2018年6月22日 星期五

慣性;輪子的慣性好,平路才好維持?

這是小索最常聽到的一句話:老板我要一個慣性好的輪子,我要跑平路用的
每次聽到這個,小索就要想想怎麼跟車友解釋

Google一下,什麼是慣性:
慣性(英語:inertia)是物體抵抗其運動狀態被改變的性質。物體的慣性可以用其質量來衡量,質量越大,慣性也越大

因為抵抗其運動狀態被改變,所以往往被解讀成慣性大()的輪子,平路速度好維持,真的如此

假設今天一台車上載了許多貨物,那跑起來會更省油嗎?這是沒可能的吧!
可以想像油耗等同於體力的消耗,移動更重的物體實則是更耗力

那到底一個重的輪子會有怎樣的效果?
大家都知道牛頓第二運動定律
F=ma
m:物體的質量
a:加速度
F:施與物體的力,  有正有負
在單車上正向力就是透過踩踏板施與輪子轉動的力,負的就是風阻,滾動阻力...

這式子告訴我們,當施與一樣大小的力,質量愈大的物體加速度愈慢
重的輪子在持續踩踏板時,速度上升的比較慢;踏板不踩時,速度掉的也比較慢

輕的輪子起步很輕腳

這就是所謂慣性:物體抵抗其運動狀態被改變的性質


那回到我們的主題,平路好維持的輪子

之前的式子告訴我們,慣性大()的輪子影響的是加速跟減速的時間
但並不影響到物體移動時最終的穩定速度

人施力與踏板,產生一股向前的力道,但會伴隨著一些阻力(風阻、滾阻、傳動系統的內阻…)
當前進的力與阻力和為"零",就會達到最終的穩定速度
牛頓第一運動定律(即慣性定律)
若物體不受外力(或合力為零時),則靜者恆靜,動者恆作等速度直線運動


那什麼輪子才能讓我平路最省力?這句話實則已經點出重點,就是阻力最低的輪子
看到阻力最低,是否老板們高潮了?快來改裝陶瓷培林,轉起來好滑好順
陶瓷培林對省力有限,zipp說過 50km/h 0.8w……顯然這不是個聰明的投資

再想想,是什麼影響我們平路騎不快的原因??第一大的阻力源:風阻
所以平路好維持的輪子第一個重點是要能有更低風阻

這邊小索引用國外的風洞測試結果,同一支車架只差輪子 MAVIC Ksyrium Elite : ZIPP 404
既然是測試,那條件就需先確認:風速45km/h,角度-20~+20°,只有下半身+車而且機械腿還會踩踏板
示意圖

差異如上圖,依不同風的角度:1-20W

低風阻板輪在側風下會有更低的功耗(圖中約在-14度)
當然,上圖測試的條件是在時速45km下……若是正常點時速30km,能讓我們能省多少力?
~0.3-5.9W

平路第二大的阻力源:胎的滾動阻力
當然條件要先說清楚:時速是29km/h,單輪的負重42.5kg測試的條件近可能貼近現實
很多人都會忽略胎的滾動阻力,但事實上這個值落差極大,上圖比較同一廠牌外胎(schwalbe)的差異

Schwalbe pro one : Lugano = 11w : 21.9w

若是(車+人)85kg,裝這兩條胎,在時速29km下功耗差距將會是驚人的:21.8w


馬牌 GP4000 SII跟 Gatorskin的差異,單輪 7.1W,兩輪差14.2W

2018年1月9日 星期二

剎不爆???還是剎不停???(前篇)

一切的起源可以說是這部影片

在2017年底,同時有車友跟廠商不約而同的傳了這部短片給小索

內容就是一家新興的輪組廠alto其碳框的耐熱測試
它找了市面上許多輪組廠(不乏許多大廠牌bontrager、mavic,zipp.......)

