'自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?'

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大家好,歡迎大家收看新一期的單車基械匠。

在我們過去的視頻和文章裡,曾經詳細的介紹過自行車花鼓塔基裡的離合機構的工作原理。在今天的內容中,我們將一邊簡單回顧一下當時的內容,然後再深入的瞭解一下這些離合結構的優缺點以及相關的一些專有名詞的含義。其中包括了塔基響應角度,踩踏反應角度和傳動比。以及這兩個數據在公路車和山地車上的作用以及影響。最近,我們還對花鼓離合機構的阻力以及影響花鼓的價格的因素做了分析。當然,如果你喜歡,你也可以直接滑到你感興趣的位置進行閱讀。

標準塔基離合機構

上個世紀的80,90年代,飛輪中的離合機構開始逐漸被放置在塔基內部的離合機構所取代。Shimano的塔基是由一顆大螺絲直接固定在花鼓殼體上的,理論上來說,這個塔基內的離合機構無需保養,shimano的建議是壞了直接更換,拆裝也都比較方便(當然,想保養也是可以的)。但是更多的品牌則是通過把離合機構直接放置在花鼓殼體內來解決問題,這也是我們今天最常見到的塔基離合結構。

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標準塔基離合機構

上個世紀的80,90年代,飛輪中的離合機構開始逐漸被放置在塔基內部的離合機構所取代。Shimano的塔基是由一顆大螺絲直接固定在花鼓殼體上的,理論上來說,這個塔基內的離合機構無需保養,shimano的建議是壞了直接更換,拆裝也都比較方便(當然,想保養也是可以的)。但是更多的品牌則是通過把離合機構直接放置在花鼓殼體內來解決問題,這也是我們今天最常見到的塔基離合結構。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Shimano一直以來都是使用的這種由一顆螺絲,通過花鍵讓花鼓和塔基離合固定在一起的方式製造花鼓。他們的建議是,一旦塔基損壞或者磨損,就可以直接更換。

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標準塔基離合機構

上個世紀的80,90年代,飛輪中的離合機構開始逐漸被放置在塔基內部的離合機構所取代。Shimano的塔基是由一顆大螺絲直接固定在花鼓殼體上的,理論上來說,這個塔基內的離合機構無需保養,shimano的建議是壞了直接更換,拆裝也都比較方便(當然,想保養也是可以的)。但是更多的品牌則是通過把離合機構直接放置在花鼓殼體內來解決問題,這也是我們今天最常見到的塔基離合結構。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Shimano一直以來都是使用的這種由一顆螺絲,通過花鍵讓花鼓和塔基離合固定在一起的方式製造花鼓。他們的建議是,一旦塔基損壞或者磨損,就可以直接更換。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

這也是目前很多品牌都在使用的結構,離合機構被放置在了花鼓殼體內,可以更方便的進行拆卸和維修。

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標準塔基離合機構

上個世紀的80,90年代,飛輪中的離合機構開始逐漸被放置在塔基內部的離合機構所取代。Shimano的塔基是由一顆大螺絲直接固定在花鼓殼體上的,理論上來說,這個塔基內的離合機構無需保養,shimano的建議是壞了直接更換,拆裝也都比較方便(當然,想保養也是可以的)。但是更多的品牌則是通過把離合機構直接放置在花鼓殼體內來解決問題,這也是我們今天最常見到的塔基離合結構。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Shimano一直以來都是使用的這種由一顆螺絲,通過花鍵讓花鼓和塔基離合固定在一起的方式製造花鼓。他們的建議是,一旦塔基損壞或者磨損,就可以直接更換。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

這也是目前很多品牌都在使用的結構,離合機構被放置在了花鼓殼體內,可以更方便的進行拆卸和維修。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

