斜躺車知識

斜躺車知識

斜躺車知識

 
 ►什麼是斜躺車?
       
    
  一種背朝下躺著騎,騎乘者重量由背部和屁股共同承受,腳部抬高而且腳朝前騎乘的自行車。

 
►​為什麼斜躺車值得注意?
       
      
 2000年後,我們看到地球氣候變化越來越大。乾旱,大水不斷,降雨不再成片平均而是極度集中。很難相信這和人類使用太多石油,造成地球暖化無關。一部分的石油用於滿足人類移動的需求。
斜躺車創下世界人力車最快的記錄,這意味著能使用極低的能量讓人們快速移動。如果能接續前人的研究成果,讓人類找到更加適合地球環境的移動方式,那該多好啊!因此,我們關注斜躺車,也期待斜躺車(2輪或3輪)的研發經驗和成果,能夠對未來的人類,地球環境,甚至眾生,有所助益。



►未來的個人交通工具,PMD

      人類的移動需求量是永遠存在的。過去兩百年,人類把地球的相貌作了重大改變:山被切開打通,道路被開啟,橋樑跨過河流,凹凸不平的路面被逐步整平,加固。目的是:使得車輪能夠快速滾動,來幫助人和貨物的移動。汽車取代了馬車以後,移動更快,載貨更多,但缺點是耗用石油,而且產生的大量二氧化碳影響地球氣候。
     改變人的移動方式,使移動產生的二氧化碳減少,是未來的趨勢。想像以後個人移動,長程使用子彈列車,中短距離則乘坐類似現在競賽用的斜躺車,輕,外型像一個蛋的流線型車子。由1990年到2014年,平均汽車的每公里耗油量少了30%。雖然如此,2014年許多汽車每公升汽油只可跑45公里。如果使用流線型的斜躺車,每公升汽油跑400公里都能做到。
     電腦控制, 感應器的使用,操控機械的大量生產和標準化,將使得同樣道路能運送更多的“蛋型斜躺車”。



►連合科技想做什麼?

       在1997年,連合科技就相信地球因二氧化碳太多將導致氣候變化。那時便開始接觸自行車和個人移動工具(PMD,PERSONAL MOVING DEVICE)。1999年覺得折疊自行車,電動自行車都是對的產品應該推廣,很高興也能參與,並盡了小小的一點力。
我們的強點,是敏銳和願意行動。敏銳使我們看到趨勢,願意行動使我們不計得失去參與研發和推廣。
2000年以來GOOGLE為首的“無人駕駛汽車”進步非常多,相關科技未來會被廣泛運用在PMD(個人移動工具)上。綜合大家力量,將讓人類有“不增加地球太大負擔下的快速移動能力”。在這些力量未實現時,連合科技將致力於使人類更健康的玩具: 二輪或三輪運動用斜躺車。
我們相信: 任何事情都是累積。我們先累積知識和累積同好,再累積工程經驗,跟著累積行銷網路,最終累積企業風評和客戶的信賴度。
連合科技願意”為地球明天更好奮鬥”。
 


►斜躺車和直立騎乘車的能量比較

       我們看到的自行車大多是直立騎乘的。我們也知道,世界自行車快速比賽的保持者都是斜躺車。這是因為斜躺車能減少風阻面積,高速之下所受風的阻力小,因此跑得快。但直立車能量傳送比斜躺車高,直立車能在上坡時站起來騎(抽車),這是優點。但是測試顯示效率差別很小。直立騎乘者抽車感覺比較有效率的原因,是因為在站立騎乘和坐著騎乘之間自由轉換時,用到不同的肌肉群。一組肌肉疲勞時改用另一組,會感覺有全新的力量。假如能自由抽車騎乘轉換姿勢的效率為百分之百時,完全站立騎乘約百分之九十九,完全坐著騎乘約占百分之九十七。換句話說,斜躺車也大約百分之九十七。
假如車的重量和騎乘者力量完全相同時,在山路騎乘時,斜躺車速度只稍微落後直立車。有人曾經於蘇格蘭高地攜帶45磅行李騎斜躺車旅行,在百分之二十的坡度爬行時,速度仍然不會太慢。斜躺車在陡峭的山區需要更精確的操作,平地和下坡時則為其強項,速度很快。Chester Kyle先生的研究表示,如果直立式跑車的效率是100%的時候,斜躺車的效率就是97%,但是斜躺車流體動力方面的優點,舒適性和騎乘的快樂遠遠勝過直立車。