在全部都相同的條件下(裝一樣的胎、相同的胎壓、時速、一樣的剎車塊-黑王子、一樣的握把力)
看看哪一家的框能熬過這次測試不NG

最後測試的結果也相當有趣,各家的輪子都因承受不住高熱而炸開;只有alto自家的輪子安然無事,還能用更高的握把力過測

有的炸開後框還是框,除了胎壞掉之外,其它看來沒什嚴重損傷
zipp

有的是目面全非不成框型,慘不忍睹
Boyd
看到這裡車友們是不是想說alto這家輪子超屌
alto宣稱用上先進的環氧樹脂與工法,讓框體散熱的速度加快,所以在耐熱測試下能做出領先業界的表現(所有大小廠都爆了,就他們自家的沒事)

這就是傳影片的車友想問小索的,是否真是如此?
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但在此同時專門開發剎車塊的廠商看到影片的解讀就有非常大的不同:
我們在機測時,機台會有一個制動力的數值,當制動力愈大,溫度就愈高,上述的影片雖然測試條件都相同,但是並沒有這最重要的參數"制動力",這個測試其實不太具有意義
看這圖片可以清楚了解到小索所想表達的意思,藍線是制動力,紅線是溫度
制動力與溫度的相依性
若有騎過多家碳輪,搭配同種剎車皮的車友就會知道,在同樣的剎車握把力下,有的碳輪制動力是比較高的,有的是比較低
比較低的就是下坡時剎把要捉的更大力,制動力才會上來才剎的住
車友若是仔細觀察,通常制動力比較高的碳輪,它的剎車邊會來的比較粗糙些
甚至有的廠商在剎車邊設有溝槽,更進一步提升制動力(雨天)
Campagnolo AC3
Zipp Showstopper
 大廠把框體的制動力做的這麼優異?不怕燒框嗎?alto的影片我們可以知道
即便測到內胎炸開,zipp、mavic這些大廠的框體還能保有原來的形狀
mavic的框體側邊雖有些燒框的跡象,但還保有框體原來的形狀

有的是剎車邊變形的
左-ENVE,右-FSE
還有板邊變形到不成輪形的…………影片中有幾家

而有些廠商把剎車邊做的很光滑,讓你剎不住,當然不會有燒框也不會有內胎炸開的問題

這一切就如同alto想呈像給車友們看的結果一樣,我們家的框就是剎不爆
到底是剎不爆?還是剎不停
原來在國外還是有廠商會用這種看似科學的方式來突顯自己;那其它廠商是要視而不見,還是出面回應?~~~下回分解

2017年12月26日 星期二

2017 KALOS Komet 2vs1 輪組解析

2015年底,小索發了一篇文:CHC的輪組測試--側向剛性
文中指出台廠與國外大廠的輪子最大的差異在後輪的側向剛性

大廠相當注重輪子的側向剛性,且前後數值較平衡;而剛性跟使用者重量有其相關性
小索從CHC的測試中獲得了啟發,開始投入設計自己私有的花鼓與輪圈
一切都是為了做出突破,讓使用者有更佳的產品體驗

而這輪子KALOS Komet 2vs1也有類似的概念
採用毛爸全新設計的花鼓,搭配航翊的45mm管胎碳框,在台灣市場中成功的製造出話題

小索今天有幸拿到這組輪子,帶大家來看看表現如何
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實測約1300g

KALOS Komet 2vs1 在設定上跟 SOLE TU45 零式 相當接近,都是全地型輪、框高也一樣都是45mm,也都是管胎框;下述就來做個簡單的比較

棘輪一週30T(響)

後輪 21支,採2vs1編法,傳動側幅條加粗

-重量方面 TU45 1230g較輕些

-Komet後輪幅條的支數為21支,傳動側14支有特別加粗

-框體的部份TU45 27mm,寬了2mm

-TU45棘輪齒數是60T,接合速度較快

-培林的負重能力,TU45是較優的;但依小索的經驗來看Komet的培林尺寸設定也應不會有耐耐用度的問題;若是能省去一點重量不外乎是一種好做法

-komet剎車邊看來有經過粗化處理,制動力應不錯

-TU45有棘輪座防咬鋼片,減緩飛輪在棘輪座上的咬痕


剛性數據是最令小索訝異的,兩組輪子彼此用的料完全不同;但側向或扭轉的數據幾乎一樣
若是說這兩組輪在性能上最大的差異點,應該會在彼此70g的重量差上

最後再貼一下大廠的剛性比較表
不管是KALOS Komet 2vs1,或是SOLE 零式;在剛性的表現上都有大廠的水平甚至之上

二年過去了,當時小索直言開了第一槍,產生後續不少是非
但也看見有其它台灣廠商為了做出更好的產品不斷努力著
原來我並不孤單~~~

2017年12月5日 星期二

車友提問:為何後輪左側的幅條捉起來都軟軟的?張力會不會低了點?

