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小輪徑,對于騎行與性能產(chǎn)生了怎樣的影響?
這個話題,只在小輪折疊車的范圍內展開,原因是明顯的:公路車、山地車這兩大主流車系,經(jīng)過幾十、上百年的發(fā)展演化,已經(jīng)基本形成定局:標準公路車輪徑為700C、標準山地車為26寸輪徑。唯獨對于折疊車來說,輪徑的規(guī)格最為復雜繁多,可謂百花齊放、百家爭鳴!既有少數(shù)采用與標準公路車、山地車相同輪徑的折疊車,也有更多的其它小輪徑規(guī)格,包括24寸、20寸、18寸、16寸、14寸、12寸、還有更小的8寸、六寸等。從目前來看,折疊車的輪徑仍以20寸為主流、占有最大的用戶群體。
為什么大多數(shù)折疊車都采用了比標準公路車、山地車更小的輪徑?基本理由是出于折疊的需要――因為它是折疊車,要充分體現(xiàn)其便攜易用的特點――減小輪徑有利于縮小折疊后體積、方便于提攜與存放,這是折疊車的一個重要指標。當然,縮小輪徑也還有其它方面的理由、或者說意義――有利于減輕輪組與整車重量、轉向操控更加靈敏而有利于市區(qū)道路的穿行、從人車比例上更有閑適的騎行感,如此種種的理由吧。
而當采用了這種更小的輪徑后,對于騎行、對于整車性能方面究竟會產(chǎn)生怎樣的影響?
采用較小的輪徑后,首先影響到的是車輛配置中速比與齒比的變化。
按人們習慣的思維,覺得小輪車是肯定跑不快、跑不遠的,為什么呢?因為輪子小嘛。。。這似乎是一種理所當然的觀念。還記得當初我第一次騎20寸的折疊車EA062參加車隊的百公里騎行活動時,許多車友都投以不屑的目光,而后在騎行途中被一一超過、甩掉后才覺到了郁悶(多半是山地車);當我用16寸的PSL跑完160公里回來、并以27km/h 的平均速度跑完70公里行程,也有人瞪大眼睛表示懷疑。。。這些都是很正常的,因為沒有將“速比”的因素充分考慮進去。人體發(fā)動機的功率確實是非常有限的,人體發(fā)動機驅動雙腿所能達到的最高蹬踏頻率,也同樣是有限的,因此在一定的齒比下,小輪徑車在理論上速度應該是慢于大輪徑車的。但是影響一輛車騎行速度的(理論上),其實是“速比”:“速比”=“齒比”ד輪徑”。也就是說,只要在配置中達到足夠的“齒比”(足夠大的牙盤齒數(shù)、足夠小的飛輪齒數(shù)),小輪車也一樣可以擁有與大輪徑車同樣的速比、同樣的理論高速度!所以通常小輪折疊車(特別是運動型折疊車)為了達到較高的騎行速度,往往會采用比標準輪徑單速自行車更大的齒比,以提高極速性能和巡航速度(從理論上說,只要滿足一定速比的要求,小輪車完全有理由跑得與大輪徑公路車一樣快、甚至更快――不過這僅僅是理論上的,在實際中仍會受到種種限制,事實上小輪折疊車永遠不可能達到或超過公路車的速度,盡管它可以跑得相當不慢,這個后面再討論)。
輪徑的縮小,對于騎行性質本身也產(chǎn)生了若干影響。更小的輪徑,使得輪組重量得以減輕,起步加速性能更好;更小的輪徑,使得車把操控更加靈活、靈敏,更有利于應對城市道路人流車海的復雜多變環(huán)境而游刃有余;小輪徑車在整體人車比例上看,更加給人以輕松休閑的感覺,感覺騎車本身是一種游戲和玩耍。。。這些是小輪車的優(yōu)越性所在,這些特性與折疊車的特性相符的、是小輪折疊車優(yōu)勢的體現(xiàn)。 自行車旅行論壇不過凡事總是有利則有弊――所謂“得失相倚”!更小的輪徑也同時給騎行帶來一些不利的影響,以下著重就此相關方面作一些探討:
更小的輪徑,使得車輪慣性較小,起步雖快、但保持速度卻不易;更小的輪徑,使得車輛的路面通過性能(跨越能力)降低,在較差的路面上受到更多的限制,更多地受到騎行環(huán)境的影響;更小的輪徑,可能使得車把顯得過于靈活而不易操控(這幾乎是每一個新手第一次騎這種車時都會共有的感覺),也就是操控穩(wěn)定性會有所降低,特別對于新手來說,可能有安全方面的影響;小輪徑車給人以“玩具”、“女士車”、“童車”的不好印象。。。這是同一事物的兩面性、其不利的一面。
小輪折疊車是一個相當復雜的東西,小輪徑所產(chǎn)生的影響還遠遠不止于此。當采用子較小的輪徑時,它對于整車設計中、不僅僅是在齒比,而且在構架、剛性、通過性能、滑行性能等各方面都會產(chǎn)生相應的影響,這些因素也最終會影響到整車性能的表現(xiàn)、并對騎行本身產(chǎn)生一定影響。(
