2015年12月30日 星期三

CHC的輪組測試--側向剛性

繼續來講述一個輪組重要的參數--側向剛性
側向剛性是指輪組在受側向力時會有一個偏移量,可以看這篇介紹:輪子的側向剛性

所以說當抽車時(比方爬坡、沖刺),下坡過彎時;可以體現出一個輪子側向剛性的重要
尤其在下坡時,擁有好的側向剛性,可以讓你的輪子穩穩的過彎
這已經不是效能,而是安全性上的問題
側向剛性不好的輪子,甚至可能會讓你在過彎側滑出去

若你是個敏感的人,或是體重重的人,就會知道三大廠(MAVIC,Campagnolo,Shimano)它們的輪子側向剛性都有一定的水平,而且是後輪;其實前輪隨便編都不會太差

測試側向剛性的方法如下:

水平架設輪組於擁有無限剛性的治具上,棘輪側朝上,於輪框煞車面處向下垂直施加200N 
記錄看看會讓輪框偏移多少mm,往回推可得知 剛性值(N/mm)


測試方法大概就是這樣,全世界都差不多,若你的治具設定沒有問題
出來的數據就是個絕對值,可以拿來跟別人測的數值做比較
看到這眼尖的人可能會發現幾個問題:
一、假設一個輪子的側向剛性是200N/5mm,那40N推力之下就真的會讓它偏移1mm嗎?
二、後輪的施力為何要從傳動側往非傳動側推
三、為何施力是200N?


一、起初我也懷疑推力跟偏移量是否為線性,直到自己有了治具測過才知道,真的是線性關係,這我已經驗証過了

大力感謝車友楊先生的幫忙,沒有他的話不會有這治具

二、那為何要從傳動側往非傳動側推??原因很簡單,因為非傳動的張力比較低是弱邊
實際上我們在做 推力 偏移量 的線性圖會像上面那樣
圖中紅色圈圈處就是非傳動側幅條張力為的轉折點,當推力大到會讓幅條完全失去張力時
此時輪框的偏擺量會極巨的升高
由這點也可以看出來,為何廠輪的後輪幅條張力都比前輪高,就是為了要讓轉折點延遲出現

三、為何施力是200N? 照MAVIC的解釋是測試一級車手在全力衝刺時的數據
我也想不到方法去驗証,就先信他了!

基本講完了,就來解釋CHC測試數據的意義
前輪第五名還有60N/mm,後輪第五只剩41N/mm
這就是一般輪組普遍有的特性,前輪的側向剛性比後輪好太多
不說你也知道,後輪負重明明就比較高,需要加強的反而是後輪

那多少的數值才是夠的呢?N年前國外的網站就有做個結論:
Recommendations to optimise racing performance:
Basically, only heavy riders, or racers looking for extreme performance need stiffness at all cost. Over 80kg, the racer should focus on wheels over 40N/mm of lateral stiffness.
Between 70-80kg, wheels under 35N/mm are likely to impair performance in some race situations. And finally, racers between 60 and 70kg would be best avoiding wheels with lateral stiffness
below 30N/mm.

歸納數據如下:
車手體重<=60kg        30N/mm
車手體重<=70kg        35N/mm
車手體重<=80kg        40N/mm
車手體重<=90kg        45N/mm
車手體重<=100kg      50N/mm
每多10kg,就要多個5N/mm,當然這只是個大概
(老外普遍較大隻也有力,我想這數據已經算是高標準了)

所以基本上你是對剛性很要求或下坡很拼的人,若體重達到70kg,上述只得一顆星的輪子請謹慎考慮!!(側向剛性僅30N/mm上下)




二星的話就是70-80kg出頭的人(側向剛性在41N/mm以下)

當然硬要騎也是可以的,不是說輪子會壞掉,而是在側向剛性上可能無法達到你的要求,外帶可能有容易偏擺的問題

側向剛性是選擇輪組很重要的一環
基本上挑選輪子應該要先找符合你體重的剛性,再去決定你的需求
(比方外型,框高,重量………)
超過自身體重之下過多的剛性是無用的,因為 剛性高 往往約略於 輪組重

依我目前的產品線
80kg以下的可以用XR200/XR27R(或XR22T這組合)鋁框,重量可以在1400左右
若是90kg以上,就需要用到XR31RT,XC279,XR380這些比較堅固的鋁框,重量會超過1500g


