本文將介紹:
- 了解 Shimano 如何透過輪框與幅條材料的持續進化,不斷降低輪組重量。
- 認識輕量化性能不只是關於重量,更關乎剛性、空氣力學與騎乘感受。
- 了解輪框、幅條、花鼓與自由花鼓如何在現代 DURA-ACE 公路輪組中協同運作。
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MTB : ALIVIO/ACERA/ALTUS
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本文將介紹:
當騎士談到速度時,往往會先想到輪組。
這很合理。輪組是公路車最能立即感受到差異的升級項目之一。它會影響車輛的加速反應、巡航效率、側風穩定性,以及當道路開始爬升或速度突然提升時的騎乘感受。
然而,輪組也是最容易被簡化理解的零件之一。
但事實上,優秀的公路車輪組從來不是圍繞單一數據而設計。
它的核心在於平衡。
這正是 Shimano 公路輪組,尤其是 DURA-ACE 輪組系列背後的設計理念。
在「Science of Speed」開發哲學中,輪組性能建立在三大核心要素之上:空氣力學、剛性與重量。
Shimano 追求的並非單一性能指標的最大化,而是在實際騎乘條件下,讓三者達到最佳平衡,創造更全面的騎乘體驗。
全新 WH-R9370 DURA-ACE 輪組搭載專門開發的碳纖維幅條與專屬編輪方式。幅條的設計與配置不只是為了視覺效果,更是實現輪組性能的重要關鍵。
幅條不僅影響輪組的側向剛性,更左右加速表現與動力傳遞效率。因此,Shimano 針對爬坡、衝刺及全方位騎乘需求設計不同的編輪方式,讓每款輪組都能展現最適合其用途的性能特質,如下所示。
| 型號 | 前輪 | 後輪 | 設計定位 |
|---|---|---|---|
| C36 |
幅條類型:Aero 幅條數:18 支 輪框外寬:29.4 mm |
幅條類型:Aero 幅條數:21 支 輪框外寬:29.4 mm |
專為爬坡賽段打造的超輕量輪組 |
| C50 |
幅條類型:Aero 幅條數:21 支 輪框外寬:31 mm |
幅條類型:Aero 幅條數:21 支 輪框外寬:32 mm |
全方位性能表現 |
| C60 |
幅條類型:Aero 幅條數:21 支 輪框外寬:31.5 mm |
幅條類型:Aero 幅條數:24 支 輪框外寬:32.3 mm |
衝刺手的首選 |
| C99 / DISC |
幅條類型:Super Aero 幅條數:16 支 輪框外寬:35.2 mm |
DISC | 個人計時賽與鐵人三項 |
輪組上的重量並非都具有相同影響。
讓我們進一步了解原因。
在加速過程中,位於輪組外圍的重量比接近中心的重量產生更大的轉動慣量。因此,降低輪框重量對於提升輪組加速反應的效果特別顯著。
換句話說,減輕輪框重量所帶來的效益,往往比減輕花鼓或其他靠近輪組中心部位的重量更加明顯,因為輪框位於旋轉系統最外側,需要更多能量才能加速轉動。
以新一代 WH-R9270-C36 與前一代 WH-R9170-C40 為例,提升加速性能所節省的大部分能量,便來自於輪組外圍重量的大幅降低。
這也是 Shimano 在輪組開發過程中,不僅追求更輕量化,更重視重量配置是否合理的原因。
這就是為什麼輕量化輪組設計始於材料選擇,但又不僅僅是材料選擇而已。它同樣始於對重量配置的精準規劃。
輪框、幅條、花鼓本體、軸心以及自由花鼓本體各自肩負不同功能。因此,它們不需要採用相同材料,也不會從相同方式的輕量化中獲得相同效益。
這正是 Shimano 輪組開發歷程的核心精神:追求的不只是更輕的重量,而是更精準地掌握重量應該減少在哪裡,才能發揮最大的性能效益。
Shimano 對材料選擇與配置的設計思維,在 2010 年代初期的 DURA-ACE 輪組系列中展現得尤為明顯。
WH-R9000-C24 與 C35 公路車輪組透過較少的幅條數、空力抽條幅條設計、15C 窄版輪框以及輕量化結構,展現當時 Shimano 對輪組性能最佳化的設計思維。以幅條配置為例,C24 採用前 16 支、後 20 支幅條,而 C35 則採用前 16 支、後 21 支幅條配置。
再下一個世代,R9100 時期的框煞輪組則更清楚展現了 Shimano 的材料運用策略。WH-R9100-C40 管胎版與 WH-R9100-C60 管胎版採用全碳纖維輪框;而同系列中的其他產品,例如 RS700-C30 無內胎輪組,則採用碳纖維與鋁合金複合輪框結構。
在花鼓部分,WH-R9100-C40 管胎後輪使用鈦合金自由花鼓本體,而幅條則維持不鏽鋼材質,並搭配鋁合金幅條帽。
