AASQ #1​​52:為什麼現代自行車車架沒有內部桁架系統?

AASQ #1​​52:為什麼現代自行車車架沒有內部桁架系統?


我們知道,沒有愚蠢的問題。 但是有些問題您可能不想問當地的商店或騎友。 AASQ 是我們的每週系列,我們可以深入了解您的問題——無論是否嚴重。 點擊帖子底部的鏈接提交您自己的問題。

歡迎回到 Bikerumor 問一個愚蠢的問題 系列。 本週,我們將仔細研究桁架系統在自行車車架設計中鮮為人知的用途。 我們的一位讀者很想知道為什麼桁架的使用,特別是內部桁架,沒有被行業更廣泛地採用。 為了解決這個問題,我們接觸了幾位框架設計師,他們以各種形式在他們的框架生產中使用了桁架系統。 在使用了桁架系統本身之後,他們也許最適合評論為什麼這種不尋常的框架設計仍然存在,嗯……不尋常。

為什麼現代自行車車架沒有內部桁架系統? 是的,我們需要保持表面光滑,但為什麼沒有更多關於單股纖維在桁架系統中承載負載的討論呢? 在 BB 和頭管等僵硬區域可能會減輕重量。

等桁架: 桁架系統在重量和剛度方面確實具有優勢,但是將桁架系統與自行車車架的其餘部分結合起來存在一些挑戰。 首先,一些優勢。 對於中空複合管/型材,最有效的設計具有薄壁和大表面積。 這使得牆壁容易被刺破,並且這種結構容易發生外殼屈曲。 想想一個空的汽水罐。 你可以站在上面,但對罐壁的最輕微接觸就會導致倒塌。

isotruss 公路自行車車架

IsoTruss 通過使用縱向和螺旋纏繞構件的特殊幾何形狀實現其高強度重量比。 “IsoTruss”中的“iso”和“truss”來自於它的高效幾何; 等腰三角形形成金字塔桁架,這賦予了 IsoTruss 獨特的強度和剛度。 你會騎其中之一嗎? 讓我們在評論中知道!

使用桁架系統,桁架的各個成員比管的薄壁更堅固,更不易損壞。 桁架的失效模式通常也更容易預測。 從強度到重量的角度來看,桁架比空心管更有效,從而產生更硬、更輕的結構。

delta7 isotruss 碳纖維公路自行車車架

我們確實問過 Delta7Bikes 為本週的專題做出貢獻,但我們尚未收到回音——這些人使用 IsoTruss 技術生產碳纖維公路自行車車架

現在面臨一些挑戰。 最緊迫的挑戰,也是桁架系統沒有被更容易採用的可能原因是製造。 桁架部分需要復雜的製造。 每個部分都是單獨製作的,然後手動與其他框架組件集成。 這個過程緩慢且昂貴。 對於許多人來說,額外的成本並不能證明性能提升是合理的。 投資於更好的製造方法可能會產生更一致、更便宜的產品。

銀河齒輪工程: 首先,任何內部桁架/橋接/等可能很難或不可能在任何生產規模上以有意義或具有成本效益的方式完成。 生產自行車工業中常見的薄壁金屬管(鋁、鋼、鈦或其他)的現有生產方法排除了包含內部特徵的可能性。 雖然我們可以通過對接工藝和各種成型方法的形狀來控制壁厚,但我們只能生產空心管,即沒有桁架。 我們在這個行業中所知道的碳管生產也(通常)排除了內部特徵的產生,無論管是在心軸上還是在模具內形成。

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檢查鋼管對接型材 五輛陸地自行車, 愛丁堡

然而……在過去的幾年裡,我在一些碳纖維前叉上看到了轉向管的內部橋接。 我不相信這是普遍做法。 為什麼不呢,你可能會問? 首先,我敢肯定,用網狀物分隔管子來塑造轉向器是一件非常痛苦的事情。 鋪層精度和層壓壓實至少可以說是複雜的。 膀胱平衡和固化後去除也可能是重大障礙。 這是另一個想法,這可能是它不常見的真正原因; 前叉轉向器必須滿足某些結構標準,這些標準可能將壁厚定義到內部腹板/橋樑是多餘的程度。 撇開前叉頂部的剪切力和彎曲力不談,轉向管的頂部必須抵抗把立和笨拙的機械裝置的夾緊力。

即使假設每個人都遵守製造商的扭矩規格並使用扭矩扳手安裝緊固件,它也必須承受相當大的擠壓力。 加上工程師計算出來的真實世界的應力,以使律師滿意,舵手必須有一個相當大的牆——當然要足夠堅固,可以承受正常的扭轉、剪切和彎曲載荷.

