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不是橢圓盤的 O,symetric

不是橢圓盤的  O,symetric


O,symetric不是橢圓盤也不是功率盤 而是一個雙凸輪設計。

首先要介紹一下

O,symetric 並不是一個因為最近橢圓盤流行 才出現的新品牌


他的原型 O.symetric-Harmonic
早在1993年 由法國的 J.L. Talo & M. Sassi 設計完成

可以說是近代橢圓盤的 "先拜"

並由國外 評鑑為 "多款市售 非規則盤當中" 性能提升的第一名

(而一起受評鑑的對手,包括了現在火紅的 ROTOR Q-RING)



而接下來 我們將介紹一些 您可能會有興趣的事

例如
為什麼要用橢圓盤?

橢圓盤能減少膝蓋受力?%

能夠增加多少效率?(分為 機械力學測試 及 生物力學測試 )

有哪些選手用 O,symetric ?

有哪些選手 不在贊助名單內 仍使用 O,symetric?

職業隊測試的資料?
(找一些網路作家,說騎了感覺會飛,不是我們做事的方法。)

比賽的實績?

以及O,symetric 負載時 上下鍊的順暢度影片

使用O,symetric 齒片,會不會讓我在比賽中,遇上與我國跆拳女將一樣的 "黑哨" ??拿了冠軍後 跟你 說 你的齒片沒有 UCI認證



雖然小弟 大學時期 也是讀運動相關科系,

但說實在, 要翻譯這種 "專詞很多" "數據更多"的研究文獻

以我的能力, 實在不足

故以下的翻譯,我們委託了台北體院 "運動器材科計研究所" 研二的張同學 代為翻譯 .

並盡量翻譯的白話文一點,讓普羅大眾們都能看的懂。



張同學的背景 除了是北體 的準碩士

並 設計多款單車相關 獨創性產品 參加 IF 及 RED DOT的比賽

同時 也是鐵人三項的 常上台的 知名選手

我想 能由一個 運動專長與單車相關 又是就讀相關產品 設計的研究所朋友來翻譯

文章的完整度應該能夠更高!


據研究指出讓上死點的範圍的比例變化在上下死點的腿部力量產生有所影響。

事實上:曲柄為水平時較不會無效率的運作,這意味著一個較慢的角速度在上死點產生了缺氧的肌肉.

因為對腿部的抗扭矩力量太大了,並不是因為它是普遍所認為的[恢復區]

將大盤的形狀致使降低腿部工作是我們的目標


(減少上下死點範圍)和提供腿部有更強大的力量(加大曲柄接近水平時的範圍)。


也就是,減少腿部無法施力的範圍,加大腿部最好施力的範圍


而刻意畫圓 讓腿在死點時移動的更快,相對的越能減少死點的影響 這種論調不再是唯一的方法了。

O,symetric 可以讓更多的肌肉群加入踩踏的動作, 進而讓每束肌肉分擔的施力變小。



機械力學的研究


由英國 機械工程學院利茲大學 M.Sc. (Eng) in Medical Engineering and Biomechanics School of Mechanical Engineering 三位碩士工程師 主導 並使用高科技的 數學模型與測力板 分析圓型 及非圓型齒盤 在定速耐力下的表現

可減少7.5%的膝蓋受力 並提升了 2.5%的效率



不是橢圓盤的  O,symetric





生物力學的研究

不是橢圓盤的  O,symetric

ITOPS 生理協會 Didier Barani 的研究


本實驗完成於19名職業自由車選手,當中只有三個人使用非園形盤超過3個月

我們舉道路實測的例子來看


在 一個 16km的環型路線

當中包括了 6300m的直路 與1100m的爬坡


整圈下來

SPEED +3.8%

POWER +10.2%

HEART RATE +5.2%

CADENCE +3.5%


整段當中有6.3KM的平路

SPEED +3.2%

HR +5.7%

POWER +6.8%

而在爬坡段當中

數據差不多


提升的POWER 約7%

但心跳僅提升 1.2%



結論

不是橢圓盤的  O,symetric

我們以O.symetric做為一個例子。

我們在調查所有的齒盤設計注意到有著相同的趨勢。


在一般情形下,我們可以得到一個結論,以逆時針做測量時,在非圓形盤的橢球長半徑(majoraxis)和曲柄在110~120度時為最佳曲柄角度。

在騎乘自行車時,膝蓋的伸肌被認為是非常重要的。肌肉疲勞和受傷(膝蓋)主要是關係到[peak joint loads(膝蓋最大負載)]。

因此比較膝蓋伸肌所產生的膝蓋力量峰值用來判斷非圓形盤的表現是很有用的有根據的!