►斜躺車新手使用注意事項

       斜躺車在騎乘踩踏時用到的肌肉群大體相同,不像直立騎乘時身體姿勢不斷移動,可以用到不同肌肉。斜躺車騎乘時所用的肌肉和長途賽跑者相似。肌肉的收縮和伸張,膝蓋關節需要承受極大壓力,整個結構就像是建築時所需要用到的吊車。在下面三種情況下膝蓋會受到傷害: 第一,踩踏的頻率太慢。第二,太快從事大負荷騎乘。第三,肌肉訓練後沒有給它足夠的休息時間。踩踏頻率高時,膝蓋壓力減少許多。對新手而言,減少膝蓋傷害需注意以下: 第一,慢慢的增加訓練強度。第二,使用較高的頻率踩踏。第三,前三個月不要過度疲勞。第四,發展和使用圓形的踩踏方式(在曲柄上死點和下死點用大腿力量勾帶)。第五,不使用過長的曲柄,六英尺身高以下的人建議使用170釐米以內的曲柄,甚至建議使用150—160釐米長度的。第六,訓練時,除騎乘斜躺車之外,保留部分精力做長途跑步。
有些直立騎乘的賽車手,當買了第一部斜躺車之後,就以為能夠馬上破自己的個人記錄,這個想法很糟糕。在用新的騎乘方法,使用新的肌肉群騎乘時,急促的追求最高速度,所造成的傷害可能要數周或數個月才能痊癒。建議開始時每天慢速騎3—5公里,在三個月內逐步增加為每天30公里,避開競賽和陡坡。踩踏頻率開始時約每分鐘90次,爬坡時降到不低於每分鐘75次。踩踏的方向包括各個方向,逐步增強肌肉和脊椎。對於受到膝蓋傷害者,建議使用150釐米曲柄。許多研究說明短曲柄減少疼痛並增加馬力。
 
      圓形的踩踏方式是自行車界一種傳統的說法,較高的踩踏頻率減少了兩腳處於上死點和下死點的時間,有助於達成圓形的踩踏。騎乘斜躺車時,腳完全伸直時腳踝下壓,能夠達成更大效率。有許多設備製造商試圖避開上死點和下死點,例如,Shimano Biopace,Rotor Crank, EasyCranks,和PowerCranks, 受到斜躺車騎乘者的歡迎。
 
      斜躺車的椅子決定了騎乘者的騎乘位置,因此踩踏的角度每次都相同。為了避免膝蓋同一個地方承受過大壓力,應該偶爾改變腳長度的調整位置,改變座椅椅墊的硬度,調整網椅的鬆緊度,改變座椅後背角度(如果角度可調時)。
 
      騎乘斜躺車時,傳統式踏板都不很適合長途騎乘。路面不良時,如果腳部脫離踏板碰觸地面而被拖入車下時,可能導致傷害。騎乘時若加壓使腳不離開踏板,也會增加膝蓋的壓力。可以使用無卡榫固定式踏板,下列廠商有生產:Shimano ,Speedplay ,CrankBrothes,Time。腳掌踩踏施力位置比較靠近腳踝時,能減少膝蓋的壓力,身體完全適應高速騎乘需要花點時間,有時需數年,不要超之過急。
 
      有些斜躺車騎乘者會拉把手以增加出力,但是騎乘高手一般認為把手不要出力。把手最好根據騎乘者做調整,把手高度,寬度和角度對騎乘者很重要,把手與胸部距離也隨個人而異。有人在上坡時喜歡用單手操控,另一隻手推膝蓋來爬陡坡。偶爾改變椅子角度,能幫助使用不同的肌肉,也改變前方受風面積。比較倒下的椅子適合逆風騎乘,比較小的身體和踩踏點的角度有助於爬坡。不要認為只有一個角度是對的,肌肉群疲憊的時候改變騎乘角度大有幫助。刹車把手變速器和變速線都會影響流體力線。



