讓避震反方向動作，給予後輪一股往下的力量，增加後輪的抓地力，使得用力踩踏的時候可以瞬間加強後輪的驅動力，對 於崎嶇路面的爬坡反而更有助益。
鍊條張力與後避震的互動
首先，我們先想向一下，單車的後避震如果就像是機車的後避震一樣，有一個後搖臂，而這個後搖臂的轉點位於BB（五通軸）的後方，同時搭配著一個沒有太多預載的避震器。
請看下圖當中的a
這個時候，只要單車騎士一坐上單車，由於後避震器被體重壓縮的緣故，單車就會有些許的下沈，而且只要騎士一踩踏，這個後避震就會被鍊條的張力給壓縮起來， 踩的愈用力、壓縮量就愈多，這個時候單車就會產生向下沈的動作。這種設計的單車，只要騎士一踩踏板，鍊條一對飛輪施力，整台單車就會向下沈，而要解決這種 情形，我們可以採用非常硬調的彈簧，或是在後避震加上非常強大的預載，讓彈簧的力量或是預載的力量大於踩踏的力量，這樣車子就不會因為鍊條張力而下沈了， 如此硬調的設計將有助於單車處理大型的衝擊，例如快速下坡的DH賽之類的，但是對於爬坡的幫助卻十分有限。
接下來，我們把這個位於BB的轉點沿著立管慢慢地往上移動，逐漸地往鍊條的位置接近，我們會找到一個絕佳的轉點位置，在這個位置上，後輪接觸地面那一點所 產生的向量淨值，會剛好直接指向後搖臂的轉點。就這個轉點位置而言，鍊條的張力將不會對後避震產生任何壓縮或是伸展的力量，如果轉點設計得接近這個理想的 位置，那麼避震器本體可以設定非常小的預載，使得避震器可以靈活地自由動作，又不會妨礙到踩踏的效率。這樣聽起來好像很完美，但是很可惜地，這個理想的轉 點位置會隨著不同齒輪檔位而改變，所以要在一台變速車上面找到一個這個理想轉點是不可能的，除非不變速，或是設計出可以「移動」的轉點才有辦法。但老實說 這兩個選擇都太銷魂了，不太可能。
如果我們把這個轉點繼續往上移動，那麼鍊條的張力就會反過來「拉伸」後變速器，而不是壓縮了，這個情形下，踩踏的時候車身不會下沈、反而是會上升。假設單 車加騎士的靜止重量足以先壓縮這個避震器的話，那麼騎士每踩一下踏板，就會把這個避震器往回拉扯，如果踩踏的力量夠強，而避震器又沒有防止觸頂的裝置，那 麼甚至每踩一下都可以讓避震器觸頂，然後發出喀拉喀拉的聲音，這樣和第一種下沈的情形的同樣不好，只是換個晃動的方向而已。即使大部分的單車騎士都覺得這 種多餘的晃動很不舒服，會造成踩踏能量的損失，然而就某個方面來說，這種高於理想轉點的設計方式可以發揮其他的功能，在踩踏力量把車身提高的同時，相對地 也把後輪用力地往下壓，如此便可以加大後輪的抓地力，就好像技術較好的單車騎士懂得如何利用身體配重加大後輪抓地力一樣。
接著談到高轉點設計的預載，在上一段提到高轉點可能會發生的避震器拉伸情形，可以藉由增加預載來避免，如果我們增加後避震器的預載，使得人車的靜止重量完 全不會壓縮後避震器，那麼這代表著除非有大型的衝擊力量壓縮它，這根避震器其實一直都處於觸頂的狀態。事實上，幾乎所有高轉點設計的後避震車種都是這樣設 計的，而也如同我們之前所提到的，這樣加大預載的設計會使得避震器對於小坑洞的反應遲鈍，只對較大的衝擊產生反應。
講了那麼多，之前提到所謂的「理想轉點」到底在什麼地方呢？Papadopoulos在一九九三的研究顯示，如果我們在連接後花鼓和後輪的接地點，會得到 一條垂直於地面的虛擬線條A，接著我們從後輪的接地點開始，再往前畫一條和地面夾角四十五度的虛擬線條B，這個虛擬的線條B會和鍊條產生一個交點X，我們 再連接後花鼓和這個虛擬的交點X，就會得到第三個虛擬線條C，這第三個虛擬線條C就是我們要的東西。請看圖片：