這里所指的重心有兩種概念:一個概念是“絕對重心”――車手在騎行狀態(tài)下的高度與重心。小輪折疊車的設計中,通過座墊高度、車把位置、中軸位置及前、后軸間距的調整,完全可以使得它的騎乘姿勢與標準大輪徑自行車達到一致(注重人體工學設計的小輪折疊車,不會因為輪徑變小而影響騎乘姿勢與舒適性,不管是20寸的SP8、或16寸的PSL,實際騎乘姿勢和感覺,與大車都沒有太大差別),那么這時的實際重心高度,與騎行標準輪徑大車時是基本一致的。另一個概念是“相對重心”――相對于車輪運動的滾動轉軸(前、后花鼓)而言,騎小輪折疊車時的重心則偏高――雖然騎乘者的高度不變、但因為較小的輪徑,軸心的高度比標準大輪徑車降低了許多。舉個簡單的例子:當在騎行途中遇到同樣一塊凸起物時,大輪徑車也許可以無視它的存在、直接碾軋過去,而小輪徑車可能因此突然受阻而導致車手向前翻出;當在高速騎行中以前剎制動時,小輪徑車更容易發(fā)生前翻現(xiàn)象――這就是因為小輪徑、相對重心較高所產(chǎn)生的影響。
第二是小輪徑對于整車構架上產(chǎn)生的影響。
因為小輪徑車的緣故,車架頭管與碗組的位置要低得多,然而車把的高度卻必須滿足騎乘者的身高要求、不會因為輪徑變小而有理由降低,因而更長的頭管此時就成為一種必須;但它還不僅僅是小輪車、而且是小輪“折疊”車,為了“折疊”的緣故而不得不采用活動接合式的折疊式頭管、或者拆卸式頭管,如此,一方面那長長的頭管將產(chǎn)生更大的杠桿效應、且剛性不足,另一方面活動接合式的設計更帶來了結構上的不穩(wěn)定性,同時這種長頭管設計,對于車架頭管及碗組的強度,也帶來更為嚴峻的考驗,大多數(shù)小輪折疊車的頭管都有剛性不足的共同弱點、不適合大力搖車騎行。與標準運動自行車相比,在加速沖刺時或者爬坡時,可以拽車把借力與發(fā)力,但這種做法對于小輪折疊車來說則不太適合。。。爬同樣的一座山,我在使用公路車、SP8、YA612時,有著極其鮮明的不同感受:騎700C公路車時可以放心地大力拽把搖車,騎20寸的SP8時可以稍加借力,騎16寸的YA612時完全靠腿去蹬,雙手只是扶把而已,那長長的車頭管實在是太軟了,如果去大力拽把,很擔心車頭管會一下子就被拉斷
采用更小的輪徑后,同時也為了折疊的設計,使得小輪折疊車的車架高度通常較低矮,沒有足夠的空間使用公路車、山地車那樣的三角形穩(wěn)定結構設計,車架多半都采用單橫梁式構架,同時更是出于折疊的需要,大多數(shù)小輪折疊車都使用了車架橫梁中斷式折疊設計(以DAHON折疊車為典型代表,世界知名品牌的還有Brompton、KHS等,也都是同類構架,其它品牌的更是不勝枚舉,僅有Birdy、Go Bike等少數(shù)幾款采用了車架無折疊的設計算是例外,要兼顧折疊的便利性與一定的性能,這確實不是件容易的事!)。由于小輪折疊車低矮的車架,因而必須采用更長的座桿,以滿足騎乘者達到合理騎行姿勢的要求。為了解決座桿強度問題,所以小輪折疊車的座桿通常采用比標準運動自行車更粗的直徑。低矮的車架、長長的頭管與座桿、單橫梁式(并帶有折疊關節(jié))構架,這樣的車架在強度、剛性、輕量化等方面都是無法與標準公路車、山地車相匹敵的,而車架卻是一輛車的靈魂、是決定其性能的根本點所在。較小的輪徑、以及折疊關節(jié)的存在等等。。。種種因素相互交合,最終直接或間接地對于折疊車的整體性能產(chǎn)生影響,并決定了小輪折疊車的性能、用途與使用環(huán)境,注定了它是屬于“休閑運動”的類型,而不適合作為競速或越野等“極限運動”。DAHON折疊車中即使是裝配了前后避震器的小輪折疊車,也都在車架醒目位置上注明“不得用于越野”的警示字樣;即使是車架無折疊的前后避震型折疊車Birdy,太平洋公司也一樣鄭重提示不得用于Off Road騎行
