2021年8月26日 星期四

來聊聊公路車輪的動態平衡

小索所謂的動態平衡是指車輪在旋轉時,會因為框與胎上分布的重量不均,而有個甩動的感覺

而這個重量不平均的主因是由於框體氣嘴

普遍來說:愈輕量的碳框會在氣嘴處比較重、而鋁框統一是氣嘴的對面比較重

為何愈輕量的碳框氣嘴處會比較重?因為輕量碳框,會在需要的地方加厚(重),不需要的地方做薄(輕),但是氣嘴處有個不小的鑽孔輕量化之後強度會出問題,所以氣嘴處必然會比框體別處來的厚(重)些

針對鋁框來說,氣嘴對面是接合處,自然就會比較重

如此一來會導致碳框與鋁框裝好胎後會有截然不同的結果: 碳框氣嘴處較重裝上氣嘴後重上加重,重量更不平衡;愈高的框氣嘴愈長就愈重愈不平衡

鋁框剛好相反,可能就直接完美平衡

如影片中的ZIPP與Roval輪子,達到動態平衡需要在氣嘴對面加重14g

至於平衡需不需要做,小索或許跟許多人有不同的看法:一個輪子拿到手上轉動會有晃動的感是很容易察覺出來的,但是實際騎乘時牽扯到騎乘的速度並且人+車的重量會抑制震動感;小索預判是大部份的人騎乘的速度並不會感受到輪子轉動時的不平衡

至於小索今天為何還會特別提到動態平衡?原因是日前有車友買了 SOLE TR30 零式 碟煞;他發現到後輪需要加非常多的配重塊才能達到動平衡,裝上氣嘴(4.25g),需要加鉛重13.5g(於氣嘴對面)是目前用過的輪子中最多的,認為框體的品質有待改進

另外提到:些微的機械順暢性都會影響體力的損耗跟後面的轉換(三鐵),這時輪組平衡就相當有感(這部份小索是存疑的)


小索思考了幾日,或許其它人也有一樣的問題,那就做個說明,並且做個實際的測試是否會有性能上的差異

動態平衡,據小索所知有特別強調輪組動態平衡的輪組廠只有campagnolo一家,當然有強調是有強調,但是多有效又是一回事
真正要做到完美的動態平衡,需要裝上內外胎後再去調整
campagnolo Dynamic Balance

胎會有真圓、厚薄問題導致不同位置轉動慣量不同
而氣嘴所用的材質、長度也會影響到最終結果
所以完美的平衡都是需要裝胎才能做調整的;若消費者更換新的胎要達到完美也需要重新調整
若想處理這部份,不是自行處理,就是付費請店家處理(如同安裝汽車胎一般做校正平衡)

談論到框的品質:一個小索會選用的框,基本上會先看它的重量吸不吸引人,交期?客服的服務水平?
碰撞測試、耐壓測試、爆胎會不會不炸框
拿到手後要編起來做加重的跳塊疲勞測試
框的平整度、真圓度、鑽孔的角度、重量控制能否達到的要求
無內胎框體還有還有好不好安裝、好不好充氣的問題,胎的契合度
上述的這些問題,遠比客人可自行處理的"動能平衡"來的重要的多

以歐盟的通用規格 ISO4210 自行車輪組的測試中實則並無動態平衡這一項


簡單的說明結束,那就來實測是否有性能上的差異
一般人能感受出來的差異小索認為可分二種
一、高速下的震動產生實際的身心不安全感
二、內心已知輪子轉動時會不平衡震動,預想會有體力上的耗損,這是由心理影響生理的一種表象

設計實驗要盡可能排除外在的因素~~~所以在室內操作
將車子倒著放後輪加速度時速90km/h以上,再讓輪子自行空轉記錄70-10km/h 速度與時間的關係曲線
(要給予輪子一個穩定的力來加速是有些困難,但若是一個穩定的阻力做減速的話讓輪子自行空轉到停止~~~這就是一個穩定的阻力;同一個輪子的培林阻力、風阻、棘爪阻力是完全100%一樣)

