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六項值得認識的奇特自行車技術

飛輪曲柄、密封式變速箱、自動充氣輪胎等:六項小眾自行車技術,具備實際用途,也有必須誠實面對的取捨。

在混凝土表面上排列的進階自行車零件,包括密封式變速箱、曲柄臂與輪轂

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引言

自行車界一些最有趣的進展從來不會登上新聞頭條。其中幾項靜靜躺在專業型錄裡,使用者是競賽選手、單車露營玩家,以及只想少一點保養工作的騎士。今年有六項技術特別突出:能在滑行時變速的曲柄、由前 Porsche 工程師打造的密封式變速箱、皮帶傳動、能在行進間調整胎壓的輪轂系統、為膝關節活動受限騎士設計的骨科用曲柄,以及解決經典改裝難題的偏心式五通。每一項都挑戰了我們對自行車該如何運作的基本假設。

礫石車靠在鄉間靜謐小路旁的木柱上

這些產品都不是每位騎士都適用,有幾項在成本、相容性與複雜度上還有不小的取捨。以下各節會說明每套系統的功能、它在什麼情況下值得採用,以及下手前該檢查哪些事。

HXR Easy Shift:不需踩踏即可變速

多數自行車只有在你踩踏時才能變速,因為鏈條必須在飛輪上橫向移動才能換檔。HXR Easy Shift 是一款在德國製造、法國設計的登山車曲柄,移除了這項限制。它在 2016 年推出,把飛輪從後輪轂移到前方的曲柄組。後輪轂固定不動,就像場地車一樣,因此只要後輪還在轉,鏈條就會持續繞著飛輪跑。滑行時按下變速按鈕,車子真的會變速。

這套系統是為 enduro 與下坡騎乘打造,也會出現在攀岩車上。想像一下岩石花園或狹窄彎道,這時踩下踏板可能會撞地。有了 Easy Shift,你可以在不出力轉動曲柄的情況下,先切到較重的檔位準備出彎。下坡途中突然看到一段陡坡?你還能在滑行時一次降五檔,讓你在正確檔位開始踩踏。在比賽中,這種彈性可能成為真正的優勢。

飛輪式曲柄不是新點子。攀岩車騎士因為它結構堅固,已經用了好多年;Shimano 在 1980 年代也曾推出前飛輪系統。其他廠商也做過類似版本,所以這個概念即使一直屬於小眾,仍有扎實的歷史。對大多數騎士來說,它並非必要。但對高速攻略崎嶇地形的騎士而言,它可以消除一個持續存在的妥協。

Pinion 變速箱:密封式傳動系統

Pinion 是一間由前 Porsche 工程師創立的德國公司,它的變速箱正如其名:一箱齒輪。整組傳動系統密封在安裝於五通位置的單元內,並泡在油中。可以把它想成自行車版的汽車變速箱。內部有兩根平行軸,搭載多組互相嚙合的齒輪,多數型號採用倍增式配置。舉例來說,12 速變速箱可能把一組 4 速子單元與一組 3 速子單元配對。當你變速時,內部離合器會把特定齒輪配對鎖到軸上,藉此改變齒比。

因為變速發生在箱體內部,鏈條或皮帶永遠不會橫向移動。它只在單一前齒盤與單一後齒盤之間走一直線,代表出錯的地方更少。系統完全密封,能阻擋泥沙、水和天候,建議保養是每 10,000 kilometers 換一次油。齒比範圍是另一個亮點。Pinion P Line 是 18 速變速箱,範圍達 636 percent,相較之下,典型的 Shimano 與 SRAM 傳動系統約在 500 至 520 percent 之間。

深色工作台上以俯拍平鋪方式呈現的密封式變速箱與保養工具

重量集中也是吸引力之一。變速箱讓質量維持在車身中央附近,位置低且平衡,同時改善離地高度,也完全移除懸在後方的後變速器。你還能在靜止時變速,如果你在陡坡上停住又需要起步,這真的很實用。取捨也很明顯。Pinion 系統昂貴,整車成車動輒數千 pounds,每一款都是高階產品。你需要一台專為此變速箱設計的車架,單元本身比變速器配置更重,效率也略低於乾淨且潤滑良好的鏈條。如果真的故障,單元必須送回 Pinion。

