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單車旅行觀點(diǎn)看車架材質(zhì)(圖文)
你知道嗎?
- 鋁制車架騎起來最不舒服?
- 鈦車架又軟又滑?
- 鋼制車架有比較好的騎乘品質(zhì)但會(huì)隨著年代的久遠(yuǎn)而變形?
其實(shí),以上皆非。
長久以來有為數(shù)眾多的關(guān)于車架材質(zhì)的說法其實(shí)是錯(cuò)誤的。事實(shí)的真相是,只要選擇了合適的管徑、管壁厚度及車架幾何,用任一項(xiàng)現(xiàn)有的車架材料,都可以建造出符合你對(duì)騎乘品質(zhì)要求的車架。
剛性、強(qiáng)度和重量
強(qiáng)度和剛性是大家經(jīng)常搞錯(cuò)的二個(gè)特性,要了解不同材質(zhì)車架間的差異,有必要弄清楚這二個(gè)特性的差異。假設(shè)一根金屬棒的一端固定在夾具上,另一端加上一定的重量使得這根金屬棒暫時(shí)彎曲,當(dāng)把那個(gè)重物移開時(shí),金屬棒立即回復(fù)原來的形狀。同樣的重量加諸于不同材料時(shí),會(huì)產(chǎn)生不同的彎曲程度,這就是剛性。另假設(shè)掛在金屬棒另一端的重量,重到足以使金屬棒產(chǎn)生永久的變形,也就是說,當(dāng)移開重物時(shí),金屬棒仍然呈現(xiàn)彎曲,無法完全回復(fù)塬狀,即所謂的降伏(yield)。使材料達(dá)到降伏的力量因材料不同而不同,這就是所謂的強(qiáng)度。
剛性(Stiffness)
剛性影響車架的騎乘品質(zhì),因?yàn)檐嚰茏钆略谡rT乘時(shí)發(fā)生變型。剛性決定于材料的彈性系數(shù),而相當(dāng)重要的是彈性系數(shù)和金屬的品質(zhì)及其合金的成份無關(guān)。舉例來說,所有種類的鋼,基本上具有相同的彈性系數(shù)。
強(qiáng)度(Strength)
強(qiáng)度和車架的耐用度相關(guān)但和騎乘品質(zhì)無關(guān)。強(qiáng)度(strength)由材料的降伏強(qiáng)度(yield strength)決定。降伏強(qiáng)度和車架管材的品質(zhì)、熱處理制程及合金成份(某些品牌型式)有相當(dāng)大的關(guān)系。
重量(Weight)
除了強(qiáng)度和剛性之外,重量也是一個(gè)議題。和剛性一樣,重量受到材料合金成份的影響相當(dāng)輕微。即便你的車架貼著"Lite Steel TM"(輕量化鋼材),事實(shí)上,所有的鋼材幾乎具有相等的重量。
這兒有三種常見車架材質(zhì)的一些特性。
彈性系數(shù)(剛性) 降伏點(diǎn) 重量
鋁 10-11 11-59(4-22煺火后) 168.5
鋼 30 46-162 490
鈦 15-16.5 40-120 280
要注意,剛性和重量和材料的品質(zhì)、熱處理或合金成份無關(guān)。舉例來說,所有的車用鋼管,從大賣場(chǎng)的廉價(jià)單車到價(jià)值數(shù)千美元的單車都有相同的彈性系數(shù)30,以及490的重量。
任何告訴你某種特定品牌的鋼(或鋁、鈦)會(huì)更輕或有更佳剛性的人,都是在膨風(fēng)。在不同品質(zhì)(同一材質(zhì))的管材之間,差異的是降伏強(qiáng)度,而非重量或剛性。由上表得知,當(dāng)管徑、壁厚相同時(shí),鋁制車架的剛性只有鋼制車架的三分之一,鈦制車架也只有鋼制車架的二分之一的鋼性。鋁的降伏值和鋼或鈦相較之下顯得相當(dāng)脆弱,代表它比較容易損壞。在重量方面,同樣規(guī)格的鋁制車架只有鋼制車架的三分之一,鈦製車架約為鋼製車架重量的二分之一。
以上僅是一般性比較,并沒有太大的意義,因?yàn)闆]有人會(huì)用同樣的規(guī)格來打造這三種不同材質(zhì)的車架。
實(shí)際的單車依材料的特性加入計(jì)算,選擇組成車架的每支管材的管徑和壁厚。這時(shí)和車架剛性主要相關(guān)的為管徑,和強(qiáng)度主要相關(guān)的則為管材壁厚(管徑也會(huì)有相關(guān)),而管徑和壁厚則影響了車架重量。
