“锱铢必较”皮带传动

文/MuA马

“锱铢必较”皮带传动

文/MuA马

链条与齿盘的组合是现在最主流的传动系统，而最近由于摩拜单车的崛起，轴传动的支持者又浮出水面了。那么，为什么轴传动和皮带传动在自行车领域没有普及？和链条传动相比它的劣势又在哪里呢？咱们就围绕“普及”这个概念深入浅出地聊一下。

下面我们就来分析皮带系统为啥火不起来的原因，笔者总结为三个大字：重、贵、烦！这三座大山成为非链条传动的新传动系统难以逾越的天堑，至今深深影响着它的发展。

重

上来就聊重！皮带明明很轻，只有链条重量的1/3，下面我就给大家详细讲讲我为什么说皮带传动重。

皮带传动因其链条线必须保持笔直才能做到高寿命+不掉链，所以要么采用单速固定传动比，或者采用皮带+内变速的组合，这是铁打的规律，包办的婚姻，这个事实暂时无法改变。而内变速系统目前有两大门派，即传统内变速花鼓和中轴内变速系统集合到车架上的设计，前者是内变速世界的绝对主流。

我们先从历史上给大家分析一下变速器的发展，也就是外变速和内变速的简史。众所周知，内变速在自行车领域相对冷门，外变速是绝对的“主流”产品，而且内变速已经很多年没有革命性发展了。内变速在1902年由英国人亨利·斯图尔米（Henry Sturmey）和詹姆斯·阿切尔（James Archer）注册专利，并在母公司英国著名自行车品牌Raleigh（国内俗称凤头）的推广之下，在上世纪四十年代逐步实现量产和普及，尤其是通勤车领域在当时具有统治性的地位。而外变速的雏形及核心部件——拉线式拨链器是法国人吕西安·朱（Lucien Juy）在1928年发明，并在1933年实现量产的，并以Simplex这个名字命名，至今这个品牌的故事和Simplex产品都是很多玩“真古”法国车玩家趋之若鹜的。

自行车领域的至轻哲学

顺便分享一个笔者自己总结的自行车哲学，能够贯彻诸多与自行车有关的问题，因为它很重要我就把它放在一个很重要但是很突兀的地方：自行车这个产品是用人力驱动的机械，对重量非常敏感，所以很多设计和构造都是围绕着轻量化不断进步和优化的。并不是说轻＝最好的产品，而是重量轻能直接影响用户对这个产品的体验。更重要的是，千万不要带着在其他领域的经验和知识凭想当然认为：我懂汽车摩托车，这两个领域的成熟技术应用在自行车上难道不行吗？很不幸的是，自行车就是自行车，驱动自行车的动力太小，人力太弱，违背了这个规律，再复杂精妙的设计都是徒劳。

说回内变速的发展，它的外形简洁，故障率低于晚一些出现的外变速，所以率先在通勤车领域占领了市场，但是它结构相对复杂，变速范围小，而且重量重，几乎没有机会走上竞技赛场，也就错过了变速器飞速迭代、不断推陈出新、激烈厮杀的年代。如今的外变速可靠性越来越高，功能越来越先进。但是在通勤车上默默发展了100年，Sturmey Archer发明的内变速，样貌和1930年的自家产品也没什么区别。

世界自行车产业的发展与变速器同步

还有一个支线剧情，意大利人图里奥·康帕杰奥罗（Tullio Campagnolo）在1933年发明了快拆式轮轴释放器，简称快拆，并且随着意大利自行车在欧洲的风靡和不断发展，后来成为著名的自行车零件制造商Campagnolo。为什么加入这个支线剧情，是因为：快拆和变速器都是服务于竞技自行车的，都是欧洲大陆，特指在法国、意大利开展的公路自行车比赛中诞生的，配有塔式飞轮和变速器的公路赛车是那个时代最新潮最先进的自行车。它的飞速发展，依次影响到法国和意大利的邻国，阿尔卑斯山山脉及比利牛斯山山脉的邻国比利时、荷兰、卢森堡、西班牙等，到上世纪八十年代影响到美国和美洲大陆的墨西哥和哥伦比亚。通过为美国市场提供更廉价的产品，这种产品及其文化先后影响到日本、中国台湾以及改革开放后的中国大陆，这不仅是外变速发展的历史，也是如今自行车产业的基本版图。

