怎样使用拆车匠官网?,

SCOM轮组:骨子里的双重性格|扒开外表看本质,揉碎嚼烂聊碳轮儿

大家好,欢迎大家收看新一期的单车基械匠。


每一次的改变都是一次材料和工艺的变革

从自行车的诞生之日,已经历了近两百年的发展,车轮作为自行车上唯一和地面接触的媒介,可以说比现在自行车上的任何配件都要古老。传动上经历了固齿到活飞再到今天的各种变速,车架更是经历过各种奇思妙想的变化才有了今天我们最熟悉和最普及的外形,但是轮组:从诞生之日,就从未改变。依旧是:圆形,车圈,辐条,花鼓。

从最初的木材,到后来的钢材,再到铝合金,碳纤维。可以说,车轮的每一次改变,都是一次材料和工艺的变革。


SCOM轮组和单车基械匠

【发布当天在我也在现场做了相关的介绍】

我个人从事自行车这一行也有十几年的时间,虽不敢说无所不知,但也是对各种设计都有清晰的认识的,通俗点说,就是知道哪里好,为什么好。

这几天有的车友也注意到了,不少圈内的大佬都有介绍过SCOM轮组,我也在这两年有参与到轮组的设计中,可以说对这款轮组是非常的熟悉。今天我就拆开嚼碎的来从三个主要部分来了解一下这款轮组的技术优势和特点,以及这些设计可以可以在实际使用给我们带来什么实质性的性能提升。

车圈

车圈部分是鸿基致远和鸿基伟业合作开发的全新产品,不同于一些公模的车圈,这次SCOM上的车圈为全新设计。主要特点就是在不损失重量的情况下,让车圈做到更气动,更轻量,更安全,高刚性,更平顺。


下边我结合SCOM轮组的设计理念,给大家介绍一下在SCOM车圈上使用到的几个重点技术以及工艺特点。

开始之前我们先看一下SCOM车圈的基本数据:

品牌

某品牌轮组

SCOM轮组

高度

65mm

67mm

外宽

26

28

内宽

22

21

车圈钩边

无钩

有钩

车圈胎床处理

免漆

免漆

表面处理

免漆

免漆

实测重量

498g

507g

对比上图我们可以看到,在其他条件相同的情况下,SCOM拥有更高的轮框,更宽的气动外形,虽然内宽略窄了1mm,但是却使用了有钩的车圈设计,这点的优势还是非常明显。重量上,二者相差仅为9g,就算不说高度和宽度的增加,单单就有钩设计者一项,每个车圈就会有大几十克的重量增加,那为什么不改成无钩设计呢?重量上不就更为有优势了?

【某些品牌车圈上的无钩(hookless)设计,虽然有一定的优势,但是对于兼容性还是不尽如人意】

虽然无钩在某些品牌上也声称可以承受高胎压,但是这是在使用指定轮胎品牌的情况下。当使用场景放大后,你会发现,不同的轮胎和车圈制造商都会在制造的产品上有一个公差范围,这也是为什么有些车圈和轮胎的搭配就易于安装,而有些组合在安装时就非常困难的原因。放在有钩和无钩的设计上,对于二者匹配的要求就要更高,这也是无钩的轮圈在不指定轮胎的情况下,对胎压的要求普遍都比较低的原因,这不仅仅是因为内宽更宽所导致,也更是因为安全考虑,防止轮胎在高胎压下脱框。

【SCOM采用有钩的设计,对轮胎的兼容性更高,无论是品牌还是类型。胎床部分实际是免漆工艺,碳布直接裸露,对工艺要求更高,无需打磨和喷漆处理。】

这也为SCOM为什么没有为了减重而放弃有钩设计的主要原因:轮胎选择更多,胎压适用的范围更大,使用更安全。这些都要比再去减掉这大几十克更为重要。

【高度67mm,外宽28mm,内宽21mm,最关键是有钩的设计,507g的实称重量,可以说是把碳纤的加工工艺发挥到了极致。】

而实际情况是,SCOM的车圈也并没有因为有钩设计,更高的高度,更宽的外宽而有明显的增重,为什么?