以往 Pinion 變速箱搭配平把上的握把式變速撥桿。較新的電子版本 Pinion Smart Shift 改變了這點。它可以搭配 TRP Highwire 等公路車風格撥桿,讓彎把自行車也能使用。搭配 Shimano 撥桿或許也可行,但那是非官方解法,可能需要一些調整。變速箱自行車經常與皮帶傳動結合,形成保養需求極低的配置,這對完全不希望動手保養自行車的騎士來說,是很有吸引力的答案。

皮帶傳動:鏈條的替代方案

自行車皮帶傳動以一圈連續的齒狀橡膠取代金屬鏈條,通常以高強度碳纖維強化。皮帶車不使用為鏈條設計的齒盤與飛輪齒片,而是採用專門設計、能與皮帶嚙合的齒盤。皮帶通常會搭配內變速花鼓、單速配置或變速箱,因為它們不像鏈條那樣適合橫向變速。

好處很難反駁。皮帶傳動保養需求非常低,壽命通常是鏈條的三到四倍,可能達到約 20,000 miles。沒有油、沒有去油污劑,也不會在小腿上留下鏈條油痕。多數時候,你只要把傳動系統沖一沖就能繼續騎;除非身處極度乾燥多塵的地方,那裡有些騎士會加矽基潤滑劑。皮帶安靜、不會生鏽,雨水、雪、道路鹽分與砂礫都不太造成困擾。看起來也乾淨、現代。

缺點則說明了它為何沒有成為主流。前期成本較高,因為皮帶本身加上所有配套零件加起來不便宜。車架必須支援皮帶,也就是後三角需要開口,才能安裝一體式皮帶。有一家公司確實提供可分離式皮帶,而相關專利限制了其他競爭選項。你不能使用傳統變速器,因此變速必須內置:Rohloff 或 Shimano Alfine 花鼓,或 Pinion 變速箱。這些也都不便宜,某些花鼓選項甚至要價超過 £1,000。而且如果皮帶斷了,你不能像鏈條那樣用快扣接回去。你要嘛牽車,要嘛帶著備品。備品需要小心處理:彎折、扭轉或夾傷內部碳纖維簾線可能導致提早故障,因此製造商建議保存在原包裝中,而不是鬆散地塞進袋子裡。

效率是最後一個考量。在較低輸出功率下,皮帶傳動效率低於鏈條,差距大約在 200 watts 附近拉平,而多數內變速花鼓系統也會各自增加一點效率損失。這就是為什麼競賽選手沒有廣泛採用。不過,對通勤族、單車露營玩家與旅行騎士來說,這樣的取捨非常合理。少一點髒亂、少一點操心,還有一套裝上後就能忘記的傳動系統。

Grava 胎壓系統

Grava 可調式胎壓系統是一套輪轂配置,讓騎士不必停車就能在騎乘中改變胎壓。它能低調安裝在多數自行車上。系統包含前後輪轂、從各輪轂連到輪圈的軟管、一個可鎖上已拆氣嘴芯的一般法式氣嘴的氣嘴轉接器、用於手動指令的車把手控制介面,以及與自行車碼表之間的無線連線(如果你有的話)。

要增加胎壓時,輪轂內由致動器驅動的離合器機構會把凸輪軸連到車軸。這會阻止凸輪軸旋轉,而當車輪轉動時,就會驅動一具微型泵,讓活塞上下運動。加壓空氣會沿著連接其中一根輻條的軟管往上,灌入輪胎。降低胎壓同樣受控:輪轂內的閥門會快速排出空氣,壓力感測器持續監測輪胎,讓系統在你想要的壓力值關閉閥門。

蜿蜒穿過開闊鄉野的礫石路,遠處有單車騎士靠近山脊

輪轂內含電子元件,必須充電。Grava 宣稱每次充電最多可提供 40 小時的騎乘運作時間,不過這高度取決於地形以及你調整胎壓的頻率。這套系統在 2024 年礫石世界錦標賽受到關注,當時 Mariana Vos 使用它並拿下勝利。她得以在崎嶇路段使用較低胎壓以提升效率,並在柏油路衝刺終點使用較高胎壓。更有意思的是,她在距離終點三公里處爆胎。無內胎礫石胎含有液態補胎液,但補胎液需要時間凝固,而等到它凝固時,可能已經漏掉足夠空氣,讓騎士必須停車。有了 Grava 輪轂負責調節胎壓,系統或許在她等待補胎液發揮作用時,幫助她繼續前進。我們無法證明這個破洞本來就補得起來,也無法證明較高胎壓是衝刺勝負的關鍵,但在高風險比賽中,這種安心感可以理解。

