2011年3月2日 星期三

橢圓比較好!?(橢圓盤討論)

橢圓盤,這個議題看起來很新,其實已經在單車史上出現過好幾回了。

先討論一下一般踩踏出力的模式。

下圖是力量與角度的分布圖。把上死點定為0度,下死點180度。大部分的踩踏出力位於90度。迴轉的速度在上下死點會較快,在90度較慢(也就是踩踏中會出現快、慢、快、慢,的變化)。現在的橢圓盤都是把長徑放在大約垂直曲柄的角度,增加90度角附近的力矩
踩踏力道在90度付近最大

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講到橢圓盤的歷史,可能會有人腦中浮現Shimano Biopace。這個產品從1983推出到1993停產。Biopace與我們現在看到的橢圓盤設計剛好相反。在上下死點的力矩最大;90度處反而較為輕鬆。這樣的設計目的在於

1.比較適合三鐵從單車轉換制跑步
2.上下死點加重力矩,減慢通過上下死點的時間(迴轉快慢差距縮小),整體踩踏更順暢
3.在登山車騎乘off road時可以避免瞬間出力(90度方向)造成的打滑,使踩踏更有效率
4.踩踏回轉間的快慢差異減少,可以減少對於膝蓋的衝擊。

Shimano Biopace,橢圓長軸"平行"曲柄,與現在流行的橢圓盤剛好相反
我認為這種設計違背了"有氧運動"的基本原則,有氧運動強調肌群反覆收縮與放鬆。收縮、放鬆之間血液得以反覆填充。Biopace的設定讓踩踏中原本應該放鬆的上下死點增加出力,整個踩踏中少了可以放鬆的部分,是否有可能讓有氧的效果變差呢?

上面這些效益到底有多少證據很難證實,但是從沒幾年就停產可以見得效果顯然不怎樣。一些研究論文倒是可以讓我們了解Biopace在科學上到底有沒有比較厲害

Med Sci Sports Exerc. 1992 Oct;24(10):1114-22.
這篇文章的結論告訴我們,Biopace並不會讓踩踏比較有效率(大部分的看法也是如此)!
J Physiol Anthropol, 28: 261–267, 2009
這篇2009年的文章倒是認為Biopace可以減少乳酸的產生,不過都已經停產了才說有用是怎樣XD

然而,看到現在的橢圓盤設計,讀者可能會認為Shimano怎麼會生產出這麼違背常理的Biopace。怎麼想也應該像現在的橢圓盤產品,加重90度角付近(三點方向)的踩踏齒比。讓踩踏在上下死點更快速通過,增加90度角的踩踏時間!

有趣的是知名部落客Sheldon Brown 在一篇討論Shimano Biopace的文章提到,在Biopace更早之前就有類似現在的橢圓盤設計(大盤長軸垂直曲柄)。不過究竟是什麼廠牌,網站倒是沒有特別提到。Shimano會做出Biopace是看到早期橢圓盤的一些問題,才設計了"大盤長軸平行曲柄"的橢圓盤,而當年所想解決的問題,或許在現在的橢圓盤也會出現....XD
Ridea橢圓盤,橢圓長軸幾乎"垂直"曲柄
現在的橢圓盤設計,加重了90度踩踏位置的齒比。如此可以加速踩踏通過上下死點,增加主要出力位置的時間。也就是說迴轉中的"快、慢"變化會增加,這樣的設計被認為有以下的缺點

1.迴轉加減速變化增加可能會增加膝關節的負擔
2.迴轉加減速變化增加可能造成高迴轉時屁股的跳動
3.橢圓盤增加最大踩踏力道的齒比,也可能增加膝蓋負擔
4.迴轉加減速變化增加身體會浪費一些能量在應付這個變化

最重要的是,揪~鏡~會不會比較快呢?
Eur J Appl Physiol (2004) 91: 100–104
Int J Sports Physiol Perform. 2010 Dec;5(4):459-68.
大部分的研究顯示....不會...

那為什麼08年環法冠軍 Carlos Sastre還要使用Rotor的橢圓盤呢?因為雖然"沒有比較快",但是也"沒有比較慢"大部分的研究做起來是認為沒有差別。我想應該是這個原因,廠商願意贊助的話,車手也沒有理由不用。早年的設計遇到的還有變速調整的問題,這個部分現在的科技已經足以克服。

照Sheldon Brown的說法,這個議題就是每十幾年要拿出來冷飯熱炒一下。從Shimano Biopace 到現在的Rotor、Ridea。大約也是經過了十五年。究竟新一代的橢圓盤會逐漸蓬勃還是無疾而終,再過個十年即可分曉!
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