負載力峰值在膝關節肌肉群、伸肌、屈肌都在下降,即:

1.伸肌的負載力峰值在最佳曲柄角度上減少到最小,這個[最小]是低於圓形盤的負載力峰值。

2.屈肌的負載力峰值大多高於圓形盤的負載力峰值。

二、髖關節肌肉群、伸肌與屈肌的負載力峰值都是增加的,即:

1.伸肌的負載力峰值大多低於圓形盤的負載力峰值。

三、最佳曲柄角度的曲柄力效率指數有大幅度的增加。

在膝關節方面,經驗告訴我們伸肌是很重要的限制因素。超載的膝伸肌經常導致膝蓋受傷。

因此,當尋找一個最佳曲柄角度,特定的非圓形幾何,對於盡量減少膝蓋伸肌的負載力峰值是個很有意義的目標,為了讓曲柄力效率增加和保持一個可以接受的膝屈肌和髖關節伸肌與屈肌的負載力峰值。

對於所有調查過的非圓形盤的最佳化曲柄角度與橢球長半徑(majoraxis)都是在110~120度




5.非圓形盤種類

不是橢圓盤的  O,symetric


O.symetric-Harmonic

-設計時間:1993

-發明人: J.L. Talo & M. Sassi, France

-橢圓度:1.215

-幾何:見圖左一

-對稱:點對稱

-齒盤轉矩的齒盤半徑比例是有變化的。

-橢球長半徑與曲柄臂角度:78度 後期改良為117度

-徑向導向齒盤齒

-已量產



Hull oval

-設計時間:1991

-發明者:prof M.L. Hull, Univ California, Davis, USA

-橢圓度:1.55

-幾何:見圖右一

-對稱:點對稱

-形狀理論為降低"體內運作"

-橢球長半徑與曲柄臂角度:90度

-未量產



Rasmussen oval

-設計時間:2006

-發明者:prof John Rasmussen, Univ of Aalburg, Denmark

-橢圓度:1.30

-幾何:橢圓狀,見圖左二

-對稱:雙向軸對稱

-設計方向為減少最大肌肉活動量。

-橢球長半徑與曲柄臂角度:72度

-未量產



Q-Ring (Rotor)

-設計時間:2005

-發明者:Pablo Carrasco, Rotorbike, Spain

-橢圓度:1.10

-幾何:改良形橢圓(橢球長半徑四邊的圓弧),見圖右二

-對稱:雙向軸對稱

-設計方向為縮短上下死點的停留時間及力量衝程的大幅增加。

-橢球長半徑與曲柄臂角度:可調,建議為70~75度

-已量產



Biopace oval

-設計時間:1983

-發明者:Shimano, Japan (Prof. Okajima)

-橢圓度:1.04(以前為1.09、1.17)

-幾何:傾斜橢圓,橢球長與寬不垂直,見圖左三

-對稱:點對稱

-設計方向為增加腿部慣性。

-橢球長與曲柄臂角度:-8度(曲柄臂大致平行橢球長)

-已量產



OVUM ellipse

-設計時間:1980之前

-發明者:不詳

-橢圓度:1.18和1.235

-幾何:橢圓形,見圖右三

-對稱:雙向軸對稱

-設計方向為減少死點的負面影響。

-橢球長與曲柄臂角度:90度(也有可調曲柄角度的類型)