理論上來說後軸上要有個負重去壓著車子,而小索是盡可能用現有的材料完成這個實驗
所以用手施力在車架底部的五通上,用體重計記錄施力的大小,手部還可順便感受有無震動


再來說一下實驗的器材:
內+外胎 =286g

配重塊重量:

輪子重:
輪子僅含內外胎的空重

輪徑的設定採用相同型號外胎最後一次外騎的記錄:2132mm

配重的話為避免風阻的影響,採框內配重
將配重的物品黏在框內
這是小索臨時的解決方案,要長期配重的話請買鉛片來處理

以下是未配重 與 配重 的影片會各做三次,這是其中一次的影片記錄
磅秤記錄了小索壓在五通處的一部份重量(總重含車一部份重量3.65kg;而手把處也會有一部份小索下壓的重量在)
(請忽略我的腳)

在此口述一下對震動的感受,時速100km/h以上,震的非常厲害,壓的多大力都壓不住震動感
速度愈低、震動感就愈低
70-60km/h有非常輕微的震動
60km/h以下已完全無感


而實際經過配重的後輪,即便時速100km也沒什麼震動感

若以上述的測試條件來說,若時速不到60km,或騎的是鋁框,小索認為不需要另外做動態平衡配重
若是輕量碳框、高板碳框且時速常常飆破70km可以"考慮"配重一下
職業選手動輒下坡80、90km,小索覺得有其必要性
而且動態平衡是前輪比後輪來的重要

至於配重對性能有無影響呢?如前所述:讓輪子自行空轉記錄70-10km/h 速度與時間的關係曲線,各做三次避免無法確定的誤差存在

用Golden Cheetah取出raw data

在Excel上做數據編排

用內建功能畫出折線圖

大家可以看到,線型不夠平滑,數值上並無法分辨有無配重的差異,是實驗不夠精準?
其實原因出在取樣與記錄的裝置
取樣是輪子轉一圈,速度感應器會偵測到一次;而Garmin 520記錄的資料是一秒一筆
要隨著速度愈慢、取樣數多了,精確度就會提升,線型也更漂亮
實際上光一個輪子空轉的動能,僅約略實際上路(車+人)的1%,這實驗設計已有盡可能突顯出動態平衡的差異,但碼錶的記錄值仍是無法分辦
真要搞一台高速攝影機來拍,玩這麼大

這時小索想了一下,若把配重物外移,綁到幅條上的結果如何?是否有辦法測的出差異?

用電火布纏緊在幅條上,避免高速風吹的晃動
其實這效果大概就是裝一支露出框外很長很長的氣嘴

重量是:13.61g

做實驗之前小索喜歡先大膽假設一下(樂趣之所在):速度愈快愈有差, 但30km/h以下幾乎無感?


實際上真的跑出來速度愈快愈有差異的線型,但要到多少速度才會沒有差異呢?仔細看了一下要25甚至是20km/h以下才沒有可見之差異

上面的圖或許很多人看不懂,小索一張張解釋




當然同上一個測試,一個輪子的風阻還是遠小於上路後車+人的風阻
這實驗設計已有盡可能想突顯出差異,而碼錶的記錄也是真的可以分辦

回想開頭的國外車友將配重塊貼在框,會不會反而增大了風阻???這就給有興趣的人再去測試吧

單就實驗的結果來看,配重物綁幅條上影響的確大過輪子不做動態平衡
所以一直以來,小索其實不會太在意輪子有沒有動態平衡,但我總是說不要用幅條特別粗的輪子,風阻會非常大
corima mcc……幅條都這麼粗,框高應是視覺用途

Bike Ahead……愈粗愈好

但不得不說上述輪子雖然風阻非常大,但剛性是好;使用者需要知道這些輪子的設計取向挑選符合自己的產品


結論:

上述實驗做出來的結果,小索給的也僅是建議

事實上還有車友跟小索說zipp的輪子刻意動態不平衡,是為了度過踩踏死點的一個設計???

終歸一句話:實際輪子是自己要用的,自己喜歡、騎的開心最重要
有心的話也可以實際高速下坡跑幾趟交叉比對一下,會有比較深刻的領悟!