鋁框要做到輕量高剛性是有難度,目前也正朝這方面努力
花鼓幾何,幅條粗細,框的板型都需要大改
所花的金錢與結果是不成比例的,不過我就是想做些不一樣的東西

這就像DT RR21整個花鼓、幅條、框跟DT公版的花鼓、幅條、框跟都不一樣
你拿DT公版的東西再怎麼湊,也湊不出相同重量一樣剛性的東西來


結尾了,公布一些大廠牌輪子的側向剛性
Campagnolo shamal Ultra 前/後 47/44(N/mm) ----CHC測試
Shimano WH-9000 C35 CL前/後 59/50(N/mm) ----CHC測試
Mavic R-SYS SLR 前/後 55/55(N/mm)  ----MAVIC自測
三大廠的前輪都進不了前五名,但後輪都在前五名內

Vision Metron 40 clincher 54/36 (N/mm) ----CHC測試

其實……………大廠一直都知道重點在哪













2015年12月29日 星期二

ZIPP 808 NSW 棘爪構造

這是新的ZIPP 808 NSW  HUB,跟現在的ZIPP 77/177 (77/177只是型號不是重量)
差在棘爪的設計不一樣

光看圖我覺得有點冒險,所以ZIPP只在一個型號用上它,就是三鐵的輪子上



看圖說故事,來分解如何做動的

當組裝起來後,兩個棘爪環會放置到其位置上



左邊的棘爪環上有三個磁石,讓左右的棘爪環組裝後可以always貼在一起(磁石會讓棘爪環帶磁性而貼在一起)
如此一來 正轉就咬合,空轉就會有咔咔咔的空轉聲
為何我會說有點冒險呢?看看以下的材質
鋼的棘爪環要卡在鋁的棘輪座與本體上
用久了撐不撐的住是個問題

所以zipp把這設計先用在"最不需要扭力"的三鐵輪組上,三鐵講求的就是穩定的功率與速度
一方面也是試試水溫囉~~~~









2015年12月14日 星期一

來聊聊CHC的輪組測試 --- 風阻篇


今年 單車時代委託CHC(財團法人自行車暨健康科技工業研究發展中心)做了一些國內23對輪組測試
包含的項目有:風阻、側向剛性、扭轉剛性………可惜單車時代並沒有解釋這些數據背後所代表的意義
我個人對數據的東西一直很有興趣,今日就以我的認知來與所學做個解釋,若的誤的地方歡迎大家討論指教

相關測試的方法如下:
http://cyclingtime.com/tw/documents/5978.html

以下是節錄重點:
首先風洞的測試只測前輪,裝胎,時速50km/h,而且輪子轉動有達到所相應的風速(50km/hr)

取0度、5度、10度、15度、20度各數據加總的平均值
0度

其實CHC的測試是完全跟國外的測法一樣,只不過拿到國內就顯的有些不適用
比方說時速50km/h,台灣一小時平均能騎到這速度的我想少之又少(其實應該說沒有)
若是能把速時降為40km/h測試出來的結果就比較有參考性

再來第二個,對應的轉動裝置在不同的輪子下也有不同的功耗


下面是我在家裡測的,輪子空轉時,速度--時間 關係
  
藍線是時速,而底下橫軸是時間,完全不是線性,而是成一個二次方曲線
原因就是風阻與速度平方成正比:

輪子在空轉時就要抵抗風阻,風洞測試結果風阻愈大的輪子轉動所耗的功理應也愈大
風洞測試應該要把各個受測輪子"轉時的阻力差"算進去才能更貼近現實

現在我們來看結果:
我們看到要能達到5星框高都要在50mm以上
而4星級的就很多,有些還是鋁框的輪子框高有的甚至不到25mm
一般人的認知是框愈高風阻愈低,這是對的,但忽視了幅條的影響其實非常大
我們拿其中一個例子來看看: SAMUEL Fatboy 1060框高雖近45mm,但走的是極端的3mm碳幅條,依小索觀點這就是導致在該測試中落居倒數第二的原因(而最後一名TENY,那是2006年出品的鋁合金鑄造輪-一對重約4kg)