這些配置展現了 Shimano 的設計理念:並非在所有部位一味追求最輕量化材料,而是根據各零件的功能需求,選擇最合適的材料組合,在重量、剛性、耐用性與性能之間取得最佳平衡。
輪框一直是實現有效輕量化的首要關鍵部位,但並非每一款輪組都追求相同程度的材料極限化。
在對空氣力學造型與降低輪框重量最具影響的部位,Shimano 採用碳纖維材料;而在框煞時代,鋁合金仍被運用於能提供可靠煞車性能,以及更實用無內胎結構的輪框設計之中。
同時,在花鼓系統方面,我們也透過鈦合金自由花鼓本體,以及鋁合金花鼓本體與軸心等配置來進一步降低重量。
這並不是一種不得已的取捨,而是一種精準的材料運用哲學。碳纖維、鋁合金、鈦合金與不鏽鋼各有其使命,而關鍵在於將每種材料運用在最適合的位置。
幅條經常被視為只是連接花鼓與輪框的結構元件,但實際上,它們也是影響輪組重量分布、側向剛性表現以及整體騎乘感受的重要因素。
在 Shimano 多個世代的公路車輪組中,有一項細節始終相當一致,那就是採用不鏽鋼幅條。在 R9100 輪組的規格資料中,幅條材質標示為不鏽鋼;而在 R9270 碟煞輪組的規格中,幅條材質同樣維持為不鏽鋼。
隨著輪框從複合層壓結構逐步發展至全碳纖維設計,花鼓系統也演進至新一代咬合機構與貫穿軸規格,但 Shimano 並未為了追求新穎而捨棄不鏽鋼幅條。
相反地,我們持續優化幅條本身的設計,包括直拉式(Straight Pull)、扁幅(Bladed)與抽條(Butted)結構,並依據不同輪框高度與騎乘特性需求,採用不同的幅條尺寸與數量配置。
以 R9270 C50 與 C36 為例,皆採用 24 支直拉式扁幅抽條幅條,規格為 2.0–1.5–2.0 mm;而 C60-HR 則採用 2.0–1.8–2.0 mm 幅條,以對應其高剛性設計目標。
答案不一定是採用不同的材料,而是更有效地運用現有材料。
幅條必須夠輕,這點無庸置疑。但同時,它們也必須能夠承受張力、抵抗疲勞、滿足空氣力學需求,並配合不同輪框高度所設定的騎乘特性。
不鏽鋼幅條之所以至今仍是合理的選擇,並非因為材料本身沒有改變,而是因為圍繞著它的整體設計變得更加成熟且精密。
加速性能主要取決於兩大關鍵因素:更高的驅動剛性,以及更低的加速所需能量。
相較於前一代 R9200 輪組,R9300 系列在驅動剛性方面有明顯提升,同時進一步降低了加速所需能量。其中,C36 可降低 2.2W 輸出需求並減少 178 g 加速負擔;C50 可降低 1.9W 輸出需求並減少 159 g 加速負擔;C60 則可降低 2.7W 輸出需求並減少 218 g 加速負擔。
我們始終追求的問題,從來不是「如何打造出最輕的輪組?」。
我們真正思考的問題是:「如何透過材料的運用,打造一組加速反應俐落、巡航效率出色,並且在承受負荷時依然值得信賴的輪組?」
這也是為什麼輪框高度、幅條規格、自由花鼓結構與軸心規格必須放在同一套設計思維中考量。現行高性能輪組系列將更輕的重量、更優異的空氣力學性能、DIRECT ENGAGEMENT 自由花鼓技術、E-THRU 貫穿軸系統以及全碳纖維輪框整合在一起,因為這些技術彼此相輔相成,共同提升輪組整體性能。
早期的高性能輪組採用碳纖維與鋁合金的複合設計,讓每種材料都能在最符合當時需求的位置發揮作用。鈦合金則應用於後輪自由花鼓本體,在頂級框煞輪組系統中進一步降低重量。不鏽鋼則持續作為幅條材料,因為它在強度、耐用性與騎乘品質之間,始終能提供理想的平衡。
隨著公路車技術持續演進,Shimano 逐步發展出全碳纖維高性能輪框、更寬的現代化輪框輪廓、採用優化花鼓塔基齒槽設計的鋁合金自由花鼓本體,以及 DIRECT ENGAGEMENT 直接驅動花鼓系統,在降低重量的同時,進一步提升驅動剛性。
這並非一連串隨機的材料替換,而是一套前後一致的工程設計哲學。
· 在輪組外圍重量、造型設計自由度與剛性表現最為重要的部位,採用碳纖維材料。
· 在需要精密加工、更低中心重量以及更完善結構介面的部位,採用鋁合金材料,以實現最佳整體系統效能。
· 在需要兼顧疲勞壽命、幅條性能表現以及可靠性的部位,採用不鏽鋼材料。
並持續優化圍繞這些材料所建立的整體架構,讓每一種材料都能發揮更大的效能。
輕量化輪組不應只是更輕,而應帶來更靈敏、更充滿活力的騎乘感受。
它應該能隨著道路起伏輕快前進,而不是在爬坡時成為阻力。它應該能即時回應每一次加速輸出。它應該能在高速過彎時穩定維持路線,並且這份騎乘感受不只存在於最初幾週,而是在歷經一整個騎乘季之後依然如一。
這正是材料選擇之所以重要的原因。因為最優秀的輪組,從來不是透過追逐單一材料或單一數據而誕生的。
它們來自對每種材料如何為整體性能做出貢獻的深刻理解。
從輪框、幅條到花鼓,每一個部件的設計與材料選擇共同成就了真正的輕量化性能。
多年來,Shimano 正是透過這樣的方式,持續讓輪組變得更快。