创新发展的自行车(一)

创新发展的自行车（一）交通很发达，但是骑自行车依然是其中不可忽视的一环，不仅环保，而且健身效果也是非常好。随着科技的进步，自行车的发展也是日新月异，各种各样的新发明，让人目不暇接。骑车给人带来舒适的感觉，同时还能让人更深一步的贴近自然、享受自然，实在是一种很好的运动方式。那么你知道当今世界自行车产业及其产品都有哪些创新发展吗？下面我们来讲讲。一、自行车动力的创新动态自行车的动力系统由脚蹬、中轴、牙盘、曲柄、链条、飞轮、后轴、后轮等部件组成。人的脚的蹬力是靠脚蹬通过曲柄、链轮、链条、飞轮、后轴等部件传动的，从而使自行车不断前进。在自行车动力的创新发展中，采用人力与机械力、电力、风力与空气力的混合动力自行车方兴未艾。在“人力/机械力”方面，*****博览会展出了美国Drive公司最近推出的一种带小型推进器的自行车，它是在车上安装一个最大功率为0.5kW的小型发动机。该车的行驶速度可达20km/h。操作也很方便，骑车者只要借助安装在车把上的控制杆就能进行。此外，这种新式自行车还带有一个容量为1.5L的汽油箱，从而使自行车能借助推进器行驶130km。该车尽管装上了小型推进器和汽油箱，但它的外观仍是自行车的式样。关于“人力/电力”的开发是近年来最令人瞩目的。今年BIAST展览会出现了日本三菱自行车团队发明的一款名为“WalkingBicycle”的步行自行车，用户单靠步行动作便能获得自行车速度，方便又快捷。该车拥有特制脚踏及传动系统，用户只需站在自行车上，在脚踏上“步行”便可前进。为了应付上斜坡时所需的动力，步行自行车配备电动机作辅助，可加速至时速24km，速度比骑自行车更快。该电动自行车的电动机使用锂电池推动，充电2h便足够行驶20km。该车身小巧轻盈，整架自行车全长仅1.2m、宽60cm,绝对能够在狭窄的街道穿梭。它的质量（重量）亦只有约36.5kg左右，即使安放家中亦不碍事。另外，现在日本市场热销另一款电力辅助自行车，是松下公司推出名叫“维维充电火8£士长火73”的新产品。和以往的电动自行车相比，为了最大程度解决电动自行车的续航能力问题，该自行车搭载了一项新功能一边骑车边充电，即把踩踏脚蹬的能量转换成电能，这个新功能叫做“回生充电功能”，在前轮放置了用于充电的驱动电机，然后利用小发电机向电池进行充电，充电时间约为5h，就可以充满了。“维维充电WBE-EKW73”最大优势是：松下还为该车出行设置了专门的“充电/动力自动调节”模式，即WBE-EKW73针对各种道路情况，都会进行自我调节。如在平地行走时自动运行“平地充电”的模式，长途旅行也有自己的专用模式，甚至上坡、下坡等都有相应的模式与之对应。该车本体大小为1870x580mm，质量为30.2kg，有4种颜色可选，分别是黑色、绿色、巧克力色、红色。电池为16Ah锂电池，160km的路程也不在话下。市场价格为165000日元（约等于8669元人民币）。东欧地区现正热销一款人力/电动自行车，名叫“野兽”（theBeast）。这款自行车由匈牙利厂商M55Bikes设计，质量为33kg，车身采用来自F1赛车的技术，由钛金属、碳纤维等材料打造。动力方面，这辆车自然如同“野兽”的本性，配备混合动力，可用脚蹬人力前行。而装备于座位下方脚蹬之上的Tenergy电池组可为电动自行车带来70km左右的最高时速。不仅如此，电池组只需15mm便可充满80%的电力，充满一次电便可续航120km。这辆M55人力/电动自行车还配备了摩托车零件，比如：意大利Brembo公司刹车碟、德国Rohloff自行车零件齿轮和美国FOX提供的前后悬挂等。此外，这款电动自行车还装备了变速器、车灯和电机控制器。