那風阻出來的數據單位是(克-g),我們可以用更白話的方法來解釋,g克等於多少W(瓦)
這時回想起國中物理(抱歉本人的數理水平只有國中程度,能理解的並不多)

W=F*S (作功=力*距離) 
作功的單位是焦耳(J)
力的單位是 N(牛頓)
距離的單位是m(公尺)

P*t=F*S(功率*時間=力*距離)
P=F*S/t
P=F*V(功率=力*速度)
功率的單位是瓦特(W)
力的單位是 N(牛頓)
速度的單位是m/s(公尺/秒)

所以拿第一名的HED JET6 193g跟 SAMUEL Fatboy 1060 393g
差值是200g,我們可得出時速50km/h 下的功率差是:
(393-193)/1000*9.8 * 50000/3600= 27.22W(這只是前輪,而且還少算了讓該輪子維持在50km/h的功率差)

那時速40km/h,30km/h下能差多少?風洞沒測時速40km/h下
我們可以大概用數學式來推算:
風阻跟速度平方成正比

本來50km/h下的風阻差是200g
40km/h 下就會變為: 200/(50*50)*(40*40)=128g
30km/h 下就會變為: 200/(50*50)*(30*30)=72g

128g風阻換算為時速40km/h下的功率: 0.128*9.8*40000/3600=13.93W
72g風阻換算為時速30km/h下的功率: 0.072*9.8*30000/3600=5.88W
(當然這是數學式推算,實際還是要風洞測試才準確)



總結一下:我個人認為CHC的測試開創了台灣輪組的新頁
客人可以看數據來挑你所需要的輪子,而不再看廠商天花亂墜的業配文

當然挑輪子最重要還是挑順眼的;3mm碳幅條雖然風阻大
但是我們可取其優點避其缺點
像MAVIC R-SYS不也是這麼做的嗎?








下一篇要介紹的是:CHC的輪組測試--側向剛性

2015年12月8日 星期二

何謂選手,叫選手試輪子?

日前去廠商那,聽到有輪組廠在抱怨,說CHC的測試有問題,明明叫選手試評價都不錯的,比Shamal還好

Shamal的剛性有一定的水準,但是輪框的重量並不算輕
叫選手去試,當然會覺得比shamal好是可以理解的

(稍微瞄一下他的輪子,很輕呀;難怪"選手"會覺得不錯)

這道理很簡單,只要把框做輕,讓體重不重的人去試,可能就踩不出剛性的上差異;因此會覺得好騎
若今天你叫一個80-90kg的人去試你的輪子,他會覺得軟打你槍了~~~~(好吧,以台灣人的個性可能也不會明講)


選手是什麼,依照 Training and Racing with a Power Meter 中有個表叫Power profile
就是你的 功率/體重 得到一個比值(我們看FTP = 20min 平均功率的95%),可能3,可能4
甚至可能5,台灣我想沒人到6

W/kg  5.42-5.87就可以算是國家級的(PS:在台灣或是亞洲請降一階,4.89-5.33就算了,抱歉沒有貶低的意味只不過認清事實才有進步的空間)

這個比值要大,簡單來說就是功率很大體重很輕
假設今天一個人FTP 300W,體重 60kg;一除是 300/60=5
跟另一個人是 FTP也是300W,但體重80kg;300/80=3.75
60kg的那個會被歸為很會騎車的人,而80kg的那個只會被歸為凡人
那兩個功率一樣的人,就體重不同,哪個人對輪子的剛性要求比較大?當然是體重重的人

今天你要賣你的輪子,叫選手來試騎寫評測是對的,因為有選手的光環加持


但若今天你是要做好的輪子,那叫大體重的車友來騎才對,才能知道剛性夠不夠

這就變成二選一了,是要 輪子好賣?還是賣好的輪子
唉~~~我想各行各業為了生存都會選一;而選二的人都被當異類跟瘋子(坦白說我寧可當瘋子)







2015年11月24日 星期二

MAVIC Ksyrium SR 維修

客人的Ksyrium SR後輪,說給組輪廠調整過
我拿到手時嚇了一跳,張力幾乎沒有
(看來天天在編輪的組輪廠,也不是真的很可靠)