棘爪通過彈簧被固定在塔基的中心邊緣,通過咬合殼體內的棘齒進行結合。上圖是一個Fulcrum的三爪結構,通過一個O型鋼絲簧進行固定。

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標準塔基離合機構

上個世紀的80,90年代,飛輪中的離合機構開始逐漸被放置在塔基內部的離合機構所取代。Shimano的塔基是由一顆大螺絲直接固定在花鼓殼體上的,理論上來說,這個塔基內的離合機構無需保養,shimano的建議是壞了直接更換,拆裝也都比較方便(當然,想保養也是可以的)。但是更多的品牌則是通過把離合機構直接放置在花鼓殼體內來解決問題,這也是我們今天最常見到的塔基離合結構。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Shimano一直以來都是使用的這種由一顆螺絲,通過花鍵讓花鼓和塔基離合固定在一起的方式製造花鼓。他們的建議是,一旦塔基損壞或者磨損,就可以直接更換。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

這也是目前很多品牌都在使用的結構,離合機構被放置在了花鼓殼體內,可以更方便的進行拆卸和維修。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

棘爪通過彈簧被固定在塔基的中心邊緣,通過咬合殼體內的棘齒進行結合。上圖是一個Fulcrum的三爪結構,通過一個O型鋼絲簧進行固定。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

其他品牌也有為每個棘爪都單獨提供彈簧的結構。

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標準塔基離合機構

上個世紀的80,90年代,飛輪中的離合機構開始逐漸被放置在塔基內部的離合機構所取代。Shimano的塔基是由一顆大螺絲直接固定在花鼓殼體上的,理論上來說,這個塔基內的離合機構無需保養,shimano的建議是壞了直接更換,拆裝也都比較方便(當然,想保養也是可以的)。但是更多的品牌則是通過把離合機構直接放置在花鼓殼體內來解決問題,這也是我們今天最常見到的塔基離合結構。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Shimano一直以來都是使用的這種由一顆螺絲,通過花鍵讓花鼓和塔基離合固定在一起的方式製造花鼓。他們的建議是,一旦塔基損壞或者磨損,就可以直接更換。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

這也是目前很多品牌都在使用的結構,離合機構被放置在了花鼓殼體內,可以更方便的進行拆卸和維修。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

棘爪通過彈簧被固定在塔基的中心邊緣,通過咬合殼體內的棘齒進行結合。上圖是一個Fulcrum的三爪結構,通過一個O型鋼絲簧進行固定。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

其他品牌也有為每個棘爪都單獨提供彈簧的結構。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Extralite一直以來都是輕量化的代表,為了減重,內部僅有兩個棘爪由一個O型彈簧固定。

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標準塔基離合機構

上個世紀的80,90年代,飛輪中的離合機構開始逐漸被放置在塔基內部的離合機構所取代。Shimano的塔基是由一顆大螺絲直接固定在花鼓殼體上的,理論上來說,這個塔基內的離合機構無需保養,shimano的建議是壞了直接更換,拆裝也都比較方便(當然,想保養也是可以的)。但是更多的品牌則是通過把離合機構直接放置在花鼓殼體內來解決問題,這也是我們今天最常見到的塔基離合結構。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Shimano一直以來都是使用的這種由一顆螺絲,通過花鍵讓花鼓和塔基離合固定在一起的方式製造花鼓。他們的建議是,一旦塔基損壞或者磨損,就可以直接更換。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

這也是目前很多品牌都在使用的結構,離合機構被放置在了花鼓殼體內,可以更方便的進行拆卸和維修。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

棘爪通過彈簧被固定在塔基的中心邊緣,通過咬合殼體內的棘齒進行結合。上圖是一個Fulcrum的三爪結構,通過一個O型鋼絲簧進行固定。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

其他品牌也有為每個棘爪都單獨提供彈簧的結構。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Extralite一直以來都是輕量化的代表,為了減重,內部僅有兩個棘爪由一個O型彈簧固定。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Rotor的Rvolver的結構比較特殊,但是原理是相同的,這裡的棘爪實際上是圓柱型的。

當塔基和花鼓向著相反的方向旋轉時,內部的棘齒和棘爪就不會咬合,因此塔基就可以自由旋轉。棘齒每次敲擊在棘爪上的聲音,就是我們平時在花鼓上聽到的“噠噠”聲。

這些“噠噠”聲的頻率主要取決於兩點:一是車輪轉動的速度;第二就是棘齒環上的齒數。更多的齒數總是會有頻率更高的“噠噠”聲。

而棘爪敲擊棘齒的力度和音量,則和棘爪的數量,固定棘爪的彈簧剛度,材料以及內部的潤滑脂的使用量有關係。不過,需要注意的是,剛剛上邊提到的這些特性,都是天生的,是無法通過後期去改變聲音類型或者咬合角度的,雖然添加或者減少一些潤滑脂可以讓敲擊的聲音更明亮或者更暗淡一些,但是這從根本上來說是沒有改變的。