如果你热衷环保或者喜欢欣赏周边的美景，那么这辆“野兽”无论是从休闲或者作为代步工具来考虑，都会是不错的选择。混合动力概念方面别具一格的是三项全能自行车INgSOC,该车由英国设计师爱德华・金、本尼・塞莫和斯蒂芬穆拉联手研发，其简单平滑的造型，与众不同的风格和复古色的车身的确吸引了众人的目光。INgSOC的整个结构由碳纤维聚合物增强复合材料（CFRP）组成，能够在保证自行车强度的基础上降低车身质量（重量）。它集合了不寻常的三种混合动力模式：一是电池供电，骑乘者可以选择坐在后座上让车子自行驱动；二是电池辅助，也就是说靠骑乘者在踩踏时产生的电力来辅助驱动；三是完全靠人的双腿来驱动，如果骑乘者想要活动筋骨，让身体动起来，也可以切换成完全脚蹬模式。特别值得一提的是，骑乘者脚踏的动力还可以帮助电池进行充电，为车灯和智能手机底座储蓄电能。挂载在座后方的可拆卸电池包驱动电机运行，供应自行车前后灯的能量，甚至可用于iPhone的扩展槽。其人力充电器可收集骑乘者输出的自身能量，为通信设备，娱乐、导航提供能量，能最大限度地提高效率。如果要调整骑乘时的舒适比例，骑乘者还可以使用车上的“骑行控制”系统。在今年SLCOPE展览会上，出现了加拿大多伦多Daymak公司独具创意研发出世界首辆再生电动自行车，根据其赏心悦目的光滑造型，被取名为ShadoweBike（影子电动自行车），新款车上有一个USB接口、一个充电接口和一个LED电池电量显示器、磁再生制动和一个还可作发电机用的车轮。ShadoweBike安装了一台250kW的电动机，还有一个36V10Ah的锂离子电池，能提供平均大约跑19km〜24km路程的电动机功率，由于脚踏助力起作用，这个范围可扩大到35km〜40km。电池完全充满电需要4h〜5h，车轮还可作为充电设备，再生制动系统将电流发送回电池。目前“人力/化学”火箭动力是开发自行车混合动力的最新领域。由法国ExoticThermalEngineering公司研制的火箭动力自行车，在造型上更加凸显竞技的法拉利F4赛车风格。该车由自行车框架和驱动火箭30Scuderia搭载着4.3LV8自然吸气发动机组成。它采用过氧化氢燃料，通过将压缩液态过氧化氢放置在一个包含催化剂的存储罐中发生反应，催化剂分解导致过氧化氢分解为水蒸汽和氧气，实现对自行车的动力驱动。最近法国人FrancoisGissy驾驶火箭动力自行车创出全新记录。他启动时，首先以脚踏动力行驶3min后，仅以6,7s加速到263km/h，启动后行驶速度为285km/h，比汽车还快，打破了此项运动的记录。在混合动力自行车中最令人关注的是以水驱动的自行车，它由SIGNaChemistry公司创新推出，充电一次最长能够跑100km。而传统的电动自行车，充电一次后只可以运行大约50km。SIGNa开发的新技术是一种使用钠硅化物驱动自行车的动力电池，这种化合物与气体非常相似，在和水混合时会产生可用来发电的氢气，多余的能量储存在电池里以备日后使用，使得系统得以充分的可回收和再生。“扩展器使用对人体的活性金属粉末生产电力，我们通过SIGNa集成化氢发电驱动自行车的技术，向人们展示了一种前所未有的电力解决方案，确保没有温室气体排放。"SIGNaChemistry公司总裁兼首席执行官HichaelLefenfeld指出：“给SIGNa电动自行车换电池非常方便，这意味着旅途不会受到漫长充电时间的干扰。另外，SIGNa的技术可以直接与绝大多数型号的电动自行车兼容。”另一项自行车混合动力创新是“人力/风能”或“人力/气动”的开发。最近在北欧出售的风能自行车，看起来很奇怪，而且似乎很不实用。但事实上并非如此，它是一种由风能提供辅助动力的自行车。