在西元前兩千年之前,當時的輪子還是實心的設計,為了讓傳統實心輪(馬車)更輕,也帶來更快的傳動速度,因此發明了使用輻條來支撐輪圈的結構,在這之後很長的一段時間裡(西元前兩千年到十九世紀時),結構並沒有多大的變化。
一直到了西元1870年左右,由於橡膠輪胎和鋼絲輪的發明,工業上技術的進步,使得輪組結構產生了很大的變化,而逐漸演變為現今的構造。
輻條依照其受力的方向可以分為兩個種類,分別為:
壓力型(compression)或是張力型(tension),可以使用不同的材質,像是木頭、金屬、或是合成纖維。
壓力型(compression)幅條
這種形式常用在傳統馬車上,利用幅條來撐住輪圈,輪圈必須要厚重堅固,由於結構簡單,因此輪胎的偏擺通常會很大,為了避免車輛的晃動和摩擦,會把輪組設置在車體外面,以增加誤差的容忍度。
傳統馬車輪為了增加承重的能力,需要使用時薪並且扎實的木材。
張力型(tension)
現今使用的鋼絲輪(自行車、機車、輪椅等)都是使用張力型的幅條機構,這類機構可以使用更輕的輪圈,並且細部調節張力分布。
現代輪組都是用張力式輻條
輻條的種類
自行車的幅條是屬於可以單獨移除的,一般高階自行車使用的是不銹鋼304&302T(stainless steel)的輻條,而低階的自行車則常用鍍鉻或是鍍鋅的輻條(久了會生鏽),有品質的輻條可以承受280~330kgf重或是2700~3200牛頓的拉力,以避免因為金屬疲勞而斷裂。
因為用在自行車上的輻條只需要承受張力,因此也可以使用其他強壯的複合纖維。
上表是常用的輻條規格,在業界大部分是使用G (American wire gauge)為溝通規格。除此之外,在高階輪組上還會常用所謂的雙抽或是三抽技術( double butted or triple butted)。
(表上) 業界常用的單位為G及mm,其中Gauge的單位如同銅線的單位,是國際性的標準規格。
單抽---雙抽---三抽如何區分??
基本上如果輻條的整支粗度是相同的,就是所謂的等徑直型 (Straight-Gauge) ,在市面上大部分較低階的輪組是使用這一種,外觀上直覺就是輻條比較笨重(如下圖)。ps當然有些情況下廠商也會進行緞壓來增加強度。
(圖解)等徑直型 幅條的整支粗度相同,通常重量會比較重一些。
單抽,在加工時會經過一次的緞壓,通常頭端會比較粗,終端及牙端會比較細(相同圓徑),這種規格的花鼓比較少見,因此市面上少見。
(圖解)單抽 幅條的頭端通常比較粗,由於重量重,連接的花鼓少見,不常用。
而雙抽則是擁有兩種不同的圓徑,頭端跟牙端相同,而中段較細。變細的部分是經由鍛打來使本體變的比較細,同時又可以維持住原來的強度。追求輕量化的輪組基本是是要使用此種輻條。(如下圖)
(圖解)雙抽 幅條的整支粗度在中間比較細,重量比同長度的單抽輻條還要輕。
三抽輻條代表的是輻條會經過兩道加工手續,使其擁有三種圓徑,這一種三抽輻條在輪組的使用上較少,除了重量與雙抽差不多外,多了一道加工手續,成本及報價也比較高。(如下圖)
(圖解)三抽 幅條的整支粗度會有三個圓徑,需要用經過兩階段的鍛壓。
至於單抽與雙抽的重量差別,舉個常見的例子:
直型2.0mm-2.0mm-2.0mm長度260mm的重量約為 6.72g
雙抽2.0mm-1.8mm-2.0mm長度26mm的重量約為5.95g
雙抽2.0mm-1.5mm-2.0mm長度26mm的重量約為4.36g
以登山車輪徑較小的來算,前後輻條共需48支,所占重量分別為
322.56g
285.6g
209.28g
也就是說,雙抽的輻條可以減少1/3左右的重量,當這個重量出現在輪組上時,對騎乘的感受(不重拖)是有顯著不同的。
現在有些高階輪組,也會使用所謂的扁輻條(Aero Bladed),其目的是藉由其扁平的造型,減少空氣阻力,並且也達到輕量化。
(圖解)扁輻條利用高壓沖床將圓柱的材料緞壓成較扁的形狀。
在強度上我們比較原廠數據,以頭端均是2.0的規格來看
扁輻條也有細分是較為橢圓的(Aero elliptical spokes)或是扁平的(Aero bladed spokes),目前高階低風阻的輻條都是屬於後者。
(圖解: Aero elliptical spokes在造型上較為橢圓,如果輻條屬於彎頭時,在編輪過程中可以減少輻條扭轉產生的誤差)
(圖解: Aero bladed spokes是目前低風阻輪組的主流,因為扁平的造型可以降低風阻。)
輻條在輪組上扮演著把力量從花鼓傳到輪圈的角色,因此不只在重量上及材質上都有很大的影響,以輻條國際大廠來說,DT跟SAPIM就有價格上的差異,更何況是一般較為劣質的輻條製造商,如果要購買輪組前,務必要詢問是用何種輻條,以及是否出自國際大廠,才能避面強度不足斷線的風險(當然跟編輪技術也有很大差異)。
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