車架制造商必須衡量不同管徑、壁厚和車架剛性、強(qiáng)度、重量的關(guān)聯(lián),作取舍。
鋼與鈦
回到上表,你可以發(fā)現(xiàn)鈦制車架和鋼制車架幾乎具有同樣的強(qiáng)度,但只有鋼製車架的一半重量和一半剛性。這樣的車架由于剛性變小,特別是在負(fù)重長途騎乘時(shí),會(huì)感到有點(diǎn)滑熘。車架製造商可以用較大的管徑來加強(qiáng)剛性,雖然會(huì)增加一點(diǎn)重量,但仍會(huì)比一般的鋼制車架來得輕。
鋼與鋁
通常鋁制車架的剛性及重量會(huì)只有鋼制車架的叁分之一,強(qiáng)度則只有一半,這也是為什么鋁製車架明顯地會(huì)比較粗比較厚的緣故,只因?yàn)榱艘玫竭m度的強(qiáng)度和剛性,而這樣的車架還是比鋼制車架來得輕。
大且簿的管材
大管徑的優(yōu)點(diǎn)也可以適到到鋼材上,但實(shí)際上有個(gè)限制。如果用二英吋直徑的鋼管來建造車架,可以建造出鋼性超出任何人需求的車架,并且只要管壁抽得夠薄,也可以非常輕。那為什么沒有任何廠家這么做?有二個(gè)塬因:
- 管壁越薄,就越難接合得好,看一般雙抽的管材就可以發(fā)現(xiàn),中間可以較薄,兩端較厚便于焊接。
- 另外,如果管壁太薄,會(huì)很容凹陷,在表面焊接一些配線端點(diǎn)也會(huì)得不到合適的支撐。
剛性和騎乘品質(zhì)
很多人引導(dǎo)你相信車架剛性和騎乘品沒多大相關(guān),我們來看看一些不同的觀點(diǎn):
扭轉(zhuǎn)和側(cè)面剛性(Torsional/lateral stiffness)
這主要和由踏板而來的力量有關(guān)。任何車架在踏板施力時(shí)在五通管處會(huì)有彈力來對(duì)抗。這種彈力可以感受得出來,許多騎士認(rèn)為這會(huì)消耗踩踏的力量。其實(shí),這并不是真的,因?yàn)檐嚰艿慕饘偈欠浅S行实膹椈,力量終究會(huì)回饋回來,所損失的相當(dāng)輕微。但是大部分的騎士覺得這種彈性的感覺并不太愉快,并且偏好這部分能更穩(wěn)固的車架,尤其是身高體重的騎士或喜歡站起來抽車的人,會(huì)特別重視。
車架的后三角是單車旅行者對(duì)車架剛性要求的另一個(gè)區(qū)域,因?yàn)閱诬嚶眯型ǔ?huì)在車后附掛行李。如果車架的后叁角太有彈性,騎起會(huì)感覺滑熘,高速行駛時(shí)也會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)。當(dāng)然大部分的彈性來自于貨架,但后上叉若有足夠的剛性就可以改善這種滑熘的狀況。
垂直剛性(Vertical stiffness)
(由于這篇文章是探討車架,著重點(diǎn)是在于路面的震動(dòng)由后輪輪胎傳達(dá)到座墊。至于手把感受到的騎乘品質(zhì),決定于前叉、車架幾何和一些配件的彈性,和車架材質(zhì)的選擇無關(guān))
有許多關(guān)于垂直剛性和不同車架材質(zhì)中間關(guān)聯(lián)性的老生常談,有些人說某類車架可以吸收路面震動(dòng),讓你騎起會(huì)感到比較舒服,有的人則說會(huì)讓你騎起來難過并且可以感受到柏油路面的每一個(gè)細(xì)碎坑洞。其實(shí)這些說法都是沒有根據(jù)的,或者這些感受根本不是來自于車架。
撞擊力由車胎、輪組、后上叉、座管、座墊支架傳達(dá)至座墊,當(dāng)你遇到撞擊力時(shí),這些部位會(huì)擴(kuò)大或減小撞擊力感受的程度。
最大的彈性來自于輪胎,其次應(yīng)該是座墊。如果你的座管拉得很高,座管產(chǎn)生的彈性也值得注意。好輪胎的吸震品質(zhì)無庸置疑,我們想談的是后上叉(seat stays)。后上叉(這整個(gè)撞擊力傳達(dá)系統(tǒng)唯一屬于車架的部分)的位置直接承受來自地面的力道,順著它的方向,即使最輕最細(xì)的后上叉剛性都相當(dāng)強(qiáng),對(duì)吸震的貢獻(xiàn)根本不值得一提。