騎了一段時間,也也沒把輪子搞壞,可見MAVIC的確有很多值得學習的地方

介紹:
用的是MAVIC最引以為傲的技術之一 Tracomp,就是(碳纖幅條+它的接合方式)
碳幅條這東西台灣也有輪組廠在用,不過效果只能說天與地的差別
國外的廠商用了不僅輪子更輕還富有剛性(效能),而台廠的用了輪子也很輕,同樣"笑能"也很驚人
問題就卡在搭配上,MAVIC的目標是先有剛性再求輕,而台廠的目標是只要輕就好(輪子輕就好賣,剛性能吃嗎?)
MAVIC為了達到剛性,把花鼓的幾合、編織方法與鋁頭接合的方式全部重新設計
絕不是隨便個543拿所有市面上量產的公版品只換個幅條編一編所能比擬的

左側是4mm 中空碳幅條,右側是3mm圓型鋁幅條


SR跟R-Sys,把傳動側的幅條改為2X,大大增加驅動性
但是這有個明顯的缺點,就是碟形深度變淺,導致側向剛性下降

扭轉剛性提升,側向剛性下降,對MAVIC來說是不被允許的
所以在左側用上了4mm的中空碳幅條,中空不僅輕,而且又富有剛性
即便在張力很低的情況下,幅條本身也不會軟掉

而固定的方式也極有特色

幅條尾端有黏顆鋁頭在上面,然後直接鎖在框上

 花鼓端用個鋁環頂住,防止幅條轉動與往回退

回此一來就達到了即便低張力還是有一定的支撐性(所以客人的框還沒變形)


維修:
廠輪的維修有個重點就是不懂的記得看說明書,全部照規矩來
要調碳幅條,就要先把固定的鋁環拆下
沒有工具跑去跟朋有借

拆的過程也是困難重重,因為輪子的幅條沒什張力
碳幅條因此把鋁環頂的緊緊的,好不容易解下

























 卡住的塑膠片也壞了一片(好在有備品)

之後再把右側的鋁幅條一支支鬆開

























非常不好轉,所以鬆開後牙紋處鋁頭幅條交接處上油
等下就要拉張力了,上油會好處理很多

在拉張力前還是要先建張力表,抽一支幅條來量一下
一量發現,幅條也太粗了,根本塞不進張力計裡面去



示意圖,圖中為3mm碳幅條,當時忘了拍照


























手上的兩支張力計都是一樣的情況,必竟3mm的幅條太少人用了

當然這小事是難不倒我,改裝一下就好


























張力計能夾,還是要透過這台拉到一定的kgf,再用張力計去量測讀值,如此一來編到輪子上後拉的張力才會正確

至於要拉到多少kgf呢?這要上網找,原廠網站有很明確的記錄每個年份,每個型號輪子的張力值,絕不是你想拉多少就拉多少的
要給客人最專業的服務品質,就必需處處到位
注意:MAVIC手冊中根本沒寫說偏擺、真圓、正心要調多少;只有寫張力值範圍
其實很明顯,MAVIC認為最容易被人乎視的張力是最重要的
其它的若差太多,客人也一定會再找上你的

前置作業都完成,就開始調整,好在只有20支,相比之下前置作業還比較花時間



由於打氣後輪框會往右移,所以將左側碳幅條的張力拉高一些讓輪框先往左偏


中心至左右兩側落差非常大,代表張力落差也很大

組好後就上胎測試
哇塞,一試差了近60條

這不行,再把鋁環拆下,左側幅條張力加高
想辦法讓打氣後能歸於正心(你不會想不上胎就出門吧)


總結一下:這輪子的確花了我不少的時間,從準備可以夾3mm幅條的張力計到實際上調整時把一支支幅條拆下上油,裝好後測試上胎壓正心偏太多,又調一次

不過沒人想自己的輪子被人隨便動動,尤其是這麼昂貴的輪子~~~~
我也始終堅持我的理念,追求卓越成功自然跟隨你
我不是個會說好聽話的人,也不是個會做生意的人,但我是個最認真的人~~~~