►斜躺車的調整

       腿部的長短決定踏板與座椅間距。它的調整:開始時將車身延伸管設於較矮小的人的位置,踩動踏板,逐步增加踏板與座椅間距,直到當輕鬆踩動時,骨盆開始移動。此時再稍微縮短踏板與座椅間距,此時距離即為合適長度。
       下面介紹一個Klar調整法:
          1,拆下一隻曲柄,重新裝回去,讓兩隻指向同一個方向。
          2,坐在斜躺車上,將腳踝和踏板間放入1.5公分墊片。
          3,調整座椅位置,使兩腳伸直時,腳踝和腳踏墊能夾住墊片不滑落。
          4,移開墊片,裝回曲柄,此時距離就為最合適距離。
       一般來說,座椅與踏板之間寧可稍長不可太短,膝蓋疼痛通常是長時間踏板與座椅距離太短的緣故。但是初學者可以縮短座椅與踏板間的距離,經過短距離輕鬆的騎乘之後,來習慣將腳抬高的姿勢。不管如何,個人的合適距離可能有不同,有人騎乘的距離和建議值相差2公分,一切因個人情況而定。人體工學的效率。



►近代斜躺車設計和選擇

       自行車的設計講究的是尺寸,重量,角度和材質。作為一個消費者,最好能試騎各種不同的斜躺自行車,長輪距和短輪距(short and long wheelbase),低騎乘位置和高騎乘位置(lowracers and highracers),找出最合適自己的。
 
       斜躺車的最基本的比較因素是輪子之間的距離,和曲柄軸所在的位置。當座椅的位置很低,後輪的尺寸很大的時候,因為騎乘者坐在兩個輪子之間,輪子距離就會很長,我們叫它長輪距斜躺車(Long Wheelbase),小的輪子和比較高的座椅則使得兩個輪子的距離可以縮短,則成為短輪距斜躺車(Short Wheelbase)。曲柄軸位置高的時候,前輪可以放在曲柄軸下方,而使輪距縮小。
 
       長輪距斜躺車的優點:
           1.輕鬆的上身直立騎乘姿勢,路面看得很清楚。
           2.容易開始騎乘,也容易停止, 腳能很快放到地面。
           3.鏈條線路簡潔。
           4.行李的空間容易安排。
           5.外部的阻風罩容易安裝。
           6.優良的刹車能力。
           7.優良的直行能力,沒有避震器之下也騎乘舒服。
           8.受到撞擊時,前輪和後輪之間有扭曲凹折的空間。

       長輪距斜躺車的缺點:
           1.比短輪距車重。
           2.較長的轉向半徑。
           3.重心在後方,前輪容易滑動。
           4.體積大。
           5.中等的動力結構。
 
       短輪距斜躺車的優點:
           1.騎乘位置有很多變化。
           2.轉向操控靈敏。
           3.重量輕。
           4.長度與直立騎乘自行車相同。
           5.空氣阻力小。
  
       短輪距斜躺車的缺點:
           1.剛開始慢速騎乘時會有搖晃和不平穩的感覺。
           2.騎乘時震動較大,可加裝避震器。
           3.高速行駛時可能缺少平衡。
           4.平躺在座椅上時,想看清楚後面的情況時,會很不舒服。
           5.突然緊急刹車時,車身會向前翻轉。5,因為可調整距離較短,對不同身高的騎乘者的需              求的適應能力有限。
 
       縮短型長輪距斜躺車的優點:
           1.縮短後的車身,兼具備平衡性能和安全刹車性能。
           2.更容易操控。
           3.當不騎乘時,更容易推行。
           4.擁有綜合性能,比長輪距車更容易操控,比短輪距車更平穩。
 
       縮短型長輪距斜躺車的缺點:
           1.偶爾腳會和前輪碰觸。
           2.既不像長輪距車那麼平穩,也不像短輪距車那麼輕巧與靈敏。
 
       低騎乘位置的優點:
           1.受風面積小。
           2.騎乘時受到空氣阻力小。
           3.在等紅燈時,手可以放在地面,兩腳可以不用離開踏板。
           4.高速轉向性能好最好。
 
       低騎乘位置的缺點:
           1.轉向功能會受到限制。
           2.交通擁擠時,低騎乘位置容易受到傷害。
           3.低速行駛不好掌握,需要經常練習。
           4.上車和下車時略有困難。
           5.沒有安裝避震裝置駕駛時震動厲害。
 
