开车太快、走路太慢,只有自行车才能留住人生的美景! 自行车的种类很多,其中公路车重量较轻,速度也比较快,称得上是自行车界中的跑车,让很多人着迷不已。
公路自行车就是一般所谓的公路车(road bike),设计的主要目的是用来骑乘在一般的公路上。 特色是轻量化的车身、下弯的把手以减少骑士骑乘时的迎风面面积,来降低空气阻力;轮胎的宽度较细窄、光滑,采压力较高的轮胎,以减少滚动動摩擦所造成的阻力;没有前后避震器以减轻车身重量,但为了保持骑乘时的舒适性,大多会采用较吸震的材料。
此外,为了提升速度及续航力,比赛用的公路车也没有停车用的脚架、后照镜、挡泥板,甚至没有车铃,以方便赛车骑士发挥最大的效率冲锋前进。
公路车的结构可概分为车架、操控与煞车、传动与变速、轮组、座垫等几大部分,依次说明如下。
车架
车架包含头管、上管、下管、立管、前叉、后上叉、后下叉等。 其尺寸是以立管的长度来表示,即大齿盘的中心到上管与立管交会处的长度。 骑士可以用自己的胯下长度乘0.65为标准,来选择最适合自己的车架长度。
车架的重要性就好比是人体的骨骼,好的车架必须符合质轻、强度够及高刚性3个条件。 因为质轻,才会省力;强度够才能保障车架在各种路况骑乘下,不会有弯曲断裂的危险;刚性高则力量传动较佳。 唯有如此才能让骑士节省负荷,骑得更久、更快、更远,也更安全,进而达到省力与快速的目标。
因此,研究發一个好的车架,必须经过各种繁杂的设计与实验,以在这3条件上取得最佳的平衡,并经过严格的考验,才能成为名副其实的好车架。
公路车车架与零件的材质较常见的有合金钢、铝合金、碳纤维、钛合金等。 合金钢是传统的车架材质,是车架中寿命最长的一种,重量也最重,常见的有碳钢与铬钼钢。 碳钢车架须采强度适中、塑性佳、容易加工的低碳钢,因为含碳量太高,会导致钢脆、焊接性与延展性差等缺点。
铬钼钢因加入微量的铬,具耐腐蚀、抗锈,和防止高温氧化的作用;加入钼后,能提高钢的强度,并可防止回火脆性(回火时容易产生材质变脆的现象)。 铬钼钢还可透过抽管加工,使车架管壁变薄以减轻车身的重量。
铝合金的特性是质轻、可塑性佳、耐腐蚀,加入镁、锌、锡、铜等金後属,并透过热处理后的合金,便比合金钢略轻,也较不易生锈,且刚性高不易变形,因此力量传动较佳,但也牺牲了舒适性。 此外,铝合金较易金属疲劳,因此使用寿命不及合金钢,且吸震力较差,长途骑乘时路感会较不舒适。
碳纤维是由含碳量90 % 以上的纤维所组成,虽然比人类的头发还细,强度却可达钢的4倍以上。 碳纤维的特性是比铁和铝轻,重量仅约为铁的四分之一,这也是为什么目前国际重大公路车比赛用车,大多采用碳纤维材质的原因。
虽然碳纤维的成本不高,却需经过非常繁琐的制作程序,包括从原丝的生产、碳化、编织成布、经数百片不同的碳纤维布,以各种不同的角度高温、高压堆叠及涂上树脂固化等过程,最后才能呈现出一台质轻、高刚性的公路车,但仍有侧向强度较弱的缺点。 正因碳纤维研发的门槛很高,因此并不是每家公司都有能力生产,而这也是碳纤维车身价值不斐的原因之一!
钛合金车架的刚性虽不如铝合金,强度也低于碳纤维,却没有钢管车生锈的问题,也没有铝合金车架不吸震和金属疲劳较大的现象。 此外,它也没有碳纤维侧向强度较弱的缺点。 不过,由于钛合金车架的制程难度非常高,包括焊接技术的高难度,因此价格始终居高不下。
操控与煞车
操控部分主要由龙头、把手及前叉所组成。 把手的主要功能就是平衡与转向,骑乘者可以通过操纵把手改变行驶方向并保持车身平衡。 一般而言,公路车的把手宽度会比登山越野车窄,把手的尺寸大多是42到45公分。
公路车在飙速太快时容易造成操控转向不良,尤其在下坡路段,更需在控车与煞车力道中取得平衡。 煞车系统是用来控制车速以达到减速或停车的目的,是可把动能转换成摩擦热的构造。 煞车装置包括左右手(控制前后轮)煞车握杆、煞车夹器、煞车内线、煞车外管、煞车皮、煞车皮固定座等。
煞车的种类一般有C夹、V 夹与碟煞3种,由于比赛用的公路车煞车多是减速用,因此一般都使用作用行程较短、煞车反应灵敏、重量较轻的C夹。 当握住上把煞车时,因為为力矩较小,会造成煞车较无力,所以一般在高速下坡时,应握住下把煞车,才会产生较大的煞车力矩。 此外,应避免在高速下急煞,因后轮急煞很容易导致滑胎。 前轮急煞则可能导致前空翻,且煞前轮时一定要注意让臀部离开座垫,重心压低后移才安全。
传动与变速
传动与变速系统主要由踏板、曲柄、大齿盘、中轴(又称BB : )、链条、飞轮及变速把手、变速内线、变速器外管、前后变速器所组成。 通常是左手控制前变速器,右手控制后变速器。
当变速时,变速把手会操控变速线的松紧程度,以调整弹簧的拉开量,使链条移到所要的齿片上。 传动系统的功能是把脚踩踏板带动曲柄的力量,透过链条传送到大齿盘与飞轮的齿片上,飞轮再藉由花鼓和钢丝幅条带动轮框及轮胎旋转前进。 而变速的用意就是让骑士可以根据不同的路况,并配合自己的体力,调整最适合的齿比(即齿轮比),使骑乘时更加舒适。
