Saturday 9 February 2013

编轮的"艺术": 2. 幅条编织模式分析

         
        车轮编织设计中,一旦选定车轴和轮框,幅条的质量和编织模式对车轮的性能和耐用度起着决定作用。编织模式需提供车轮强度所需的张力和由车轴传递给车框的扭力。大体概念上幅条编织方式上可分为:

直拉模式:
                 幅条从车轴到轮框由放射状拉伸,于车框的切线点垂直。放射模式能提供较高的车轮强度的张力,但幅条边框的切线分力,因而无法提供扭力;

斜拉模式:
               幅条从车轴到轮框向前或向后一定斜度拉伸,提供车轮强度的张力, 同时对边框的切线分力提供扭力,以带动车轮转动。根据幅条轮框边穿孔的跨越个数,一般有1x1, 2x2, 3x3等模式。

然而,并非前后轮都需要扭力带动车轮,甚至后轮的不同边也具有不同扭矩作用。非盘刹前轮不需要扭力,后轮可分为:

动力边----即车链条与齿轮边,和 非动力边---- 即无齿轮的一边;
                                          



传统认为,最经典的模式为所有边都为3x3的斜拉模式最为可靠,《自行车轮》中直接宣称100年来的各种幅条编织模式的尝试最后只是证明了这一模式的经典和那些奇异模式一次次的重蹈复辙。   然而经典不一定就代表完美,反而为现在车轮设计提供改良的空间。3x3模式的问题之一后轮中非动力边与动力边的幅条拉力不均匀,动力与大部分张力全由动力边的幅条提供。因而对当今市场上优秀车轮幅条编织模式的考察则让人对当代车轮进步更深入的了解。


      前轮不需要扭力,除能轻微节省一点重量外,因为视觉上有美观效果,常设计为放射模式。



        《自行车轮》中定量分析了后轮的受力情况,认为几乎全部扭力实际由动力边提供,非动力边只提供轮框张力和两边张力的平衡作用,而动力边车轴法兰盘高于非动力边的法兰盘时,车轮两边的幅条能有更接近的角度,非动力边不需扭力采用放射式,动力边采用斜拉,进而产生更均匀的张力而编织出更有强度的车轮。

        法国Mavic 反其道而行之,将提供扭力的斜拉模式放到非动力边,而将动力边采用放射式!!这将如何工作?  
将Mavic车轴参数用《自行车轮》的方法重新计算发现,Mavic的车轴提供了更高的刚性而将扭力传到非动力边而带动车轮转动。这一方式能提高两边幅条的拉力,进而提高整个车轮的刚性。



Mavic的创新无疑是成功, 不仅成为当今市场上倡销的高性能车轮之一,也引来其他厂家的效仿。