“錙銖必較”皮帶傳動

文/MuA馬

“錙銖必較”皮帶傳動

文/MuA馬

鏈條與齒盤的組合是現在最主流的傳動系統，而最近由于摩拜單車的崛起，軸傳動的支持者又浮出水面了。那么，為什么軸傳動和皮帶傳動在自行車領域沒有普及？和鏈條傳動相比它的劣勢又在哪里呢？咱們就圍繞“普及”這個概念深入淺出地聊一下。

下面我們就來分析皮帶系統為啥火不起來的原因，筆者總結為三個大字：重、貴、煩！這三座大山成為非鏈條傳動的新傳動系統難以逾越的天塹，至今深深影響著它的發展。

重

上來就聊重！皮帶明明很輕，只有鏈條重量的1/3，下面我就給大家詳細講講我為什么說皮帶傳動重。

皮帶傳動因其鏈條線必須保持筆直才能做到高壽命+不掉鏈，所以要么采用單速固定傳動比，或者采用皮帶+內變速的組合，這是鐵打的規律，包辦的婚姻，這個事實暫時無法改變。而內變速系統目前有兩大門派，即傳統內變速花鼓和中軸內變速系統集合到車架上的設計，前者是內變速世界的絕對主流。

我們先從歷史上給大家分析一下變速器的發展，也就是外變速和內變速的簡史。眾所周知，內變速在自行車領域相對冷門，外變速是絕對的“主流”產品，而且內變速已經很多年沒有革命性發展了。內變速在1902年由英國人亨利·斯圖爾米（Henry Sturmey）和詹姆斯·阿切爾（James Archer）注冊專利，并在母公司英國著名自行車品牌Raleigh（國內俗稱鳳頭）的推廣之下，在上世紀四十年代逐步實現量產和普及，尤其是通勤車領域在當時具有統治性的地位。而外變速的雛形及核心部件——拉線式撥鏈器是法國人呂西安·朱（Lucien Juy）在1928年發明，并在1933年實現量產的，并以Simplex這個名字命名，至今這個品牌的故事和Simplex產品都是很多玩“真古”法國車玩家趨之若鶩的。

自行車領域的至輕哲學

順便分享一個筆者自己總結的自行車哲學，能夠貫徹諸多與自行車有關的問題，因為它很重要我就把它放在一個很重要但是很突兀的地方：自行車這個產品是用人力驅動的機械，對重量非常敏感，所以很多設計和構造都是圍繞著輕量化不斷進步和優化的。并不是說輕＝最好的產品，而是重量輕能直接影響用戶對這個產品的體驗。更重要的是，千萬不要帶著在其他領域的經驗和知識憑想當然認為：我懂汽車摩托車，這兩個領域的成熟技術應用在自行車上難道不行嗎？很不幸的是，自行車就是自行車，驅動自行車的動力太小，人力太弱，違背了這個規律，再復雜精妙的設計都是徒勞。

說回內變速的發展，它的外形簡潔，故障率低于晚一些出現的外變速，所以率先在通勤車領域占領了市場，但是它結構相對復雜，變速范圍小，而且重量重，幾乎沒有機會走上競技賽場，也就錯過了變速器飛速迭代、不斷推陳出新、激烈廝殺的年代。如今的外變速可靠性越來越高，功能越來越先進。但是在通勤車上默默發展了100年，Sturmey Archer發明的內變速，樣貌和1930年的自家產品也沒什么區別。

世界自行車產業的發展與變速器同步

還有一個支線劇情，意大利人圖里奧·康帕杰奧羅（Tullio Campagnolo）在1933年發明了快拆式輪軸釋放器，簡稱快拆，并且隨著意大利自行車在歐洲的風靡和不斷發展，后來成為著名的自行車零件制造商Campagnolo。為什么加入這個支線劇情，是因為：快拆和變速器都是服務于競技自行車的，都是歐洲大陸，特指在法國、意大利開展的公路自行車比賽中誕生的，配有塔式飛輪和變速器的公路賽車是那個時代最新潮最先進的自行車。它的飛速發展，依次影響到法國和意大利的鄰國，阿爾卑斯山山脈及比利牛斯山山脈的鄰國比利時、荷蘭、盧森堡、西班牙等，到上世紀八十年代影響到美國和美洲大陸的墨西哥和哥倫比亞。通過為美國市場提供更廉價的產品，這種產品及其文化先后影響到日本、中國臺灣以及改革開放后的中國大陸，這不僅是外變速發展的歷史，也是如今自行車產業的基本版圖。