Hand-build the wheel by 車狂小索










這後輪的側向剛性相當驚人為:63N/mm 限重是車+人100kg
對比台廠用碳幅條來編輪,SR的側向剛性是整整2倍

而台廠的輪子 車+人 還寫超過100kg,還有的寫沒限重
你會信嗎~~~~~

2015年11月20日 星期五

幅條張力拉高容易斷?真是大誤

事情是這樣的:
今天下午有位客人打電話給我,說要維修MAVIC Ksyrium SLS
他說前輪有異音

我一聽就覺得奇怪,大廠的輪子編工都有一定的水平,莫非輪子被人動過了

詢問之下告知,輪子是買二手的,之前幅條有斷過一次,結果給人修補後說張力拉太高才斷的,有把它整個調低過

當我聽到我實在有點忍不住笑出來(在此跟那位客人道歉,這實在很不禮貌),因為近幾個星期已經有聽過好幾次客人跟我說幅條張力拉太高斷掉。


接下來小索就要以自身的經驗,跟各位講述為何不是幅條張力拉太高而斷掉

先來看看輕量化的扁鋼絲,以協達的PSR1420為例,拿去做拉力測試

使其斷裂的的拉力值約在280kgf在右
會用這種輕量幅條,而拉的張力最高的大概是Fulcrum、Campagnolo,張力值約設定在140kgf
只是斷裂值的一半;所以不應該擔心張力拉太高而斷掉

既然如此?為何還是會斷掉呢?
先說會斷在哪裡:
基本上若你有經驗一定知道幅條最常斷在哪?頭 或 尾
而且最常是受力時斷掉的,比方一抽車、一撞到抗洞 劈一聲就斷了

首先來說明為何是斷在頭尾?
想想 花鼓轉動、幅條拉動輪圈,花鼓轉動、幅條拉動輪圈,花鼓轉動、幅條拉動輪圈
幅條頭勾(卡)在花鼓上,尾端鎖(卡)在輪圈上,這樣了解了吧!
因為頭尾是應力最大的地方,要斷當然先從這斷

那斷掉的原因?
簡單來說就是疲勞,而造成它疲勞的原因,就是因為不斷的拉緊、放鬆、拉緊、放鬆、拉緊、放鬆

久而久之就疲乏了(這就像你在比繞圈賽,一下衝一下緩、一下衝一下緩;沒多久就軟了)

而這種拉緊、放鬆是一直存在無法避免的
當你人一坐上車,對地的幅條張力就會下降
當你人一抽車有擺幅、一側的幅條張力就會變高、另一側幅條張力就會變低
當你人一踩踏,驅動幅條張力就會上升、剎車幅條張力反而下降

能夠做的,就是把幅條的張力拉高,讓整個輪子的剛性能夠上來
降低幅條受力時產生的張力變化

當然張力也不是你想拉多高就多高,拉太高反而先把框拉爆了
換個幅條跟換個框的成本大概差了有好幾十倍吧

看完上述的解釋,還會覺得是拉太高才斷的嗎?其實張力過低幅條斷掉的機率才會更高

OK,回到開頭那位客人要修MAVIC Ksyrium SLS,要調整這種特規的幅條之前
首要先看你有沒有這兩種東西:

PS:這兩樣東西買齊大概要花5-6萬吧,右邊那台特貴,是左邊的4倍價


左邊那東西就是我們俗稱的張力計,很多車店都有,即便是測不準的Parktools TM-1

右邊這東西才是重點,很少人有
我有類似的、有些組輪廠也有類似的,youtube也有看過老外教你怎麼做一台類似的

有右邊這台機器才能量測所有類型的幅條(不論是鋁的、碳的、鋼的)
一掛上去,拉到100kgf,張力計捉一下,你才知道這支幅條在100kgf下的張力計讀值是多少
沒有的話,那編出來的輪幅張力恐有不小的落差

附件:上一篇有寫了,同樣cx-ray幅條,張力表可以跟實際量測值誤差25kgf




當有了器材,就要看看要拉多少
其實大廠的輪子每個型號都有限定的張力值,請一定要照規矩來
OK,前輪是85-95kgf,後輪是115-135kg
後輪左側沒有?因為框、花鼓決定了;張力比就決定了
左側的幅條張力是依隨著右側而變的,這個比例是固定的
實際原理推導可以看這篇:

===========================================================
話說之前車展時有一車店展示用3mm圓型的碳幅條的輪子,我對新產品都很有興趣就去看了一下
店員也很耐心的跟我介紹說:我們3mm的碳幅剛性很好,而且編上去後左右側的張力比可以拉的更接近
你看,我用parktools的TM-1量給你看、查表出來有左側張力有右側的70%喔~~~~
我說:不對呀,即便換了幅條的材質,但張力比是固定的不會變,因為你輪框、花鼓、編法都還是固定的呀
店員說:不是喔,我用張力計查表,就是有70%