讲到这些是为了说明最重要的一点：自行车比赛是整个产业里最具影响力的舞台，任何先进技术都会率先应用在竞技自行车上，赛车是真正的高级自行车。中国老式自行车的消费及收藏文化，受英国及其殖民地发展的影响，经印度洋到马六甲海峡到东亚，经过一些著名的商贸口岸登陆神州大地并流传至今，虽然具有很浓厚的本土气息，但是与欧洲主流的自行车文化明显是两个传播脉络。

即便到上世纪九十年代发展出来的Rohloff内14变速器，也因为变速范围变大而重量更重，重量达到1780g。美国人搞出来的纽芬奇N360自动变速更别提了，重达2.45kg（都不好意思用g了）。Shimano内11速1665g，有Di2电子变速加持也没轻多少。大家可能不清楚和外变速重量的具体差别在哪，而且90年代Rohloff宣传自己的超高变速范围时候，总喜欢拿三盘外变速做比对，可是如今21世纪了，我们拿更主流的SRAM XX1（单盘+11速飞轮）来对比。后拨+飞轮+前齿盘+链条甚至加上DT240碟刹花鼓，重量才1120g，没算曲柄因为两个系统都要用曲柄，而内变速这边仅仅是内变花鼓本体就已经这么重了，更何况内变速花鼓还有辐条孔偏多，导致重量总体上浮的细微影响。

之所以加入变速范围内变速比较大这个话题，是因为目前讨论的就是谁“重”，本人也知道一些高端内变速的变速范围略占优势，但是无法改变重的宿命。所以这也是为什么高端内变速目前主打的是旅行车市场，皮带+内变的组合想在高端领域证明自己往往要通过挂满了驮包的旅行车，因为这类车侧重耐用性和全天候性能，且对重量不敏感，而且为了平衡前后轴巨大的重量差，往往会给前轮配磨电花鼓，既是不间断骑行的保障更是一种设计哲学上对均衡感的诠释。

车身的均衡性很重要，这里我有个直接的体验，采用外变速的车你抬起车把和提着车座后端抬起后轮的差别没有很明显，但高变速范围的内变速，前后轮重量差别极大。也就是说这类车，哪怕你车架再怎么轻量化也毫无意义，一个比外变速花鼓重6～9倍的内变速“秤砣”在后轮坠着。

另外有的朋友会问了，那单速的皮带传动是不是可以规避重量这个大坑了？我也可以肯定地回答你：单速的链条传动车，也很轻，传动效率因为链条线比较直，也很高效。而且单速的链条传动车太容易买得到了，对了，甚至不需要买，骑bluegogo感受一下你也会发现单速车哪怕是共享的，也不会很差。

贵

盖茨（Gates）碳皮带系统从官方的宣传就说明了，他们出品的碳纤维皮带产品希望在通勤车领域揭竿而起带来变革，那么目标就很明确了，我们对价格的讨论主要基于通勤车来出发。影响通勤车销售的重要因素是什么，一定是价格。而我们一般通勤车卖多少钱？单速的几百元人民币，变速的几千人民币，这是这些年最基本的市场价格规律了。可是凭空加入皮带传动，成本直接上涨200美元（批发价）。所以说单纯提高售价忽略成本，这叫DIY，小发明，这不叫好产品。好产品一定要研究用户，做适合他们的产品，这也就是你可以买到两颗鸡蛋的煎饼，夹火腿肠、夹肉松、夹辣条的各种鬼畜料理煎饼，但买不到夹帝王蟹腿或者夹松茸的煎饼，必须是大街上能买的煎饼哦，你DIY的顶级配置也不应在讨论范围。

如今盖茨皮带在国内已经有代理商了，很多朋友以及同行都试着了解和开发使用皮带传动的产品，大家统一的观点就是：太贵了。抛开零售价不谈，盖茨最新型的CDX批发价近200美元，这对于产品开发来说是非常非常高的成本，自行车这个产品的定价规则和利润率都因零部件成本产生变化，就皮带本身来说，近1000元人民币的单一零部件硬插到一个产品里，零售价就提高1000元人民币？这是严重不符合行业规律的。有的车友会感叹：自行车的利润怎么这么高呢？暴利！说真的，自行车的利润和化妆品比起来，从事自行车行业的人花这么大精力赚那么少的钱，真是快到成仙的高境界了。