-已量產



Ogival oval

-設計時間:1993

-發明者:Bernard Rosset, France

-橢圓度:1.235

-幾何:兩個圓弧在橢球長上的圓心做交叉,見圖左下

-對稱:雙向軸對稱

-設計方向為減少死點影響與促進爬坡。

-橢球長半徑與曲柄臂角度:54度

-已量產



Polchlopek oval

-設計時間:1970左右

-發明者:Edmond Polchlopek, France

-橢圓度:1.214

-幾何:見圖右下

-對稱:雙向軸對稱

-設計方向為減少死點的負面影響。

-橢球長半徑與曲柄臂角度:102度

-已量產



LM-Super oval

-設計時間:2009

-發明者:Lievin Malfait

-橢圓度:1.31

-幾何:見圖16

-對稱:點對稱

-齒盤反映在轉一整圈時,曲柄轉矩兩極。

-橢球長半徑與曲柄臂角度:可調角度在78~118有五個位置。

-未量產





多款的 非規則盤排名

按這裡檢視圖片


假設曲柄的最佳角度,”學術期刊”的Hull:橢圓可能是被視為非圓形盤裡表現最好的,但也是最有可能在實際上的使用有所問題。極端的變形可能會導致變速器的問題,這種非圓形齒盤設計是給關於角速度有效的降低體內工作效率(80-100rpm)相較於恆定角速度踩踏 (圓形盤)的假設測試。


結果LM的 Super Oval的最佳曲柄位置完全證實了 Rankin 和 Neptune (2008)早期所發現的:和圓形盤相比,橢圓度需要約30%才可在90rpm時讓曲柄力增加將近3%。


O.symetric-Harmonic是在曲柄在最佳位置時表現最佳的市售非圓形盤。


在”學術期刊”的 Rasmussen Oval橢圓盤,雖然在橢圓度30%時的曲柄力明顯弱於LM-S Oval與 O.symetric-Harmonic。 Rasmussen教授的設計最佳化的結果是使用Anybody3-D軟體發現能減少最大肌肉活性的齒盤形狀。事實上,減少膝蓋力量峰值,如:伸肌的顯著性(-9.5%),但可能導致曲柄力的增加不如預期(見圖僅增加1.7%)。

Polchlopek Oval,雖然媲美於O.symetric-Harmonic,在這一次的表現比較低(如果在曲柄最佳時)。這兩個橢圓盤有相同的橢圓度,相同的最佳化曲柄角度也具有兩個”圓周”銜接兩個”平牙分部?”

然而O.symetric的中心圓周也呈橢圓形,而Polchlopek的中心圓周則沒有,但位於 橢球長半徑(majoraxis)上。

Edmond Polchlopek發明的橢圓度設計是非常出色的,幾乎能夠開發出一個最接近最佳化曲柄角度的非圓形齒盤(未市售?)。


對於OVUM ellipses(118和124)的最佳化曲柄角度,清楚的表明了橢圓度對生物力學的影響:更好的表現關係到較高的橢圓度。

很顯然 Ogival是一個完全錯誤的曲柄角度被放到市場上了,以數學模型證實了使用者的膝關節肌肉快速疲勞的評論。重新調整極端的曲柄位置至最佳化角度變能顯著提高性能。新的設計為改進(適應性)曲柄角度和其他(更高的)橢圓度是市場所能接受的,但還沒有開始研究。(見圖曲柄力峰值皆為下降,膝關節負載力等等也沒有太好表現。)

Q-Ring是一個優秀製造做工的傑出樣本,但第一優先的折衷解決方案是技術的兼容性和市場行銷兩個因素:橢圓度1.10,略微修改橢圓與曲柄在74度。但正如所有的妥協,此橢圓是犧牲了他大部份的潛在優勢。 Q-Ring的第一個問題出現在它的橢圓度,第二是它的曲柄角度。即使曲柄角度在最佳化位置, Q-Ring的表現還是弱的讓人感到失望。此數學模型未能證實RoTor所公佈的表現數字,無論是Rotor所建議的曲柄角度,在其他曲柄角度的位置也是沒有的。

(按照原文翻譯 並無加油添醋)


Biopace(橢圓度1.04;曲柄角度-8.2度):此不尋常的曲柄角度和橢球長半徑給最大檔位時有所盲點。這種低橢圓 Biopace的設計(1.04)行為猶如圓形盤設計。

