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上一期我们从旋转惯量的角度,量化分析了车圈和轮胎增重对加速、爬坡
的实际影响——结论很明确:100克级别的差异,业余爱好者基本骑不出来。
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但很多车友在实际骑行中却有一个强烈的体感:高框轮组(更重)在平路巡航时“速度更好维持”,而轻量化爬坡轮反而感觉“一不留神就会掉速”。这跟上一期的结论矛盾吗?
不矛盾。上一期我们讨论的是“总能量消耗”,那是物理上的客观事实。而这一期要聊的,是骑行体感——它不完全等于物理事实,却直接影响你骑得舒不舒服、舒不舒心。
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另外,100克加在前轮还是后轮,体感也完全不同。后轮是驱动轮,加在后轮上影响“脚感”;前轮是从动轮,加在前轮上影响“操控”。为什么有些车轮采用前后不同框高?顶级轮组为什么前后轮重量差距那么大?
这些问题,我们一个个来讲。
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一、踩踏脉冲:为什么重轮反而更好维持速度?
1. 人腿不是电动机——踩踏是脉冲,不是恒扭矩
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先想一个问题:电动马达可以输出连续的、平滑的扭矩。那么人腿可以吗?你踩一圈,只有在发力区(大约从1点钟到5点钟方向)才有正向扭矩输出;到了踩踏死点(上下垂直点附近),扭矩几乎为零。这意味着你的功率输出不是一条直线,而是一系列脉冲。每转一圈,发力区加速,死点时减速。
这就是“踩踏脉冲”的本质。也是为什么越连续,越顺滑的踩踏效率越高。
2. 轮组是“飞轮”,惯量越大转速波动越小
轮组的转动惯量,本质上就是一个飞轮。飞轮的作用是什么?储存和释放能量,平滑转速波动。
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转动惯量的大小由两个因素决定:质量× 距离²。质量离轴心越远(即越靠近车圈边缘),对转动惯量的贡献越大。高框轮组的质量往往更偏向车圈外缘,因此即使总重增加不多,其转动惯量的增幅却相当可观。
当你踩踩发力时,轮组加速;进入死点时,轮组靠储存的转动动能继续旋转,维持速度。转动惯量越大,这种“飞轮效应”就越强,速度波动就越小。重轮就像一个大质量的飞轮,能更有效地“减缓”死点区间的速度跌落。
相反,轻轮组的转动惯量小,死点区间的速度跌落会更明显。你需要在下一脚发力时先把速度“拉回来”,所以感觉“不给油就掉速”。有车友在对比轮组时分享过类似的体感:轻量化轮组“要更加专注的踩踏来维持速度的稳定”,而重轮则是“腿只要跟着轮动就行了”。
3. 体感和数据:为什么感觉差那么多,功率计却看不出?
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有车友做过一个有趣的对比:换了重轮之后,体感上“像是原来需要200瓦,换后只要120瓦了”,但码表数据显示,维持同样速度所需的功率差异只有几瓦。
体感和数据的巨大落差,恰恰说明“飞轮效应”影响的是骑行质感而非总能量消耗。重轮让你的踩踏更平顺、速度波动更小,肌肉不需要在每个死点后都进行“微加速”,疲劳感更低。但对于总功率需求,飞轮效应并不会凭空产生能量——它只是把你踩踏的能量“储存”起来,在死点区间“释放”出去,总能量守恒。
4. 对选轮组的实际指导
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平路巡航/ITT:转动惯量较大的轮组(高框、质量偏向外缘)能提供更好的速度维持感,踩踏更平顺,长距离骑行不易疲劳。
频繁拉扯/丘陵起伏:轻轮组响应更快,但巡航时掉速也更明显。如果你的骑行风格是“一脚一脚稳稳踩”,重轮的飞轮效应反而是优势。
二、前后轮不同:100克加在前轮还是后轮,效果一样吗?