這套系統背後的公司後來宣告破產,銷售不如預期,而這段時間對自行車產業來說也很艱難。一位發言人證實,已有數個業界人士表達興趣,願意接手資產並讓公司重新運作。無論接下來如何,這項技術仍很吸引人,自動充氣輪胎不太可能永遠消失。

Hypath 擺動曲柄

由英國 Hypath Engineering 製造的 Swing Crank,是一款專為自行車設計的骨科適應配件,目標使用者是膝關節活動範圍受限的騎士。用製造商自己的話來說:當你其中一個膝蓋無法彎到應有的程度時,就使用擺動曲柄。

以往,腿部屈曲幅度非常有限的騎士會嘗試超短曲柄。較短的曲柄意味著踩踏圓周更小,所以膝蓋彎曲較少,但腿在底部也永遠無法完全伸直。這效率不佳,也會造成疲勞。若只有一條腿受影響,問題更嚴重,因為對稱縮短也會限制健康的那條腿。

Swing Crank 用機械連桿解決這個問題。踏板在踩踏行程底部仍沿著相同路徑,讓腿能完全伸展;而在頂部則以較低的弧線,減少所需的膝蓋屈曲量。系統有兩個主要部分:曲柄縮短器,是一塊鎖上現有曲柄並提供新樞軸點的底板;以及擺臂,它在縮短器上樞轉。多個螺紋位置可讓你調整擺臂改變踩踏圓周的程度。概念很簡單,卻可能真正改變人生。

有一點要知道:這套系統會增加站姿寬度,也就是 Q factor。如果你想維持對稱,就需要用踏板延伸器、扣片位置或踏板墊片等方式,增加另一側的站姿寬度。它是小眾產品,但對無法舒適轉動標準曲柄的騎士來說,這可能是能不能騎車的差別。

偏心式五通

單速、皮帶傳動與固定齒自行車通常建構在具有水平後勾爪的車架上,因為把後輪向後滑動就能讓鏈條或皮帶產生張力。但如果你想將具備垂直後勾爪的車架,例如公路車、礫石車或通勤車車架,改成單速呢?後變速器移除後,你需要另一種方式來調整鏈條張力,而偏心式五通就是最俐落的答案之一。

五通是連接踏板與曲柄到車架的軸承系統。偏心式五通把這組總成裝在一個更大、偏心圓筒內。轉動外殼會讓曲柄孔沿著小弧線向前或向後移動。向前移動會拉緊鏈條;向後移動則產生鬆弛。這是簡單的機械解法,沒有電子元件,也沒有脆弱零件。

以往,偏心式五通需要搭配大型、超尺寸五通殼的車架。現在已有可對應標準車架的外置選項,讓更多改裝成為可能。相容性各異,所以請仔細研究你的車架,並考慮在花錢購買可能不合的東西之前,先詢問當地自行車店。

工作坊維修架上自行車五通殼的特寫

有一個必須誠實說明的注意事項:如果你用的是鏈條而非皮帶,鏈條張力器更便宜,也更容易相處。只是沒那麼優雅。若是皮帶傳動改裝,張力器不是選項,偏心式五通就是讓皮帶張力正確、讓車子繼續前進的乾淨做法。

結語

這六項技術處理的是非常不同的問題,而且沒有一項是通用升級。HXR Easy Shift 對需要滑行時變速的激烈 enduro 與下坡騎士很合理。Pinion 變速箱回報的是想要巨大齒比範圍與最低保養需求,且願意為相容車架付費的騎士。皮帶傳動適合重視整潔與耐用度的通勤族、單車露營玩家與旅行騎士。Grava 系統是令人興奮的競賽技術,但未來能否取得仍不確定。Swing Crank 能幫助膝關節活動受限的騎士繼續舒適騎乘。而偏心式五通則是特定單速與皮帶傳動改裝的俐落解法。

共同點在於,最好的升級會消除一種挫折:漏掉的變速、卡死的傳動系統、爬不上去的坡,或是一個彎不夠的膝蓋。從你真正遇到的問題開始,購買前檢查相容性,然後選擇適合你騎乘方式的技術。

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