碳纖維自行車輪的價值何在

2020-12-12 藍鯨騰飛

對於某些騎手尤其是賽車手來說,碳纖維輪轂的魅力幾乎是無法抗拒。專業的賽車手一直在使用碳纖維車輪,而風洞測試的結果顯示它會節省大量時間和功率。但這是否意味著碳纖維車輪物有所值?

與異國情調的寶石一樣,碳纖維車輪也位於這個市場的頂端,碳纖維車輪有望提高騎行者的力量和性能。這些優勢曾付出了高昂的代價,但近年來,碳纖維車輪市場發展迅猛,以至於消費者對車輪的空氣動力學性能有了新的認識。

現在,人們想知道,該行業是否會像廢棄鋁製車架一樣放棄輪轂用鋁。在20年前,當碳纖維過於昂貴且未經驗證甚至不可靠時,多少車手會預見到碳纖維車架將佔主導地位?

物超所值,還是純屬炒作?

碳纖維複合材料的好處是眾所周知的,其中材料的輕質和高強度佔其吸引力的大部分。的確,1990年代引入的複合輪輞為車輪的設計和製造提供了重大的飛躍。

考慮一下90年代中期的Campagnolo Shamals:合金輪輞高約40mm,輪對重約2kg(1,980g),但它們被認為是空氣動力學設計的突破。相比之下,該款複合材料輪轂的重量減輕了300克。

二十年來,碳纖維輪組的輪圈更高,重量不到1,500g(尤其是帶有管狀輪輞的輪轂),而輕的輪已經低於1,000g。

複合材料令人印象深刻的高比剛度意味著即使在重量的一小部分處,碳纖維輪組在橫向和徑向剛度方面很容易達到(甚至超過)鋁製等效齒輪的性能。同時,複合材料為終產品加工提供了極大的自由度。

Shamal初使用的V形NACA機翼形狀在空氣動力學上是合理的,但其早期普及的原因之一是它可以用鋁相對容易製成。Hed和Zipp在整個90年代所做的開創性工作很快證明,較寬和更圓的環形輪廓在空氣動力學上是優越的,但輪輞的構造終取決於複合材料的引入。

越來越多的碳纖維輪轂價格一直在下降,這不是因為Zipp和Enve等主要品牌一直在降低價格,而是因為小型輪轂品牌的泛濫。這些品牌通常不與自己的生產設施建立聯繫,而是與低成本的亞洲製造商合作提供輪輞。儘管這些產品有些通用,但它們通常會與既有品牌的重量和性能相匹配,同時以價格為基礎勝過它們,從而為消費者提供了更多選擇和市場競爭。

因此,可以公平地說,近年來碳纖維車輪副的價值增加僅僅是因為價格下降,但是複合材料車輪仍有許多缺點,每個準買家都應該考慮。

性能提升相對有限

測試數據很清楚:高輪廓碳纖維輪轂比低輪廓碳纖維輪轂具有空氣動力學優勢,但從自行車和騎手的角度來看,這些節省的幅度很小。實際上,在沒有高度受控的條件的情況下,這些時間和能源節省通常難以複製。

還值得指出的是,營銷材料所承諾的任何給定輪對節省的大量時間都是針對相對長距離的高速一致地計算得出的。另外,特定輪對所承諾的阻力減小並不在每個方向上都適用。

因此,任何製造商承諾的輪對節省的時間和能源都必須視為理論上的大值,在現實世界中可能無法完全或始終如一地實現。對於那些考慮從空氣動力學不良的車輪升級的購買者而言,速度和性能的提高將是明顯的,而一個品牌與另一個品牌之間的細微差異則不太可能出現。

考慮到所有這些,除非騎手準備投資於大化其空氣動力學性能的補充策略,否則很難爭辯碳纖維輪組所提供的邊際收益的價值。這包括在自行車上採用符合空氣動力學原理的位置、注意輪胎的寬度和壓力、投資於航空車架,以及選擇防風頭盔。