第三,是小輪徑自身對于騎行與性能的影響。上面所討論的,主要還是由于小輪徑的采用,連帶產(chǎn)生的車體構架上的變化、騎乘重心分布的不同等,以及這些對于騎乘與性能表現(xiàn)的影響。那么小輪徑本身,對于騎行與性能究竟有怎樣的影響呢?前面說過,較小的輪徑有利于減輕輪組重量、提高起步與加速性能、有利于更加靈敏地控車,但不利于保持速度、而且對于路況的適應能力降低。而其實在這里影響小輪車性能發(fā)揮的,還有其它一些因素,其中包括花鼓的磨擦阻力、更包括騎行中的滾動磨擦與阻力。先說花鼓的磨擦阻力,這一點比較容易理解:因為輪徑較小,要想達到與大車同樣的速度,必須依賴于車輪更快的轉速來實現(xiàn),從理論上說,小輪徑車對于花鼓的順暢度,應當有更大的依賴性和更高的要求。我們以700C的公路車作為參照,對比看看下面的數(shù)據(jù):使用700*23規(guī)格車胎的公路車,輪周長約為2.133m,在30km/h的時速下,車輪轉速為234.4轉/分鐘,即3.9轉/秒;假設為20寸輪徑的小輪折疊車(以20*1.35規(guī)格為例,輪周長為1.490m),要達到同樣的時速,車輪轉速則需要達到335.6轉/分鐘,即5.6轉/秒。從這里看,車輪轉速的提高所造成的影響似乎還不算太大,自行車花鼓原本就只是低轉速軸承,略提高一點轉速,在實際騎行中倒不會有明顯的磨擦阻力感覺,只是加快了軸承與車胎的磨耗而已。。。。。。然而,當輪徑進一步縮小,到了8寸、6寸輪徑的時候,這個花鼓轉動的磨擦阻力問題,也許就有必要重視了。以8寸輪徑的Carry Me為例,輪周長為0.635m,要達到30km/h的時速,車輪轉速需要787.4轉/分鐘,即13.1轉/秒。當然,此方面的影響目前只是猜測,因為我還沒有具有試騎過這種超小輪徑車。(以上車輪轉速的計算公式為:30000米(1小時行程)÷輪周長(單位米)÷60(分鐘),計算結果的單位為“轉速/分鐘”。不知這個計算公式是否正確?還請各位幫忙看看。。。PS:偶的數(shù)學成績一向不好)再看看路面磨擦阻力對于不同輪徑的騎行性能影響――這又是影響小輪徑車性能發(fā)揮的更重要因素(類似的問題,記得以前好象討論過,現(xiàn)在重新提出來探討一下)。當自行車在行進中,車輪通過車胎與地面接觸,由于承受了車手與車的重量負荷,以及受路面平整度、硬度的影響而產(chǎn)生磨擦力。這個磨擦力一方面是車手驅動車輪前進、或者捏閘促使車子停止時,所必不可少的依托(我們通常稱其為“抓地性能”。抓地性能還與車胎、路面環(huán)境等有關,但不在本話題討論范圍);另一方面它又是自行車在騎行過程中所需要克服的主要阻力之一(我們習慣稱之為“滾動阻力”或“路阻”。此外還有風阻、傳動系統(tǒng)的機械磨擦阻力等,也不在本話題討論范圍)。。。。。。這是一個矛盾體的對立兩個方面:如果完全沒有這種磨擦力,那么車子既無法前進、也無法停止;如果這種磨擦力太大,又會嚴重影響騎行效率和速度、耗費車手太多的體力。
自行車旅行,自行車運動,自行車,自行車裝備第一種完全沒有磨擦力的情形,在實際騎行中幾乎不可能出現(xiàn),畢竟有車手、車身共幾十公斤、甚至一百多公斤重力負荷的存在。當路面材質、硬度與平整度,以及車胎與胎壓相同的情況下,這個重力負荷越大、磨擦力也就越大、滾動阻力也越大。通常為了達到更加輕快騎行的目的,我們會通過種種方式,盡可能地減小這種滾動阻力;而當減小滾動阻力的同時,抓地性能也會隨之降低、包括制動性能。比如公路車就是一個極端的例子,它采用細車胎、高胎壓,以最大程度地減小路阻的影響以提升速度,然而公路車的制動性能也是相對較弱的,因為它的設計中所注重的是效率與速度,公路車夾器的制動性能遠遠達不到山地車V剎的制動性能,為什么公路車不選用性能更強的V剎?因為實際制動性能不僅與夾器有關、還與其抓地性能有關,它的低阻車胎實際抓地性能有限,更加強悍的夾器并不能實際提升其制動性能――嚴格意義上說,公路車是為在平整公路上無障礙騎行環(huán)境而設計的!
再回到原來輪徑的話題:不同大小的輪徑,會對于滾動性能和抓地性能會產(chǎn)生相應的影響么?我這里的答案是肯定的,原因也就在于抓地性與滾動阻力這一對矛盾的影響。
首先,車輪(包括車胎在內)的圓整度,是保證輪子得以順利滾動的基本前提,如果一只輪子不夠圓整,那么它當然是無法在地面上順利滾動的,這是基本常識;其次,事實上在騎行中,車輪通過外胎與地面接觸的部位,并不是理論上的一個“點”、而是一個“面”,這是由于重壓而導致車胎與路面接觸部位的變形而產(chǎn)生的。以下用略為夸張的圖示來作說明:
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