2010年2月15日 星期一

【簡單生活單車坊】認識單車輪圈的規格



KHS Q2輪組




我們常在輪圈、輪胎或輪組上看到一些規格,這些規格其實是ISO(國際標準化組織)制定了一套通用的輪胎尺寸規格體系,從前被稱作ETRTO體系,是由歐洲輪胎及車圈技術組織(European Tyre and Rim Technical Organization)制定。   因為早期輪子剛開發出來,各國的尺寸規範都沒有一個標準,對使用者來說,規格太多,反而會有很多困擾,以輪胎製造商來說,也是一種生產上的負擔,所以後來演變成統一的規格,使得我們可以有所適從!可以參考wiki上的ISO 5775,這是自行車的輪圈和輪胎標準。



一般來說,我們會把輪圈分成登山車、公路車兩種尺寸,另外還有小徑車的尺寸。我們常常看到輪圈或者輪胎上的規格是......26 x 1.7527 x 1 1/4700x 23C ......等等......登山車常見的就是26吋,通常會標示成:26 x 1.75(公制單位)或26 x 1 3/4(英制單位);26指輪圈直徑1.751 3/4指得是寬度

公路車的輪徑比登山車大,我們常說的700C其實是29700指得是輪圈直徑,23指得是寬度,以上是以ISO的規範與標示方法。



另外有一種標示方式(ETRTO),例如32-406,前面的數字代表寬度,後面的數字代表輪徑詳細可以參考Sheldon Brown所寫的Tire sizing

例如有輪胎上標示:26 x 1.35ETRTO 35-559)、 700 x 32CETRTO 32-622)等等,前者大部分是登山車的尺寸,表示26吋的登山車胎(B.S.D. 599m m),輪胎寬度35mm1.35吋),後者表示700C公路車胎(BSD 622m m),輪胎寬度32mm

Sheldon Brown所說明的,所謂的B.S.D.(Bead Seat Diameter),中文翻譯就是胎唇座直徑,就是如圖所示的尺寸規格。這個規格相對輪胎上就是內徑的長度,例如前陣子很夯的小徑車普遍尺寸是20",一般輪框上會標示406的規格,指得就是BSD= 406mm,所以購買輪胎的時候,必須購買406規格的輪胎,否則在裝胎過程會遇到一些麻煩事,因為輪胎上的胎唇(bead)是由一圈鋼絲構成,然後緊緊扣住輪圈,而BSD亦即胎唇座直徑。如果沒有吻合,輪胎胎唇直徑太小就是裝不上去,太大既是裝上去無法固定。所以B.S.D.ISO/E.T.R.T.O規範中就成了一個很重要的規格。

所以有些人會有疑惑,一樣是20吋的輪胎規格,為什麼有406451的規格?或者是說為什麼說406451都是20吋輪胎......其實就是BSD不一樣,不過都是泛指20吋胎。因為輪胎的演進,是由好幾個不同規格逐漸統一規範的,原本既有的規格統一泛稱為20"胎、26"胎、700C胎。這樣406451的定義就很明顯了!就是輪胎內徑不同,而非指得是輪胎的外徑唷!

       

輪框上標示ETRTO 17-406,表示胎唇直徑406、框內徑寬度(inner rim width)。框的內徑與輪胎外徑其實有一定的相容關係。寬框使用窄胎,在負載後行駛於路面上有觸地的風險;相反地,而在窄框上使用寬胎有可能會造成輪胎或者輪框上的受損,例如輪胎側面的磨耗、輪框上的側向擠壓力造成破裂。

Georg Boeger有一個表格可以提供參考,當然這個表格或許有一點誤差,但是至少可以使用建議值內的搭配,避免不必要的困擾,造成輪胎與輪胎上的搭配問題。圖表中,橫軸指得是輪胎寬度,縱軸指得是輪框內徑寬度。也就是說如果你的輪框上標示:17-406,輪框內徑寬度是17mm,安全的輪胎寬度範圍約在25~ 37m m,相當於適用1~1.5吋間的胎寬。

以上,你已經可以得知,你的輪框是哪一種規格、是用哪一種輪胎尺寸了。接下來,我們來瞭解所謂的雙層框和單層框的差異點。我們知道價格上雙層框比較貴......當然在製造上的成本不一樣,用途也是不大一樣。一般便宜的車子輪框都是單層的,但是高級一點的車框是使用雙層框,如下圖中,第一張為單層與第二、三張的雙層結構上的差異。雙層輪框的結構強度高於單層,所以雙層框可以拉比較高的鋼絲張力,讓輪組的剛性、強度都比較好。在幾何形狀上,雙層框的樣式也有點不一樣。



一般公路車框傾向框窄、高,主要是注重速度,輪組特性必須要剛性強、在空氣動力上的特性擾流少,配合鋼絲的相對搭配,鋼絲較短、張力較大、剛性較高。而登山車中傾向框寬、低,主要是注重彈性,輪組特性必須要彈性高,配合鋼絲時讓鋼絲更長,彈性更高。

以機械角度簡單的來說,彈性講得是應變-應力的相對關係,彈性越低、剛性越高,而高框的輪框結構會讓輪框比較具高剛性、低框的結構會比較具彈性。以空氣動力學來說,在行徑時輪框造成的擾流越小,風阻越小,窄框本身搭載細胎,在框高且細的情況下,比登山車框更具較小的風阻。