轉向器還必須在其大部分長度上具有“厚”的壁厚,以適應各種自行車尺寸的桿夾高度,假設是生產前叉。 那麼……對於生產叉上的內部桁架/織帶/橋接真的有意義嗎? 在我看來,這將需要太多的努力而回報太少。 我不相信它可以增加可衡量的性能優勢或在有意義的水平上減輕重量。

pegoretti大腿艾瑪鋼自行車架

Pegoretti Big Leg Emma 框架具有我們所見過的最令人驚嘆的油漆工作之一!

我還看到了一些鋼製自行車內部特徵的例子,我目前正在騎一輛 MTB,後下叉有內部橋接。 上述特徵的重點是剛度。 Dario Pegoretti 創造了 Big Leg Emma,在下管中使用了一系列平板橋。 它們被插入在管子側面切開的槽中,釬焊到位並用整齊的釬焊角撐板覆蓋。 您可以在 Pegoretti 網站的模型頁面上清楚地看到這些功能。

這輛自行車上的管子直徑相當大,用於鋼管,我敢肯定牆壁很薄。 在我看來,橋接板足夠長(參考管子的長軸),可以作為桁架來增加管子對側向彎曲力的抵抗力,即周二全速沖刺城市限制標誌夜。 由於這些內部特徵,它會變硬多少? 我不知道。 當然可以測量。

我目前的 MTB 是作為“碎硬尾”製造的,所以它需要有點魁梧。 強度和剛度是最重要的,這些屬性必須與較短的後下叉長度和 2.8 英寸輪胎相結合。 考慮到所有這些,在輪胎周圍形成的後下叉非常窄。 我覺得這個狹窄的橫截面不會在撐桿中產生足夠的橫向剛度。

我的部分擔憂是在踩踏負載下管子變形和彎曲的真正可能性。 就像我認為 Pegoretti 下管具有的優勢一樣,我認為我通過在狹窄的前叉部分內部添加水平定向的板橋來增加管的強度和剛度。 我通過切割管子、插入金屬板(大約四英寸長)並沿著管子交叉點焊接板的邊緣來執行這些添加。

Galaxy gearowkrs 羅斯威爾桁架後搖臂設計

這個版本看起來有多狂野?! 這是 Galaxy Gear Works Roswell 全避震山地車,配備 Trust Performance 連桿前叉。

現在我們問一個問題,“所有的努力都值得嗎?” 我不知道答案。 我沒有進行任何實驗室類型測試或計算。 我不是工程師。 我所知道的是,經過兩年多的艱苦騎行,這輛自行車騎行良好,並且變得強勁。 我也知道我該死的肯定沒有通過添加這些橋樑來減輕任何重量。

內部橋接/桁架是否有可能允許管壁更薄? 我會說哎呀! 我們會怎麼做? 也許3D打印以某種方式而不是費力的手工工作或兩者兼而有之? 它會以耐用性和實用性為代價嗎? 答案可能是肯定的。 鑑於保修期外的碳纖維自行車的數量已達到臨界質量,因此可以使用在全國范圍內湧現的大量但並不令人驚訝的碳修復服務作為證據。 超輕碳公路自行車上的管子不需要變得更薄,除非我們看到更多的更堅硬的材料,如 Dyneema 併入層壓板。 不過那東西很貴!

銀河齒輪廠 cosmo emtb

Galaxy Gear Works Cosmo eMTB 帶集成後機架

真正意義上的內桁架在這個行業並不普遍存在。 碳纖維車架通常會在 900 克以下上市,真的有必要嘗試讓它們更輕嗎? 我不確定。 由於高模量碳和智能層壓工程,這些超輕自行車通常非常堅硬。

弗雷斯自行車: 與桁架系統相比,管子的重量總是更輕,因為它具有相同的剛度特性。 因此,擁有管子肯定會更減輕重量 – 但它也更無聊。 每個人都在做試管——但我們希望有一些與其他人不同的東西。 而且,對於完全銑削的鋁製框架,除了選擇桁架系統這樣的樣式外,別無選擇。 但是這個桁架系統更貴——但它看起來很棒。 當然,您必須支付更多費用,但隨後您將獲得獨特的風格。

法蘭 f160

Frace F160 由 70 公斤的鋁板加工而成

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