2021年8月16日 星期一

幅條孔漏氣??無內胎漏氣原因查找

這是一個離奇?的事件


車友跟小索買了一對 SOLE TR50 零式 Disc,並自行安裝 Maxxis high road 25c 無內胎

說有漏氣的狀況,而且是幅條孔


幅條孔?聽起來是真的離奇,若框內有空氣的話也應該是從氣嘴孔洩漏進去的

所以當下小索的建議是將補胎液灌入後充份搖晃滾動、再檢查漏氣情況

之後車友傳了一段影片"像是補胎液從框內經過幅條孔洩漏出來",光看影片還真的是幅條孔在漏氣,補胎液灌了也沒用?這我也真沒看過,就麻煩車友把輪子寄回來我做個檢查

而這組合小索裝過太多次,照理上不會有什麼問題而且是非常容易安裝也非常容易充氣

而框體本身也是無背孔的設計,少了貼襯帶的麻煩、也可避免襯帶沒貼好的可能!

無內胎框體,無背孔設計,免貼襯帶

在東西沒拿到手之前,小索只能用自己的經驗做判斷

、氣嘴沒鎖緊,大量的補胎液洩漏進框體內部、再從幅條孔洩出?

、框體在幅條孔的位置裂開了?


首先 一 是我推測比較有可能的;而 二 是覺得可能性太低了,畢竟碳框是一層層堆疊上去的要每一層都裂開而漏氣,想了想機率真的不高


就這樣2天過去了,很快的輪子又回到小索的手上!

說真的拿到手小索是很興奮的,立馬拆開來檢查


第一眼看到是框內部非常新(補胎液清的非常乾淨??)

Anyway~~~就先不灌補胎液試試,氣嘴鎖緊、胎打起來,用肥皂水檢查漏氣狀況

車友有特別標出漏氣的幅條,就結果來說的確如車友所說是幅條孔在漏氣


那這氣是從哪洩露進去的?小索檢查了一下框內部也很平整,並無裂痕

於是把胎拆開~~~~幅條孔還再漏氣

代表的是:充氣後導致框內有空氣從幅條孔洩漏,胎拆掉後框內還有殘存的空氣可洩漏

但是照理來說漏氣的話應該也是從氣嘴孔、不應該往比較遠的幅條孔去



小索這時就把氣嘴拆下來發現了有個止滑的o-ring;對呀,因為o-ring的存在導致洩出的空氣不走氣嘴孔,而往別處的可能~~~
o-ring的作用是止滑、而不是防漏氣,提醒大家別因此裝錯位置
實際上氣嘴只要鎖緊,這o-ring可有可無

為了印証小索的想法是正確的,就移除o-ring再充一次氣試試

可以看到少了o-ring於是氣體就從氣嘴孔洩出

那一切看來沒什麼問題,那就照正常程序裝好灌補胎試試

補胎液灌入後、原本漏氣的狀況已不復見


看來一切真相大白:

未灌補胎液前氣體從氣嘴進入雙層框中,再由幅條孔洩出

補胎液灌入後,可填補可能存在的縫隙,再去檢查漏氣的狀況

要做到最後一步才能算完整的安裝,而原則上小索會再放一晚確保氣密性!

經過六、日,確認無漏氣狀況

結論:

小索操作公路車無內胎已有多年經驗

碳框、鋁框;套接、焊接;各種框型;框體氣嘴孔鑽的孔徑;無內胎氣嘴的造型;不同家的無內胎;無內胎襯帶的選用;各家補胎液的效果

一般人想的到與想不到的問題,絕大部份小索都碰過;自然也有一套解決辦法!

像這案子是在未填充補胎液的情況下氣嘴無法完全氣密,或許這聽來很奇怪,但只要有實際處理的經驗就不會覺得意外

各種不同造型的氣嘴,哪支可以跟自己的框體完美批配
看起來可提供不同型狀可做更換的橡膠底座非常無敵
但翻過來從底部一看鑽孔小了些,不知會不會影響到進氣量

這就像有的廠商說自家的無內胎氣密超好,不需要灌補胎液也能正常使用,不會漏氣;講簡單一點也只是考量到"自身的胎本身不會漏氣";但是框的型狀、溝槽各有各的設計;根本沒法確認安裝後 胎與框 的接觸縫隙不會漏氣(尤其是公路車常破百的胎壓下)

而補胎液是操作公路車無內胎最重要的一個元件;有的胎為了輕量與性能,天生就是會漏氣(比方:Vittoria corsa speed),也是後天靠補胎液填補起來

所以最終狀況還是要灌入補胎液來做確認!!


