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上一期我們從旋轉慣量的角度,量化分析了車圈和輪胎增重對加速、爬坡
的實際影響——結論很明確:100克級別的差異,業余愛好者基本騎不出來。
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但很多車友在實際騎行中卻有一個強烈的體感:高框輪組(更重)在平路巡航時“速度更好維持”,而輕量化爬坡輪反而感覺“一不留神就會掉速”。這跟上一期的結論矛盾嗎?
不矛盾。上一期我們討論的是“總能量消耗”,那是物理上的客觀事實。而這一期要聊的,是騎行體感——它不完全等于物理事實,卻直接影響你騎得舒不舒服、舒不舒心。
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另外,100克加在前輪還是后輪,體感也完全不同。后輪是驅動輪,加在后輪上影響“腳感”;前輪是從動輪,加在前輪上影響“操控”。為什么有些車輪采用前后不同框高?頂級輪組為什么前后輪重量差距那么大?
這些問題,我們一個個來講。
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一、踩踏脈沖:為什么重輪反而更好維持速度?
1. 人腿不是電動機——踩踏是脈沖,不是恒扭矩
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先想一個問題:電動馬達可以輸出連續的、平滑的扭矩。那么人腿可以嗎?你踩一圈,只有在發力區(大約從1點鐘到5點鐘方向)才有正向扭矩輸出;到了踩踏死點(上下垂直點附近),扭矩幾乎為零。這意味著你的功率輸出不是一條直線,而是一系列脈沖。每轉一圈,發力區加速,死點時減速。
這就是“踩踏脈沖”的本質。也是為什么越連續,越順滑的踩踏效率越高。
2. 輪組是“飛輪”,慣量越大轉速波動越小
輪組的轉動慣量,本質上就是一個飛輪。飛輪的作用是什么?儲存和釋放能量,平滑轉速波動。
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轉動慣量的大小由兩個因素決定:質量× 距離2。質量離軸心越遠(即越靠近車圈邊緣),對轉動慣量的貢獻越大。高框輪組的質量往往更偏向車圈外緣,因此即使總重增加不多,其轉動慣量的增幅卻相當可觀。
當你踩踩發力時,輪組加速;進入死點時,輪組靠儲存的轉動動能繼續旋轉,維持速度。轉動慣量越大,這種“飛輪效應”就越強,速度波動就越小。重輪就像一個大質量的飛輪,能更有效地“減緩”死點區間的速度跌落。
相反,輕輪組的轉動慣量小,死點區間的速度跌落會更明顯。你需要在下一腳發力時先把速度“拉回來”,所以感覺“不給油就掉速”。有車友在對比輪組時分享過類似的體感:輕量化輪組“要更加專注的踩踏來維持速度的穩定”,而重輪則是“腿只要跟著輪動就行了”。
3. 體感和數據:為什么感覺差那么多,功率計卻看不出?
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有車友做過一個有趣的對比:換了重輪之后,體感上“像是原來需要200瓦,換后只要120瓦了”,但碼表數據顯示,維持同樣速度所需的功率差異只有幾瓦。
體感和數據的巨大落差,恰恰說明“飛輪效應”影響的是騎行質感而非總能量消耗。重輪讓你的踩踏更平順、速度波動更小,肌肉不需要在每個死點后都進行“微加速”,疲勞感更低。但對于總功率需求,飛輪效應并不會憑空產生能量——它只是把你踩踏的能量“儲存”起來,在死點區間“釋放”出去,總能量守恒。
4. 對選輪組的實際指導
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平路巡航/ITT:轉動慣量較大的輪組(高框、質量偏向外緣)能提供更好的速度維持感,踩踏更平順,長距離騎行不易疲勞。
頻繁拉扯/丘陵起伏:輕輪組響應更快,但巡航時掉速也更明顯。如果你的騎行風格是“一腳一腳穩穩踩”,重輪的飛輪效應反而是優勢。
二、前后輪不同:100克加在前輪還是后輪,效果一樣嗎?