講到這些是為了說明最重要的一點：自行車比賽是整個產業里最具影響力的舞臺，任何先進技術都會率先應用在競技自行車上，賽車是真正的高級自行車。中國老式自行車的消費及收藏文化，受英國及其殖民地發展的影響，經印度洋到馬六甲海峽到東亞，經過一些著名的商貿口岸登陸神州大地并流傳至今，雖然具有很濃厚的本土氣息，但是與歐洲主流的自行車文化明顯是兩個傳播脈絡。

即便到上世紀九十年代發展出來的Rohloff內14變速器，也因為變速范圍變大而重量更重，重量達到1780g。美國人搞出來的紐芬奇N360自動變速更別提了，重達2.45kg（都不好意思用g了）。Shimano內11速1665g，有Di2電子變速加持也沒輕多少。大家可能不清楚和外變速重量的具體差別在哪，而且90年代Rohloff宣傳自己的超高變速范圍時候，總喜歡拿三盤外變速做比對，可是如今21世紀了，我們拿更主流的SRAM XX1（單盤+11速飛輪）來對比。后撥+飛輪+前齒盤+鏈條甚至加上DT240碟剎花鼓，重量才1120g，沒算曲柄因為兩個系統都要用曲柄，而內變速這邊僅僅是內變花鼓本體就已經這么重了，更何況內變速花鼓還有輻條孔偏多，導致重量總體上浮的細微影響。

之所以加入變速范圍內變速比較大這個話題，是因為目前討論的就是誰“重”，本人也知道一些高端內變速的變速范圍略占優勢，但是無法改變重的宿命。所以這也是為什么高端內變速目前主打的是旅行車市場，皮帶+內變的組合想在高端領域證明自己往往要通過掛滿了馱包的旅行車，因為這類車側重耐用性和全天候性能，且對重量不敏感，而且為了平衡前后軸巨大的重量差，往往會給前輪配磨電花鼓，既是不間斷騎行的保障更是一種設計哲學上對均衡感的詮釋。

車身的均衡性很重要，這里我有個直接的體驗，采用外變速的車你抬起車把和提著車座后端抬起后輪的差別沒有很明顯，但高變速范圍的內變速，前后輪重量差別極大。也就是說這類車，哪怕你車架再怎么輕量化也毫無意義，一個比外變速花鼓重6～9倍的內變速“秤砣”在后輪墜著。

另外有的朋友會問了，那單速的皮帶傳動是不是可以規避重量這個大坑了？我也可以肯定地回答你：單速的鏈條傳動車，也很輕，傳動效率因為鏈條線比較直，也很高效。而且單速的鏈條傳動車太容易買得到了，對了，甚至不需要買，騎bluegogo感受一下你也會發現單速車哪怕是共享的，也不會很差。

貴

蓋茨（Gates）碳皮帶系統從官方的宣傳就說明了，他們出品的碳纖維皮帶產品希望在通勤車領域揭竿而起帶來變革，那么目標就很明確了，我們對價格的討論主要基于通勤車來出發。影響通勤車銷售的重要因素是什么，一定是價格。而我們一般通勤車賣多少錢？單速的幾百元人民幣，變速的幾千人民幣，這是這些年最基本的市場價格規律了。可是憑空加入皮帶傳動，成本直接上漲200美元（批發價）。所以說單純提高售價忽略成本，這叫DIY，小發明，這不叫好產品。好產品一定要研究用戶，做適合他們的產品，這也就是你可以買到兩顆雞蛋的煎餅，夾火腿腸、夾肉松、夾辣條的各種鬼畜料理煎餅，但買不到夾帝王蟹腿或者夾松茸的煎餅，必須是大街上能買的煎餅哦，你DIY的頂級配置也不應在討論范圍。

如今蓋茨皮帶在國內已經有代理商了，很多朋友以及同行都試著了解和開發使用皮帶傳動的產品，大家統一的觀點就是：太貴了。拋開零售價不談，蓋茨最新型的CDX批發價近200美元，這對于產品開發來說是非常非常高的成本，自行車這個產品的定價規則和利潤率都因零部件成本產生變化，就皮帶本身來說，近1000元人民幣的單一零部件硬插到一個產品里，零售價就提高1000元人民幣？這是嚴重不符合行業規律的。有的車友會感嘆：自行車的利潤怎么這么高呢？暴利！說真的，自行車的利潤和化妝品比起來，從事自行車行業的人花這么大精力賺那么少的錢，真是快到成仙的高境界了。