其實相關的文章,小索兩年前有寫過,最近有車友提問,所以再提出討論一下
http://good886mylove.blogspot.tw/2015/09/blog-post_22.html


圖中是一般的花鼓,而框體是34mm高的鋁框
後花鼓右側因為要搭載飛輪
所以花鼓的中心位置(藍色虛線),"並不在左右耳的中心點"


該花鼓中心至左右耳的(Center to Left flange/Center to Left flange)的距離是33.8/16.2mm紅線是幅條
先看後輪右側的幅條:張力拉比較高為120kgf ,推算得垂直分力為119.49kgf
側向分力為7.07kgf



輪框需編在花鼓的中心(就是所謂的正心)
右側的幅條產生的側向分力左側幅條產生的側向分力必需"相等"


由側向分力可以反推回垂直分力為57.27kgf,而幅條的張力為57.84kgf


還記得右側幅條的張力是:120kgf,而左側幅條的張力是:57.84kgf
後輪左右側幅條的張力比57.84/120 = 48.2%
對的,為何你會覺得後輪的左側幅條比較軟,因為它的張力就是比較低,若配上的幅條也細,那捉起來就會偏軟
反之把輪組的幅條張力拉高幅條加粗,捉起來就會較硬

但是張力拉高、幅條加粗不代表輪子就一定會更耐用
這張圖其實出現好幾次了,SAPIM說它們家最輕的cx-ray反而是最耐用的
另外有流言說圓鋼絲比較穩定?小索還真的想不到這論述的基礎為何……
關於幅條的張力,小索也咨詢過任職於國際輪組大廠的前輩

幅條張力不會設定的非常高,太高的話輪子會變的很硬,有衝擊來時會沒法吸收,可能會導致其它料件的損壞

說來也蠻有道理的,他們家的輪子幅條張力上限是設定在120kgf左右
當然各家的做法不盡相同,也有設定在150kgf的
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回到我們剛所說的:左右側幅條的張力比57.84/120 = 48.2%
小索是用三角函數推導出幅條張力比

而該值的求得只跟花鼓輪框編法有關當這三者決定時,即可推算出張力比
跟你用的幅條外型粗細材質完全無關
說換個幅條左右側的幅條張力比就能改變,這當然是不可能的

上述是一位法國車友跟小索討論後輪左右側幅條張力比的問題
車友說左側的幅條換掉後,張力有所提升(比值提升)
小索說應該是有什麼誤會
車友再重覆確認後,發現其實是沒變動的
其實這問題只要編過多組輪子、每次都能精準量測幅條張力值即可得知
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輪子看似簡單就是四個料件組成的
能夠組起來就可以說會編輪,在車廠組輪的資深員工其實比小索還熟練許多
但如果廣義延伸出去要編個好輪:從選料上什麼花鼓、什麼幅條,張力該拉多少?
成品的性能測試、疲勞測試是否都能在高標……這些才是真正的know how

2017年11月1日 星期三

輪子好輕好棒?真是這樣?

有車友問小索說:市面上某些碳輪管胎輪有<1100g,開口的有<1300g
為何小索你的輪子都來的重些?

這是個好問題
其實早在5年前,小索就編過1030g的全碳輪
前441g,後590g;共1031g
給當時羽量級的我(60kg)專門比爬坡賽用的
這輪子最大的優點就是輕,好拉轉;但抽車就會有些頓
下坡的操控性與穩定性也會有所打折,連帶還燒框
所以這輪子小索只有自己騎,從沒販售過
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輪子是由四個組件構成的,花鼓、幅條、鋁頭、框體
市面上的花鼓一對在300g上下
公版DT240s ,一對是322g
超輕量的鋼製幅條、鋁頭 一組是5g左右
280mm長,含鋁頭一組是4.88g
加上框體的重量,相乘相加輪子的總重即可"估算"出來