談完以上的規格,就來談談編輪時輪框方面需要注意的地方了。一般我們在輪框上的選擇,會影響到編輪的幾個要素,一個就是鋼絲的張力值,一個就是鋼絲的長度計算。以鋼絲的長度計算方面,因為輪框的高度不同,所以在不同孔數、高度的影響下,鋼絲的長度就會有所不同。我們比較在意的是所謂的ERD (Effective Rim Diameter),中文翻譯成有效輪框直徑。這個直徑長度除了輪框內直徑長度之外,還包含兩端銅頭嵌進輪框孔上時,銅頭座的高度。





    如圖片所示,ERD是包含兩個尺寸,

    A:銅頭兩端的直徑。

    B:銅頭長度。

    所以ERD = A + 2B



以鋼絲計算器計算時,會考量ERD的長度,以便在計算後的鋼絲,能恰好在編輪完成後,不會造成鋼絲過短、過長的問題。

鋼絲過長太誇張就會超過第二層圈,導致在輪組經過高撞擊時,鋼絲會刺到內胎(一般來說還有內襯帶的保護無礙)

鋼絲過短讓鋼絲尾端的螺紋露出,太嚴重者會使得螺紋鎖入不夠,張力過大時可能會使鋼絲上的螺紋崩牙!

另一個輪框的要素是鋼絲的張力值,一般來說,輪框的寬度越寬、孔數越多,會讓輪圈與幅條接觸部分的強度變差,這種差異一般騎乘沒什麼感覺,但是在發生問題時就會知道啦!所以不是所有的輪組工作室或編輪師傅告訴你,高張力的輪子就是好輪子.......看到更錯誤的說法是一般廠編輪組者還說比手編輪組還優?

手編輪就是在這一點比較優,因為依照車身負載的不同,設計不同的輪組剛性,當張力太大的時候,容易造成底下的情況......這張圖是從PARK TOOL網站TM-1幅條張力計上擷取下來的範例圖示。TM-1的幅條換算公式只是在換算不同幅條的張力值,實際上輪組的張力最大值必須依照輪框的容忍張力去考量,畢竟輪組的可容忍範圍大部分小於鋼絲的最大容忍範圍.......一般來要考量前後輪的張力,以前輪來說,如果是有裝置碟煞,碟煞這一邊的鋼絲張力不能大於輪框張力建議值上限;對後輪而言,飛輪端的幅條張力也不可大於輪框張力建議值上限。因為輪組在滾動時除了承受負載重量的力道之外,比較在意的是傳動以及煞車時的扭力變化。

另外我們常會看到有些標榜輪框上有魚眼孔(Eyelet),這個裝置的作用主要可以強化輪框上孔洞易裂的部分。主要是銅頭在輪框上的施力角度和截面積不同,會造成應力集中等問題,所以在孔洞上嵌進不鏽鋼的魚眼孔,目的就是補強措施。在銅頭接觸於魚眼孔上,間接把應力釋放於在輪框上分佈平均的魚眼孔上。但是具魚眼孔的輪框不代表比較高級,因為畢竟這只是補強結構。

輪框上有個比幅條孔洞來大的孔,就是氣嘴孔。通常普遍有兩種,美式氣嘴(Schrader valve)和法式氣嘴(Presta Valve)。在Wiki的美式氣嘴解說、法式氣嘴解說,一般比較常見的就是美嘴,普遍存在於汽、機車與自行車上面。兩種氣嘴都是利用彈簧將氣嘴閥關閉讓氣體不會溢散至內胎外。

但在較高級車款中,窄框的輪框比較常用法式氣嘴,因為氣嘴孔的大小也會影響輪框的強度,而法嘴的孔徑比較小。且在使用上,法式氣嘴比較容易控制輪胎胎壓的精準度,打氣時,美嘴的打氣筒如果要用於法嘴上時,必須多安裝一個法嘴轉接頭(Presta Valve Adapter)

總而言之,因為一般窄框會被限制只能用法式氣嘴孔,且窄框不適合裝配寬胎,你會發現如果你要裝細胎,就可能必須使用法嘴內胎,所以就會有較高級的車(普遍是競速車)使用法嘴的迷思了唷!至於較大孔徑的美嘴孔,可不可以裝配法式氣嘴呢?恩......反過來說,可以裝美嘴,為什麼一定要裝法嘴呢?當然啦!只要在氣嘴孔附近套上一圈廢內胎胎皮,還是可以使用啦!

不同型式的氣嘴如下圖所示,一般比較常見的是美式和法式,法式氣嘴可以手動旋轉、鎖死氣門、耐高壓、洩氣特性比較線性、氣嘴座直徑小對輪圈的強度影響小,且氣嘴的長度也要隨著輪圈高度選擇適當的氣嘴,法嘴又分長法嘴和短法嘴。

而美式氣嘴主要靠內壓頂力鎖死、耐高壓、洩氣特性曲線較陡亦即胎壓不夠時,漏氣更快、氣嘴的直徑大而充氣流量大,所以必較常用在氣體容積大的內胎。另一種少見的英式氣嘴,由於氣門是靠橡皮防指洩氣,所以橡皮的品質決定氣密性,且橡膠氣嘴閥容易老化造成洩氣。一般少見於日本內銷的車種中。





 引用資料來源:網路未知作者



  • 留言者: 阿煌
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  • 日期: 2010-02-17 11:47:22
黃老闆 請教一下!那天騎回來 淋了雨,現在後輪輪組變不順了,輪圈轉 踏板跟著動.
[版主回覆02/17/2010 15:23:36]
應該跟淋雨關係不大!否則環島車都掛了!

把飛輪拆下,重新安裝一次,不要太緊,順便先上些黃油!

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