1. 自动缠绕技术:

今天碳纤维材料已经如此普及,大家对自行车上的碳纤维制品也一定都不会陌生。虽然碳纤维属于高精尖的复合材料,可恰恰又结合了低端产业链条上常见的劳动密集型结构。因为一提到到高精尖,大家就很容易会想到自动化,不过就碳纤维制品来说,长久以来则还是需要大量的人工来进行缠绕和包裹。

老话说得好,是人,他就会犯错。特别是手工作业,疲累在所难免,但是机器就不会,不仅效率高,更关键的是产品的品质和标准也会更为稳定可靠,可以极大的降低瑕疵品的概率,保持产品的一致性,可以大大降低因为人工的某个环节出现问题,而导致产品品质不达标就流入市场的风险。比如:一位熟练的工人和一个刚进工厂培训不久的工人,即使是加工相同的产品,一致性也很难保证,而机械化、自动化的制造则更为稳定和可靠,当然效率也会更高。

预浸碳纤维材料是自行车轮组制造中最常使用到的材料。而车圈的制造也绝不是简单的把碳布一层层的放在模具中那么简单。

【更多的碳纤维车圈制造还是通过人工铺设碳布,不仅难以保证产品的一致性,更难以让每一根碳丝都参与其中,利用率普遍较低】

由于预浸碳布基本都是单向丝,所以就需要由设计师,根据产品特性和数据要求,设计出多层不同角度交替铺设的碳布,才能最终达到所需的强度,刚性,平顺性等的数据指标。从这一点来看机器缠绕的优点是毋庸置疑的,每一次铺设的角度都可以精确把握,同时也让碳丝的连续性更强,带来的好处就是可以用相同甚至更轻的重量获得更优秀的性能,这也是为什么SCOM的车圈可以做到同类车圈中的佼佼者的关键一环。

【自动缠绕是在碳纤维丝预紧状态下进行的缠绕,利用率高,可以让车圈更轻,更硬,良品率更高】

自动缠绕的另一大优点就是缠绕过程中,碳布都是在预紧状态下进行缠绕,这和手工铺设是有很大区别的。手工缠绕很难让每一根碳丝都参与到其中,在铺设中,一定会有碳纤维丝没有完全舒展,甚至出现重叠的情况,这就没有办法让每一根碳丝都参与到其中,利用率就会大打折扣,也会造成更多的材料冗余。相较而言机器缠绕的碳布利用率就会更高。

2. 单点补强技术:

我们在自行车车架上经常会看到这样一些介绍,比如头管刚性提升了多少,五通刚性提升了多少,而重量又降低了多少等等。

【上图是传统工艺的碳布铺设,为了让辐条孔强度更高,都会无差别的在辐条孔位置直接堆料,这无疑会造成更多的材料冗余,重量高,性能差。】

同样的在轮子上也是如此,那么在材料一定,技术指标还要更高的情况下,如何来做到呢?车圈上的应力集中点主要在辐条孔处,我就曾遇到过应力释放中辐条孔破裂的车圈。那么直接堆料貌似就是让辐条孔位置更坚固的普遍做法,但这样重量又难以保证。而单点补强就正是解决这样的痛点的,可以在整体重量不增加,甚至减重的情况下,让辐条孔的强度更高,同时还可以兼顾保证车圈的刚度和强度。驱动效率更高,反应更直接,加速更快。