不瘟不火的蓋茨皮帶系統

咱們也來看看號稱“明日之星”的Gates皮帶傳動系統（普利司通80-90年代推出的那種皮帶基本上已經退市，暫不討論），之所以有這樣的稱謂源自美國Gates公司，在2009年前后推出Carbon belt drive (直譯碳纖維皮帶傳動，簡稱碳皮帶)系統時候的商業推廣吧，將自家產品說的仿佛救世主一般，而且當時號召了N家品牌推出兼容蓋茨碳皮帶的產品，可是8年過去了，這種新產品不僅沒有走向普及，一些之前的助攻隊友甚至減少了“增援”。比如崔克為了捧蓋茨，在2010年推出的頂級單速District Carbon（一個基于Trek Madone公路車架上的單速版），而如今不再有皮帶版本的車型，甚至District系列都沒了。 除了這種大品牌的掉隊，還默默支持為皮帶傳動背書的無非是一些小品牌或者作坊的作品，反正即便你是一個玩家，也未必接觸過、甚至聽說過的產品。當然對于一個初創品牌來說8年并不長，尤其是一個希望在傳統行業里引發劇變和革命性的產品，長路漫漫。

而且皮帶替代鏈條設計出新產品，它的加入是牽一發動全身的改變，成本是整體上浮的。首先車架的制作精度，就不是很多朋友們想到的給車架后三角開一個口塞進去那么簡單了。以前用鏈條的時候，因為鏈條線左右偏移寬容度高的特點，車架制作精度要求并不太嚴格，而如果想采用蓋茨碳皮帶的話，后三角的開檔（就是安裝后輪軸的那兩個抓鉤之間的間距）必須要精確到毫米級。再者很關鍵的是，蓋茨對皮帶張力的要求也是很嚴格的，松了、緊了都不行。蓋茨官方開發了很多產品以檢驗皮帶安裝是否到位（http://www.gatescarbondrive.com/products/tools），有手機app和硬件工具，十分豐富。

所以蓋茨皮帶的安裝對車架的兩個最基本要求是：擁有可調整的偏心五通結構或可調整后爪鉤位置的定位螺絲，兩者二選一，但絕不可以一個沒有。所以成本又上升了，因為這兩個零部件都不是傳統自行車采購體系里的，一般自行車用不上這玩意兒，要么采購，產量不大的品牌甚至有自己開發的。也有機靈的同學會說：如果我的車架是死飛那種魚嘴鉤（向后邊打開可取出后輪的結構）我是不是就可以輕松調整皮帶張力啦？答案也是否定的，之前我有前輩試過類似的方法安裝皮帶，蓋茨皮帶的張力調整比較精細，絕對不是找幾個壯小伙子拉住后輪然后把后輪固定上那么簡單的。因為這個皮帶里有碳纖維，這就不是一般的皮筋、皮帶，人手很難掌握這種精度，但調整限位螺絲就更容易做到精確，要不誰會投入如此具體開發這么復雜的后抓鉤。

以上的前提我們還局限于開發單速車，還沒涉及使用皮帶傳動最大的大坑：內變速！我先列舉一下內變速后花鼓價格差別有多大吧，零售價最低的內3速，人民幣幾百元，SHIMANO內11速2000多元人民幣，Rohloff 內14速，萬元級別，就算是批發價也是大好幾千。無論你采用哪種，成本就因為采用皮帶傳動進一步提高了，皮帶配內變速是“包辦婚姻”前文提到了，暫時是改變不了的。以上關于被皮帶傳動影響到自行車設計開發里的因素還不包含一些個別的車型，比如軟尾山地的后叉可變角度、長度而不得不采用壓鏈器等特殊部件這類因素。

我還想補充一下，之所以近些年中軸變速箱異軍突起成為搭配皮帶傳動引領高端市場發展的主力車型，還是因為變速箱具有更好的整合性和改變整車重心配比的神奇功力。但是中軸變速箱對性能的影響有那么巨大嗎？中軸內變速的缺點依舊是很難輕量化，裝Pinion內18的Nicolai Argon AM重量是可以追趕全碳纖維車架DH車的，大家要知道這個噸位已經跨級了，不過好在這個小眾高端市場大多數消費者急需的是廠家的噱頭和新概念，目標受眾專業級別的超級發燒友，嘗鮮對于他們來說是最刺激的經歷，而上浮的成本還不及變速箱售價的1/5，對于他們來說并不算什么。但是畢竟這個市場本身不大，能帶來的利潤對于Gates來說，只能說是杯水車薪。