不瘟不火的盖茨皮带系统

咱们也来看看号称“明日之星”的Gates皮带传动系统（普利司通80-90年代推出的那种皮带基本上已经退市，暂不讨论），之所以有这样的称谓源自美国Gates公司，在2009年前后推出Carbon belt drive (直译碳纤维皮带传动，简称碳皮带)系统时候的商业推广吧，将自家产品说的仿佛救世主一般，而且当时号召了N家品牌推出兼容盖茨碳皮带的产品，可是8年过去了，这种新产品不仅没有走向普及，一些之前的助攻队友甚至减少了“增援”。比如崔克为了捧盖茨，在2010年推出的顶级单速District Carbon（一个基于Trek Madone公路车架上的单速版），而如今不再有皮带版本的车型，甚至District系列都没了。 除了这种大品牌的掉队，还默默支持为皮带传动背书的无非是一些小品牌或者作坊的作品，反正即便你是一个玩家，也未必接触过、甚至听说过的产品。当然对于一个初创品牌来说8年并不长，尤其是一个希望在传统行业里引发剧变和革命性的产品，长路漫漫。

而且皮带替代链条设计出新产品，它的加入是牵一发动全身的改变，成本是整体上浮的。首先车架的制作精度，就不是很多朋友们想到的给车架后三角开一个口塞进去那么简单了。以前用链条的时候，因为链条线左右偏移宽容度高的特点，车架制作精度要求并不太严格，而如果想采用盖茨碳皮带的话，后三角的开档（就是安装后轮轴的那两个抓钩之间的间距）必须要精确到毫米级。再者很关键的是，盖茨对皮带张力的要求也是很严格的，松了、紧了都不行。盖茨官方开发了很多产品以检验皮带安装是否到位（http://www.gatescarbondrive.com/products/tools），有手机app和硬件工具，十分丰富。

所以盖茨皮带的安装对车架的两个最基本要求是：拥有可调整的偏心五通结构或可调整后爪钩位置的定位螺丝，两者二选一，但绝不可以一个没有。所以成本又上升了，因为这两个零部件都不是传统自行车采购体系里的，一般自行车用不上这玩意儿，要么采购，产量不大的品牌甚至有自己开发的。也有机灵的同学会说：如果我的车架是死飞那种鱼嘴钩（向后边打开可取出后轮的结构）我是不是就可以轻松调整皮带张力啦？答案也是否定的，之前我有前辈试过类似的方法安装皮带，盖茨皮带的张力调整比较精细，绝对不是找几个壮小伙子拉住后轮然后把后轮固定上那么简单的。因为这个皮带里有碳纤维，这就不是一般的皮筋、皮带，人手很难掌握这种精度，但调整限位螺丝就更容易做到精确，要不谁会投入如此具体开发这么复杂的后抓钩。

以上的前提我们还局限于开发单速车，还没涉及使用皮带传动最大的大坑：内变速！我先列举一下内变速后花鼓价格差别有多大吧，零售价最低的内3速，人民币几百元，SHIMANO内11速2000多元人民币，Rohloff 内14速，万元级别，就算是批发价也是大好几千。无论你采用哪种，成本就因为采用皮带传动进一步提高了，皮带配内变速是“包办婚姻”前文提到了，暂时是改变不了的。以上关于被皮带传动影响到自行车设计开发里的因素还不包含一些个别的车型，比如软尾山地的后叉可变角度、长度而不得不采用压链器等特殊部件这类因素。

我还想补充一下，之所以近些年中轴变速箱异军突起成为搭配皮带传动引领高端市场发展的主力车型，还是因为变速箱具有更好的整合性和改变整车重心配比的神奇功力。但是中轴变速箱对性能的影响有那么巨大吗？中轴内变速的缺点依旧是很难轻量化，装Pinion内18的Nicolai Argon AM重量是可以追赶全碳纤维车架DH车的，大家要知道这个吨位已经跨级了，不过好在这个小众高端市场大多数消费者急需的是厂家的噱头和新概念，目标受众专业级别的超级发烧友，尝鲜对于他们来说是最刺激的经历，而上浮的成本还不及变速箱售价的1/5，对于他们来说并不算什么。但是毕竟这个市场本身不大，能带来的利润对于Gates来说，只能说是杯水车薪。