其實一些輕量輪只要看到實體跟輪重,就可得知是輕在哪個料件上

比方搭超輕的碳纖幅條,光是這部份就可以少去100g以上
2mm圓徑的碳幅條,一組約2.5g
若花鼓的重量一般,用的也是傳統的鋼製幅條,那輪子還能特輕
很明顯就是框體極輕;一個框輕80g,一對輪就少160g;相當可觀

輕的花鼓做法上最可能就是縮小培林尺寸==>影響到耐用度
輕在幅條上==>影響輪子的剛性
輕在框上==>剛性勢必也會減損,而連帶有其它風險;燒框、撞擊破裂
畢竟它就是省了材料才有辦法做輕
所以我們可以得知,輕在框上雖有效,但風險也是最大

要做出輕量的輪子,就是小學生的加法一點也不難
難的是 耐用度性能 能到什麼水平
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仔細觀察市面上許多大廠的輪子
早期都做的很輕,近幾年不斷的上修

2011 ZIPP 303 一對輪重1171g     ----> 2016 ZIPP 303 Firecrest 303 一對輪重 1390g

舊款ENVE 1.45 45mm 單框重 295g ----> 新款ENVE SES 4.5 48mm 單框重 361g


早期DTSwiss還出過1000g的輪子,
RRC424F/RRC525R;官方數據一對1000g
大廠的思維是很謹慎的,會以"品質、安全、耐用"為優先考量、再來考慮性能(剛性、重量、風阻……)

輪子的耐重也標示的更為明確,不再走模糊地帶
DTSwiss PR1400限重

Fulcrum Racing Zero 限重
MAVIC R-Sys SLR 限重
而小廠的思維就簡單許多:我的輪子輕、剛性很好,不用耽心限重………
當然用說的總是很容易

這是2010 ZIPP 輪框的撞擊測試,直接測給你看

小索測試碳框只剎後輪下滑136(8.5%/4km),均速壓在30km/h之下,沒燒才能成為我的口袋名單
https://www.facebook.com/little.so.77/videos/1496871606990797/

最後插入朋友騎過小索1030g的超輕輪跟 "TU44 零式"的比較
這兩個輪子含外胎可是差了超過300g,但 TU44 零式"的剛性好非常多



看完之後,您還會執著於重量?

小索並沒有說輕不好
輕很好呀,但必需建立在"安全、耐用、性能"之上
仔細想想,其實一直以來我們也都知道有比重量更重要的事,您說是吧!!

2017年10月5日 星期四

車友提問:DTSwiss RR21、PR1400 爬坡會有幅條摩擦聲音,是否是張力太低的緣故?



這是某車友這幾天的提問

DTSwiss RR21、PR1400  爬坡會有幅條摩擦聲音,是否是張力太低的緣故?

其實有異音的輪子並不是車友自己的PR1400
而是看車店說這型號的輪子會有這方面的問題,來咨詢小索的意見

車友還提到:量後輪的張力只有10 

上述的問題小索來做個解答
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RR21、PR1400這兩組輪的設計是幅條一定會接觸到,而輪子在受力時幅條會拉、放
輕微的位移產生磨擦、就可能會有聲音產生

日前也碰過一組RR21,小索在鎖固飛輪時就有異音產生
異音的主因就是幅條交疊處磨擦產生的
實際上可以搭配治具模擬施力方式複制出來

第二個張力的問題:車友是拿Parktools TM-1 量測讀值是"10",對照原廠的張力表,發現張力值只有80kgf -- 偏低
但真的只有80kgf ???


