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當我們在討論車架幾何的時候 我們究竟在討論什麼

 


你在自行車上的姿勢到底意味著什麼?意味著你的大腿是如何發力的,你的肌肉是否能夠有效的運作,關節是否運轉流暢;你的肺以什麼樣的姿態運作,是不是受到了壓迫無法順暢呼吸;你的迎風麵積有多大;手臂是否輕盈的搭在把上,可以靈活的操控車輛。

自行車幾何是決定你姿勢的關係因素,這篇文章隻討論關於車架的幾何,特指偏重於競技方向的大組車。


I如何比較兩個車架的大小

(0)一點曆史
很久很久以前,當時決定一輛自行車是否合適你的方法隻有一個:你跨立在車上,如果上管比你褲襠低5-7厘米,那麼這輛車就是合適的(這就是跨騎高度,standover height)。當時某種特定型號的自行車,尺寸從最大到最小,上管長度全都是一樣的,隻有上管離地高度不同。

很久以前,在鋼架時代,一般來說,如果車架上隻有一個數字代表了車架的尺寸,那麼這個數字就是車架的立管長度。當時有意大利量法,從五通量到上管和立管中線的交點處。還有英國量法,從五通量到上管盡頭。對於當時主流的鋼管車來說,車架的上管與地而水平,而上管和立管的長度保持一個相近的比例關係。
很久以前的以後,但是比現在還要早一些的時候,”相近的比例關係”已經無法滿足對車架精確尺寸的需求了,因為不同廠家測量車架的方法不同,一個尺寸標了55的車架到底上管是多長,不參考廠家的尺碼表已無從知曉。

後來的事情我們都知道了,壓縮架開始大行其道,上管和立管的交點可以任性的跑來跑去,單一數字標識的尺寸對於選擇車架已經沒有了任何參考價值。不同廠牌的55號可以差上整整3個尺碼。


(1)現在是個好日子
而碳纖維車架時代,主流車架的幾何尺寸已與鋼架時代有了較大不同,車廠都更加重視幾何,在官網上,每款自行車都有一個比較詳盡的幾何表,精確到毫米。
但是現在多數車架的上管已不再水平於地麵,為此,各大廠商不約而同的在幾何表上標注了“等效上管長度(effective top-tube,ETT)”,就是從上管和頭管中線的交點作一條水平於地麵的線,連接到坐管中線,這條線的長度就是等效上管長度。
等效上管長度影響了從把到座墊的距離,粗一看,上半身越長,臂展越大,則他的車座離把就要更遠一些,反之則就要更近些,用把到座墊的距離來選車架很有道理,十分靠譜。

(2)reach and stack,用fitting選車架
但是等效上管長度真的是我們選擇車架最可靠的依據嗎?前麵說到,車架的幾何之所以重要,是因為車架幾何很大程度上影響了人在車上的姿勢。於是問題轉化了,你需要一個與你fitting相匹配的幾何標示方法,相比於等效上管長度決定的座墊到車把的水平距離,車座、五通、車把三者的水平距離才是對fitting起決定性作用的,車座、五通、車把的水平距離決定了你分配多少重量在上下半身上,對踩踏效率和操控有著決定性的影響。

五通到車座的水平距離取決於坐杆長度、坐杆角度、坐墊後移量(seatback),為了在不同車架上得到相同的水平距離,你需要選擇直頭/彎頭坐杆或者前移/後移坐軌。在車架前端也是類似的,你需要通過加減把立墊圈,伸長或者縮短把立的方法調整。

車架後端的問題相對比較簡單,目前主流車廠的坐杆角度都在72-74度之間,如果選用異型坐杆一般都會設計一個比較大的調節空間,如果是標準尺寸的圓管則市場上有足夠多形形色色的坐杆可以供你選擇。

前端的問題就比較複雜了,太長或者太短的把立、太多的墊圈都被認為是不美觀的,太多墊圈會影響前部的剛性,上管與把立的長度比對操控有實在的影響。
人們開始意識到,需要一種統一的標識方法,標明一個車架的頭管上端中心部位到底離五通有多遠,相對五通有多高,於是就有了reach和stack,reach就是車架五通中心到頭管上端中心的水平距離,stack就是車架五通中心到頭管上端中心的垂直距離。