早期型號的高橢圓度(1.17或1.09)有種不規則與不舒服的踩踏感覺,使用者常常反應膝蓋的問題。減少這些問題的解決方案是減少橢圓度(1.04),事實上與這件事沒有相關。此數學模型揭示了不舒服的問題和確認 SHIMANO的 Biopace是個完全錯誤的概念(曲柄臂角度幾乎平行於橢球長半徑)。



而 O,symetric 感覺騎起來更快 感覺更給力 感覺踩踏更順 不需要再刻意畫圓

這些 無法數據化的形容,我們就不再贅述了 ..............雖然這些都是真的



參考文獻

Comparative biomechanical study of circular and non-circular chainrings

中文化


橢圓和圓形盤在定速耐力的生物力學研究 BY 北體 運動器材研二 張同學


生物力學研究


ITOPS 生理協會 Didier Barani 的研究


職業隊測試報告 FESTINA車隊



UCI 認可 O,symetirc 可在職業賽中使用
****** (你用的橢圓盤或功率盤 有UCI認證嗎 ??)******


O,symetric在比賽中的實際戰績


即使沒有贊助 職業選手仍然選用 O,symetirc


大家都知道 PRO TEAM 是一個商業廣告的最佳工具


但OSYMETRIC的財力 無法贊助各隊使用

而職業選手可管不了那麼多 為了成績 即使把LOGO 塗掉 也還是要用



DAVID MILLAR

Christian Vande Velde

WIGGINS

TEAM SKY

TEAM SKY Greg Henderson

關於順暢度 ??

O,symetric 無負載上下鍊測試


O,symetric 負載上下鍊測試



THIS IS A TWINCAM



O,symetric的規格

標準盤 BCD 130mm

54/44 FOR 計時賽

52/42 FOR 公路賽

因為幾何的關係 無法做 BCD135mm的齒片
但 campy的 CT盤 一樣是可以安裝的

CT盤 BCD 110mm

52/38

50/38


而根據 J.L.TALO的設計

O,symetric是 正負4t的設計

沒有踩踏角度可調

因為他已經幫你設定好 最佳出力位置 (文獻中提到的曲柄角度)

不是橢圓盤的  O,symetric

車友 : 馬克你們隊不是有好幾組功率大盤跟powertap
那你們有測試過O,symetric 嗎 ?

馬克 : 當然有 但我的數據 不足採信
因為我是代理商 我乾脆說O,symetric 會飛
為了避免自賣自誇
所以我們還是參考 國外的中立單位 研究的數據吧


更多資訊 可以參考

法國官網
法國 O,symetric 官網
或者在 FACEBOOK 搜詢 Osymetric Taiwan

2011-02-14 17:20 發佈
文章關鍵字 圓盤 SYMETRIC
張學長都在偷偷玩東西
我什麼時候才有這種東西可以玩
敗家是無止盡的...囧rz
歐~,原來我那隻52/42的橢圓盤是BIOPACE

那個錐形的真漂亮,用起來不知道是什麼感覺
價格不知道會不會比ROTOR貴很多.....滿心動了!!!

briancheng56 wrote:
價格不知道會不會比R...(恕刪)


報告
法國官網的售價是230歐
不含安裝及稅金

根據良心商行體系 訂在九張
文獻中文化 分享

橢圓和圓形盤在
定速耐力的生物力學研究
Comparative biomechanical study of
circular and non-circular chainrings for
endurance cycling at constant speed.

本文請參照前面之連結

摘要
橢圓盤最早可追朔到1890年,而早期Shimano 公司的Biopace橢圓盤在市面上不被接受,一直到Harmonic在2004年推出O.symetric成功打入職業自行車市場,2005年,Q-Ring (Rotor)也順勢打入單車界,但是橢圓盤在自行車界未普及有很多原因:1.自行車界過於保守,較大的廠商支配了市場的圓形盤。2.要讓用戶了解生物力學是很困難的,最不容易證明的是橢圓盤的優勢,任何合理的橢圓盤有50%的機率是優於圓形盤的。唯一的問題是:[什麼樣的形狀最佳?]和[能差多大?]