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上一期我們計算了“車圈邊緣增重100克”對加速和爬坡的能量影響,但沒有區分這100克是加在前輪還是后輪。從總能量消耗來說,兩者沒有區別——都要帶動旋轉。但從騎行體感來說,前后輪的差異非常顯著。
1. 后輪是驅動輪——影響“腳感”
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后輪直接接收來自鏈條的驅動力。后輪增重,轉動慣量增加,每一次踩踏都要克服更大的旋轉慣性。最直觀的體感就是“拖腳”——發力時感覺輪子反應慢了半拍,加速響應變鈍。
對于爬坡搖車或集團中的頻繁拉扯,后輪增重的影響更明顯,因為每一次踩踏脈沖都在直接對抗后輪的轉動慣量。
2. 前輪是從動輪——影響“操控”
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前輪沒有驅動力直接作用,它是被車架推著轉的。前輪增重不會直接影響踩踏的“腳感”,但會改變整車的操控特性:
轉向響應變鈍:前輪轉動慣量增大,轉向時需要更大的力矩才能改變方向。車頭感覺更“沉”,入彎靈敏度下降。
高速穩定性提升:前輪陀螺效應增強,直線巡航更穩,側風下的晃動感減少。對于長距離平路騎行,這可能是個優點;對于需要頻繁過彎的丘陵或城市騎行,則可能是個缺點。
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體重較大車手受影響較小:因為大體重車手本來就需要更大的轉向力,前輪增重的百分比影響相對小。
3. 為什么頂級輪組前后輪重量差距很大?
以典型的高端碳纖維輪組為例:
前輪通常在600-700克
后輪通常在750-850克
前后輪重量差約100-150克,后輪更重
后輪比前輪重,主要有兩種情況:
第一種:同框高下的結構差異
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即使前后輪框高相同,后輪也需要容納塔基、更長的軸心、更復雜的軸承布局,驅動側輻條數量通常也多于前輪。這些功能需求本身就帶來了額外重量。在這種情況下,車圈的重量是相同的,增重主要來自花鼓和輻條。
第二種:高低框搭配的性能取向
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很多專業車手和輪組品牌會采用“前低后高”的搭配——后輪框高更大(因此更重),前輪框高較小(更輕、操控更靈敏)。
為什么要這樣做?
后輪高框:高框輪組的氣動收益在平路和高速巡航時最明顯,而且更大的轉動慣量能增強飛輪效應,讓速度波動更小、踩踏更平順。后輪作為驅動輪,這兩個收益都可以被充分利用。
前輪低框:低框輪組更輕、側風穩定性更好、轉向響應更靈敏。前輪作為操控輪,輕量化帶來的靈活性提升比后輪更直接。
4. 前后輪增重影響對比
場景
后輪增重100g
前輪增重100g
平路加速體感
稍有“拖腳”感,踩踏響應變慢
幾乎不影響踩踏腳感
爬坡搖車
每次發力更費力
主要影響車頭靈活性
過彎操控
影響不大
車頭變“鈍”,入彎靈敏度下降
高速穩定性
略有提升
明顯提升(陀螺效應)
能量消耗(物理)
相同
相同
5. 對選輪組的實際指導
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如果只能輕量化一處:優先輕量化前輪,因為操控靈敏度的提升比“腳感”的優化更明顯,尤其在過彎和集團騎行中。
如果想升級輪組:關注前后輪重量差,而不是只看總重。前輪輕、后輪重的搭配,往往是性能取向設計的標志。
日常訓練/入門:不必糾結前后輪重量分布,這個級別的差異你大概率騎不出來。
總結
問題
核心答案
為什么重輪巡航更穩?
轉動慣量越大,踩踏脈沖造成的轉速波動越小——“飛輪效應”讓速度更好維持
重輪真的更省力嗎?
體感上更平順、更輕松,但總功率需求差異很小(幾瓦級別)。飛輪效應不創造能量,只是平滑輸出
前后輪增重效果一樣嗎?
物理能量相同,但體感不同:后輪影響“腳感”,前輪影響“操控”
為什么頂級輪組前輕后重重?
前輪輕→操控靈敏;后輪重→結構需要(塔基、軸心)+刻意加高提升速度穩定性
本文基于經典物理公式(轉動慣量I=mr2、動能守恒)及行業通用知識整理。體感差異部分參考車友實測反饋,實際感受因人而異。
下期預告:碳纖維輪圈的“輕”從何而來?從材料底層看懂車圈減重
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我們這一期聊的是重量分布和踩踏脈沖。但有一個更根本的問題還沒碰:那些350克甚至更輕的50mm碳圈,到底是怎么做出來的?
減重靠的是“偷工減料”嗎?不完全是。答案藏在碳纖維材料本身。東麗T系列、M系列到底有什么區別?T800、T1000、T1100是“高模量”嗎?
為什么高模量碳纖維更硬也更脆?碳纖維材料如何在密度基本相同的情況下,做到剛性差那么多的?