如果後避震的轉點可以設計在虛擬線條C上面，那麼就如同之前曾經提到過的，鍊條的張力將不會對後避震產生任何的影響。然而，隨著檔位的改變，我們的鍊條其 實並不是固定在一個高度，而是會一直上上下下改變的，因此這個虛擬的點也會隨著鍊條高低位置的不同而改變，我們只要一變檔，這個理想的轉點就改變位置了， 而由於大齒盤的齒輪比落差比飛輪大，因此改變鍊條在大齒盤的位置，影響的程度會比改變鍊條在飛輪的位置要大。一般而言，後搖臂轉點的位置都是固定的，所以 我們只要一變檔，後避震器對於鍊條張力的反應就會改變。如此一來，在設計上該如何因應呢？通常當鍊條位於小齒盤的時候，是騎士需要扭力的時候，小齒盤也可 以產生比大齒盤更大的扭力，因此在設計的時候應該要假設鍊條位於小齒盤的位置，藉此來尋找最佳轉點位置。這代表著轉點的位置相對起來會比較低，大約會是在 最大的齒盤和最小的齒盤之間，而就絕大多數的車子而言，這個位置剛好是前變速器的位置，如何把轉點放在這個地方，就成了設計上的一大挑戰。Trek Fuel的設計就是一個很好的例子，它算是面面俱到地把轉點設計在這個地方了，請看下圖：
但是現在愈來愈少的後避震車種願意處理這種麻煩事情了，他們乾脆把搖臂給往上彎，繞過前變速器之後再往下彎，把轉點設計在立管上、前變速的前面、大約是大 齒盤上面一點點的地方，而大多數如此設計的車子，在鍊條位於中齒盤的時候會有理想的表現，而變到小齒盤時，避震器雖然有些微彈跳的情形，但是還算可以接 受。請看下圖當中的c：
講到多連桿的的設計，那就複雜得多了。Fisher RS-1或是Specialized FSR都是典型的四連桿構造，請看下圖：
Fisher RS-1
Specialized FSR
這兩款的後花鼓並不是設計在後搖臂上面，而是設計在第二根垂直連桿上面，如此一來，藉由連桿相對位置的改變，使得轉點一直維持在那個虛擬的理想點附近。這 種後花鼓位於連桿上而非搖臂上的四連桿設計，原本是Horst Leitner的專利，現在已經由Specialized取得了。許多簡單搖臂設計的單車（也就是後花鼓位於後搖臂上）乍看之下都很像是四連桿設計，因為 他們在後花鼓上面一樣有連桿連接到車架前方，然後也同樣搭配著一個位於車身前方的避震器，然而在這種設計之下，後花鼓移動的軌道仍然很單純地是由後搖臂所 控制的，他們只是單純地搖臂設計而已，像是Kona Stinky（請看下圖）以及Trek Fuel。
這樣好像愈講愈複雜了，但是如果我們單純地看後花鼓的移動軌道，那問題就簡單一點了。假如後避震能夠「抑制」後花鼓垂直往上、往鍊條的方向移動，那麼在這 個情形之下，鍊條的張力就不會影響到後避震的壓縮或是伸展，而如同之前所提到的，一般搖臂的設計可以在某個固定的檔位下達到這個理想的境界，但是四連桿的 設計就不是這樣了。由於四連桿把花鼓設計在第二根連桿上，因此花鼓往上移動的軌道就不是一個單純的弧形而是一個複雜的曲線，甚至還有些更複雜的設計，像是 Santa Cruz Blur VPP（請看下圖）之類的，藉由更複雜的連桿設計使得後花鼓的移動軌道更加複雜，造成幾近完美的避震獨立性，至少在鍊條張力較高的的兩個小齒盤上，可以達 到避震器幾乎不受鍊條張力影響的程度。
Santa Cruz VPP
踏板的反饋
後避震的車種除了要應付鍊條張力造成避震器動作之外，還有第二個問題要解決，那就是踏板的反饋。什麼是踏板的反饋呢？當一台後避震車遇到一個大型坑洞，而 衝擊的力量足以造成避震器動作時，有些後避震的幾何設計會對鍊條產生很大拉力，造成踏板瞬間踩空或是突然變硬，在某些極端的情形下（例如高轉點的設計但是 沒有太多的預載），這種踏板反饋的情形會十分嚴重。
