目的、目标、开发过程和结果
项目背景
Limitless 项目始于 2017 年,并于 2019 年首次向骑手推出,推出了 48 Limitless Aero Disc,这是世界上最具空气动力学的轮组,包括 50 毫米深的轮组。空气动力学性能得益于超宽的外部形状,最宽处为 34.5 毫米,使其成为第一款外部宽度超过 30 毫米的公路赛车专用轮组。HUNT 利用获得专利的 Limitless Width Aero 技术实现了这种额外的宽度,同时最大限度地减少了轮辋质量,该技术利用一条低密度结构聚合物条插入轮辋侧壁内的模制通道中,并在其上模制碳纤维,从而允许额外的宽度,同时最大限度地减少材料质量。这款屡获殊荣的轮组被 HUNT 支持的车队和运动员广泛使用,例如世界巡回赛 Team Qhubeka-ASSOS、英国大陆车队 Canyon dhb Pro Cycling 和美国 Criterium 车队 LA Sweat,并在这项运动的各个级别上都取得了胜利,包括在 2021 年环意自行车赛中在 Victor Campenaerts 的带领下赢得了大巡回赛赛段冠军。通过与这些车手的深入交谈,反馈是一致的;48 Limitless 的空气动力学性能和稳定性无与伦比,但车手们希望减轻重量。
在漫长而曲折的动态公路赛段中,车手们加速了数十倍甚至数百倍:出弯、缩小差距、从车上回来。我们的车手询问 HUNT 工程团队能否找到一种方法来保持空气动力学性能和稳定性,同时显著减轻系统重量。与此同时,主要的车轮竞争对手推出了新的、更宽的轮廓,包括一些独特的前后轮辋设计,为车手提供了令人印象深刻的空气动力学重量优势。这些来自精选竞争对手的创新和来自受支持的车手的看似不可能的要求启动了 SUB50 无限速度项目,证明了整个行业的集体创新周期可以为所有车手带来更好的产品解决方案。
开发过程:CFD、3D 原型设计、风洞测试
HUNT 的工程团队依靠三种关键技术快速开发、测试、验证和重新测试大量轮辋轮廓:CFD、3D 原型设计和风洞测试。在约 2500 小时的 CFD(计算流体动力学)分析中,工程团队评估了 38 个前轮辋轮廓和 18 个后轮辋轮廓,以缩小潜在形状的范围。
一旦将轮辋轮廓缩小到 3 个前轮辋轮廓和 4 个后轮辋轮廓,团队便会分段 3D 打印轮辋,然后组装成完整的车轮,以创建代表性原型,在受控且可重复的环境中进行风洞测试,代表真实世界的风况和偏航角。然后生产碳纤维原型,并在风洞中与相关竞争对手进行重新测试,以验证新设计并为骑手提供透明的数据以供审查和考虑。在整个 SUB50 Limitless Speed 项目期间,HUNT 工程师在两个多日会议中总共进行了 90 次风洞运行,以测试、比较和验证新轮廓。
空气动力学效率:独特的前后无钩轮廓
为了在减轻重量的同时最大限度地提高轮组系统的空气动力学效率,该团队选择专注于打造最高效的轮圈轮廓,以管理自行车前部的清洁气流。在使用 CFD 评估潜在轮廓,然后在风洞中测试最有希望的形状后,为前轮圈轮廓选择了深 49.5 毫米、最宽处 34.2 毫米的工程轮圈形状。由于后轮会受到自行车和骑手前部严重扰动的气流的影响,工程团队看到了一个机会,可以在不对系统空气动力学产生负面影响的情况下最大限度地减少后轮的材料。
该团队评估了 18 种后轮轮廓,还利用 CFD 分析和风洞测试,选择了略窄、更轻的后轮辋轮廓,尺寸为 49.5 毫米深和 30 毫米宽。一些竞争对手将较浅的前轮辋与较深的后轮辋搭配使用,以增加空气动力学效益,同时保持骑行特性。
HUNT 专利的无限宽度空气动力学技术提供了充足的稳定性和可预测性,使我们的工程师能够通过优化对自行车和骑手系统整体空气动力学影响最大的形状和深度,最大限度地发挥自行车前部的空气动力学优势。风洞数据表明,结果是车轮系统速度更快,同时不会影响操控特性。
风洞性能总结:
测试显示,SUB50 Limitless 在所有 50 毫米及以下轮子中整体性能最佳,最接近的竞争对手(DT Swiss ARC 1400 DICUT 50 DB,1456 克)在使用 28 毫米轮胎的情况下,空气动力学测试速度更快(运行 A:快 0.6 W,运行 B:慢 0.14 W),这主要是因为 DT Swiss 的内轮辋宽度比 3 毫米窄,从而产生了更窄的轮胎轮廓。与使用 30 毫米轮胎的 DT Swiss 50 相比,SUB50 的功率增加了 1.85 瓦,同时还提供了更宽内轮辋的所有优点,降低了滚动阻力,提高了抓地力和舒适度。
从空气动力学角度来看,当使用 30 毫米轮胎测试两个轮组时,SUB50 Limitless 的性能比更深的 Zipp 454 NSW(55/58 毫米起伏深度,1428 克)轮组高出 3.07 瓦,当使用 28 毫米轮胎测试两个轮组时,高出 0.99 瓦。