【采用单点补强的车圈在工厂实测的数据,随机6个辐条孔的破坏强度最高可以达到520kgf,最低也有467kgf,远超行业的300kgf无损坏标准】

在车圈切割开的断面上更为直观,普通的全补强的车圈,无论是在辐条孔还是无辐条孔的位置,碳壁都是同样的厚度。单点补强的位置则在无辐条孔的位置碳壁更薄,而在辐条孔位置碳壁更厚,结合自动缠绕技术,单点补强位置的碳丝也都是做过特殊排布的。同时单点补强的车圈对于车圈的打孔位置要求也会更高。SCOM车圈的打孔就用到了9轴联动的机械臂进行钻孔,可以根据设计需要,精准的打出各种角度的辐条孔,还不会错过补强位置。

3. 免漆工艺

【这里提醒车友,如果你的某些网购平台上的车圈有着厚重的涂装,这绝不是好事儿,很有可能这就是残次品,而厚重的涂装就是在打磨补土后的遮羞布】

前边产品对比中,我们也看到了免漆。字面上来看这就很好理解,就是不喷漆嘛。但是,如果想要做到碳布直接外露,是要对自己的产品工艺和技术非常有信心的。我们当地有句方言,叫“要想成,布来蒙”。我这没有贬低友商的意思,但是对于免漆工艺,如果你的产品不够好,那么你是不会,也是不想使用免漆工艺的。因为一切瑕疵都将会一览无余,这也是谁都不想看到的。同时免漆工艺还可以进一步降低轮圈的重量,避免不必要的增重。当结合到上边的自动缠绕,单点补强时,我们也是很愿意使用免漆工艺的,真金不怕火炼嘛。

4. 表面精细化处理

【好的产品才值得进一步的精打细磨】

那么,免漆了是不是就会看起来缺少质感了呢?通常来说免漆对比喷了透明精油的轮圈来说,确实会少了一些光泽,不过为什么我们的免漆圈看起来闪闪发亮,质感极佳呢?这就要说到表面的精细化处理了。我估计一定会有人会觉得这不就是抛光嘛,话虽不错,但是与漆面抛光相比,免漆工艺的车圈抛光则需要更精细的操作,太重不仅会影响光泽,还会破坏表面结构,虽然不会说影响到强度,但是这就很难看嘛。套用一句航空迷总说的话,好看的飞机,一定是好飞机。换成日常我们常说的话,好看的东西一般用起来都不会差。这也从侧面说明了,只有好的产品和设计,才会值得我们用心的进一步打磨,达到精益求精的程度。

OK,说完车圈,我们继续往内,说一下SCOM上的碳纤维辐条,也是高端轮组上很流行的元素。

碳纤维辐条

首先,为什么是使用碳纤维辐条呢?它的优势是什么呢?SCOM轮组上的碳纤维辐条和我们在市面上见到的其他产品有什么不同?

首先,碳纤维的特性就决定了它具有:更高的强度高,更优秀的刚性,更轻的重量,以及更好的阻尼消震效果。反应在辐条上就是,在更轻的重量下,拥有更高的刚性,更高的强度,又可以比钢有更好的阻尼效果。

碳纤维辐条其实已经存在了很久,不过一直没有找到一个高安全,低重量,高性价比的解决方案。如今可以大范围的使用主要还是得益于技术和工艺的的巨大进步。

重量以及材料优势:

对比常见的气动钢条普遍在4.5g(SAPIM的cx-ray)到6.5g(协达的1423等入门辐条)一支(以260mm长度为例),即使是更轻量的super cx-ray的重量也在3.6g(以260mm为例)。但SCOM上的碳纤维辐条则可以做到3.0g,而且为实测重量,长度也比260mm更长。并且其主要重量都来自于金属连接件,实际碳辐条本体的重量占比却很小,并且不会随着长度增加而有大幅度的变化。

【对比260mm长度cx-ray和super cx-ray的减重情况,如果是对比1423这样的入门级破风条,更是有55%以上的重量优势。】

除了重量继续延伸,钢辐条如果过分减重还会削弱轮组的刚性和辐条的刚性,其应变量也会更大。虽然同样可以实现要求范围内的极限断裂强度,但是也同样会让辐条扭转变的更容易(扭转刚性降低)。以双抽2.0-1.5-2.0变径辐条为例,其截面积大约是2.0辐条的一半,根据公式可知,1.5mm的变径辐条的扭转韧性大约会提高3倍。