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上一期我们计算了“车圈边缘增重100克”对加速和爬坡的能量影响,但没有区分这100克是加在前轮还是后轮。从总能量消耗来说,两者没有区别——都要带动旋转。但从骑行体感来说,前后轮的差异非常显著。
1. 后轮是驱动轮——影响“脚感”
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后轮直接接收来自链条的驱动力。后轮增重,转动惯量增加,每一次踩踏都要克服更大的旋转惯性。最直观的体感就是“拖脚”——发力时感觉轮子反应慢了半拍,加速响应变钝。
对于爬坡摇车或集团中的频繁拉扯,后轮增重的影响更明显,因为每一次踩踏脉冲都在直接对抗后轮的转动惯量。
2. 前轮是从动轮——影响“操控”
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前轮没有驱动力直接作用,它是被车架推着转的。前轮增重不会直接影响踩踏的“脚感”,但会改变整车的操控特性:
转向响应变钝:前轮转动惯量增大,转向时需要更大的力矩才能改变方向。车头感觉更“沉”,入弯灵敏度下降。
高速稳定性提升:前轮陀螺效应增强,直线巡航更稳,侧风下的晃动感减少。对于长距离平路骑行,这可能是个优点;对于需要频繁过弯的丘陵或城市骑行,则可能是个缺点。
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体重较大车手受影响较小:因为大体重车手本来就需要更大的转向力,前轮增重的百分比影响相对小。
3. 为什么顶级轮组前后轮重量差距很大?
以典型的高端碳纤维轮组为例:
前轮通常在600-700克
后轮通常在750-850克
前后轮重量差约100-150克,后轮更重
后轮比前轮重,主要有两种情况:
第一种:同框高下的结构差异
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即使前后轮框高相同,后轮也需要容纳塔基、更长的轴心、更复杂的轴承布局,驱动侧辐条数量通常也多于前轮。这些功能需求本身就带来了额外重量。在这种情况下,车圈的重量是相同的,增重主要来自花鼓和辐条。
第二种:高低框搭配的性能取向
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很多专业车手和轮组品牌会采用“前低后高”的搭配——后轮框高更大(因此更重),前轮框高较小(更轻、操控更灵敏)。
为什么要这样做?
后轮高框:高框轮组的气动收益在平路和高速巡航时最明显,而且更大的转动惯量能增强飞轮效应,让速度波动更小、踩踏更平顺。后轮作为驱动轮,这两个收益都可以被充分利用。
前轮低框:低框轮组更轻、侧风稳定性更好、转向响应更灵敏。前轮作为操控轮,轻量化带来的灵活性提升比后轮更直接。
4. 前后轮增重影响对比
场景
后轮增重100g
前轮增重100g
平路加速体感
稍有“拖脚”感,踩踏响应变慢
几乎不影响踩踏脚感
爬坡摇车
每次发力更费力
主要影响车头灵活性
过弯操控
影响不大
车头变“钝”,入弯灵敏度下降
高速稳定性
略有提升
明显提升(陀螺效应)
能量消耗(物理)
相同
相同
5. 对选轮组的实际指导
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如果只能轻量化一处:优先轻量化前轮,因为操控灵敏度的提升比“脚感”的优化更明显,尤其在过弯和集团骑行中。
如果想升级轮组:关注前后轮重量差,而不是只看总重。前轮轻、后轮重的搭配,往往是性能取向设计的标志。
日常训练/入门:不必纠结前后轮重量分布,这个级别的差异你大概率骑不出来。
总结
问题
核心答案
为什么重轮巡航更稳?
转动惯量越大,踩踏脉冲造成的转速波动越小——“飞轮效应”让速度更好维持
重轮真的更省力吗?
体感上更平顺、更轻松,但总功率需求差异很小(几瓦级别)。飞轮效应不创造能量,只是平滑输出
前后轮增重效果一样吗?
物理能量相同,但体感不同:后轮影响“脚感”,前轮影响“操控”
为什么顶级轮组前轻后重重?
前轮轻→操控灵敏;后轮重→结构需要(塔基、轴心)+刻意加高提升速度稳定性
本文基于经典物理公式(转动惯量I=mr²、动能守恒)及行业通用知识整理。体感差异部分参考车友实测反馈,实际感受因人而异。
下期预告:碳纤维轮圈的“轻”从何而来?从材料底层看懂车圈减重
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我们这一期聊的是重量分布和踩踏脉冲。但有一个更根本的问题还没碰:那些350克甚至更轻的50mm碳圈,到底是怎么做出来的?
减重靠的是“偷工减料”吗?不完全是。答案藏在碳纤维材料本身。东丽T系列、M系列到底有什么区别?T800、T1000、T1100是“高模量”吗?
为什么高模量碳纤维更硬也更脆?碳纤维材料如何在密度基本相同的情况下,做到刚性差那么多的?