新款 SUB50 Limitless 采用传统钢辐条时重量仅为 1428 克,采用 UD 碳纤维辐条技术时重量仅为 1380 克,与前代 48 Limitless 采用 28 毫米轮胎相比,采用 30 毫米轮胎可节省 1.40 瓦,这意味着 HUNT 工程团队在将轮胎宽度增加一整尺寸的同时,还降低了整体空气阻力。与中等深度类别的相关车轮相比,安装现代 30 毫米轮胎时,SUB50 Limitless 的空气动力学性能优于相关竞争车轮,深度可达 50 毫米(包括 50 毫米),并且性能与测试的明显更深的车轮相似。当考虑空气动力学阻力重量比和空气动力学阻力深度比时,SUB50 的表现明显优于竞争产品。
空气动力学稳定性:可预测性增强速度
专业骑手对 48 Limitless 的反馈重申,超宽轮廓不仅可以像更深的车轮一样保持速度和避风,而且还可以在变化的风况下像更浅的车轮一样提供稳定性和可预测性,这在混乱的供给区和动态冲刺情况下极为重要。
我们的工程团队必须在 SUB50 Limitless Speed 项目中实现这些特性,因为这种在多变风况下的可预测性使骑手能够舒适地在自行车上保持低空气动力位置更长时间,这可能会对长距离公路赛段或经典赛的效率和消耗的能量产生相当大的影响。这种稳定性归功于轮辋辐条床的宽半径,这实现了更一致和可控的失速条件,在转向力矩系数图上显示为失速点周围的波动较低。转向力矩系数与轮辋上的侧向力成正比。
低系统重量:组件总和
在设计一套一流的无钩前后碳纤维轮圈轮廓以最大限度地提高空气动力学效率并减轻重量的同时,工程和产品开发团队也在寻找其他方法来减轻重量并提高整个车轮系统的性能。HUNT 经过世界巡回赛验证的 TaperLock UD 碳纤维辐条技术被选为该轮组的升级选项,同时为钢制辐条产品选择了行业领先的 Pillar Wing 20 Elliptical Aero 辐条。复合材料铺层能力的最新进展也使我们的团队能够在构造这些新的宽轮圈形状时实现以前无法达到的强度重量比,从而减轻轮圈重量。
为了进一步减轻车轮系统的重量,HUNT 工程和开发团队与我们值得信赖的行业领先供应商合作,开发和测试了带有 40 齿驱动环的双棘轮轮毂系统,该系统达到了 HUNT 轮毂所著称的相同可靠性水平,与我们久经考验的基于棘爪的系统相比,它提供了更大的啮合表面积,同时使用了更少的壳体材料。浮动棘轮环包含在卡式磁带中,这意味着它们在日常维修过程中不会脱落。HUNT H_Ratchet DBL 轮毂组的钢辐条版本每套重量仅为 305 克,具有内部 FEA 开发的辐条接口和轮毂壳。该系统可靠地提供 9 度啮合,专为高扭矩负载和易于维修而设计,无需工具即可拆卸端盖和双密封主轮毂轴承。轮毂外壳采用 6066 铝合金制成,具有高强度重量比,配有超强 7075-T6 合金轴和飞轮体,并带有 H_Ceramik 强化涂层,可防止刮伤。为了测试该系统,HUNT 支持的冒险自行车手 Boru McCullagh 骑着 48 Limitless Gravel Adventure 轮组中的早期测试样品组之一开始了满载的环球之旅,该系统行驶了 25,000 公里(并且还在增加)。
轮胎轮廓:28-30 毫米轮胎的无钩性能、ETRTO 合规性和空气动力学优化
前后轮圈轮廓均采用无钩/TSS(无内胎直边)胎圈,内圈宽度为 23 毫米,符合 2023 ETRTO 标准,适用于 28 毫米及更宽的轮胎,同时针对 28 毫米和 30 毫米轮胎进行了优化。无钩轮圈技术允许 HUNT 略微减轻轮圈重量,提高制造一致性,并通过减少向内突出的钩子对轮胎轮廓的“灯泡”效应来改善轮胎与轮圈界面的空气动力学性能。更宽的无钩胎圈轮廓也有助于降低因钝而扁平的轮廓而导致爆胎的可能性。
HUNT 在 2018 年针对 48 Limitless 项目优化 28 毫米轮胎时具有前瞻性。在 2024 年,基于新兴趋势、来自整个运动领域的专业职业车手的数据点以及轮胎销售数据,我们发现优化 28 至 30 毫米轮胎对于下一代竞赛车轮至关重要。越来越多的专业爬坡手、轮滑手、经典赛专家、超级副将、计时赛选手和短跑运动员采用 30 毫米及更宽的轮胎,以寻求空气效率、减震、转弯牵引力和更低滚动阻力的增量收益。
总结与结果:现实世界相关性和无与伦比的绩效指标
虽然 SUB50 Limitless Aero Disc 的设计初衷是满足顶级运动车手的需求,但提高车轮在所有偏航角下的性能可以为那些以较低平均速度骑行的人带来更大的好处。在较高的平均速度下,车手会体验到更窄、更“迎面”的风偏航角,而较低的平均速度会产生更大的平均风偏航角。我们鼓励车手自己查看我们公开的研究白皮书中的数据,看看 SUB50 Limitless Aero Disc 与竞争对手相比如何。
HUNT 工程团队利用 CFD 分析和 3D 原型设计等快速开发技术以及风洞测试的成熟验证方法,提高了空气动力学效率的预期水平,同时减轻了车轮系统的重量并提高了响应能力,创造了世界一流的性能属性组合。最终,为不愿妥协的骑手打造了终极的全方位中深度车轮系统。 SUB50 Limitless Aero Disc = 完全不合理。
如果您想了解更多信息,请 阅读我们的研究白皮书 了解 SUB50 Limitless 和竞争对手车轮的完整工程和开发过程细节以及风洞测试数据。