空想科学实验室专题再度来到「轮胎」相关的话题，前面我们谈过了编织密度TPI，这次就继续这个话题来谈滚动阻力。前面我们提到过越高TPI的轮胎编织密度其支撑性就越不足够，所以在轮胎的形变上面就会产生很大的问题，但也当然的各家厂商不会就这么简单的使用单层编织层，定会依照自己的设计方式制作成多层或者不同编织方向的层叠，就像碳纤维车架的叠层一样，用来增加强度与刚性。

在增加了TPI、多层、高胎压以及胎面设计之后，所得到的结果会是减少滚动阻力，现在就来探讨为什么滚动阻力会降低以及为什么滚动阻力是轮胎设计中的重点需求。

根据财团法人车辆研究测试中心提出的报告，文中说到轮胎的形变量越大所消耗的能量就越大，并且在滚动阻力当中迟滞现象（变形）就会影响90％的滚动阻力，其他因素才是风阻以及轮胎与地面的磨擦阻抗。在单车时代「空想科学实验室」专题中也曾经提到过迟滞现象，这里再次说明这个特性。

迟滞现象以自行车轮胎简单来讲，就是框体转动对轮胎内侧施力，在同一个时间点轮胎与地面接触的部位是不受力的，再来下个时间点轮胎会因为受力不均而产生变形，接着因为变形会有大部分的力量传导到地面产生滚动的力量，同时因变形也会产生热能散失、磨擦阻抗，这就是能量的迟滞损失。这也说明了橡胶类型的物体虽然具有良好的吸震特性，反义就是同时具有最大滚动阻力来源的特性，是为橡胶材料本身的特性。而如果以颗粒胎来说，相同胎宽的情况下具有颗粒的轮胎滚动阻力较高并不是因为颗粒形状造成的，而是颗粒状与地面的接触面积较小而让这个现象更明显进而增压滚动阻力。

在其他影响轮胎滚动阻力的因素除了变形量、迟滞现象之外还有轮胎的直径、表面粗糙度、胎压、胎纹和行进的速度，这些因素都交互影响著轮胎的滚动阻力，但主要影响滚动阻力的就是「变形量」，也就是迟滞现象，这也是大多数轮胎品牌致力开发的重点项目。除了这些我们先前谈过的编织层之外，橡胶材料上面也都加入了各种不同特性的元素在里头，早期米其林公司将二氧化硅材料加入在橡胶里面，目的就是要减少橡胶分子在滚动时产生的磨擦、避免轮胎产生过度的温度变化，也就降低了轮胎的变形量达到节省能量的目的。现今对于自行车轮胎材料科技的进化非Victtoria的G+石墨烯技术应用莫属了，也根据Victtori官方提出的资料来看，宣称可以减少更多的滚动阻力。

说到这里，我们已经知道滚动阻力为何会是轮胎厂商研究开发的重点，也谈到了滚动阻力要降低首要就是减少变形量。我们回过头想想各家厂商所宣称的「提昇效率、降低阻力、胎压更适中」等用词，读者们是不是就可以猜想的出来这些用词是不是其来有自了呢？

特殊的材料、不同的编织密度与叠层可以让轮胎在打入高胎压之后保持稳定的形体，也就是说打入建议的胎压与环境搭配下可以获得更良好的骑乘特性，因大多数人可能还是认为胎压越高滚动阻力就越低，虽然这么讲是没有问题，但是在产品限制的最高胎压下，具有边际效益递减的特性，所以一昧的打上高胎压获得较少的滚动阻力效应却换来更死硬的回馈感，就整体的滚动阻力来说并非是好事。再来就是所谓降低阻力的部份，在有效的产品特性里面稳定的胎压、恰当的材料与编织层设计又可以抑制迟滞现象带来的迟滞损失，这有可能是胎宽设计与框体的搭配，也有可能是针对不同使用环境来使用不同的材料。

注：E.T.R.T.O.对于轮胎与轮圈的关系有严格的规定。

我们又可以找到出一个新问题，轮胎宽度以及框体宽度的搭配问题，我们都知道管胎就是一个接近圆形的管型物体，但是开口胎却不是，有人说开口胎侧面像是冬瓜型或者是半圆蛋形都没有关系，也就是说开口胎在框体接触的那一面衔接的宽度以及方式就会影响轮胎的结构特性，例如23C的开口胎装在20mm宽的框体或是25mm宽的框体，同胎压条件下滚动阻力会有不同的表现，这或许又会是不一样的产品开发方向。

最后，轮胎的磨擦力跟滚动阻力是不一样的特性，滚动阻力低的轮胎并非抓地力的制动性就不好，反之亦然。但不管怎样，重量也是影响滚动阻力重要的因素之一，呼应我们先前谈到的「惯性轮组」话题中重量越高惯性越大，但是也会增加滚动阻力，所以「谁滑的远？」的这场游戏，不一定是重量重的人会赢。

【空想科学实验室】专题会继续为读者带来自行车上各种相关问题，如果读者们有任何建议与指教也请来信一同讨论。

单车时代E-mail： draft@cyclingtime.com

延伸阅读&参考资料

【空想科学实验室】轮胎抓地力

【空想科学实验室】惯性轮组迷思

【空想科学实验室】加大导轮谁对谁错？（上）

【空想科学实验室】加大导轮谁对谁错？（下）

【空想科学实验室】降低风阻 提昇效率

【空想科学实验室】公路车与三铁车的差异

【空想科学实验室】计时车跟三铁车差在哪里？

【空想科学实验室】风阻篇

【空想科学实验室】轮胎种类

财团法人车辆研究测试中心

E.T.R.T.O