       高騎乘位置的優點:
           1.受風的阻力小。
           2.可以和直立車的騎乘者騎在同一高度,交流方便。
           3.交通擁擠時比較安全。
           4.前後輪子相同,保養方便。
           5.操控性和公路車一樣良好。
 
       高騎乘姿位置缺點:
           1.對於許多人來說,開始騎乘和停止騎乘都比較困難。
           2.在很多方面,存在和短輪距車類似的缺點。



►轉向結構和穩定

       對斜躺車的設計者來說,前端的轉向機構值得特別的用心。前端的轉向機構中“頭管角度”,“前叉前傾距”和“循跡距”最值得探討。
 
       理想的自行車是高速之下穩定(把手和前輪不能晃動)低速騎乘時又能容易控制,也就是說能靈活的轉向,使得保持平穩很容易,使得任何人都很容易騎乘。但是這些目標是互相衝突的,設計者力求取得一個妥協,兼顧各個方面。
 
       不同的頭管角度和前傾距影響了“循跡距”的大小。所謂頭管角度,就是前輪轉向軸和地面水平線的角度(一般直立騎乘車為69度到72度)。前傾距是指前輪軸心的位置和頭管延伸出來的線(大多數就是前叉本體的中心線)的距離。在設計直立騎行車時,前輪轉軸都是向前方凸出若干距離。凸出的距離直接改變循跡距的長短。循跡距是指”輪胎和地面接觸的點”,和“頭管角度延伸出來的線和地面接觸點”的距離。絕大多數自行車”輪子與地的接觸點”都在”頭管延伸點”的後面若干距離,我們說這樣的構造叫做“正的循跡距”。
 
       循跡距越大,高速騎乘越穩定。但是循跡距越大時,轉向操作越不靈活,這可用“位能高低差”來解釋。循跡距為零時,轉動把手車身完全不下降,車身沒有因轉向導致任何位能高低差。循跡距越大時,當前輪轉動,離開直線前進的角度時,車身就會下降越多。這個車身位能下降使得前輪一旦開始有轉角時,前輪轉角被推得更大,這時騎乘者須使用較大的力量來抗拒這種”加大轉向傾向”。另外,相對於小循跡距,大的循跡距時,把手移動一個角度時,車身沒有馬上跟著做出較大的左右移動。這樣的不靈活,對於不習慣的人而言,代表慢速時容易傾倒,也就是“不好騎”或“很難上手”。
 
       由上說明,我們可以推論出:若頭管角度越小時(如69度或更小角度時,比之72度),在同樣前傾距時,循跡距較大,此時要減少循跡距,就必須使前傾距加大。因為前傾距加大時,前輪轉軸跟著向前移動,前輪輪胎接觸地面的位置也就向前移動。
影響前輪轉向特性的,還有許多因素。例如“轉向位能高低差”“輪子轉動動量”和 “前輪荷重”。 “循跡距”和“位能高低差”直接相關。循跡距大的時候,前輪一旦開始轉向時,車身的高度馬上開始下降,這種前輪轉向導致的車身位能降低,促使前輪更進一步的轉向。這種情形低速時特別明顯,這是因為沒有較大的輪子轉動量來阻止前輪繼續轉向。前輪荷重越大,使得輪胎與地面接觸的長度(和面積)越大。這有助於幫忙車輛保持行進的方向,也使得轉向不至於太靈活。所謂的轉向太靈活,指的是沒有一個足夠的促使前輪保持同一角度行進的力量,所以,當受到微小的力量時(例如壓到地面的小石頭),前輪就轉動了。這種轉向的過度靈活,直接的不良影響就是高速時前方的整個轉向機構抖動,使得保持行進方向困難。這除了使車子無法快速前進之外,還可能導致難以控制車輛,甚至造成摔車。
高速抖動的最基本原因,乃是因為矯正某一轉向的力量,超過了原來的導致轉向的力量。一轉向超過,馬上就要反方向再矯正回來。這種連續過度的矯正,造成無法控制的抖動。
 