本研究目的是比較不同的齒盤設計。Relying使用生物力學的數學模型來比較圓形和橢圓盤。結果發現(標準一)在曲柄給予相同力量傳達至圓盤和橢圓盤上,
橢圓盤對關節負載力峰值的影響是有利的,而相同的關節力矩(標準二)在圓形盤和橢圓盤上,經過模型計算在平均輸出與關節受力峰值都有不同。這兩樣標準幾乎同時進行,此分析也發現了形狀和橢圓度,而且對於曲柄及齒盤的相對位置的最佳化設計也有了重要參數。結果發現一些非圓形的形狀明顯優於其他的設計。此數學模型也可以拿來當做最佳化設計的工具。除了可以拿來用在商業的橢圓盤,一些學者也拿來作為研究工具。

1.前言:
在騎乘時,自行車騎士系統可以建構一個平面的五桿機構,
(見圖一:自行車騎士五連桿模型)
連接的是:大腿、小腿、腳、曲柄連桿、曲柄軸心到髖關節處,
而他們的軸點分別為:曲柄中軸心、踏板軸心、踝關節、膝關節和髖關節。
而曲柄中軸和髖關節為固定軸心。



Figure 1: Five bar linkage model of the bicycle-rider system.
在一個五連桿機構裡,有兩個運動學參數是對此連結動作是必要的。
那麼整個系統要用運動學來定義。
一般的情況下,兩個運動學參數代表的是曲柄角度跟踩踏角度。
Hull等人實驗測得的曲柄角度和踩踏角度,他們表示踩踏角度(=腳的角度,應該是腳掌跟脛骨角度…)作為帶動曲柄角度。
一個能比較準確代表的函數為正弦函數:
(踩踏角度)Pedal angle (_) = A1 + A2 * sin (a + A3)

a=曲柄角度,A1、A2、A3=實驗常數。
使用Bolourchi 和 Hull的實驗數據,
我們的值為:A1=20.76°A2=22.00°A3=190.00°

其他的數據指定為:
1.髖關節軸心和曲柄軸心=坐高和坐管角度。
2.把手長度(應該是肢段長)=曲柄、腳、小腿、大腿和髖關節軸心連結曲柄軸心。
3.腳、小腿和大腿他們的支點重心的相對位置。(*)
4.大多數的腳,小腿和大腿。(*)
5.腳、小腿和大腿的轉動慣量。(*)
6.曲柄角速度。
(*)=使用Dempster、Whitsett 和 Dapena.的實驗人體測量參數。

本實驗假設為以90rpm,踩踏一圈為0.667秒。
此踩踏節奏為自行車騎士耐力訓練一般公認最佳的踩踏頻率(Hull et al)。
本實驗也假定了一個恆速的自行車,為了一個線性常數的速度表現。
因此圓形盤轉一圈就有了恆定的角速度。
而非圓形盤在齒盤轉一圈下,曲柄角速度有了變化。這指的是,這個曲柄的角速度是一個時間的函數。
這關係著“時間的函數做為曲柄角速度“對於非圓形盤是必需的,在後面會被查證。
假設的力量來自下肢肌肉,是直接關係到關節的時間(關節力矩):分別為踝關節、膝蓋、和髖關節的時間。
在這論文裡進一步提出,將透過時間(扭矩)和力量在關節做為一個轉動時間的函數來開發一個計算方法。

待續...........
真的是太精闢了~~~我重複看了4遍才"稍微"理解其意思~我個人是ROTOR的使用者~還蠻想試試看O,symetric的效果~~~

李宇風 wrote:
真的是太精闢了~~~...(恕刪)


小弟不材
我看了一個月才看懂.........
我是用 q-rings 的
它最大的好處是可以有多個橢球長半徑與曲柄臂角度的選擇

我發覺大片最好發力的位置, 和rotor建議的完全不同
另外, 細片最合適的角度, 跟大片的是不同
(上斜時的坐姿和發力習慣跟平路高速拉隊前行是不同吧)

我想個個人的習慣也不同, 所以能有多個角度選擇是重要的

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