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自行车轮胎知识你了解多少(转载)

2018-6-15 13:49| 发布者: 灰仔| 查看: 455| 评论: 0

轮胎在一辆车子里的重要性,往往很容易被人忽视。轮胎特性对整车的性能和效率密切相关。在这里给你们介绍一下车胎的构造以及轮胎的特性。
首先我们先了解下车胎只有了解了轮胎的构造我们才能给自己找到适合的轮胎。

轮胎的构造



 轮胎的构造就是这个样子。自行车的开口式外胎(clincher),就是由织网罩构成轮胎的主体,贴上一层胎皮来给滚动时磨耗,并埋入两条胎唇用来把轮胎


固定在轮框上,这样就形成了轮胎的主要构造。由于自行车轮胎比较薄,易被穿刺或割伤,大部份都会在胎皮和织网罩之间再加一片防爆层,以增加轮胎的强度。


轮胎的特性


一般在描述轮胎的特性时,大致上是分成几个方向:滚动阻力、抓地力、路感、耐磨性、防爆、重量、价钱。除此之外,还有两个特性是经常被忽略但很重要的:力量传导以及制造品质。如果要用「名词解释」来说明这些词汇的话,各位可能还没看完就先睡着了,所以我还是用「感觉」的方式去描述这些特性,读起来比较容易消化。


滚动阻力


当轮子开始滚动的时候,你会希望它一直滚下去不要变慢,当然这是不可能的,因为会面临风阻和其他阻力。以自行车本身的阻力来说,一小部份原因是花毂培林的阻力,另一个主要的部份就是轮胎的「滚动阻力」了。滚动阻力越小,速度就越容易维持,换句话说你用同样力气去踩速度就会加快。不必说,滚动阻力越小越好。


抓地力


在你过弯或煞车的时候,最不希望发生的事情就是打滑,此时轮胎的「抓地力」就是一个关键。即使是直线加速,力道强大的时候也会需要抓地力。抓地力是越大越好。


路感


遇到不平整的路面,有些胎会让你觉得很颠,震得全身不舒服,有些胎是闷闷的没什么感觉,另有些胎则是让你感觉得到有路况的变化但不觉颠簸。这些感觉统称为「路感」,你会希望有一个舒适的路感,而不是一个颠得你七荤八素的路感。


耐磨性


自行车轮胎普遍来说算是贵的,用单位橡胶所需的金额算起来的话,比汽车轮胎不知贵了多少倍。所以你当然会希望这么贵的东西能够撑久一点,这就是轮胎「耐磨性」的责任了。耐磨性越好,可以使用的里程越长。


防爆


破胎可以说是从事自行车休闲运动最常碰到的故障,而且为了轻量化胎皮往往只有薄薄一层,不太容易耐得住石头、玻璃、树枝的穿刺。大多数户外使用的轮胎都有「防爆」的设计,避免异物刺穿织网罩。


重量


也许你是追逐轻量化的一员,自行车上任何一个零配件,都要计较那十几二十克。无疑地内外胎也是一个轻量化的标的,一车份加起来,可以差到一两百克之多。姑且不论减轻轮胎的重量有什么效果,光看到整车帐面上的重量减轻,可能就会让你乖乖把钱掏出来买轻量化轮胎了。


力量传导


如果你跟我一样,骑过登山车的颗粒胎,再换成光头胎,一定可以感觉到在起步的时候,花一样力气加速度得更明显,在爬坡的时候,也变得更轻巧。这就是轮胎的「力量传导」变得更好了,或者可说是轮胎的「刚性」更好。力量传导不佳的轮胎,好像胎面黏在柏油路上似的,用很大的力气去踩却好像踩进泥巴里一样。


制造品质


你会不会觉得有些轮胎外表看起来毛毛躁躁的,很不舒服?有些胎为了视觉效果或其他理由,加入了不同的颜色,可是你有没有发现颜色交界处歪歪斜斜的?有些胎装上轮框以后转转看,你有没有发现它其实不是「正圆」,有上上下下的偏差?即使是生产厂商应该也不乐见产品有这些令人不愉快的地方,但有可能是品管达不到要求或者考量成本下所做的牺牲。


价钱


轮胎价钱的差异性也是很大的,一条竞赛用的轻量化外胎,可能要价达两三千块,但一条练习胎,却可能只要五百块不到。市面上有某些拥有突出特性的外胎,例如特别轻量或者可打超高胎压,往往要看你愿意花多少代价去换来这些特性,而这些花钱换来的特性可能会让你骑车时感到愉悦,或让比赛成绩更进一步。


除了价钱之外,兼顾所有特性几乎是有可能做到的,端视制造厂商的设计巧思与工业技术。不过往往加入了成本与售价因素后,妥协也就产生了。要在合理的售价内做出全面性的轮胎变得有点困难,因此厂商会在产品的某些特性上大做文章,以增加产品的吸引力。