        對騎乘者而言,抖動時降低行進速度是最簡單的應對處理方法。對設計者人而言,減少高速抖動可以用減少前傾距來增加循跡距,或者移動騎乘者重心,增加前輪荷重來解決。
 
        一個簡單的辨視低速是否操控容易的方法,就是車停止時讓把手偏離平衡位置。如果把手轉動時車頭下沉許多,這車可能高速很穩定但低速不容易騎乘。
        以下為幾點結論:
           1.高速行駛想增加穩定性時,增長循跡距。
           2.想要轉向靈活時,減短循跡距。
           3.小輪子高速車應用比較垂直的頭管和幾乎為零的前傾距,這樣循跡距最長,騎乘最穩。                            4.使用大車輪時,循跡距應大。
           5.輪距大的車,循跡距可小。
           6.前輪負重大時,循跡距應小。
前輪轉動速度快時(有速度之下),輪子轉動動量就大,使得前輪更能保持行進的角度。這就是為什麼通常車子一但開始騎動,就容易保持直立,能穩定騎乘。



►騎乘的舒適性

       騎者的重量,由車架,輪胎,坐墊的反彈來吸收,其中有一大部分是在前叉,一個小輪徑的斜躺車,比起大輪徑的彈性比較小,感覺路面震動比較激烈。長的後叉有助於吸收路面震動。有些後叉故意設計成有弧線來增加吸收彈性。斜躺車因為路面震動直接撞擊身體,因而對車身彈性特別敏感,即使車身震動距離增加一釐米,都有很大幫助。前叉最有彈性的設計是前傾距使得前叉有一直徑較短小的弧線彎曲,這樣比大直徑弧線彎曲的吸震能力更高。選用鉻鉬鋼材管比起鋁材管也更富有彈性。斜躺車一特色是垂直的振動可用車身彈性吸收,而車身彈性的特性不影響騎乘時損失動力,因為施力的方向大部分是水平方向的力量。
       設計者瞭解管材越長,管壁越薄,彈性越好。因此,讓車身管中間薄,只保留焊接位置附近厚(來維持焊接強度),這樣就使車身更具有彈性,也更輕。增加彈性的方法,包括儘量延長後叉的長度。斜躺車一般說的後叉長度,是指後輪輪軸到主車架的長度,而非到五通的長度,可能之下,讓這距離越長越好。為了使彈性不影響出力踩踏時的能量損耗,支撐座位的結構要減少彈性。



►輪子

       輪子大小也影響騎乘舒適性。大輪徑容易越過路面凸出障礙物,這是因為障礙物和輪子接觸點和輪子接觸地面的點可以決定一條線,這條線和水平線的角度,叫做“障礙角”。障礙角越小,輪子越能吸收和減少障礙的影響力。對相同高度的障礙物,輪子越大,障礙角越小。寬大的胎面以及肥大的車輪也使得輪胎和輪圈間吸收力增加,有助於騎乘舒適性。
       小輪子比大輪子輕,也比較強壯。相對於大輪子,小輪子可以使用較少根輻條,這更加減少重量。但小輪子吸震能力差,有較高的滾動阻力,輪子磨耗比較快。有時配件也比較難找。小輪徑車在不平地面行進時比較會損失速度,這是因為小輪子震動較大。值得一提的是,在低騎乘位置車後輪是一個大輪徑輪子時,能減少風阻(沒有包罩住車身時)。合宜的避震設計之下,17寸的高壓胎輪子能比28寸的有更小的滾動阻力(在平滑路面),寬的胎面吸震好,但高速時空氣阻力較大。



►把手

        斜躺車的把手位置,大約分兩種:
              1,上把位(OSS):指把手在椅子上方。
              2,下把位(USS):指把手在椅子下方,在兩腿下方兩側。
上把位若用窄把手時,風阻較小。下把位元不阻礙視線,萬一跌倒時,手容易撐住。下把位若將把手向上向前時風阻較小。下把位騎乘使肩部和手臂很輕鬆。一般來說,短輪距車使用上把位。把手寬度影響風阻,把手寬,使兩手位置超過肩寬時,阻力最高增加30%。若只考慮舒適,下把位最好。長途旅行下把位為首選。上把位若能調到手在胸前(祈禱位置),則也很舒服。賽車手通常使用上把位而且雙手伸出,這樣有利於拉把手增加出力。有些賽車手甚至將把手下移,移低到背部不靠在後背。這樣當然會不舒服,但是不同把手適合不同需求。