所以,当钢辐条过分减重时,本身就不利于制造出高质量的轮组。例如:更细的辐条会更容易在双抽的连接位置,也就是应力的集中位置发生塑性的缩颈断裂,更多的应变量还会削弱轮组的侧刚性和缩短金属疲劳的周期。同时还会增加轮组编制中的难度,难以打造出更稳定,精度更高的轮组。

【当使用辐条拉力机测试时,碳条和钢条之间的这种应变量差异会更为明显,反应在骑行中就是碳条的反应更快,更直接】

反观碳纤维辐条,其本身的应变量就非常小,当应用在辐条上时,可以获得更快的相应速度,更高的传动效率,以及更少的震动传导,减少了材料本身的震动周期。加速更快,反应更灵敏,应变量小意味着在摇车、冲刺,高速压弯时更为稳定,可以为车手提供更精准的预测和信心。同时,更小的应变量反应在碟刹轮组的刹车性能上就是更快更直接,进一步压榨边际效应。

碟刹轮组不同于圏刹轮组,碟刹轮组是通过制动盘片传导到花鼓,在通过轮组上负责制动的辐条通过拉力让车圈进行减速的,所以辐条的应变量,反应速度,强度等在更细微的层面上,也会影响到碟刹轮组的制动性能。

SCOM碳纤维辐条 VS 其他品牌的碳纤维辐条

【通过对比,孰优孰劣一目了然】

就目前碳纤维辐条的轮组来说,首先价格都还是比较昂贵的。外有几万的进口品牌如:某LW和某M品牌,内有国内竞争激烈的其他友商。碳纤维辐条的种类和外形也不少,比如国外的LW和国内的某V品牌,某F品牌,某C品牌,某J品牌等等,除了LW和某航的那种特殊设计外,其他都是在原有基础上对辐条进行了碳纤维的替换升级。而这样的结构下,辐条就需要承受高张力,虽然碳纤维本身的抗拉强度完全没有问题,但是如果要做到高张力,可调节,可替换,可靠,安全,那么问题就比较复杂了。

【上图为某品牌的胶合辐条,为了可以有更多的胶水连接,使用了很长的金属连接件,这也同样限制了在较低轮框上使用的可能,因为金属连接件会伸出辐条孔。】

目前主流的的碳纤维辐条结构主要有两种:一种是胶合(化学连接方式),碳纤维和铝合金连接件之间使用特殊胶水进行粘和,常见的比如某V轮组上的辐条,和某A品牌的碳纤维辐条,它们就是这样的类型,缺点就是金属连接件被设计的很长,说白了就是为了能保证高张力状态下的安全性,让碳纤维和铝合金粘和的面积尽量增加,不过这样也间接的增加了重量,虽然也拥有碳纤维的材料特性,但是重量优势就又被进一步拉小了,以碳纤维辐条来说,本来主要重量就来自于金属连接件,但是为了保证强度而去堆料,就无形的淡化了这种优势。并且胶合连接的方式,我相信也会让大多数人心里打个问号。

【物理连接,不仅不用考虑氧化和老化开裂问题,而且连接点的极限强度直接和材料本身相关,而不是胶水的粘和性相关,实际更为可靠】

另一种就是SCOM轮组上使用的膨胀原理(物理连接方式)的固定方式,无需胶水,通过在辐条制造过程中预制金属组件,最后通过高拉力结合,实现无胶水,高拉力,高稳定性,高安全性的多个轮组需要的指标。更不用担心胶水在长时间使用后的氧化,有松脱的风险。以SCOM轮组上ST-01为例,仅让金属连接件达到预定位置就需要承受400kgf的拉力,这也是金属辐条和胶合辐条无法企及的强度。