煩

這個煩其實是走訪了一些敢于嘗鮮的發燒友，總結了他們的心路歷程，其實就算是拿支持皮帶傳動系統的車架DIY，選前后齒比雖然有了軟件輔助，但是不同的配比、皮帶長度、齒數要變化，這比起折騰一輛外變速車可要麻煩多了。要不就是你生活在一線城市并且找一個有經驗和能力裝皮帶的車店，要不就是自己買一套那些必備的測量工具。外變速車呢？全國的車店都有能力銷售、維修保養甚至DIY，組裝一輛公路或者山地，對于車店來說就是花點時間成本的事情。所以，還是奉勸那些對自己動手能力不太有信心的車友買整車吧。

依然在路上

說完了以上三個主要缺點，我總結皮帶傳動具有的產品絕對優勢，可能就剩下傳動絕對安靜這一條了，對于喜歡與眾不同的車友還有顯擺的功能。也有人會問了，既然這個產品沒什么價值，Gates自己花這么大精力和成本推廣它有什么意義嗎？我認為如果真的如Gates的藍圖設想，這個領域的商業價值其實是很高的，之前也有朋友覺得Gates本職做各種正時皮帶之類的東西，不差錢，做自行車零件屬于做著玩兒，其實不然，我這里有一個數據大家可以參考一下。

世界上有多少輛自行車，這個目前我沒找到過特別準確的數據，但是這個網站統計的每年世界自行車產量可以參考一下：十三年前的2004年，自行車產量的數據是每年1.05億輛，如今肯定有增長。而2012年世界汽車產量達到了2008世界經濟危機之后的高峰——6000萬輛，肯定沒有自行車多。如果自行車的鏈條變成了引擎正時皮帶這種必備耗材，那就是相當可觀的數量。而且我們分析一下Gates皮帶的工業成本，也不難發現并不會比鏈條高很多很多。那么假設皮帶傳動系統（皮帶、飛輪、齒盤）每一套利潤20美元，最終能在自行車市場占有10%的市場份額，這也是2億美元的利潤啊，確實是相當客觀。所以Gates把目標直指通勤車領域，其實他們非常清楚每年生產的大多數自行車都是這種類型。所以我認為Gates想推廣他的事業，在專利到期之前，競爭對手出現之前，用低價格拓展市場好像是必須要走的路。

摩拜的軸傳動

我們再來聊聊軸傳動,因為最近兩年摩拜單車的走紅，也被搬上來被大家討論了，其實這種100年前就被淘汰的技術，在汽車這種高扭矩輸出的載具上應用比鏈條更適合，但是輪到自行車這種低扭矩低轉速的交通工具上肯定是鏈條更適合。摩拜使用軸轉動是追求產品低維護和保持產品足夠個性的一種手段，但是如果僅僅因為摩拜取得了成功就有朋友認為軸傳動比鏈條“好”的話，那就無言以對了。我承認摩拜在商業模式上的成功，但僅在采用軸傳動這一問題上，我私以為這也是摩拜早期走的彎路之一吧，不然也不會在一代之后就將軸傳動束之高閣了。

其實要保持摩拜現有的這種獨特外形，降低維護成本，后期的摩拜單車同樣把任務完成得很好。所以我寧愿相信摩拜在初期是為了保證足夠的產品個性和獨特外形堅持用軸傳動的，順便也解釋通了，為什么摩拜本身低維護還要采用單搖臂前后叉，那種設計本身是為了快速換胎設計的，但實心輪胎不會扎，快速換胎的需求也不存在了，所以這份個性是應該保持的。另外軸傳動真的有那么低頻次的維護率嗎？這也只有摩拜自己人知道，后期重回鏈條時代可能也是最好的詮釋。

在最后筆者還是回到最初的觀點，皮帶傳動和軸傳動之所以難以成為自行車世界的主流，都是眾多廠家和玩家花了難以計數的“學費”后的結果，人類是無法阻擋歷史的車輪向前滾動，而鏈條，在可預見的未來，也依舊會和自行車一起轉動下去。