►座椅

       直立車新騎手最常抱怨的,就是屁股痛。斜躺車新手就沒有這個問題。硬殼座椅通常能量效率高,也可以變化軟墊的硬度。網椅通風性能良好,椅背張力可調整。材質以皮革,塑膠,尼龍織品或帶子為佳。棉或自然纖維遇雨或汗水會伸長,所以不合用。
       椅背支撐很重要,它應和脊椎的雙S型相對應,而腰部微微凸出,並支持背部和骨盆。骨盆太後方時會對脊椎造成過大壓力。避免凹陷的椅子,因為會對器官造成壓擠。
       椅子角度,應使背部和腳部的線成120度左右,角度太小,會折起身體,妨礙呼吸。過大則造成身體滑動和能量損失,頭部肌肉也因為抬頸而易疲勞。角度過高也造成大部分身體重量壓在屁股,也壓在需要用力的肌肉上面,因而使肌肉疼痛,易累和抽筋。一般理想為背部和屁股各承受身體一半重量。
前輪輪軸和座椅底部接近時,刹車能力好,但腳和前輪轉向時容易干擾。慢速騎乘時大角度轉向要特別注意。需經練習和習慣。



►重心

       重心和乘坐位置直接相關,坐姿高時,看得遠,車子只會在起動時搖擺不定,一旦開動就穩了。但是風阻大,意外倒下時傷害也較大。重心靠近前輪時,前輪抓地力好,但刹車時容易前翻,後輪抓地力相對弱(可能打滑),轉向也重。前叉結構也因為堅固而增加重量。一般而言,60%的重量在後輪能防止後輪加速用力時打滑,前輪也不容易在轉彎時滑動。


►鏈條系統
 
       斜躺車鏈條一般較長,鏈條越短越直越好,出力鏈尤其如此。出力鏈每加一個中轉齒輪,大約會損耗3%的能量。中轉齒輪吃力大,應使用M8或M10(八分之三英寸以上)的軸心。若使用中轉齒輪則應注意齒輪和後變速器有足夠距離(一般20英寸以上),才能所有變速齒輪都用到。另外,可以通過加鏈條塑膠套來導引鏈條,防止噪音和跳鏈。



►前輪傳動

       前輪傳動有兩個方法;1,整個動力系統轉動來轉向。2,轉動鏈條來轉向。整個動力系統轉動在轉向時,腿部要跟著轉向,因而使新手很不習慣。這個系統最為簡單有效率,但是需要學習。熟練的人可以完全放手騎車。轉動鏈條來轉向的系統則使用裝在頭管處的一個轉輪來連接前輪軸的變速齒輪。因為一般轉向時都不用用力踩踏。所以,鏈條扭曲轉動造成的能量損失並不大。需注意的,前輪傳動時應使前輪承重較大(55%或60%),否則上坡時容易打滑。前輪傳動使車身行李空間加大,也使車身折疊相對容易,但可能使轉向角度變小,也可能在轉向時造成鏈條卡死。


►鏈條與傳動效率


       鏈條的傳動效率極高,最高能達到98.5%。使用半年後還能有95%,因此,其他傳動方式都很難取代它。例如,轉軸傳動會造成7%--17%的效率損失。


►行李和貨物載送

       斜躺車極合適旅行,許多人向我說他們用斜躺車環島後就不願意再回去騎直立車了。騎斜躺車舒服,休息時有座椅,跑得更遠不會累。另一個最吸引人的地方:斜躺車能帶許多行李。後輪車架,座椅後方下方,甚至拖一個拖車,都是可行的。


►變速器

       斜躺車的變速器齒輪比範圍要大,而且要考慮用較快的踩踏轉速時,能包括由緩慢的上坡到時速80公里的下坡都合用。


►避震器

       對跑不平路的騎者而言,避震器很重要。吸震由輪胎,座椅和車身(包括前叉)共同完成。

 

►外罩

       外罩減少風阻,加快了速度,另外有保護的功能。曾有人在120公里時速之下傾倒,但在外罩的保護下沒有受傷。小風阻外罩特色是前方小面積。經由衡量騎者身高,腳的寬度,肩寬,轉向機構,手,頭,座椅,後輪之後,一個外罩計畫可以定下來。後方的外罩能使亂流減少。後方外罩能改裝為置物箱。
       外罩應考慮側向風的影響,因此,尽量不要有整片的平面构造(除非竞速专用)。