车圈上的高模量材料铺在哪里?为什么不能全车都用高模量?
下一期,我们将从碳纤维的微观结构(石墨微晶的排列)一路聊到铺层设计,帮你彻底看懂厂家宣传页上的那些“黑话”。用物理和材料科学,揭开碳轮轻量化的底牌。
敬请期待。单车基械匠,给您带来更多新奇,好玩,有趣,实用的单车知识。
最后附上一个近年环法赛场上的轮组重量,如有错误,欢迎留言矫正:
环法顶级轮组重量核实总表(不含计时赛封闭轮)
年份
轮组型号
整组重量
核实/补充说明
使用场景
2024
Campagnolo Bora Ultra WTO 45
1285 - 1325g
这是2024年新款,重量在不同报道中存在差异:CyclingWeekly称1285g,Cyclist称1285g,知乎文章称1325g,Yoocai称1320g。为严谨起见,我们取1285-1325g的范围。
综合/爬坡
2024
Campagnolo Bora Ultra WTO 60
1395 - 1430g
2024新款重量同样有多个来源:Cyclist称1285-1395g,Halfords称1395g,Yoocai称1430g。我们取1395-1430g的范围。
气动/平路
2024
ENVE SES 4.5 (50/56mm)
约1432g
ENVE官网显示其INNERDRIVE Premium花鼓版为1493g,但多个零售商数据显示为1432g,为实测重量。
综合/气动
2024
FFWD RAW 55
1460g
厂商标称重量,在FFWD官网和多家零售网站上均有标注。前轮660g,后轮800g。
气动/平路
2024
Shimano Dura-Ace C36
1350g
厂商官方标称重量为1350g,部分实测重量在1338g左右。前轮620g,后轮730g。
爬坡
2024
Shimano Dura-Ace C50
1461g
厂商官方标称重量为1461g,部分实测重量为1465g。前轮674g,后轮787g。
综合/气动
2024
Shimano Dura-Ace C60
约1609g
厂商官方标称重量为1609g。前轮751g,后轮858g。
气动/平路
2024
Zipp 454 NSW
1358g - 1400g
部分渠道称其重量为1358g,而另一零售商给出1525g,可能存在新旧款差异,建议以1358g为准。
综合/气动
2023
DT Swiss ARC 1100 DICUT 48
1527g
明确标注为圈刹型号,重量来源为Cycleranch等网站。前轮698g,后轮829g。
综合/气动
2023
DT Swiss ARC 1100 DICUT 62
1587g
明确标注为圈刹型号,重量来源为Cycleranch等网站。后轮855g。
气动/平路
2023
DT Swiss ARC 1100 DICUT 80
1697g
明确标注为圈刹型号,重量来源为Cycleranch等网站。
气动/平路
2023
Princeton CarbonWorks 6560
约1480g
以真空胎版重量为主,根据花鼓和配置不同,重量在1387g-1496g之间浮动。
综合/气动
2023
Reserve 36 | 39 (管胎版)
约1166g
此数据为温格高在2023年环法使用,极度轻量化。
爬坡
2023
Black Inc Forty Five
1489g
根据多家零售商和媒体数据,此重量为真空胎版重量。
综合
2022
Bontrager Aeolus RSL 62
1516g
此重量为Bikerumor等媒体的实测重量。厂商官方重量为1520g。
气动/平路
2022
CADEX 50 Ultra Disc
1349g
厂商官方标称重量。实测重量可能略有出入。前轮595g,后轮754g。
综合/气动
2022
Lightweight Meilenstein (管胎版)
约1100g
此为圈刹管胎版重量,有来源称1100g,另有2025款重量为1190g,供参考。
爬坡
2022
Mavic Cosmic SLR 45
1440g
多家零售商给出的重量为1440g。前轮655g,后轮785g。
综合/气动
2022
Mavic Cosmic Ultimate
1310g
此重量为真空胎版重量。管胎版可能更轻。另有1260g的报道。
爬坡
2022
Vision Metron 60 SL
约1590g
不同报道中重量差异较大,主要集中在1590g和1490g两个区间。另有媒体实测为1580g。
气动/平路
2022
Newmen Advanced SL R.50
约1470g
此为钢辐条版重量。后期升级碳辐条的“Streem”版重量为1345g。
综合
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