该车由德国发明师古斯塔夫・温科勒研制推出，如果骑行者在顺风时，就可打开后座上的风帆包，不仅能让骑行者节省脚力，而且会让速度加快许多。英国发明家富顿和里德推出了一款名叫XploreAirParavelo的飞行自行车。这款的自行车借助电扇风力在空中的飞行速度可达40km/匕在路面上的速度可达24km/h,它的飞行高度可达1219m。该车由航空级铝合金制成的普通两轮折叠自行车和一个超轻拖车组成，它的强力风扇拥有一个由生物燃料提供动力的249cc发动机，以及一个折叠翼。在长途旅行期间，这个折叠翼同时也可当做帐篷。该车采用一个启动电动机促使风扇旋转，从而产生惊人推力飞离地面。这款自行车最长可飞行3h。更诱人的是*****博览会展出的气动自行车，它是由英国菲尔顿的欧洲航空防务与航天集团生产的。该自行车前进时空气会进入车身上的一个进气口，再经压缩机压入空心车架内，当压力增大时靠近后轮的阀门打开，喷出空气，转动后轮上的汽动机，使自行车快速前进。法国环保汽车公司MDI在*****博览会上宣称，他们已发明一种在商业上可行的、100%零污染的空气自行车。该公司创办人兼发明家内格里，以其设计飞机和一级方程式赛车发动机的经验，发明出以脚踏与压缩空气发动机混合推动的空气自行车。该车人力脚踏加气时速为10km,以空气推动最高时速达110km,平均每加一次空气可行驶200km或10h。车上有4个总容量90L的压缩空气缸，可储90m³的空气。其特制的压缩空气发动机在构造原理上类似传统的汽油发动机,最大的区别在于传统发动机是通过汽油和空气混合燃烧释放的能量提供动力,空气车则是通过气体的压缩和膨胀来驱动发动机。传统的四冲程发动机把进气、压缩、燃烧和排气冲程集中在一个气缸完成,压缩空气发动机则把循环过程分别在压缩缸、燃烧室和爆炸缸里完成。具体工作原理是：压缩缸吸入外面空气,活塞上升，把空气加压至20Pa（地球表面的大气压力约1Pa），温度上升至400℃。空气喷射器将储存在压缩缸的压缩空气注入燃烧室,令气压急升。压缩空气膨胀推动爆炸缸活塞下口扑,使曲轴转动,驱动发动机。由于空气车使用的是压缩空气,为避免损害发动机,所有空气都要先经过滤器过滤沙尘杂质,变做干净空气后才能注入发动机。所以驾驶人士在驾驶空气车的同时,还能帮助减少城市内的废气。为减轻车身质量（重量）和加快车辆自身速度,空气车的车身和车架分别以强化玻璃纤维和铝管制造。该车加气过程非常简单,驾驶者用脚踏行车约30mm〜50mm，即可让空气压缩机自动加满气。将来驾驶者也可以去指定的加气站快速加气，MDI已开发出一种快速充气技术，使气缸可在3mm内完成充气，服务费约1.5欧元，约合人民币10元。二、自行车传动变速的创新动态在自行车的牙盘、中轴、链条、飞轮传动系统与变速指拨、前拨、后拨、变速线的变速系统中也呈现出不断创新的发展态势。回想2x传动系统站稳脚步也才是最近几年的事情，如今越来越多的山地车开始使用更为简单的1x传动系统，这一切都得益于SRAM开创性的XX1套件。虽然与2x传动系统的齿比范围并不等同，但是1x系统仍然提供了大部分常用齿比，并且大大降低了脱链的可能性，这使得选手在比赛中可以更加专注骑乘，无需考虑前拨设置。当然，质量（重量）轻、维护成本低也是1x传动系统不容忽视的优点。*****博览会又一重要创新展品是著名的自行车厂商Specialized（闪电）新发明的Nuseti内变速自行车，采用了16速行星齿轮，可以提供更高的变速范围。与上面提到的1x传动系统不同，Nuseti将链条与车的框架结合在一起，而且采用油压的方式，避免了总要更换、清洁链条的麻烦。