2017年1月12日 星期四

輪子的剛性重量比

在比較輪子的剛性時是直接看量測的剛性值大小,但這其實有個盲點在,因為在一般情況下輪子愈重,剛性就會愈好
這時只看剛性值稱不上對一個輪子的性能做客觀的判斷剛性高,但若重到不行的輪子,其實並不被一般人所喜愛

圖源:CHC;TU44零式 後輪 的側向剛性圖(推力5-26kgf - 偏移量mm),設計得宜的輪子做出的曲線就會是線性的

前些日子在FB剛好看到有人提出剛性/重量 比值做為判定輪子的一個性能參數
關於這點小索其實蠻認同的,今天就以手邊能取得的輪子來做個比較:

(相關的測試過程可在以下的連結中查到)
https://www.youtube.com/playlist?list=PLrBEQJKF-mgIS7ss4eVm5T6-GUwJmuURX
上述只有 TU44零 式、 Bora ulitra 35 為全碳管胎框、其餘皆為鋁框


由上述的測試我們可以得知:
一、前輪對比後輪非常容易達到高的剛性重量比

二、全碳的管胎框擁有比鋁框更高的剛性重量比,所以用在高強度比賽非常適合
一個輪子若是剛性好、重量輕;攻擊時會有非常即時反應力-這或許稱的上驅動性能

三、09--->15-16年的Fulcrum Racing Zero我們可以看見是重量下降,剛性提升;這也是大廠的製輪理念
同樣套在小索的輪子上也是一樣 從早期輕量化的"2011 XR200 + BITEX R13 + Aero424"到現在的"SOLE TR22零式";剛性重量比大幅提升 42.95-->59.56 提升39%

四、Fulcrum Racing Zero 用上的是鋁幅條,而TR22 零式用上的是傳統鋼幅條
許多人有著刻板的印象,認為:鋁幅條、碳幅條剛性表現一定會好上傳統鋼幅條?
但在實際的治具測試下,TR22零式的剛性重量比也的確好上Fulcrum racing zero;同樣都是用鋼幅條的 XR200與 TR22零式,剛性重量比也有不小的差距
這其實是在印證小索之前所說:輪組是個系統性的東西,好的輪子應該架構在各個零件的搭配上,不該僅僅是把各個零件組合起來

當然單以剛性、重量不能完全判斷一個輪子的性能,小索看過許多國內外的文章,據我所知至少有以下幾種:
1. 剛性  (側向剛性扭轉剛性)
2. 重量  (輪重轉動慣量--不同的輪重會有不同的轉動慣量)
3. 風阻
這也是一般普遍所認同輪子性能的判斷方法
上述這些其實在小索一年前的文章中都有提到,有興趣的人可以看看

培林阻力?(這值通常是很小的而且可調預壓的培林有著不確定性-培林調緊阻力就大、培林調鬆阻力就小,所以少人在討論)


圖源:ZIPP官網; 陶瓷培林 在50km/h下對比 一般培林 約可省去 0.8W功耗 ,這是非常昂貴的選擇


2017年1月3日 星期二

扭轉剛性治具量測 - 後篇

這是CHC做的扭轉剛性表,輪組的年份未標明(不同年份的輪組會有不同的剛性)

經過上一篇的介紹,這次來實際的量測
在這段期間小索取得幾組輪子來做比較:
2015 Fulcrum racing zero、2014 Campagnolo Bora Ultra 35、MAVIC Cosmic SLE、Roval花鼓手編輪、Powertap GS手編輪、DTSwiss 350 手編輪、BARTIME手編輪、TR22 零式


Bora U35, Racing Zero 21 支幅條;可稱的上是大廠輪組中最大的花鼓耳

DTSwiss 代工 Roval 花鼓 24 支幅條,具有特殊棘爪咬合機制:Star ratchet
Powertap GS、DT350,同為DT製作,最大的差異是Powertap GS鼓耳非常大
皆具有特殊棘爪咬合機制:Star ratchet
MAVIC Cosmic SLE 20支幅條
Bitex R13 中規中矩的一顆花鼓

Bartime 花鼓,擁有坊間最大的花鼓耳

SOLE 零式 各方面經過優化的一對花鼓
測試過程的每段影片記錄在下面,並將結果列成表:
https://youtu.be/t5BqmfikukU?list=PLrBEQJKF-mgIe6fhCCH_qQnJyX1lnImPZ