下一篇再來聊聊市面上的補胎液吧!

2021年7月30日 星期五

DTSwiss RR1450 Tricon 斷牙修復,並比較一下 10年後的今天 DTSwiss 鋁輪組差異

本以為很簡單,沒想到反而是小索碰過最棘手的案子

至今約10來年的輪子DTSwiss RR1450 幅條斷在花鼓處,以往已處理過非常多組,同時期一樣設計的輪子還有Giant P-SLR1

正常情況下只要將花鼓端特規的鋁頭取下,換上新的鋁頭;幅條取正確長度裁斷車牙,組裝調整即可完工

但原廠在這特規的鋁頭上點了不少防鬆膠,加上輪子年份久遠卡的又更緊!
即便已滑牙,怎麼拆就是拆不下來
外側已滑牙,就是拆不下來

滑牙既成事實,那就想想替代方案,小索心想有三種:
一、用退牙器想辦法退牙;由於鋁頭幾乎等於卡死的狀況,坦白說這是最不可能成功的,實際操作後的確也真是如此


二、螺牙修復;說是修復好像很神奇,但實際上就是攻一個更大的牙,再用變徑的螺母做尺寸轉換;量了一下花鼓耳也夠厚,看來是可行的!

三、熔鑄;最後再不行就是用熔鑄,概念上是把金屬熔化倒入,再重新攻牙;實際市面上的確有自行車輪圈是有類似的做法



理想很豐滿、現實很骨感

說到對輪子的理解與輪子的編組,小索或許還稱的上是專家;但是上述牽扯到整個材料、機械的制程,自認只是個Baby

決定好了就開始吧!螺牙修復;既然要攻牙那就要穩穩的固定住花鼓,要先拆輪子
拍照記錄一下輪圈編輪的樣式,再將花鼓拆下

這輪子能點膠的地方一點都沒少過,拆卸花了不少時間
總共24支幅條有一支捲成麻花也拆不下來,想直接拆花鼓上的特規鋁頭也是沒辦法

最後幅條裁斷折角、再用點小技巧總算拆下來!仔細看幅條上就能發現原廠有點膠的痕跡

畢竟一顆花鼓貴貴,還不是自己的,所以在實際攻牙前先拿手邊能鑽的東西試一下
舊的框呀、鋁條呀……

本來還想用手持的電鑽,好在沒做傻事

再試鑽了十幾次後確定可行就將花鼓架好攻牙

鑽好後安裝上變徑的螺母

裝上原廠特規的鋁頭

剩下的就是把輪子編起來,先抽一支幅條紀錄120kgf下的張力計讀值

要編的幅條準備好(清理、車牙………圖片沒拍省略)

開始編輪,花鼓位置要對好;先將飛輪側4支放射狀幅條裝上

再將飛輪側剩餘8支也裝上

翻面,將非傳動側12支也裝上

之後就是編輪日常,拉張力,調偏擺
轉一轉發現有一支轉不太動,拆下來檢查發現鋁頭牙紋損壞

特規鋁頭,拿常規品手動加工處理一下,合用不出問題即可!

編好後裝胎、鎖飛輪,完工復活

後記:
由於同樣的輪子處理過非常多組,想說是個很簡單的案子,沒想到反而變成最棘手
備料的時間約2週,到貨再花2個工作天處理
花費的時間倒是其次;最令人高興的是,學會牙紋修復的方法!