换句话说就是,凡是可以使用到轮组上的,就一定都是合格的,因为不合格的产品都已经在400kgf的预紧拉力时报废掉了。

SCOM轮组上的ST-01碳纤维辐条的另一亮点就是特殊的成型技术。

一般而言,无论是圆条还是气动扁辐条,首先都是把单向碳丝卷成圆柱形,最后在根据需要进入磨具成型。特别是对于气动的辐条来说,如果仅仅是进行磨压成型,碳纤维之间的树脂胶分布是不够均匀的,树脂的残留也会相对较多。第二就是单向碳丝并没有被充分的拉直,碳丝会有很大几率的弯曲,堆叠的情况出现,这对于保证均匀张力和充分利用碳纤维特性都是不利的。

【辐条也和车圈一样,树脂胶残留越多,就越增加了材料分层的风险,这也是有些低端碳纤维制品在使用一段时间后会觉得发软,松散的原因,就是因为树脂残留多,局部分层几率大所导致的。】

SCOM轮组上的碳纤维辐条上的挤压成型技术就可以很好的解决了这些问题。它是通过高压挤压成型,不仅可以让气动部分和变径部分的的碳纤维丝分布的更均匀,也让碳丝可以在挤压过程中充分展开,避免了有弯曲、堆叠的情况出现,保证了在受力方向上的一致性,也让更多的碳丝都参与到其中。并且这一技术还进一步挤压掉了碳布之间的树脂胶,可以在相同用料下做到更薄,更细,更轻。

花鼓

在车圈和辐条的部分,我们看到了碳纤维的材料优势,重量优势,以及制造工艺的优势。那么到了花鼓部分,重点是什么呢?重量当然必不可少,但是就目前现状来看,在没有更适合和更经济的替代材料出现之前,铝合金依然是花鼓制造最适合的材料。那么在花鼓设计上,就要从性能和重量两方面来进行平衡。

【在材料没有更优的选择前,SCOM的花鼓更加关注于性能和实用方面的设计】

如果说轮胎和车圈是自行车接触地面的唯一媒介的话,那么花鼓就是联结车架的唯一媒介。从综合考虑,相较于车圈,重量首先就不应该是放在第一要考虑的问题,而且就材料而言,通过花鼓壳体来减重,一是结构设计会被限制,另外就是从整体结构来说,但从壳体下手,并不会有大幅度的减重。

所以从性能和实用性的角度出发,传动效率,耐用性,防水,辐条角度等就做了SCOM优先考虑的部分。当然,如果最终的重量也还不错,那就是锦上添花的存在了。

1. 法兰盘的设计

这部分受限于碳纤维辐条的缘故,一来是辐条的碳纤维部分不能发生接触和摩擦,另外就是铝合金连接件的直径也更大,所以最终结果就是花鼓的法兰盘会比较厚。并且这种情况哪怕是在金属直拉花鼓上也是同样的情况,相较于弯头花鼓的法兰设计,直拉花鼓由于辐条属于并排放置,所以驱动侧的偏移量通常都比较小,更别说是碳纤维花鼓的法兰了。

【在碳纤维辐条连接件更粗的情况下,尽量去压榨每一毫米,进一步提升轮组的侧向刚性】

不过,SCOM经过不断的修改,测试,最终将驱动侧的偏移量做到了20.5mm。

【虽然由于左右的辐条角度不同而导致了张力有所差异,但是驱动侧法兰盘进一步向右压榨,就可以尽量来平衡左右辐条的张力,增加轮组的侧向刚性。如果对比某品牌的16.5mm偏移量的花鼓,SCOM的花鼓偏移量整整大了4mm,比使用偏心圈的效果来的更为直接有效,还避免了高框偏心圈的机翼效应等问题。】