我轉頭看了一下正在吃飯的老板,他也沒正眼瞧我就說了一句:就是那樣沒錯

小索只能跟很熱心的店員說聲謝謝而離開
===========================================================

其實張力比用三角函數就能推導出來,推算出來的比值跟你量測到的值有落差就要懷疑了
正所謂懷疑為科學之母

Anyway,就等客人的輪子來吧,讓我給他好好的診療一下

2015年11月19日 星期四

38mm tubular 搭直拉式花鼓


框:38mm Tubular,寬度為25mm
花鼓:幾合優化直拉式花鼓
幅條:Aero424輕量扁鋼絲
鋁頭:DSN16 雙邊4角抗斷鋁頭
孔數:20/24孔
張力:前100kgf/後 120kgf棘輪側 雙邊2x
重量:前/後 585+731=1316g
後輪側向剛性:44N/mm

框的品質不再重覆,有興趣的人可以看這篇:85mm tubular


 

框體
輪框的高度為38mm,寬度為25mm;板邊略寬於剎車邊
對比Vision metron 40 高度少2mm,寬度少0.5mm
但是缺點即優點,雖然"極"高速下風阻會大一點,但也代表著更輕的框重
以一般人30km/h的速度與台灣多山的地型,輕量其實比風阻更重要


花鼓
犧牲了重量,刻意加重花鼓耳的厚度來達到幾合優化的後花鼓
前花鼓寬耳距為38mm
後花鼓中心至右耳距為17.1mm(對比DT240s為15.8mm)
張力比為1vs1編法中最完美的50%
由此証明了側向剛性絕對不差,比一卡車的2266花鼓來的好


幅條
採用一級的空力扁鋼絲 CN Aero424,輕量化不失剛性
可較一般圓剛絲提高扭轉剛性
這只有頂級輪子才看的見


鋁頭
搭配碳框的厚度採用PILLAR DSN16 加長型鋁頭,利用幅條加長可以吃到更多牙的原理
達成極高的耐久性
原理可以看這篇


張力(獨家)
前/後 20/24支幅條,並把張力控制在 前/後棘輪側 100/120kgf ±10kgf內
針對每一批的幅條,均量測出最為準確的張力表
如上圖,雖同為cx-ray,但誤差有25kgf

事出必有因,每一批幅條的厚薄、寬窄皆有差異,會嚴重影響張力的量測值




重量
重量前/後 585+731=1316g 對比Vision metron 40 重量相當
但metron 40所用的幅條數為16+21共37支
而我的輪組幅條數為20+24=44支
搭上不算輕的花鼓,足以証明我的框一個至少輕了有20g


後輪側向剛性
參考國外的測試報告:
Recommendations to optimise racing performance:
Basically, only heavy riders, or racers looking for extreme performance need stiffness at all cost. Over 80kg, the racer should focus on wheels over 40N/mm of lateral stiffness.
Between 70-80kg, wheels under 35N/mm are likely to impair performance in some race situations
And finally, racers between 60 and 70kg would be best avoiding wheels with lateral stiffness
below 30N/mm.

體重重的人所最在乎的側向剛性,實測值為40N/mm
對比Metron 40為36N/mm,足足多了有10%若你是個喜歡暴力抽車的人,這輪組相信會比Metron 40更適合你
暴打一堆不知貴個什麼bird的輪子
即便有剛性好的,重量也重到你不想騎

價格
這組僅賣你22000元 (含鈦快拆與剎車塊) -限時促銷到年底,我已經被廠商警告很多次了
廠輪的半價即可買到一個輕量且富有剛性的好輪子


提外話一下:常有人問我說有沒有的更輕的框;輕量的東西很吸引人沒錯,但剛性呢?
據傳聞最近很多人拿來編輪的R牌改了配方,燒的不少而且而且還是Tubular的
真要用我也有,可是沒剛性不耐操真的是你們想要的嗎?
是想買個玩數字遊戲的輪子還是個有剛性又耐操的輪子

車狂之家從不做平庸的東西,也不碰爛貨