最後十年後的今天再來聊一下這輪子各方的設計

一、無內胎+無背孔:
至今已有非常多廠商推出tubeless(無內胎)外胎,而輪組廠推出的新輪組也不單做clincher(開口胎);而是 tubeless(無內胎) + clincher(開口胎)兩用框

該輪子為了達到無背孔的設計,製作了特規的鋁件如下圖:
而這鋁件的重量其實並不輕,反而比無內胎的襯帶來的重
目前DTSwiss的tubeless輪組就是用無內胎的襯帶來達到氣密性


二、梯型框進化成弧型框:
框的profile影響到氣流的流動,弧型框在剛性重量上並不亞於梯型框,風阻還能更低些;所以現今市面上的框(由其是高板的碳框)形狀都是弧型的,早期的A型框也愈來愈少了!

三、幅條鎖固在花鼓端:
經過經驗的積累得知將幅條完全固定在花鼓上的設計會導致幅條疲勞斷裂的情況提早發生
而且該設計下鼓耳需要有一定的厚度,讓花鼓重量因此上升
若是不幸幅條斷在內部,反而造成後續修復上的困難

下圖為 DTSwiss PR1400,幅條與花鼓端的接觸是用"卡"的,也可看到鼓耳的厚度相對薄許多

直觀可見的就是重量減輕、風阻的改進
更進一步的就是輪子剛性的提升,後續的維修也較為簡便

其實輪子是滿有趣的東西,從以前到現在,好的設計會不停沿用下去,
不好的設計會慢慢被淘汰,一直以來參考國內外許多的輪組,真的很有趣,
也是設計的迷人之處,輪子真的不只是單看一個面向的產物

2021年3月15日 星期一

胎壓該打多少?50psi可行?

老板,我胎壓該打多少?這是小索最近最常聽到的問題

我想是最近有些廠商在推廣無內胎低胎壓的好處,因此讓消費者產生更多的疑問????


說真的胎壓對我而言就是一種"個人喜好",這沒有絕對的

只要你選定的胎壓在 輪胎輪框 兩者標示的範圍內即可

就這樣…………是的,一言以蔽之,就是這樣簡單

當然若覺得這麼簡單像廢話,講了跟沒有講一樣,那我們再仔細看下去


一、輪胎的作用為?

首先我們想想輪胎的作用為何?作為跟路面直接接觸的物體,需要能穩穩支撐人的身體,大力的踩踏也不能軟掉,過彎時要能捉住地面;又希望能吸收路面不平整所帶來的各種震動

所以胎壓的高低直接影響著二個最重要的因素:騎乘效率舒適度


二、最佳的胎壓是?

在路況良好的情況下,胎壓愈高、胎的變形量就低,自然滾阻低、騎乘效率就高

而今天若是路面品質不佳,震動不斷,還是要打著高胎壓硬幹?顯然這不是聰明的做法

試著放低些,減少車身的跳動,也減少身體的不適、且能更穩定的踩踏

路況愈好,胎壓打高;路況愈差,胎壓放低

輪胎受力,順應路面情況產生變形,提供更好的舒適性與捉地力

對的,其實最佳的胎壓就是讓輪胎能承重,又不能有太大的變形導致性能與操控性下降

也不能太死硬,讓人產生不適


三、決定輪胎壓力的因素?

像公路車的胎壓多在100psi上下;機車承重較重,胎壓反而低許多在30psi上下

其實就是機車的胎肥厚許多,而公路車胎很窄、受力時接觸面積小變形量大,反之就需要更高的胎壓才能有好的支撐力

所以由上述可以簡單的理解,當你的胎愈寬的時候,所需要的胎壓就愈低

而當負重愈重的時候,胎的變形量就大,且更大的負重在經過不平整的路面彈跳反而變小

所以負重重時,胎壓就該提高,給與良好的支撐


四、胎壓過高、過低會產生什麼狀況

胎壓高,對於路面不平整的回饋就更為明顯,會讓人更不適


另一方面來說,胎壓高對框體的要求就高,這是安全問題

下圖有三種框體:


第一種是 hookless版的tubeless = 無勾的無內胎框

該種框型最早是用在登山車胎上,近幾年有廠商推廣到公路車上

由於少了hook(勾)可以勾住胎唇,讓人有疑慮會不會因為胎壓太高而導致胎體脫離

也因此廠商就反其道而行,直接限制框體的最高胎壓,避免危險發生

所以hookless版的tubeless框,最高胎壓限制通常是三種框型中最低的

當然若胎、框的尺寸都能照規範走,公差控制的很精準,胎壓的上限就能再提升


第二種是 傳統的clincher 與改良後的 tubeless = 開口框 與 無內胎框

與第一種類似,只是多了hook(勾)
與外胎搭配後打氣向外把外胎撐起,向內也會對框體施加壓力,所以最高胎壓通常在120psi左右(各廠家規範會有所不同)