有一種情況車架的彈性可能對(duì)吸震會(huì)貢獻(xiàn),亦即當(dāng)座管抽得相當(dāng)長,座管的一端僅有一小段插在車架的立管內(nèi),這可能會(huì)造成立管末端有些輕微的彎曲。但即使是這樣,也只是因座管外露長度造成的一點(diǎn)點(diǎn)彈性。
車架后三角的設(shè)計(jì)和路面的震動(dòng)會(huì)有些影響,這是為什么旅行用單車傾向設(shè)計(jì)有較長的后下叉,這樣的設(shè)計(jì)使得騎士的位置會(huì)在后輪的前面。較短的后下叉會(huì)騎起來較不舒適,就好像坐巴士時(shí)若坐在最后端會(huì)顛得最厲害,因?yàn)槟莻(gè)位置直接承受路面的顛簸。
舒適從何而來
如果你是在找尋一輛騎乘舒適的車,把焦點(diǎn)放在車架的材質(zhì)是錯(cuò)誤的。各式單車提供舒適騎乘的方法各不相同,但可歸納為以下主要幾項(xiàng):
- 輪胎的選擇,較寬、較軟的輪胎對(duì)騎乘舒適的影響遠(yuǎn)大于車架,不幸的是,許多新的運(yùn)動(dòng)單車在輪胎的搭配上并未好好的設(shè)計(jì)。
- 座墊。
- 車架幾何,一般而言,后下叉較長、立管和頭管間的角度較小會(huì)比較舒適。這并不會(huì)減慢車速,但會(huì)使操控性變差。
- 騎乘位置。
碳纖維
碳纖維是越來越受歡迎的材質(zhì),但在建造車架上它和金屬管材有些基本上的不同。因?yàn)槔w維有其紋理而金屬則無。一個(gè)設(shè)計(jì)良好的碳纖維車架,會(huì)在受力最大的方向作最適當(dāng)?shù)睦w維網(wǎng)絡(luò)排列,以提供最大的強(qiáng)度。
不幸的是,在單車的應(yīng)用上,和金屬管材相較下,碳纖維并不是一項(xiàng)完全成熟的技術(shù)。單車可能承受來自各個(gè)方向的力道,即使使用電腦模擬,仍無法完全預(yù)知各方向所承受的程度。碳纖維具有相當(dāng)大的潛力,但目前仍未見到,有人展示出可以負(fù)重長途旅行并且具有相當(dāng)可靠度和耐用度的碳纖維車架。特別是其和金屬接著的部位,例如前叉末端、五通管、頭管等,是它比較脆弱的地方。這些部位可能會(huì)因時(shí)間久了而被侵蝕,以致?lián)p壞。
在車架幾何方面,沒有一個(gè)結(jié)構(gòu)形狀會(huì)和叁角型一樣強(qiáng)固。鉆石型車架由二個(gè)叁角型組成,這種設(shè)計(jì)的優(yōu)雅和簡(jiǎn)潔,幾乎沒有再改進(jìn)的空間。過去一個(gè)世紀(jì)來已有數(shù)十億輛鉆石型車架的單車,并且有數(shù)十萬聰明的人士花了數(shù)十億小時(shí)想要使他們腳下的單車更有效率。鉆石型車架可以說已經(jīng)演進(jìn)得幾近于完美,我有時(shí)會(huì)騎一架1916年建造的Mead Ranger,它比現(xiàn)代任何一個(gè)車架都重,但它的騎乘品質(zhì)和我所有的單車一樣好。
如果在車架的設(shè)計(jì)上有任何改進(jìn),可會(huì)來自于完全不同的建造程序,例如碳纖維或是鎂,或是完完全全不同型式的設(shè)計(jì),例如斜躺車。
維修的容易度
任何上述的材質(zhì),用來在已開發(fā)國家作短到中距離的旅行,都很合適。鈦,除了太昂貴外,可能是最耐久的材質(zhì),但鋁或鋼會(huì)更好。就我目前所知,沒人生產(chǎn)碳纖維的旅行車。
如果在開發(fā)中或第三世界國家作長途旅行,鋼仍然是最佳的選擇,因?yàn)榧词箵p壞了,任何懂得焊接的人都可以將它修復(fù)。
若以我的騎乘習(xí)慣來評(píng)估:
1. 騎乘感偏硬朗 鈧鋁合金及鋁合金車架
2. 低重心 因?yàn)槲逋ü苁鞘菑S商的設(shè)計(jì)幾何很難要求,所以我們會(huì)要求立管高度
3. 翻山越嶺跋山涉水(輕量化) 鈦合金車架最適合,其次為鈧及鋁合金也都不錯(cuò),但因高級(jí)車架都會(huì)抽管,鋁/鈧合金不小心很容易撞凹
4. 林道高速下坡過彎 卡夢(mèng)/鈦/鋼吸震都不錯(cuò)
5. 不善保養(yǎng)除了鋼之外,其它較無氧化問題
責(zé)任編輯:凌子
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