在今年的BIAST展览会上，由日本禧玛诺公司新研制的XTRDi2变速系统，其前后变速器都内置了电子马达，当车手需要换档的时候，只需要轻轻一拨显示器上的按钮，就可以按照车手预先的设置进行自动变速调整，整个过程自动、顺滑，不必考虑齿轮比、链条长度的问题。这样一来，车手不用担心机械换挡会导致自行车瘫痪。令人关注的是SPBOSE展览会上，奥迪公司利用赛车的设计原则制造的名为“Wrthersee”电动概念自行车，采用了一系列现代装置，拥有自行车迷能够想到的一切功能，时速可达到80km，堪称自行车家族的F1。其特点是：通过智能手机或者直接在Wrthersee上选择不同的辅助模式。在一些模式下，用户表演后轮平衡特技时的离地角度可以调整，满足不同水平的骑行者的需要。另外一种模式下，电动控制系统负责补偿前进或者后退动力，帮助骑行者保持平衡。骑行者可以通过转移体重的方式影响自行车的速度，身体前倾提速，向后倾斜减速。如果只想用于训练目的，用户也可以选择训练模式。最近SPBOSE展览会展出了日本著名自行车厂商普利司通研制的一种新型无级变速自行车，车上的无级变速器由偏心动盘、单向转动的离合器和行星齿轮所组成。它比目前使用的多级变速器轻巧得多，操作方便，转换速度也非常平稳，无突变感觉。有时候在超市会看到这样的情景：悠闲的顾客趴在购物车把手上，用脚蹬地，让购物车获得动力往前滑行。美国自行车厂商Schwinn研制的弹跳动力自行车与这个简单动作的原理类似，不同之处是弹跳动力自行车的牙盘与飞轮均为异形状，其齿比范围与传动系统也不等同。特别是车架和前车轮间用弹簧连接，可以灵活的上下活动。当使用者蹬地并开始向前滑动的时候，压下车把，再稍微松起一点，如此反复，它就会获得速度，越跑越快了。三、自行车车轮与轮胎的创新动态自行车的车轮，包括前后轮、车圈、前后车轴、外胎、内胎，是自行车的主体部件。2013年曾是26"轮径山地车终结的开始，而今年几乎所有的大公司都将主力车型从传统的26"轮径跳转到更大的27.5"轮径。27.5"被宣称为最适合亚洲人骑乘的轮径标准，比26"拥有更快的速度和更强的通过性，但是比29"机动性更强，质量(重量)也更轻，27.5"很快晋升成为各类山地车种的默认标准。这可以说是近几年来山地车标准最大最迅速的一次变革。当然更宽的轮辋不仅提升了骑乘的舒适性，还增加了轮胎与地面的接触面积，使得制动性能相对提升，从空气动力学的角度讲也有独特优势。这样的设计在最初并不被理解，但是现在我们可以看到越来越多的车友开始使用加宽轮圈(Wide-profilerims)，这证明了大家开始接受这一理念，并且了解到宽圈标准的好处。或许把自行车的轮胎加宽加粗还不够在沙滩上自由行驶。意大利Colnago自行车公司新开发的Rungu双轮越野自行车将前轮升级至两个宽胎，看上去就霸气十足。这样的设计能够提供更好的稳定性，使自行车不会轻易陷入沙子里而侧翻，跨越障碍物也能变得轻而易举。意大利德罗莎自行车研究所工程师约翰・马可设计的不爆胎自行车，其加宽的车轮没有内外胎，采用实心胶轮。而且它借助高品质的辐条的弹性来消除碰撞力，而传统辐条的作用仅是保持轮子稳定。LVAS展览会则优先展出了法国LOOK自行车公司新发明的Fluent减震车轮，它没有普通自行车轮的一圈辐条，它将辐条换成了三个不向心的减震器。当人们把自行车骑到崎岖的路面时，它可以尽量减少颠簸。这样一款车轮售价2000美元，约合人民币*****元。自行车的轮胎所要考虑的最大的因素就是其减压缓冲的功能，所以一般采用的是充气的橡皮胎，这样的设计虽然能很好地减震，但是也很容易被扎坏，特别是山地这样道路比较崎岖的路段。德国著名自行车厂商TYRELL新研制的Nocharge自行车轮胎，设计采用了可调碳纤维棒来进行减震，这样既可以用来减震，又可以不用担心没有气或者被扎胎的问题了。