繞來繞去,其實就一句話,相同的車架尺碼號,或者相同的車架等效上管長度,都有可能給你帶來尺寸完全不同的車架。選車架尺寸請認準reach/stack。或者你也可以這樣理解,reach就是排除了坐杆角度影響的等效上管長度,reach和stack決定了一個車架“究竟”可以把把立放在什麼位置。


(3)到底要怎麼玩啊
簡單比較一下,cervelo s5 2012-2014和specialized venge s-works 2014這兩款車架,
下麵是從兩家官網扒的尺碼,因為我懶,所有隻有部分(詳圖見附表)。



Venge 49號車架等效上管長度(ETT)518,s5 48號車架等效上管長度(ETT)516,粗看起來尺寸相近。但是如果仔細看,你會發現venge 49號車架坐杆角度達到75.5度,cervelo 坐杆角度僅73度,venge的坐杆更陡,從而縮短了上管長度,而venge 49號reach達到385mm,cervelo 48號reach僅360,如果同一個人騎,則前端長度要相差25mm。
如果你想讓車架頭部的前伸量相近,則和venge 49號有相近reach的是cervelo 的56號,一個385mm,一個387mm,但是頭管的相對五通的高度則相差了74mm,整整7個半墊圈。而此時,s5 56號車架上管長度已達564mm,venge 49號上管長度518mm,相同的前伸量,上管長差了46mm。兩個車廠對幾何有完全不同的設計思路,所以相同的車架號,甚至是相同的等效上管長度,帶來的是完全不同的幾何,這也是為什麼我們要用reach/stack來選擇車架的原因。


II幾何的幾個關鍵點

(這裏隻討論fitting以外的部分)

(0)自行車頭部,拖後量trail/前叉彎度rake(前叉偏移量offset)/頭管角度head angle
Trail值是指頭管的延長線和地麵的交點與前輪軸的水平距離,rake值是指前輪軸與頭管延長線的距離,head angle是指頭管與地麵的夾角。




這三者共同決定了車輛的前端操控性。通常見到的大組車,trail值一般在50-63之間,一般認為,理想的trail值在56-57mm之間,更小的trail意味著低速時轉向敏捷,但是高速時穩定性不佳,更大的trail值則正好相反。同時,頭管角度一般在71-76度之間,更徒的頭管角度(接近於垂直)使操控更靈敏,更緩的頭管角度使操控更穩定。

同時,trail/rake/head angle還和車架的reach值一起決定了五通到前軸的距離(front center),有許多人覺得較短的front center會造成前輪打腳,但我認為在大組車上這種情況發生的可能性較小,隻在低速調頭或者Z字型爬陡坡的時候可能遇到。


(1)五通下沉量bb drop,後下叉長度chainstay length,軸距wheelbase
五通下沉量是指五通中心到前後軸的高度差,一般的大組車都會設定成68-70之間,如果較低,則整車的重心更靠近地麵,過彎時更加穩定,如果較高,則整車壓彎時可以在更大角度時踩踏而不會使腳踏碰到地麵,對障礙物的通過能力也更好,當然這和你選用的牙盤曲柄長度、牙盤Q值、腳踏品牌也有關係。
後下叉長度的問題則更加複雜一些。鏈枝是支撐牙盤-飛輪-鏈條這個力量傳導係統的重要支柱,現代的大組車為了力量傳遞,都會把鏈枝和五通部分做得粗壯有力,也會盡可能的做短些。

後下叉如果過短,會導致鏈條在某些檔位的傾斜角度過大,變速品質會受到影響。三大套件廠在手冊裏都會聲明,如果鏈枝長度短於405mm,則變速會受到影響,雖然還是有很多鐵三/TT車因為坐杆角度陡並且需要把坐管貼近後輪獲得更好的空氣動力學性能,而把鏈枝做得過短,比如395這樣的長度,還有一些品牌的小尺寸車架或者650C的車架鏈枝長度“不達標”。在這樣的車上,如果某些檔位不夠順,千萬不要意外。總體來說,某些極端的可用檔位減少了。
後下叉長度也和軸距同時決定了在車子的重心分配,如果後下叉長度過短,會使重量過分集中在後輪,在壓彎過程中更易使後輪側滑。在體重大的選手身上,這個問題更為突出。

現在的主流車款還是把後下叉保留在405-408這個長度,除了一些特別大號的車架,為什麼不把後下叉做長呢?現在完全有能力做出410-415長,但剛性十足的後下叉,可這樣的後下叉會稍重一些,在追輕的年代,車架重量競賽過程中,通過選擇較短的後下叉省下些重量,真的值得嗎?