【驱动侧的辐条角度从这个位置看,可以看到有一个明显锥面,对比有些并排设计的法兰盘,在驱动侧有更优异的刚性表现】

可以说是同类产品中的最优数据。这可以给驱动侧的辐条提供更优秀的角度,加上2:1的编法又进一步平衡了左右两侧辐条的张力,压榨和平衡了轮组的侧向刚性。并且法兰盘厚度在保证强度的前提下也被设计的尽量薄,进一步减少了由于碳纤维辐条金属头直径大,法兰盘厚度过大所带来同侧辐条支撑角度差异大,而导致的同一侧张力差异大的问题,让整个轮组更平衡,更稳定。

【2:1编制方式进一步平衡左右辐条张力,碟刹后轮在非驱动侧使用了交叉编法的设计,进一步提升驱动和制动性能】

驱动力臂方面,在保证以上前提下,再把法兰设计的尽量让辐条去切法兰盘的边缘,以获得一个不错的驱动力臂,在SCOM轮组上,法兰盘的有效直径为48mm,驱动力臂为24mm,在同类设计中也是一个不错的数据指标。

2. 驱动部分

塔基部分使用的是6爪交替工作的棘轮结构,虽然传统,但是稳定性和可靠性那都是经历过时间的检验的。棘齿数量:30,棘爪数量6,交替工作,一圈60个接触点,咬合角度为6度,对于公路车来说是非常足够。

棘爪有独立弹簧,独立工作,提高反应速度,极大的降低了棘轮失效的几率。在同类设计中,更粗更短小的棘爪,同时具有更高的刚度,可以让驱动更为直接,你甚至都可以拆掉一半的棘爪继续使用,换来更小的滑行阻力。

【顶部的稳定卡簧,看似不起眼,却大大的提高了塔基的耐用性和稳定性】

棘爪顶部设计有稳定弹簧,进一步提升了棘爪在高速工作中的稳定性,减少了长期磨损所带来的脱扣的风险。在我过去接触到的同类型花鼓中,不乏有一线品牌,因为没有稳定卡簧加上棘爪材质是要比固定座更硬的,所以在长时间高强度工作时,出现过过度磨损导致棘爪松动脱落的情况。此时需要通过更换塔基来,而且问题也并没有得到根本性的解决,这就给玩家带来了不必要的麻烦和经济损失。

3. 耐用性和防水性

更小的轴承,更少的防水措施已然成了市面上对花鼓进行减重的重灾区。我认为,轮组最终是拿来用的,不是拿来供的,十克二十克的增重,要看有没有实际的意义又或者增加在哪里。良好的耐用性和更好的防水无疑是车友和玩家在真实环境下使用时最为直面的问题。所以在SCOM的花鼓上无论是在花鼓内部还是塔基内部,都使用了更大的轴承。

【用必要的重量换取性能和实用性,而不是让重量仅仅停留在称重上】

更大的轴承拥有更大的滚珠,除了提高耐用度以外,更大的轴承也让转动更为平顺,稳定,开冲击的能力也更为强大。

最后就是花鼓的防水,得益于高精度的机加工工艺,两侧端盖以及塔基和花鼓之间都采用了双层防水结构,并且密合度也很高,只需要配合少许油脂,防水效果就可以很出色,也不会因为增加密封件而带来额外的阻力。

【前后端盖和塔基都使用双层的铝合金防水结构,让日常洗车和雨骑比赛、训练时的进水几率大大降低】

虽然整体来说这样的设计增加了一些重量,也超出了一些我的预期,但是对于实质性的性能提升和本着对用户和产品负责的态度,我认为在花鼓上增加的这些重量(并且主要来源都是轴承)是值得的。

【4in1最终成就了SCOM在性能和耐用上的双重性格】

OK,关于SCOM轮组的介绍就先告一段落,关于更多的产品细节,以及使用感受,会在随后的内容中跟上,欢迎大家持续关注。

单车基械匠,给您带来更多新奇,好玩,有趣,实用的单车知识。

2023-12-27

2023-12-27