Re: [問題] 輪胎大小的迷惑

[klavier0316 (肥油貓)]

車輪有很多大家易誤解的觀念，一併來澄清。

: 然後我的車是27吋胎
: 他的是26吋胎(就像GIANT R-1000那種)
: 可是為甚麼我的車慣性好像比他的車還好阿

不講車架，光講車輪的慣性，輪徑越大、重量分佈在越外圍，慣性就越大。
所以你的輪子，輪徑大、輪胎重，慣性一定比你朋友的大。慣性大的輪子
加速比較不容易，但速度容易維持，意思是起步慢、尾速快。

現在流行的輕量化板框，其實慣性會比有點重量的扁鋁框要小，因為重量輕，
而且重量還分佈在比較大的範圍。所以把輕量化板框說成是「慣性輪」，也是
錯的，應該說是「低風阻輪」。會讓人覺得板框比較會跑的原因，一個是風阻低，
一個是花鼓品質好，還有一個是加速比較容易讓人有比較快的錯覺。

: 他的車比我的輕,比我的新,胎比我的細
: 除了輪胎大小外我不知道我哪點贏他
: 而且我們還是用同一個齒比喔

用同一個齒比的話，如果腳踏迴轉速一樣，輪徑大的車還是比較快。

: 還有,衝刺時,我騎我的車讓他在直線上看不到我的車尾燈
: 我騎他的車時變成我吃它的車後塵
: 可是如果是輪胎大小的問題
: 那為何幾乎每台公路車都不做大輪胎都是做小的呢?
: 不是說細胎可以騎的比較快嗎?
: 希望各位高手可以為我解答
: 推 skyman12377:細胎的摩擦力較小騎起來會比較省力                    10/18 08:48
: → skyman12377:自然速度會快一些 下坡時，車重較重的佔優勢           10/18 08:49

輪胎不講「摩擦力」，因為沒有意義，而是分成兩個特性來談：「滾動
阻力」以及「抓地力」。前者是用來描述輪子轉動時產生的阻力，而後者
講明白點就是指是否容易打滑。我們會希望輪胎有很低的滾動阻力，以及
很強的抓地力，不論理論上還是實務上，這都是做得到的。一些高價胎兩個
特性都很好，還兼顧了路感和防爆。

滾動阻力的來源主要是輪胎觸地後擠壓變形的能量損失，而相同材質的輪胎，
做成不同寬度的話，寬的胎滾動阻力會比較小，原因是變形量相對較少。
這和大家的理解有很大的出入，一般會以為細的胎滾動阻力較小，但其實
這是不正確的。為了讓細胎的滾動阻力降低，所以會打較高的胎壓，以減少
變形量，但這樣就犧牲了安全性和路感，甚至減損傳動上的表現。

細的胎滾動阻力較大，但空氣阻力較小。滾動阻力、空氣阻力再加上路感
和安全性的考量，綜合起來就是公路車最多人用 700x23C 的原因。但其實
職業車手會視情況使用不同胎寬，像騎很多石板路的古典賽，選手會使用
700X25C 的輪胎，而路面完全平順的場地賽，會用700X18C 的光頭胎並打
高胎壓。

胎紋、顆粒胎都是增加滾動阻力以及傳動能量損失的原因，所以如果只騎
硬地的話，選光頭胎總是沒錯的。騎的速度越快，窄胎的效益就越彰顯，
但不要太迷戀窄胎和高胎壓，而犧牲了路感和安全性。

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◆ From: 61.230.8.127
推 tar911:推推推~好專業但是解釋的很讓人明白  ^^b
推 heyhay:推！我一直在懷疑為什麼重量輕的慣性會好
推 usobo:相當專業
推 aakkdd:推一個 清楚的解說~
推 Melson:推
推 micco:我猜~騎的速度越快，高胎壓的效益就越彰顯....
→ micco:達到高胎壓的手段之一是把胎容量變小,窄胎是一種方法
→ micco:胎唇框壁間力量=胎壓和面積的合力 (上面體積應該是面積)
推 micco:細胎和粗胎的光頭胎打同樣胎壓真的會是細胎跑比較快嗎??
推 micco:高胎壓的效益主要是由輪胎形變所引起的能量耗損量較少產生
→ micco:所以較硬橡膠的胎打同樣胎壓應該會跑比較快一蘇蘇
推 Owla:精闢的說明!由衷的感謝~也謝謝micco專業的推文~
推 micco:我推的有點亂....我自己重po一篇好惹
推 poqwer:推~ 好文~
推 cadana:推~~專業解答
推 norris0140:推
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作者: klavier0316 (肥油貓) 看板: bicycle
標題: Re: 輪胎要怎樣才跑得快....以輪胎形變來討論
時間: Sat Oct 20 03:56:23 2007