輪輞制動是複合材料車輪的致命傷

研究發現,碳輪輞的制動性能較標準合金輪輞快。但是,近年來,製造商一直在努力提高碳纖維輪輞的制動性能,從而使其接近合金輪輞的制動性能。但是,敲彎器過熱仍可能在長時間的劇烈制動後導致輪輞分層和/或輪胎爆胎。

旨在減少熱量產生的專有剎車片數量有所增加,結果導致許多購買者被鎖定為他們選擇的碳纖維輪組使用特定的剎車片。儘管如此,這些新的墊料似乎降低了過熱的風險,但它們並不能消除制動過程中產生的熱量。

碳纖維輪輞的耐熱性還通過在精心選擇用於制動道的耐熱樹脂後得到了幫助。但是,由於提高輪輞的玻璃化轉變溫度會使複合材料更脆並且容易受到衝擊破壞,因此使用該策略只能實現很多功能。

因此,對於碳纖維輪輞,熱損壞的風險是不可避免的。實際上,某些品牌提供的保修明確排除了熱損壞。這並不是說複合材料輪輞很危險,但是車主必須準備好採取一些謹慎和正念的態度,這在騎乘鋁合金輪輞時是不需要的。

當碳纖維輪輞與盤式制動器配對時,這種擔憂完全消失。實際上,與在新型制動襯片和耐熱樹脂上所做的所有工作相比,公路盤式制動器和自行車在提高碳纖維輪組的吸引力方面可以說做得更多。制動和安全性的提高是否足以彌補盤式制動器的額外重量,終取決於騎手的需求,但是很容易看到碳纖維輪輞將成為公路盤式自行車的標準選擇。

強度和耐用性如何?

經過二十多年的製造,人們對於車架用碳纖維複合材料的強度的擔憂減少了。同樣,人們對碳纖維輪轂的信心正在增強。儘管如此,碳纖維複合材料仍然容易受到衝擊損壞,因此車主應意識到在發生撞車事故或有坑窪的磨合損壞輪輞時維修會很昂貴。這可能是碳纖維複合材料的大缺點——不僅購置成本高,而且維修和更換成本也高。

雖然考慮了成本,但令人驚訝的是,包括下坡騎手在內的一些MTB車手已經開始使用碳纖維輪輞,這足以表明,碳纖維輪轂除了對空氣動力學要求的賽車手有吸引力外,還可以吸引其他騎手。

儘管有望實現更高的強度和耐用性,但是每種複合材料產品都有製造缺陷的風險,這些缺陷與製造過程中產生的空隙等有關。這些缺陷是肉眼看不到的,但它們會對產品的使用壽命產生深遠的影響。

類似地,撞擊會產生除超聲和X射線檢查以外幾乎看不到的亞結構分層。因此,看似無害的碰撞或碰撞可能會損壞輪輞,直到以後失效。

碳纖維車輪市場正在擴大

碳纖維車輪市場遵循了與碳纖維自行車相同的趨勢,因為隨著時間的流逝,新品牌的低價替代品逐漸出現,而不是市場領導者降低價格。如上所述,亞洲產量的增加為消費者提供了更便宜的碳纖維輪轂,但大多數碳纖維輪轂都是為了與更昂貴的品牌競爭。

捷安特不是個開始提供碳纖維輪對作為其完整自行車的庫存選擇的公司,但它已設法將其降低到更低的價格。

現在,低成本的碳纖維車輪已經開始出現在一些知名的在線零售商的庫存中,例如Wiggle和Chain Reaction Cycles。Wiggle的Cosine系列全碳纖維壓彎機零售價不到1,000澳元,而Chain Reaction Cycles提供的Prime品牌碳纖維輪組則不到1,500澳元。這兩個品牌都無法與市場領導者競爭,但他們可能正在為碳纖維輪轂爭奪新領域,而碳纖維輪轂好被稱為入門級產品。

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