自行车创新发展探秘（一）

文/克里斯托弗·米奇 译/王志成

自行车创新发展探秘（一）

文/克里斯托弗·米奇 译/王志成

从2015年8月德国绯德烈斯哈芬欧洲国际自行车贸易博览会（GRDEIBT）、2015年9月美国拉斯维加斯自行车展（LVAS）、2015年10月巴西圣保罗国际两轮车展览会（SPBIAS）、2015年10月泰国曼谷国际自行车展（BIAST）以及2015年夏季美国盐湖城户外用品展（SLCOPE）和2015年5月巴西圣保罗户外体育用品展（SPBOSE）传出的信息：自行车是一种非常受人喜欢的运动之一，一直以来都受到很多人的关注，因为它的效果真的不是一般的好，虽然说现在交通很发达，但是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的好。

综合以上展会的最新展品动态，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，给人带来舒适的感觉同时还能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了吗？

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。从2015年8月GRDEIBT博览会上得知：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，GRDEIBT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0.5千瓦的小型发动机。该车的每小时行驶速度可达20公里。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1.5升的汽油箱，从而使自行车能借助推进器行驶130公里。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单车团队发明出一款名为“Walking Bicycle”的步行自行车，用户单靠步行动作便能造出单车速度，方便又快捷。该车拥有特制脚踏及传动系统，用户只需站在单车上，在脚踏上“步行”便可前进。为了应付上斜坡时所需的动力，步行单车配备一副电动马达作辅助，可加速至时速24公里，速度比踏单车更快。该电动单车的马达使用锂电池推动，充电2小时便足够行驶20公里。该车身小巧轻盈，整架单车全长仅1.2米、宽60厘米，绝对能够在狭窄的街道穿梭。它的重量亦只有80磅（约36.5公斤），即使安放家中亦不嫌碍事。

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WBE-EKW73”的新产品。和以往的电动自行车相比，为了最大程度解决困扰电动车的续航能力问题，该自行车搭载了一项新功能——一边骑车一边充电，即把踩踏脚踏板的能量转换成电能，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5小时就可以充满了。“维维充电WBE-EKW73”还有个最大优势，松下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、下坡等等都有相应的模式与之对应。该车本体大小为1870×580mm，重量为30.2kg，有五种颜色可选。分别是黑色、绿色、巧克力色、红色。电池方面则是号称业界最大容量的16Ah锂电池，160km的路程也不在话下。市场价格165000日元（约等于14190元人民币）。

从GRDEIBT博览会得知，现在东欧地区热销的一款名叫“野兽”（the Beast）的人力/电动自行车，由匈牙利厂商M55 Bikes设计，重33公斤，机身采用来自F1赛车的技术与包括钛金属、碳纤维材料打造。动力方面，这辆车自然如同“野兽”的本性，该车配备混合动力——可用踏板人力前行，而装备于座位下方踏板之上的Tenergy电池组可为电动车带来70公里左右的最高时速。不仅如此，电池组只需15分钟便可充满80%的电力，充满一次电便可续航120公里。这辆M55人力/电动自行车还配备了摩托车零件，比如，使用了意大利Brembo公司刹车碟、来自德国进口的Rohloff自行车零件齿轮、由美国FOX顶级改装厂提供的前后悬挂等，此外，电动车装备了变速器、车灯和马达的控制器。如果你热衷环保或者喜欢欣赏周边的美景，那么这辆“野兽”无论是你休闲或者作为代步工具都是不错的选择。

最近LVAS展览会传出的信息之一是：在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了，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供电。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，能最大限度的提高效率。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。

但是在今年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，它取名为Shadow eBike（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250千瓦的电动机，还有和一个36伏10额定容量的锂离子电池，能提供平均大约跑12至15英里路程的电动机功率。由于脚踏助力起作用，这个范围可扩大到22至25英里。电池完全充满电需要4-5个小时。车轮作为发电机也能通过USB接口作为充电设备，再生制动系统将电流发送回电池。

GRDEIBT博览会另一方面的最新信息是：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Exotic Thermal Engineering公司研制的火箭动力自行车，造型上更加凸显竞技风格的法拉利 F4赛车。该车由自行车框架和驱动火箭30 Scuderia搭载着4.3升V8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，在转速为8500转时可爆发出510马力的最大功率。最近法国人Francois Gissy驾驶火箭动力自行车创出全新纪录。他启动时，首先以脚踏动力行驶3分钟后，仅以6.7秒加速到263公里/小时，启动后行驶速度为285公里/小时，比汽车还快，打破了此项运动的纪录。

今年SPBIAS展览会的热门话题是：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SIGNa Chemistry公司创新推出，充电一次最长能够跑100公里。而传统的电动自行车，充电一次后只可以运行大约50公里。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，多余的能量能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。“扩展器使用人性安全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，确保了没有温室气体排放。”SIGNa Chemistry公司总裁兼首席执行官Hichael Lefenfeld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。”

SPBIAS展览会展示的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，不仅让骑行者节省脚力，而且速度会加快许多。

SPBOSE展览会带来的重要信息是：英国发明家富顿和里德推出一款名叫XploreAir Paravelo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每小时40公里，在路面上的速度可达每小时24公里，它的飞行高度可达1219米。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。该车采用一个电启动器发动机，促使风扇旋转产生惊人推力飞离地面。这款自行车最长可飞行3小时。

更诱人的是GRDEIBT博览会展出的气动自行车，它是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GRDEIBT博览会上宣称，他们已发明一种在商业上可行、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10公里，而以空气推动最高时速达110公里，平均每加一次空气可行驶200公里或10小时。车上有4个总容量90升的压缩空气缸，可储90立方米的空气。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、爆炸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阶段分开在压缩缸、燃烧室和爆炸缸。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20帕（Bar）（地球表面的大气压力约1帕），温度上升至400℃；空气喷射器将储存在压缩空气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，变成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，还能帮助清新城市内的废气。为减轻车身重量和使车辆速度更快，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30-50分钟，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3分钟内完成充气，服务费约1.5欧元。

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传动系统站稳脚跟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的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，重量轻、维护成本低也是1x传动系统不容忽视的优点。

GRDEIBT博览会又一重要创新展品是著名的自行车厂商Specialized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。跟上面提到的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，避免人总要为更换、清洁链条而烦恼。

在今年的BIAST展览会上，由日本禧玛诺公司新研制的XTR Di2变速自行车，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、畅滑，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“Wrther see”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80公里。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成一种新型的无级变速自行车，车上的无级变速器由偏心模动盘、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。

今年SLCOPE展览会的热门话题是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。你一下一下的蹬地，当开始向前滑动的时候，再压下车把，再稍微松起一点，如此反复，它就会获得速度越跑越快了。（未完待续）