車胎的形變越少，速度越快，這論點基本上是對的，但有關材質軟硬的說法
卻是不對的，在此更正如下：

:      2.光頭胎:橡膠材質或是編織層的不同會影響外胎的軟硬
:               越硬形變越少,效率越高,車速越快
:               在相同胎壓與材質的前提下,細胎會因為與地面的接觸面積較小
:               會產成較大的形變,而有較慢的車速
:               (當然粗胎的風阻會大一些)

越軟的胎效率越高才對，硬的胎簡直一無是處（好吧，便宜）。速度最快的
自行車競賽－－場地賽，有些高等級的胎是全棉質織網，甚至還有用絲質的，
目的就是要降低滾動阻力。

不同材質的胎，在相同負重下，它們的觸地面積是一樣的。原理是簡單的靜力
平衡，假設胎壓是 100 psi（磅 / 平方英吋）、單輪的負重是 100 磅的話，
觸地面積就是 1 平方英吋，不會因為材質和寬度不同而改變。

既然滾動阻力的來源是輪胎的擠壓變形造成的能量損耗，而由上可知相同寬度、
相同胎壓下，硬胎和軟胎它們的變形量是一樣的，那麼要讓硬胎變形所需的能量
顯然的會比軟胎要多，因此滾動阻力就變大。同樣的道理，相同胎壓下寬胎的
變形量會比窄胎小，所以滾動阻力比較小（這是有實驗數據的）。

另外一個特性是軟胎對路面細微的障礙能夠用局部變形來吸收，損失的能量就
比較少。反之硬胎的反應能力不佳，遇到障礙會震得整條胎都在抖，損失能量
可就大了。這個特性不只可用在材質上，也可用在胎壓上，打高胎壓不見得會
比較快的道理就在這裡。打合適的胎壓即可，且視路面狀況而定。所以，說什麼
都沒理由去選擇一條硬梆梆的輪胎，騎起來既沈重又會震到不舒服。

選擇輪胎時可以拿織網密度來當指標之一，以 TPI （thread per inch, 每英吋
幾線）為單位，TPI 越高，通常胎壁越軟，重量越輕，可以承受的胎壓也越高。
但輪胎是功能取向的，沒有絕對的好胎，只有最適合的輪胎。有些人會考慮防爆，
有些人會考慮抓地力，有些人會考慮輕量，還有些人會考慮耐磨，甚至還會考慮
美觀。輪胎廠推出的產品線會這麼多又複雜，就是為了滿足各種需求。所以不要
被單一特性給著迷了（例如輕量），往往那是犧牲其他特性後的結果。了解自己
的騎乘需求，購買一到兩款不同的胎來替換用（例如訓練用和比賽用、硬地用和
越野用），這才是正確的觀念。

這裡有輪胎的圖文解說：
http://www.klavier.idv.tw/eob/workshop/20061214.htm

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◆ From: 61.230.2.81
推 micco:觸地面積用靜力學就完蛋了,靜力學假設物體為剛性,不會形變
→ micco:如果有用相同胎壓,相同材質做寬度差異的測試,那就是我猜錯了
推 micco:胎軟那一段我想比賽時高速過彎的安全性應該對選手蠻重要的
→ micco:成功率和速度兩者妥協下來的結果,內硬外軟吧
→ micco:然後衣服穿完要出門惹...掰掰
推 klavier0316:競賽胎沒有硬的,甚至還要"窖藏"讓它更軟
→ klavier0316:也許你可以舉個例子來說明,硬胎的速度更快
→ klavier0316:過彎安全性是"抓地力"負責的,和橡膠軟硬也無關
→ klavier0316:觸地面積用力學平衡來算也是沒有問題的
推 klavier0316:除非你所謂的"化石胎"硬到沒彈性,才有可能有支撐力道
※ 編輯: klavier0316     來自: 61.230.2.81          (10/20 13:59)
推 woodjason:open胎可以窖藏嗎? @@" 是不是管胎而且特殊材質才能呢?
→ woodjason:若輪胎可以因應受壓的方向而有不同反應特性 應該會有不
→ woodjason:錯的性能  比如重心前移並稍有晃動時 輪胎比較不會變形
→ woodjason:那或許就可以稱得上是富有足夠支撐力道的好胎?
推 micco:原來抓地力和橡膠軟硬無關....謝謝惹...
→ micco:我晚一點來寫為什麼明明硬胎跑比較快,比賽胎還是軟的....
→ micco:有點像F1明明可以摧到300km/hr以上,進某些彎要降到90才會快
推 smandyscom:原po的意思是free body diagram的意思吧
→ smandyscom:材料力學也是要先算對此物體的外力阿