第三種是 最早期的tubular框體 = 管胎框

管胎像個水管一樣,不用裝在框上就能打到極高的胎壓,比如:200psi
所以胎壓並不像上述2種胎一樣會對框體有極大的施壓

通常管胎框的壓力上限會直接由胎的限制來決定(或許各廠家規範會有所不同)


胎壓低,可以吸收路面的震動,但過低胎壓會耗費更多的能量

依照bicyclerollingresistance 的測試,我們來看看2條胎 馬牌GP5000TL 與schwalbe one TLE在不同的胎壓下滾動阻力的差異


GP5000TL 120psi 與60psi 滾動阻力差異:8.3,11.6w;差距 3.3w

schwalbe one TLE 120psi 與60psi 滾動阻力差異:15.8,21.2w;差距 5.4w

這是在單輪負重42.5kg,速度29km/h的數據;可以看到若胎的滾阻本就不優異,在更低的胎壓下,滾阻會愈加放大

另一種胎壓過低撞到路面的凸起物,導致內胎破孔,俗稱的蛇咬

這原因就是外胎受力被壓扁碰框,而內胎又處在兩者間被夾破

因為常常是一次破2孔像蛇的咬痕,故稱之為蛇咬


要避免蛇咬最簡單就是胎壓打高,若是打高胎壓又不舒適那怎麼辦?

那就用更寬的胎,比方23-->25-->28-->32c

因為更寬的胎,連帶的高度更高(輪徑更大);受碰撞時也更有空間避免碰框、也避免蛇咬



五、總結

回到我們開頭說的,ZIPP 在推廣自家新產品2021 zipp303,並說明低胎壓的好處

以28mm的胎來說依使用者體重,建議最高70psi,最低49psi

2021 zipp 303 firecrest 胎壓建議表

這跟以往公路車破百的胎壓來比,實在在不小差距,相信各位有疑問?真的夠嗎?


下面就來說說小索的想法:

 2021 ZIPP 303 與 上一代 ZIPP303相比

2021 zipp303 @SRAM

上一版 ZIPP303


框內寬有些差異 25:21mm (但一個是Hookless、一個是Hook框)

代表即便裝同一條胎,2021 zipp303在同樣的胎壓下可以灌入更多的空氣而有更高的支撐力,這麼看來2021 zipp303的胎壓是可以低一些沒錯

若比較可承受的最大胎壓,2021 zipp303 建議值是72.5psi,舊款 zipp303 125psi,這差異還真不小


而zipp提出三段影片証明在"路況不好"情況下,胎壓低些其實更能省力

(左邊對照組是舊款的zipp303、右邊是新款的2021 zipp303)

這倒也沒錯,但是影片模擬的路況實在真糟,我看比鄉間舖設的水泥路還糟,根本就是石板路,在台灣到底會有多少人會想拿公路車去騎這種路面


那今天反問,若是"路況佳",過低的胎壓是否會造成輪胎過度變形損耗力量,從下面這張圖可以探知一二


2021 ZIPP 303 最高胎壓~72.5psi,胎體剛性~121(N/mm);比照舊款的ZIPP303 最大胎壓可以到125psi 胎體剛性是~160 (N/mm);剛性差異可達~32%之多

胎壓無法打高的2021 zipp303,與舊版相比較為可惜~~~

依廠商的介紹小索覺得2021 zipp303就是個Gravel的輪子,適合走在路面不平整的道路上

用在長途挑戰上,或許也行;畢竟2021 zipp303比舊款輕不少

但最終還是看個人用途,若是常要瞬間發力的公路賽或爬坡賽,或許這輪子並非這麼合適


胎壓這東西,小索是多方思考、多方嘗試,從中找出最適合自己的組合!!

廠商的建議終歸只是建議,自己才是車的主人,騎的""最重要