烦

这个烦其实是走访了一些敢于尝鲜的发烧友，总结了他们的心路历程，其实就算是拿支持皮带传动系统的车架DIY，选前后齿比虽然有了软件辅助，但是不同的配比、皮带长度、齿数要变化，这比起折腾一辆外变速车可要麻烦多了。要不就是你生活在一线城市并且找一个有经验和能力装皮带的车店，要不就是自己买一套那些必备的测量工具。外变速车呢？全国的车店都有能力销售、维修保养甚至DIY，组装一辆公路或者山地，对于车店来说就是花点时间成本的事情。所以，还是奉劝那些对自己动手能力不太有信心的车友买整车吧。

依然在路上

说完了以上三个主要缺点，我总结皮带传动具有的产品绝对优势，可能就剩下传动绝对安静这一条了，对于喜欢与众不同的车友还有显摆的功能。也有人会问了，既然这个产品没什么价值，Gates自己花这么大精力和成本推广它有什么意义吗？我认为如果真的如Gates的蓝图设想，这个领域的商业价值其实是很高的，之前也有朋友觉得Gates本职做各种正时皮带之类的东西，不差钱，做自行车零件属于做着玩儿，其实不然，我这里有一个数据大家可以参考一下。

世界上有多少辆自行车，这个目前我没找到过特别准确的数据，但是这个网站统计的每年世界自行车产量可以参考一下：十三年前的2004年，自行车产量的数据是每年1.05亿辆，如今肯定有增长。而2012年世界汽车产量达到了2008世界经济危机之后的高峰——6000万辆，肯定没有自行车多。如果自行车的链条变成了引擎正时皮带这种必备耗材，那就是相当可观的数量。而且我们分析一下Gates皮带的工业成本，也不难发现并不会比链条高很多很多。那么假设皮带传动系统（皮带、飞轮、齿盘）每一套利润20美元，最终能在自行车市场占有10%的市场份额，这也是2亿美元的利润啊，确实是相当客观。所以Gates把目标直指通勤车领域，其实他们非常清楚每年生产的大多数自行车都是这种类型。所以我认为Gates想推广他的事业，在专利到期之前，竞争对手出现之前，用低价格拓展市场好像是必须要走的路。

摩拜的轴传动

我们再来聊聊轴传动,因为最近两年摩拜单车的走红，也被搬上来被大家讨论了，其实这种100年前就被淘汰的技术，在汽车这种高扭矩输出的载具上应用比链条更适合，但是轮到自行车这种低扭矩低转速的交通工具上肯定是链条更适合。摩拜使用轴转动是追求产品低维护和保持产品足够个性的一种手段，但是如果仅仅因为摩拜取得了成功就有朋友认为轴传动比链条“好”的话，那就无言以对了。我承认摩拜在商业模式上的成功，但仅在采用轴传动这一问题上，我私以为这也是摩拜早期走的弯路之一吧，不然也不会在一代之后就将轴传动束之高阁了。

其实要保持摩拜现有的这种独特外形，降低维护成本，后期的摩拜单车同样把任务完成得很好。所以我宁愿相信摩拜在初期是为了保证足够的产品个性和独特外形坚持用轴传动的，顺便也解释通了，为什么摩拜本身低维护还要采用单摇臂前后叉，那种设计本身是为了快速换胎设计的，但实心轮胎不会扎，快速换胎的需求也不存在了，所以这份个性是应该保持的。另外轴传动真的有那么低频次的维护率吗？这也只有摩拜自己人知道，后期重回链条时代可能也是最好的诠释。

在最后笔者还是回到最初的观点，皮带传动和轴传动之所以难以成为自行车世界的主流，都是众多厂家和玩家花了难以计数的“学费”后的结果，人类是无法阻挡历史的车轮向前滚动，而链条，在可预见的未来，也依旧会和自行车一起转动下去。