小索在2013年就發佈過一篇文章:如何量測輪組的幅條張力

文中大意是:
同型號但不同批的幅條做出來的厚薄、重量都會有差,會大大的影響到張力量測的讀值
(這批幅條若是肥一點、重一點,同張力下量出來的讀值就會偏高)
也因此原廠給的張力表"僅供參考"

空有張力計是沒法量出精準的張力值,還要有一台拉幅條的機台
其實輪子編的夠多,我們就會知道這是一個常識題
左邊就是拉幅條的機台,把幅條掛上去拉到100kgf,再用張力計去量測
就能知道這支幅條在100kgf下用張力計量測的讀值

夠專業的組輪廠當然也會有相關的設備,電子式的,非常高級


這是老問題了,只要輪子編的好,上萬公里後,下降的幅度會非常少 10kgf內


做個總結:
DTSwiss RR21、PR1400 會有異音;"主因就是幅條交疊處的磨擦產生的"任何幅條有交疊的輪子都有可能發生,不需要放大解讀;而解決的方法也很多,不贅述

懷疑幅條的張力不足嗎? DTSwiss是個知名的大廠,小索認為QC是不太可能隨便
但難保有個萬一,若要檢測幅條張力?必需要用準確的方法:如何量測輪組的幅條張力

最後:
維修輪子請找專業的店家處理,發現問題、對症下藥、一次到位

2017年9月7日 星期四

何謂燒框?為何會燒框?如何避免?

今天來談談大家常常聽到的一個辭:燒框
燒框是碳框特有的專有名辭,用鋁框都不需耽心燒框?為何?

先來想想我們何時會碰到燒框呢?其實就是在下坡的時候
下坡我們要透過剎車來減速,這是一種能量轉換過程
位能-->動能-->熱能
隨著(車+人)的位能減少-->車速就變快-->為了減速、剎車皮去磨框就會有熱能產生
所以當(車+人)愈重、坡度愈陡、滑的愈慢 愈容易燒框

熱能不斷纍積,排不掉,最後框就變型了,這就是我們俗稱的燒框

那就只有碳框會燒(變型)?鋁框都不會?
這跟碳框的製成有關,碳纖複合產物是由一片片交織好的的碳纖布疊合,彼此間是用膠(環氧樹脂)來黏著,加壓加熱成型

用於黏合的膠(環氧樹脂),有其成型的溫度、遇熱會軟化,這就是燒框的主因
並不是碳纖維不耐熱,而是膠不耐熱

下述就是簡單碳纖維品製成圖片
輪圈材料,切割好的碳纖布;圖源:Easton Cycling
一層層貼上去,成為一個輪圈的型狀;圖源:Easton Cycling
貼貼貼;圖源:Easton Cycling
貼貼貼;圖源:Easton Cycling
最後放入大型模具,高溫高壓成型;圖源:Easton Cycling
看到這大概就會知道,要如何才能做出不易燒框的框體呢?其實最基本做法就是膠要夠耐熱
這就是我們常聽到的High TG

那只要用上High TG樹脂就不會燒了?絕對不是。個人看法:無論廠商說了什麼,一律持保留態度,真相為何?還是必需親測
High TG 220°C-->下滑1km就燒

依小索的經驗,目前市面上的Tubular carbon rim(管胎碳框)有牌的,會有一定的水準;碰到燒框的機會並不大

但是Clincher carbon rim(開口碳框)就剛好反過來,會燒的比不會燒的多非常非常多


同樣的廠牌、製程下,為何開口框比較會燒呢?
左為開口框,右為管胎框
管胎的內胎是被外胎所包住的,外胎承受全部的胎壓
開口的內胎是被外胎+框所包住的,外胎+框 承受全部的胎壓
膠遇熱只要稍微軟化,內胎的壓力直接把剎車邊給撐開
所以開口胎只要一燒框,最明顯的現象就是剎車邊變寬


那在使用上如何避免燒框
一、使用原廠建議的剎車塊
(普遍來說制動性好的剎車塊,會讓框溫快速升高,廠商在挑選時會選擇符合ISO規範,並且升溫慢的)
二、剎車塊要安裝對位,夾在剎車邊上不能有吃單邊的情況
三、下坡兩輪同時使用,前輪的比重佔6-7成
四、剎車時採用點放
(關於第四點,實際工廠端在機台上測試只要夾器放開數秒鐘,溫度就會大幅下降;但其實小索個人使用碳框跟鋁框的剎車方式上並無二致,沒在點放的)

若一切符合上述原則下都還會燒,那只能說或許這框不合您用;這不見得是使用者的問題,也有更大的可能是這框的水準還不夠

上述純屬經驗分享,若有任何問題歡迎提出討論