德国自行车STORCK新开发的SchwalbesProcore双气室轮胎自行车，其车胎系统主要针对的是山地车。它将轮胎分成两个部分，外环具备与真空胎一样的结构，而内环则遵循传统内胎的结构。外环和内环的气压不同，外环的气压较低，能够让车胎的抓地力更强；而内环气压很高，则牢牢裹住轮圈，防止移位。虽然稍微增加了车胎的质量（重量），不过能够提供更强的抓地力，车主骑行的时候也不用考虑车胎的气压问题。该车胎在北美售价为每对230美元，约合人民币1415元。来自纽约FlyKly电动自行车公司推出的自行车智能电动后轮SmartWheel，功能则更加的全面。它在外形上与一般自行车的后轮没有太大区别，而中圈的组件包含了一个电动马达、电池和其他电子元件，用户能够很轻易地自己组装到自行车上。SmartWheel的最大速度可以达到32km/h，电池可以持续行驶近48km，使用者可以直接接线充电，但在下坡时电池也会自动充电。韩国Hycore公司新推出了一款名为CentinelWheel的智能车轮，只需换个车轮，自行车便可以化身“特斯拉自行车”。CentinelWheel采用Hycore独有的Duomo双马达技术，26"大小的车轮内配备360W电机，最高速度可达26km/h。而且所有部件均装设在车轮内部，方便携带。无需任何复杂的电动自行车知识就可把CentinelWheel安装在自行车上。CentinelWheel可以连接用户iOs或者Android智能手机上的配套应用。用户可以通过应用选择电力辅助程度、查看电池状态等。此外它也能监测用户的节奏，在需要的时候自动提供更多的动力，从而保持车速。这款车轮起价899美元，约合人民币5730元。四、自行车链条链轮的创新动态链条和链轮是自行车的主要传动部分。不过，在今年世界各地的国际自行车展会上许多人认为：关于自行车链条与链轮的麻烦会有许多，有研究资料显示，富有弹性和张力的链条在工作过程中，要消耗掉7.5%左右的脚踏能量。而许多喜欢骑自行车的朋友都遇到过“掉链子”的问题，不过掉链子还能自己修复，是小事，要是在户外链条彻底断了，就真的是一点办法也没有了。如果采用无链设计的自行车可减少7%至8%的动力流失，而且避免了自行车链使用时间太长会“掉链子”和需要更换等问题。SPBIAS展览会出现由德国Hank公司创新推出的BHDB无链轮自行车，在结构上进行了创新，它没有传统自行车上见到的链轮以及链条，它也无需前变速器和后变速器，直接将蹬踏动作作用在自行车的后轮上。让人骑车的时候感觉更有力量，而且结构上也更加精简了，售价为5000美元，约合人民币*****元。SPBIAS展览会另一新成就是意大利Colnago研制的Super-Minimal迷你无链条自行车，从来不会因为任何的链条问题而抛锚，因为它根本就没有链条。它完全抛开了传统自行车的三角架构和链条传动，直接以倒u形支架连接前后轮，以获取最精简的结构、最小的体积和最轻的质量（重量）。不过，由于轴距大幅缩短，以及踏板直接作用于后轮，使用这款超迷你自行车在长距离骑行时会比较容易疲劳。英国初创公司JAMVehicles推出的一款JIVRBike智能自行车，它采用的是封闭式的无链动力系统，支持纯电动、骑行、助力骑行三种模式，这得益于其仅为15kg的超轻“体重”，即便在电量耗尽的情况下，也能够采用纯脚踏的模式骑行。日本著名自行车厂商袋鼠推出一种皮带传动代替传统链条传动的新型自行车。该车具有转动灵活、运转平稳的优点，皮带与齿轮之间也不需要使用润滑油。*****博览会的新展品是Bechtel的Bicymple。这是一款放弃了传统链条设计，依靠直接驱动和自由轮毂的自行车，即它的曲柄轴是和后轮轴相结合的。这种设计缩短了轮距，