目前常见的大齿盘有1~3片,而飞轮的片数一般有6~10片(更高级的则有11片)。 大齿盘和飞轮每片都有一个一个的凸出物,称为「齿」,英文是「tooth」,因此多以「T」代表。 至于变速有几段,则取决于前后大齿盘与飞轮的片数,例如前面大齿盘有3片齿片,后面飞轮有10片齿片,便有3乘10共30段不同的变速选择。
一般而言,公路车的大齿盘齿数间距可分为标准盘(53 / 39)、简称为CT盘(50 / 34)的压缩盘和三盘(53 / 39 / 30)3种。 以10段飞轮其中之一的齿数间距为例,分别是11 / 12 / 13 / 14 / 15 / 17 / 19 / 21 / 24 / 28 T。
当齿比调整为较大时,虽然比较费力,车速却较快。 例如当大齿盘53齿配合飞轮11齿时,齿比(53 / 11)约为4.82,就表示当骑士踩1圈时,便会透过后面的飞轮带动轮子转4.82圈的距离,原则上适用于平地。 当齿比调整为较小时,虽然比较省力,但是前进距离较短。 例如当大齿盘39齿配合飞轮28齿时,则齿比(39 / 28)约为1.39时,就表示当骑士踩1圈时,只能使轮子转1.39圈的距离,通常适用于上坡。 如此便可透过搭配不同的齿比,产生适当的动力以发挥各种路况下的最佳组合。
轮组
轮组一般由花鼓、钢丝幅条、钢丝头、轮框、快拆、气嘴及轮胎所组成。 轮框内侧有孔,方便以钢丝头把钢丝幅条固定在轮框上。 花鼓是位在轮框中心的圆筒状零件,负责轮组的旋转并提供支撑。 花鼓的两侧内有轴承,可让轴心旋转顺畅以减少摩擦损耗。 快拆则穿过花鼓中心,以固定轮组于车架上。 公路车的轮胎大致上分:需内胎的车胎(tube type,简称TT)、管胎()及无内胎的车胎(,简称TL)3类。
TT由于生产的技术较成熟,因此价格便宜,安装也容易,当轮胎有异物刺入时,若外胎损坏不严重,可不用更换,只需用补内胎的补胎片及补胎胶修补,或直接更换新的内胎后再灌气就可上路。 不过,为安全起见,还是直接更换新的内胎比较保险,以防刚补胎後后的内胎禁不起马上又要承受长时间高压的骑乘而再度爆胎。
TT的缺点是若轮胎被刺破,内胎中的气体会瞬间泄气,因此比较容易摔车,且因内外胎间的摩擦阻力导致转动效能较差,所以比较适合于休闲或业余比赛使用。
管胎需要搭配专用轮框,因把内外胎结合在一起,所以没有内外胎间摩擦阻力的问题。 若被刺破的洞不是很大,胎内的泄气速度也会较TT 慢,相对而言比较安全。 而一旦刺破,则无法修补,且安装过程也不如TT简单,因须重新以管胎胶或专用双面胶把新的管胎黏合后,至少需等待一天以上,以便轮胎完全黏合轮圈后再使用才安全。
由于管胎使用的橡胶材质较佳,且生产过程多需经手工处理,无法做到自动化生产,因此管胎是三者中价位最高的一种。
无内胎的轮胎TL的特色是把里面密封的橡胶和外面的胎面胶一起成形于车胎模具内,它需透过外胎的胎唇直接勾住轮圈的上缘,因此必须配合专用的轮框。 优点是胎体结构较强,防穿刺力比TT高,当胎体被刺穿时,泄气速度较慢。 但缺点与管胎一样,是无法修补的。
座垫
座垫部分由座垫、座弓、座管及座管束所组成。 决定座垫的高度可说是公路车设定中不可或缺的部分,因会影响骑士踩踏板的伸展程度。 若座垫太低,踩踏时腿部的肌肉不能充分伸展,则无法有效率地踩踏,容易使腿部疲劳;而座垫太高,会降低踩踏时的力量,腿部肌肉会长期过度伸展,易有腿部抽筋的危险。
一般会以自己胯下的高度乘固定系数(如0.870、0.875、0.885或0.893)决定座垫高度,指的是座垫中间高点沿着立管到中轴的中心距离。 在决定座垫高度后,再透过骑乘者个人的感觉微调,才可降低长时间骑乘的疲劳与伤害。
此外,座垫也应保持水平。 若座垫过于向上,会造成骑乘时不舒服,且可能压迫到神经;若座垫太向下,又会使身体向前倾而导致手臂承受过多重量。 最后,座垫的前后位置也是影响踩踏施力的重要因素,如果座垫位置偏前,因大腿无法充分向前伸展,会影响踩踏的效率,而且主要使用的只有大腿四头肌为中心的脚部肌肉,不适合长途骑乘。
座垫位置偏后时,会造成脚部过度向前,无法顺畅地踩踏而降低效能。 但可以在下坡时才把重心稍微向后移动動,如此可以让骑乘时更加稳定。
总而言之,要打造一部兼具质轻、强度够、高刚性、低风阻,甚至骑乘舒适的高性能公路车,绝对没有想象中简单。 从设计、研发、实验、改良、检测、骑士的评价,到实际比赛的验证,每个阶段都是一场严峻的考验。
「开车太快、走路太慢,只有自行车才能留住人生的美景! 」骑乘公路车不仅可以欣赏沿途美景,还可同时享受驰骋飙速的快感,这正是让许多人对公路车如此热爱的原因吧!
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