推力值單位為N;記錄偏移值1、2、3、4、5mm 的推力值
同樣的偏移值下,推力值愈大代表有愈高的扭轉剛性

測試結果圖型化,由上至下為扭轉剛性高至低


借由扭轉剛性治具的量測,可解答小索心中的許多疑問:
一、1、2名的"SOLE 零式","SOLE 零式"Strong"差異是在幅條上做加粗,但在扭轉剛性上並沒爆發性的成長

二、Campagnolo Bora ultra 35與Fulcrum racing zero,兩者的框高(35:27mm)與幅條材質(鋼:鋁)皆不相同;但是可做出幾乎完全相同的扭轉剛性;可見鋁幅條對輪子扭轉剛性的表現上並沒有比傳統鋼幅條強上多少

三、Powertap GS,Roval,DT350皆是DT的Star ratchet系統,但在扭轉剛性的測試上皆沒辦法拿到最高分,而且彼此結果差異極大,所以可推得結論:棘爪的咬合點數量增加對扭轉剛性沒有太明顯的幫助(比方Campagnolo 三爪與DT 18爪)
左圖為Campagnolo 三爪,右為DT Star Ratchet



四、"彎頭式幅條"與"直拉式幅條"的差異:"Bitex R13":"DT350","彎頭式":"直拉式"幅條兩顆花鼓耳的大小是相近的,測試的結果也是相近的;借此可得出彎、直頭幅條對扭轉剛性的影響不大

五、MAVIC Cosmic SLE的扭轉剛性敬陪未座,代表著決定扭轉剛性大部份是在幅條的支數與編法;當然直拉式花鼓編法是固定的,也就是花鼓的設計大大掌控扭轉剛性



"SOLE TR22 零式" 還在理論構想初期就想要盡可能做到面面俱到,而在成品的治具測試與路測各方面的確沒讓小索失望
雖然在扭轉剛性測試中拿下最高分,但小索思考一個問題:真有需要這麼高的扭轉剛性嗎?

這就是要實際路測,功率計記錄了功率扭矩的關係圖;請看下圖藍點的部份
這張圖是小索爬坡時所做的圖
Avg power(平均功率): 304W
Avg crank torque(平均扭矩): 34.7N-m
Avg rpm(平均轉速): 84

304W功率並不低平均扭矩34.7N-m是指作用在踏板(曲柄)上;經過大盤與飛輪齒比的轉換
假設是
50/25T --> 17.35N/mm
34/28T --> 28.58N/mm
上述就是一般人能踩出的平均扭矩,其實並不高

那何時需要高的扭轉剛性?
最輕的齒比,轉速帶不上來,踩踏無法順暢回轉時,就會做出高的扭矩

2016年12月14日 星期三

由剛性來看DTSwiss 鋁輪組的進化史

輪子的側向剛性記得早在2008年就有相關測試數據
這是一個"標準的測試規範",走到哪都是通用的
若是"治具剛性高","施力準確";各家做出來的數據就不會有太大的誤差
MAVIC告訴大家輪子側向剛性的重要與側向剛性的測法
並貼出Tracomp spoke(R-SYS)的數據歡迎大家來challenge

而各家的輪組都有一些特性在;像MAVIC的輪子就有好的側向剛性,連最入門的2016 Aksrium 小索測得也有46.75N/mm


2016年12月11日 星期日

SOLE TR22 零式 與 TR50 零式 平路測試

常常聽人說,用上板輪時速40km/h巡航,坦白說這問題在小索心中是個極大的問號
小索是個愛騎車的人,也因為騎的多所以知道要長時間維持在40km/h實屬不易
而也因此任何的說法都會力求客觀性與數據佐證

在測試之前先做一下器材與路線的介紹
測試者:小索

車架:DARE MR1

功率計:Powertap P1

姿勢:剎把位

輪組:
TR22 零式 (22mm tubeless全鋁框 - 約1320g);外胎 前/後 皆為 Innova Regulusone
TR50 零式 (50mm tubeless全碳框 - 約1520g);外胎 前/後 Schwalbe pro one/Innova Regulusone
(外胎皆為無內胎)

路線:河堤邊,車少,路線折返一趟;來回是27.7km

而測試的時間略有不同
TR22零式是 2016/12/1

 "TR50零式" 是 2016/12/6
整個騎乘的過程要力求功率的穩定,如此一來數據才會具有參考性~~~~


結果就直接看統計:

單看速度的提升是1.6%,好像還好;我們再往下看

這次把平均心跳加進來,速度提升 1.6%,心跳還少4下
看到這,眾多車友可能會覺得 TR50零式 的平路的確有厲害速度小提升還讓你心跳更低,那再往下看



這張圖連功率都加入,我們可以發現 心跳少4下,但功率提升2.21%,均速提升1.6%
這些數據可以解釋幾種狀態
一、心跳低4下,功率卻多2.21%;其實已經呈現一種脫勾的狀態(心跳低4下,當下TR50零式在騎乘時的確讓小索有較輕鬆的感覺)
人的狀態是每日都不同的而且落差還不小,當您覺得狀況好的時候可以更低的心跳踩出更高的功率;若你在這時剛好去試不同的輪子時,你會直覺的認為這輪子是好騎的
這就是小索一直所說的人的主觀感受,但實際上搭配功率計來看我們可以發現"人"的感受並非這麼準確

二、功率提高2.21%,均速提升1.6%
看似提升有限,但是要知道若扯上風阻;功率與時速的關係就會成三次方比
意思就是在時速34.05km下,用來低抗風阻的功率是X
那在時速34.6km下,來抵抗風阻的功率就是   (34.6/34.05)三次方 * X =1.049X

以總功率(胎的滾阻、自行車內阻、人+車風阻)提高2.21%可讓均速提升1.6%
雖然看似少,但小索個人認為已經是不錯了

三、高框的輪子可否讓我在平路省到力

看到最後一項 作功,兩者其實非常接近,那TR50 零式 有幫我省到力嗎?
其實是有的,原因很簡單,因為用 TR50 零式 的均速較快1.6%,會有多的耗功被風阻吃掉
但實際結果兩組輪子還能達到極接近的作功,的確有省到力,只是不多而已

四、最後就是外在的因素~~~~當日的風向
這是TR22零式騎乘日
藍線時速橘線坡度,在回程雖為極緩的下坡,但時速還是比去程慢
代表就是當日的風是有點大的!
而風大就愈會影響到乘騎的均速,對TR22零式的騎乘結果是較為不利的

而風向在一天在就有可能改變,以環法來說會在ITT時會依車手總騎乘時間倒序出發;就風向的因素來看這是很合理的作法

經過這些數據的分析,高框的輪子的確可以讓你騎的稍快,只是效果有限而已
平路要快應該想辦法從人的騎姿去著手,趴的愈低、風阻就愈低;效果比換高框輪明顯的多

所以小索認為:
凡人板輪是騎帥的,神人板輪是騎帥也騎快的


最後附註:當然上述只是比較過一次的結果,若要下結論應該是要交替騎個十次百次最後做量化分析才稱的上是最科學的作法

2016年12月1日 星期四

扭轉剛性治具量測 - 前篇

何謂輪子的扭轉剛性,去年小索有寫一篇文章
而年初時也有針對CHC所做的扭轉剛性測試寫了些個人意見
有興趣的人可以看看

在11月時,小索去了CHC一趟,除了驗証自己的治具外,另外就是了解其它測試內容,也因此獲得許多寶貴的經驗;透過彼此的交流,今日讓扭轉剛性治具得以完成

方法如下,固定住輪子,並用特製的"板手"卡在棘輪座上進而施加扭矩
感謝車友楊先生幫忙特製的板手
將磁性座架在特製板手上,百分錶量測與輪框的錯位值

實際操作影片如下:

當推力愈大,框與板手會有更明顯的錯位
依照錯位1mm, 2mm, 3mm, 4mm, 5mm 分別記錄所需的推力大小
想當然爾,同樣的錯位值,所需的推力愈大,就代表著輪子的扭轉剛性就愈好
而為何要針對不同的錯位值來記錄推力大小?因為扭轉剛性本身並非線性
所以在一個測試中會針對1-5mm錯位值共做五次記錄
上述就是扭轉剛性治具的操作原理

下一篇就來實戰吧!!!