(2)坐管角度 seat tube angel
坐管角主影響著坐墊的位置,但你可以通過選擇坐管後移量、調節坐墊軌道位置來加以彌補,因此多數情況下並不成為影響騎行姿勢的一種障礙。
但是如果情況允許,選擇一個10-25mm的後移量,並且把坐墊固定在軌道前後長度當中的位置,在視覺上一般認為是美的。

主流廠商對於坐管角度的設置方法一般有兩種,一種是無論尺寸大小,都設置成統一的角度,比如canyon,cervelo,bmc。另一種則是小尺寸的車架坐管較陡,從75-74度的區間開始,大尺寸的車架坐管較緩,可以到72度,比如多數的意大利車廠。這部分反映了廠商對於自行車設定的認識:作為一部量產車,設計坐管角度的時候應該考慮的是相應身高範圍人群的平均值,具體到坐管角度方麵,應該考慮騎車者上下半身的比例、柔韌性、關節的活動範圍。但是我沒有看到證據表示,隨著身高的增長,身體比例、柔韌性等因素會發生偏差,所以我認為固定的坐管角度是有道理的,從陡到緩的做法沒有依據。
同時,較陡的坐管會造成上管較短,可能對於隻用等效上管長度選車的同學造成困擾。

(3)跨騎高度,頭管長度,水平/壓縮架。standover height, head tube length, slopeness
頭管長度決定了前端的剛性,影響前端操控的穩定性和前輪的指向性,頭管過短在鋼管車時代是一個難以解決的問題,現在的碳架都可以通過補強頭管、把頭管做粗等方法彌補,但是不可避免的會使車架重量上升或是風阻加大。一般來說,一個車架頭管至少要達到7cm長,主流車廠的最小號架子會在10-11cm左右。

跨騎高度是保護你襠部的硬性限製,如前所述。

在身材矮小的車手身上,保持一定的頭管長度、保持一定的跨騎高度、保持車架水平這三者不可兼得。


III主流車廠的幾何

在這裏選取了orbea / giant / pinarello / bmc / cannondale / cervelo / colnago / binachi / specialized / canyon / wilier / trek / felt / ridley / de rosa / merida的幾十款車型作比較分析。因為精力所限,所分析的主要是頂級款,一些次級款式與頂級款擁有同樣的幾何,故略過。


需要注意的是,碳纖維車架因為材質的運用比較自由,所以幾何與車架的剛性/韌性/騎感並沒有直接的聯係,A品牌12CM長的頭管並不一定比B品牌10CM長的頭管剛性更好,B品牌可能在頭管後部做了大量補強,其餘部位同理。

數據采集的時間是2015年8月-9月間,來源是官方網站幾何表。


(0)總體情況:


把16個品牌的41款車架reach/stack數據彙總,得到上圖,請注意坐標軸的區間。

顯然reach/stack的分布並不是均勻的,reach 365以下、stack 495以下的車架屈指可數,因為輪徑、頭管長度、操控需要的硬性限製,不可能把一個車架無限做小。另一方麵,reach 410,stack 630以上的車架也沒有幾個量產車型會做,因為需求實在太小。


下麵就按照品牌分析一下幾何。
(1)Bmc

Tmr01這款車的幾何完全是按照reach/stack均勻增長的思路來設計的,提供了”標準的”6個尺寸,reach/stack的設置十分中庸,可以適應多數人的需要。坐杆角度是統一的74度,坐杆頭有較大的調整空間。鏈枝長度是統一的405,五通下沉量是統一的69,都是十分典型、標準的大組車。



(2)Cervelo
New S5與TMR01的幾何設計思路十分相近,reach/stack均勻增長,6個尺寸,坐杆角度統一為73度,鏈枝長405,五通下沉量統一為68。與前代相比,幾何相對長且低一些,降到了主流大組車的範圍內。

2014 S5/new S3/R係列,可以說reach/stack 均勻增長是cervelo 一以貫之的設計思路,而且在配置上,老S5/新S3/R係列都是屬於比較短且高的類型。坐杆角度還是一貫的73.5,鏈枝統一405,五通下沉量統一68。



(3)De rosa
Sk pininfarina,仍然是reach/stack均勻增長的類型(比較奇葩的放在後麵說),但是這款車型的stack已經低到了全場最低的478,屬於默認你會趴得很低的設計。在並不算大的覆蓋範圍內提供了8個尺碼,細膩度感人。

