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相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
 
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.
 
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.

Reference: 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/

無敵完整的單車物理學! Internet上能找得到的最佳參考資料:
http://en.wikipedia.org/wiki/Bicycle_and_motorcycle_dynamics


=== 以下為2011/2/27 增補 ====

Dear 單車教父,
 

夜已深，但几日的思考頓時覺得有所突破，忍不住想把此刻的體會寫下。
 

1.Trail的最適當大小與車種，輪徑，輪重...等因素有關。所以＂大小輪徑車要有相同的Trail"這命題本身就有問題。每种用途的車有其最適合的Trail以輔助平衡。大輪徑車需要50mm的trail, 小輪徑可能只需要40mm就可得到相似的循跡性（車子往右傾，前輪亦往右轉的特性）。
 

2. Head tube angle能決定把多少的steering 力矩分到實際把輪子轉動的力矩上（垂直於地面）。因此，調整head tube angle就能直接影響把手的敏感度（而非Trail!)。

3.Fork offset可用來減少Trail. 換言之，若為了降底把手的敏感度（e.g. for 較輕的輪子），是可減少head tube angle,然後再用fork offset 調回期望的Trail。 

4. Head angle 和Trail都會影響操控性。但並不是完全能獨立切割的變因。換言之，同一种車，分別用不同的head angle和fork offset, 即使得到相同的Trail，這兩種不同的設定，依然會得到不同的操控性。
 

目前不懂的是
 

A.為何市面上的小輪徑車鮮少使用小於70度的head tube angle? 難道把手轉向太過敏感從不是個問題嗎？本以為比起大輪徑，它的角度應該更小才是（因為較輕）。
 

B.承接上面的第4點，這兩种設定（一個head angle 小但offset大；一個相反。但兩者的Trail相同）的車騎起來的感覺有什麼不同？我想若能清楚這問題的答案，離＂如何設計一部好騎的小徑車＂的距離又將邁進一大步。

Best regards, 

Frank



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