車圈上的高模量材料鋪在哪里?為什么不能全車都用高模量?
下一期,我們將從碳纖維的微觀結構(石墨微晶的排列)一路聊到鋪層設計,幫你徹底看懂廠家宣傳頁上的那些“黑話”。用物理和材料科學,揭開碳輪輕量化的底牌。
敬請期待。單車基械匠,給您帶來更多新奇,好玩,有趣,實用的單車知識。
最后附上一個近年環法賽場上的輪組重量,如有錯誤,歡迎留言矯正:
環法頂級輪組重量核實總表(不含計時賽封閉輪)
年份
輪組型號
整組重量
核實/補充說明
使用場景
2024
Campagnolo Bora Ultra WTO 45
1285 - 1325g
這是2024年新款,重量在不同報道中存在差異:CyclingWeekly稱1285g,Cyclist稱1285g,知乎文章稱1325g,Yoocai稱1320g。為嚴謹起見,我們取1285-1325g的范圍。
綜合/爬坡
2024
Campagnolo Bora Ultra WTO 60
1395 - 1430g
2024新款重量同樣有多個來源:Cyclist稱1285-1395g,Halfords稱1395g,Yoocai稱1430g。我們取1395-1430g的范圍。
氣動/平路
2024
ENVE SES 4.5 (50/56mm)
約1432g
ENVE官網顯示其INNERDRIVE Premium花鼓版為1493g,但多個零售商數據顯示為1432g,為實測重量。
綜合/氣動
2024
FFWD RAW 55
1460g
廠商標稱重量,在FFWD官網和多家零售網站上均有標注。前輪660g,后輪800g。
氣動/平路
2024
Shimano Dura-Ace C36
1350g
廠商官方標稱重量為1350g,部分實測重量在1338g左右。前輪620g,后輪730g。
爬坡
2024
Shimano Dura-Ace C50
1461g
廠商官方標稱重量為1461g,部分實測重量為1465g。前輪674g,后輪787g。
綜合/氣動
2024
Shimano Dura-Ace C60
約1609g
廠商官方標稱重量為1609g。前輪751g,后輪858g。
氣動/平路
2024
Zipp 454 NSW
1358g - 1400g
部分渠道稱其重量為1358g,而另一零售商給出1525g,可能存在新舊款差異,建議以1358g為準。
綜合/氣動
2023
DT Swiss ARC 1100 DICUT 48
1527g
明確標注為圈剎型號,重量來源為Cycleranch等網站。前輪698g,后輪829g。
綜合/氣動
2023
DT Swiss ARC 1100 DICUT 62
1587g
明確標注為圈剎型號,重量來源為Cycleranch等網站。后輪855g。
氣動/平路
2023
DT Swiss ARC 1100 DICUT 80
1697g
明確標注為圈剎型號,重量來源為Cycleranch等網站。
氣動/平路
2023
Princeton CarbonWorks 6560
約1480g
以真空胎版重量為主,根據花鼓和配置不同,重量在1387g-1496g之間浮動。
綜合/氣動
2023
Reserve 36 | 39 (管胎版)
約1166g
此數據為溫格高在2023年環法使用,極度輕量化。
爬坡
2023
Black Inc Forty Five
1489g
根據多家零售商和媒體數據,此重量為真空胎版重量。
綜合
2022
Bontrager Aeolus RSL 62
1516g
此重量為Bikerumor等媒體的實測重量。廠商官方重量為1520g。
氣動/平路
2022
CADEX 50 Ultra Disc
1349g
廠商官方標稱重量。實測重量可能略有出入。前輪595g,后輪754g。
綜合/氣動
2022
Lightweight Meilenstein (管胎版)
約1100g
此為圈剎管胎版重量,有來源稱1100g,另有2025款重量為1190g,供參考。
爬坡
2022
Mavic Cosmic SLR 45
1440g
多家零售商給出的重量為1440g。前輪655g,后輪785g。
綜合/氣動
2022
Mavic Cosmic Ultimate
1310g
此重量為真空胎版重量。管胎版可能更輕。另有1260g的報道。
爬坡
2022
Vision Metron 60 SL
約1590g
不同報道中重量差異較大,主要集中在1590g和1490g兩個區間。另有媒體實測為1580g。
氣動/平路
2022
Newmen Advanced SL R.50
約1470g
此為鋼輻條版重量。后期升級碳輻條的“Streem”版重量為1345g。
綜合
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