TPI织网密度



由于织网罩是轮胎的主体,而滚动阻力的主要来源就是织网罩在接触路面时压缩变形所造成的能量损耗, 因此织网罩的良窳就是轮胎性能的关键。最常被拿来当作指标的就是TPI,也就是织网密度了。TPI越高,代表一英吋内的纤维数量越多。高密度的织网,代表纤维更细,填补缝隙所需的橡胶就更少;相对的低密度的织网,纤维较粗而且所需使用的橡胶也更多。

按这里检视图片

织网罩影响的层面非常的广泛。首先,它是形成轮胎路感特色的主要原因。织网密度越高,织网罩的厚度越薄,反应就越灵敏。在压过不平整路面的时候,仍可保持与地面的最大接触面积,并且不会让震动扩散开来。低织网密度加上厚重的胎皮,在经过崎岖路面的时候,往往胎皮会来不及反应,就把震动直接传到手掌或屁股上来,而且会让轮胎跳离地面,使得接触面积变小,抓地力也变差。

从路感还可以衍生出高TPI的其他好处:重量轻、滚动阻力低、在粗糙路面上抓地力更好,连带的力量传导也更好。既然高TPI有这么多好处,为什么不每条胎都尽可能达到最高的织网密度? 一部份原因是工业设计与成本考量,一部份原因是厂商产品线的区隔,还有一部份原因是强度的问题。高TPI的织网罩一定比低TPI的要薄,防爆的特性也较差。短程通勤、加了避震器的车、或者根本就是故意要去骑恶劣路面,实在没必要采用高TPI的轮胎。


另外厂商通常也会在纤维材质上着墨。一般而言低TPI的轮胎是用尼龙纤维编织,而高TPI轮胎会采用更 柔软纤细的棉质、丝质纤维来编织。有些款式的轮胎织网纤维会采用聚酯棉,来增加织网罩强度,甚至安插超高强度的Kevlar纤维,来增加防爆的特性。另有些厂商有其独门的织网纤维秘方,其效果不外乎是为了更柔软以及更高强度。柔软度高的棉质或丝质纤维当然路感最好、滚动阻力最低,但是用在户外道路上却不见得是理想材质,你还得考虑到强度的问题。所以你应该视用途挑选合适的织网材质以及密度,以在性能及价钱上取得均衡。

重量

不懂轮胎的人,就跟不懂车架的人一样,如果不知道要怎么选择,就买最轻的吧!轻量化的轮胎很不可思议,一条重量的差距可能达到50-100。事实上,重量轻的轮胎也带来许多性能上的优势,首先在爬坡时就占了一些便宜,另外由于惯性较低,比较容易加速。重量减轻的原因又多半来自于更薄的胎皮与织网罩,甚至省略防爆层,这样的结果是带来更灵敏的路面反应、更舒适的路感,以及更低的滚动阻力。

 不过,轻量化的轮胎到底是把什么省下来?首先胎皮一定要很薄,所以耐磨性不可能太好,也许用个一两千公里就见底了。其次,省下防爆层至少可以轻20,而且让路感更佳,但胎皮变薄加上没有防爆层,代表的是你骑到一半停在路边换胎的机会大增。在花钱购买轻量化轮胎之前,先弄清楚它提供了什么样的防爆措施,是否符合自己的骑乘环境。别让破胎减损了骑车的乐趣,也造成金钱上的损失。

好的胎不仅重量轻,且抗穿刺能力也更强,好的光头胎不管粗细都带有很好的垫层,高级的甚至采用到了多层的凯夫拉垫层,而这些垫层不仅比传统的尼龙丝垫层来的轻,而且抗穿刺能力也更好,而凯夫拉是继碳纤之后的又一高强度低重量的材料,且任性比碳纤更好,有一款维多利亚公路胎竟然使用了3层290tpi的防穿刺凯夫拉垫层,所以成本的上升可象而知了。好的胎可比一般轮胎获得更好的轻量,比如某种250元的折叠外胎可以比某种一对60元的普通胎轻量480克,而不管是在任何变速系统想一下获得如此大的轻量可能都要付出其5倍到10倍的高投入,所以从性价比来说,一对可以使用3年以上的高性能轮胎可以让车子获得重量上的飞越,且还可以更多的避免内胎的损失和爆胎的麻烦,这小几百元投资是值得的。从对整车性能的提升来说,好的轮胎获得的好操控性和速度都是完全值得投入的,有时在一些装备已经非常一流的车子上,一样不能有很好性能,其中很大程度上就是和轮胎有关,比如只要改进轮胎,车子在平地的速度就能获得飞越。
胎压
很多开口式的外胎标榜了高胎压,可以打到145psi,甚至高达175psi。打高胎压可以得到一些好处,例如在滚动时可减少织网罩的变形量让滚动阻力同步减低,力量传导也会因为织网罩刚性较高而变好,对体重较重的骑士来说也可以避免「蛇咬」型态爆胎的发生。