但是sk pininfarina這款車架的鏈枝驚人的短,最小碼396,有一半車型鏈枝長度小於400,在大組車上絕無僅有。而且因為stack這麼低,所以頭管也是驚人的短,最小碼頭管長度僅82mm,也是大組車界最短。



(4)Wilier
zero.7,仍然是reach/stack均勻增長的類型,所不同的是最小號車架reach仍然長達378,對霍比特人極度不友善,相對屬於比較長的車架。鏈枝長度從404mm到411mm,在我心裏算是及格。

同時,wilier其他兩款車架cento1SR,cento1AR 與zero.7幾何基本相同。



(5)Orbea
New orca,reach/stack近似均勻的增長,最小號reach 365,霍比特人好感度佳。坐杆角度隨著尺寸有極小變化,從73.5度到73.2度。鏈枝長度從405到408,五通下沉量統一為70,一切都是那麼的中規中矩。



(6)Giant
Propel,大陸官網上並沒有reach/stack數據,不放出詳細的幾何數據是giant曆年來的一貫作法,但是在北美官網上卻有reach/stack的值。不知道是不是也適用於大陸銷售的車架,這讓我陷入了深深的沉思。但是仍然沒有五通下沉量的數據。

reach/stack近似均勻的增長,除此之外沒有什麼需要說的。



(7)Canyon
Aeroad,reach/stack方麵,雖然因為可能大概說不定是因為讚助的車隊裏有酉長大人的關係,出現了XXS號車架,reach已經短至363mm了,reach的跨度非常大。總體來說是非常低的車架。提供了7個號碼,略多於主流水平(7個)

鏈枝長度統一為410mm,好評。坐杆角度統一為73.5度。



(8)Specialized
Venge,Reach/stack不規則增長。Reach從385開始,起點全場最高,在reach 385-386的區間裏提供了3個高度的stack給你選擇,過濾掉了一定身高以下的車手的同時對另一個身高的車手十分友好,意思難道是一定身高以下的車手不適合騎我家的車嗎?整體相對較低且長。

同時,venge最小號坐杆角度達到75.5度,全場最陡,但是在reach 385-386的區間裏提供了75.5-74-73.5三個角度供你選擇。鏈支長度從405mm到410mm,值得一提的是venge的大小號車架提供了不同的五通下沉量,小號車架五通下沉達到72mm,可以有效降車手的重心,點個讚。

Venge提供的幾何表也是所有品牌裏最全的。



(9)Cannondale
Supersix,Reach/stack十分扭曲不規律,但是在reach384這個區間裏又提供了2個stack供選擇。厚道的提供了8個碼尺。

鏈枝長度為405-408,和venge一樣小號車架有更多的五通下沉量,達到72。



(10)Bianchi
Oltra,同樣的reach/stack設計思路再次體現,在reach 383處提供了兩個高度的車架。整體車架比較低矮。

鏈枝長度從400到411,變化輻度很大。最小兩個號的五通下沉量僅為58mm,更大號的車架統一為“正常”的68mm,與specialized / cannondale是背道而馳的設計思路。



(11)Pinarello
F8,提供了13個尺寸的車架,提供了全場最大的幾何覆蓋範圍,最小號reach 351,全場最短,基本是700c車架的極限了。最大號stack 651,也是全場最高。雖然不知道為什麼但是在reach 386的範圍裏又提供了大小兩個stack選擇。



(12)Trek
Madeone 9,提供了H1和H2兩種幾何,一共14個尺碼的車架。reach/stack近似均勻的增長。H1幾何全場最長、最低,設定最為激近。H2最小號reach 374,但是stack達到驚人的535,整體屬於非常高的車架。H1/H2都提供了非常長的鏈枝,從410mm到412mm,長度已經類似於CX/古典賽車了。



(13)Colnago
C60,提供了普通、傾斜(slope)、高(high)三個係列一共19個尺碼,雖然reach/stack的覆蓋範圍並不是最大的,但是提供的選擇是最細膩的,在reach 379-386範圍裏提供了多達12款車架。最小碼reach 376,還是有一定身高門檻的。

鏈枝長度從397到417,最小的幾個號還是低於405這個“標準”的。





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