Papadopoulos 在一九九三年的研究中指出，要減少這種踏板反饋的最佳轉點，和之前曾經提到避免避震器壓縮的理想轉點並不相同，一般而言，要最有效地減低踏板反饋的現象，就必須把轉點降低，請看下圖中的a,c：
另一個解決這個問題的方法就是把騎士完全獨立於車架之上，讓車架本體維持剛性，常見的就是彈簧座桿，如上圖中的e,f設計，或是請看下圖：
如此一來，鍊條的張力和避震系統就一點關係也沒有了。這一類的避震系統可以設計得非常軟調，得以應付小的、高頻率的震動，缺點則是大量地增加了無避震部分的重量，這個部分請參閱上一篇關於無避震部分的論述。
單車避震未來的展望
前避震已經問世超過十年了，現在這些避震系統幾乎已經被所有的登山車騎士接受了，後避震由於會有避震器的不正常動作以及踏板反饋的問題，所以接受度稍微低 了一點，然而其實現在後避震的發展也已經相當先進，就好一點的後避震而言，目前僅有的缺點只剩下無可避免的重量增加、花費增加、維修困難增加而已。就筆者 （原作者）的經驗而言，如果路面的狀況夠惡劣，一個擁有有效阻泥、較軟彈簧、適當轉點位置的後避震車輛，由於後輪的貼地性更好了，單車騎士的舒適性也提高 了，在整體上絕對是可以增加踩踏效率和速度的，然而如果只是騎在一般平坦的路面上，那麼這些好處就不那麼明顯了。
單車避震是一個相當豐富的領域，上面曾經提到過的任何一個單元都足以寫一本完整的書籍來介紹，而且在單車避震領域裡面，目前還有許多問題是無解的：什麼樣 的避震系統有助於爬坡？是否所有的避震系統在平路上都會減損能量？在陡峭、鬆散且滑動的路面上爬坡時，後避震到底能不能有效地增加抓地力？在增加爬坡效率 和增加後輪抓地力這兩個相反的課題上，到底完美的折衷點在哪裡？除了上述的這些問題之外，避震的設計以及調教也是一個很大、未解的領域：在不同環境中，前 後避震的最佳行程到底要有多少？如果要兼顧高速下的操控、大震動的吸收以及隔絕高頻率的晃動，阻泥究竟該如何設定？這些雖然都有理論上的解答，但是實際上 的運用都還有待慢慢開發。
隨著全避震車種的價格愈來愈平民化，上述的這些問題逐漸和廣大的單車族都有關係了，不論是學術界或是業界，現在都積極地使避震系統能夠再度進化。在一九九四年之前，絕大多數的後避震車種都還是運用低轉點、且保留完整後三角的設計，請見下圖當中的g
直到一九九四年美國Anaheim車展之後，高轉點設計的車子才比較常見，十年後的今天，原先的設計幾乎已經完全消失了，我們可以想見，在未來，單車的後避震還會有多大的發展空間。
後記
High-Tech Cycling 是一本不可多得的好書，裡面對於各種網路上的嘴砲爭論幾乎都有學理上的回答，由於內容很多，我一時之間也看不完，這次不知道是吃了什麼藥，竟然卯起來翻譯 了這麼一整個章節，以後如果在網路上再看到某些爭論不休的問題，我想我大概又會吃錯藥再翻一篇吧！也許對於許多人來說，這一系列的文章並沒有解決「哪一個 牌子的避震器好不好？」這種問題，但是相信如果您有用心把這一系列文章看完，而且能夠忍受我不通順的翻譯功力的話，您會對整個避震系統的來龍去脈相當清 楚，在選擇時只要稍微弄清楚該產品的組成以及特點，就能夠瞭解他是否適合您的需求；而且下次如果再有阻泥預載可調整的避震器，不論是機車或是單車，相信上 面關於阻泥設定的文章應該可以協助您將您的避震設定到最適合的狀態。打了這麼多字，我相信我快要近視眼了，我最近應該會少上點網，如果您有任何問題，歡迎 大家一起來討論討論。以上…
二００四年蘭嶼趙老師於蘭嶼中學教務處～
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