但是高胎压真的就是万灵丹吗?不只不是,而且还可能有反效果。由于胎压打高,会使得路面的反应变差,些微的路面不平整就会造成弹跳,不只容易让人感到疲劳,也会因为与地面的接触面积变小,让抓地力会下降,使得力量传递不连续,并增加过弯的危险性。当胎皮无法顺利压过崎岖的路面时,这种「撞墙」的效应会把前进的力量反弹回来,让速度快不起来。充气式轮胎之所以安全、舒适、有效率的原因是在于利用空气压力维持轮胎刚性之余,在与路面接触处仍保有适度的压缩扁平度,来反应路面状况。如果把胎压打高让扁平度消失,岂不就失去了采用充气式轮胎的原意?

也许你会纳闷,管胎不是可以打到200psi甚至更高的胎压,为什么同样技术做出来的开口胎,只不过打到145psi,路感就差这么多?我也用过相同织网罩及胎皮规格的管胎,打到180psi,丝毫不会觉得它很硬。其中最大的差别是,管胎打饱气之后切面是圆的,这样使得管胎在任何角度下都保有很好的路感;而开口胎并不是,内胎的切面形状像个冬瓜似的,先天上就不容易拥有相同的性能。另外高级管胎内胎的材质是乳胶(Latex,保险套的原料),弹性好滚动阻力小路感佳,而开口胎一般使用的内胎是丁基橡胶(Butyl),是无法和乳胶相提并论的。但即便是使用管胎,胎压的设定仍应该要让轮胎在承重时产生一些扁平变形,才是让它性能正确发挥的做法。

另外在轮组大厂ZIPP的手册中也提到,使用开口式外胎,胎压不建议打到125psi以上,所持的理由同上所述,不过并没有特别强调是否为轮框无法承受。事实上开口式外胎打高胎压对轮框来说的确是个危害,轮框有可能被不均匀地撑开,也有可能从结构最弱的地方炸开。打高胎压之前,应先确认轮组是否能承受得了,千万别一意孤行。

其实每一款胎搭配不同体重的骑士都有其最适的胎压,是在路感与滚动阻力之间妥协下的结果。由于负重时适当的扁平度才是决定胎压的前提,所以体重越重胎压也要越高。又由于后轮承受的重量比较高,后轮的胎压也应比前轮高一些,可以试试提高10%(或降低前轮胎压10%以换取舒适的路感)。不要相信厂商公布的胎压上限,顺从你的直觉。如果你习惯打到外胎规范的胎压上限,体重吨位又不是很重的话,泄一点气试试看,说不定会有令你意想不到的效果发生--而且还不见得会比较慢。


胎纹

颗粒胎的目的是增加软地面上的抓地力

比较宽的轮胎,例如1.5吋以上,若设计有一些凹纹,其目的与其说是增加排水性,不如说是用来检查胎皮的磨耗。以自行车的速度和轮胎的触地面积,在湿地上是不足以形成会让车子打滑的「水膜」。如果是凸出来的颗粒,则是为了增加软路面或砂石路面上的抓地力,因为这些路面比轮胎还软,颗粒可以陷进去咬住路面,大幅增加抓地力。可以看看沙滩车在海滩上压出来的胎印就知道这是什么意思了。颗粒胎用在硬地上的路感一定不会好,抓地力因接触面积缩小而不足,而且力量传导也一定差,因为踩下去的力量有一部份会消耗在颗粒的变形上,让整台车变得很难拖动似的。

那么细细的公路车胎,设计胎纹的用意是什么?并不是为了排水,而是要增加抓地力。胎纹的设计很具争议,因为就一般人的常识来说会以为有胎纹抓地力才会好,厂商为了迎合市场所以就推出有胎纹的产品, 但实际上抓地力和胎纹之间的关连并无定论。一些厂商宣称他们设计的胎纹可以分散压力并增加与地面的接触面积,抓地性能也会跟着提升。也有说法是细细的胎纹可以「渗透」到路面的缝隙中,以增加抓地力。

胎纹的设计会提高滚动阻力,因为让胎纹压缩变形也是需要消耗能量的。而胎纹也会让力量传导变差一些,因为施加在胎皮上的力量有一部份被内耗在胎纹的变形上了。有胎纹的轮胎往往在胎纹磨平之后特性变好了,滚动阻力下降且力量传导变佳。虽然厂商会解释设计胎纹的用意,但不代表同样路况下光头胎就会发生抓地力不足的情况,甚至光头胎滚动阻力还更低。但显然的有胎纹的轮胎,似乎比较让人感到「安心」,觉得厂商有在用心设计产品。

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