2016年11月24日 星期四

SOLE TR22 框體介紹

夢想就是要創造一個 輕量、耐用、高剛性、路感極佳 的輪組
輪子本身是由輪框、鋁頭、幅條、花鼓組合而成
好的輪子應該架構在各個零件的搭配上,不該僅僅是把各個零件組合起來


低框雖然輕,但在剛性與風阻上比不上高框的輪子
所以需從框型來做補強
合金材質與框型的改變
框體材質選用6066鋁合金,比市面上常用的6061系 抗拉強度(Tensile strength)高上30%
並將框外型設計成圓型狀(弧型板邊),增強了剛性,並較一般A字框、方型框有更低的風阻

也因此TR22框體與XR200相比,雖然重量相近,約385-390g;但編成輪組後的側向剛性,有10-15%的差距;
也比DTSwiss 新框體 RR411 輕上45g(2016 DT RR21輪組所用的框體)
6066鋁合金有較高的抗拉強度,該框體所能承受的最大幅條張力是140kgf,比RR411高上20kgf

框體設計成Tubeless(無內胎)型式
Tubeless 可相容於 Clincher 胎型式;Tubeless外胎+預灌補胎液,提供了管胎般的極佳路感、與強大的防刺力

框體內部入胎與扣胎的深度甚至是弧度都經過不斷的反覆計算與測試
才能達到不難裝胎,好打氣

經過車狂之家實測5 條Tubeless外胎 - IRC Formula tubeless light, Innova-pro Regulus tubeless, Schwalbe pro one, Vittora Corsa speed,Giant GAVIA SLR 皆可用一般的落地式打氣筒灌充,不需動用到空壓機!

打氣的難易度,較一般市面上Tubeless框來的更優


而Tubeless少了一條內胎,不僅重量更輕,而且滾動阻力更低
(rolling resistance 測試 時速29km/h 負重42.5kg,約可少3-4W)


SOLE 零式花鼓特性介紹-前篇 
SOLE 零式花鼓特性介紹-後篇

極佳的側向與扭轉剛性
1320g超輕輪重
特製輪框鑽孔,降低幅條斷裂機率
雙邊四角鋁頭不僅輕也可避免斷裂的發生
大培林採用,提高其耐用度
框體弧形面設計、輕量扁幅條,降低風阻
無內胎支援,給予使用者安心、穩定及舒適的騎乘感

SOLE TR22 零式就是小索盡可能達到最佳性能的組合






2016年11月17日 星期四

SOLE TU44,CHC側向剛性測試驗証

科學是很精密的--這是小索在學時一位老師常掛在嘴上的口頭禪
這個準則一直在小索心中,公布的任何數據都要力求公正性,公開透明


2016/11/14 帶著 SOLE TU44 零式 ,至公証單位CHC 進行前後輪側向剛性數據檢測

小索在家使用側向剛性的治具已近1年,但一直以來沒機會驗証其準度
今日的目的就是為了跟CHC的百萬測試機台做個數據上的比較
CHC 萬能材料試驗機

固定住輪子的治具也是異常的粗壯

此探棒頭可同時施加推力並記錄位移量

開始前先與技術人員對談了解測試過程
量測點:1. 氣孔處,2. 與氣孔處差90度位置且需在幅條上端
推力範圍 :5-26kgf   推力與測點為同一支探棒(處在一直線上)
治具架好後,一按開關,接著圖表就出來了!
施力與偏移量應為線性;取5-25kgf斜率














同步轉貼MAVIC檢驗側向剛性流程

MAVIC推力值是0-20kgf;而CHC推至26kgf,已高於MAVIC的測試推力峰值
只要輪子的剛性夠,設定正確,施力與偏移量就會成線性關係,詳情可看這篇:CHC的輪組測試--側向剛性







過了幾天後,收到CHC的報告(共三頁,不可摘錄)
受測輪 SOLE TU44 零式

前/後輪重為:0.55+0.71=1.26kg



2016/11/14 CHC 量測的數據
SOLE TU44 零式 前輪側向剛性(幅條間=氣孔處):55.6N/mm
SOLE TU44 零式 後輪側向剛性(幅條間=氣孔處):50.8N/mm


2016/10/27 小索用治具量測的數據(https://www.facebook.com/soleroadbike/posts/1248601851876428:0)
SOLE TU44 零式 前輪側向剛性 氣孔處 54.8N/mm

SOLE TU44 零式 後輪側向剛性 氣孔處 49.95N/mm 
雖然小索是用"手"推力,治具也不如CHC來的粗壯,但數據上僅比CHC低估了1.5%左右

事後跟CHC 技術人員討論:因為治具並不是同一台所以測試上多多少少都會有些誤差
聽對方這麼一說,我也釋懷了!!


結尾
自從小索去年看見CHC的測試數據,經過一年的努力,研究國內外各家輪組,並用治具做驗證;終於做出我心目中 輕量 且頗具 剛性 的輪組

而一直以來小索直言不諱的個性也得罪了不少先進與前輩,但提出的數據都有其依據
也秉持著數據會說話的精神
小索相信大家都是為了做出更好的產品而努力的