30款頂級花鼓塔基工作原理「一」:精密加工+精妙搭配=高效傳輸 - 西瓜視頻

30款頂級花鼓塔基工作原理「一」:精密加工+精妙搭配=高效傳輸

星型齒輪(star ratchets,也常被叫做行星齒輪)離合結構

90年代早期,WilliamHugi發明了另外一種棘輪離合機構,他放棄了棘爪結構,轉而使用由兩個彈簧提供動力的棘輪環結構。兩個棘輪環以軸向旋轉的形式對向放置。當車輪被驅動時,兩個棘輪環上的每一個齒都會咬合,結合面積更大,結合點更多。

1995年,DT SWISS首次使用Hugi的行星齒輪系統,不久之後兩家公司就進行了合併。也就是從那個時候開始,行星齒輪一直都是DT高端花鼓的代表性設計。其他公司包括Bontrager,Giant和Roval也被授權使用該技術。

關於行星齒輪的叫法上的歧義,就不多解釋了,自行車上的這個行星齒輪,不是很多人理解上的行星齒輪,知道的自然懂是怎麼回事兒,就不要在文章底部秀:這就不是行星齒輪,等等這樣的留言了。

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自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Shimano一直以來都是使用的這種由一顆螺絲,通過花鍵讓花鼓和塔基離合固定在一起的方式製造花鼓。他們的建議是,一旦塔基損壞或者磨損,就可以直接更換。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

這也是目前很多品牌都在使用的結構,離合機構被放置在了花鼓殼體內,可以更方便的進行拆卸和維修。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

棘爪通過彈簧被固定在塔基的中心邊緣,通過咬合殼體內的棘齒進行結合。上圖是一個Fulcrum的三爪結構,通過一個O型鋼絲簧進行固定。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

其他品牌也有為每個棘爪都單獨提供彈簧的結構。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Extralite一直以來都是輕量化的代表,為了減重,內部僅有兩個棘爪由一個O型彈簧固定。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Rotor的Rvolver的結構比較特殊,但是原理是相同的,這裡的棘爪實際上是圓柱型的。

當塔基和花鼓向著相反的方向旋轉時,內部的棘齒和棘爪就不會咬合,因此塔基就可以自由旋轉。棘齒每次敲擊在棘爪上的聲音,就是我們平時在花鼓上聽到的“噠噠”聲。

這些“噠噠”聲的頻率主要取決於兩點:一是車輪轉動的速度;第二就是棘齒環上的齒數。更多的齒數總是會有頻率更高的“噠噠”聲。

而棘爪敲擊棘齒的力度和音量,則和棘爪的數量,固定棘爪的彈簧剛度,材料以及內部的潤滑脂的使用量有關係。不過,需要注意的是,剛剛上邊提到的這些特性,都是天生的,是無法通過後期去改變聲音類型或者咬合角度的,雖然添加或者減少一些潤滑脂可以讓敲擊的聲音更明亮或者更暗淡一些,但是這從根本上來說是沒有改變的。

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星型齒輪(star ratchets,也常被叫做行星齒輪)離合結構

90年代早期,WilliamHugi發明了另外一種棘輪離合機構,他放棄了棘爪結構,轉而使用由兩個彈簧提供動力的棘輪環結構。兩個棘輪環以軸向旋轉的形式對向放置。當車輪被驅動時,兩個棘輪環上的每一個齒都會咬合,結合面積更大,結合點更多。

1995年,DT SWISS首次使用Hugi的行星齒輪系統,不久之後兩家公司就進行了合併。也就是從那個時候開始,行星齒輪一直都是DT高端花鼓的代表性設計。其他公司包括Bontrager,Giant和Roval也被授權使用該技術。

關於行星齒輪的叫法上的歧義,就不多解釋了,自行車上的這個行星齒輪,不是很多人理解上的行星齒輪,知道的自然懂是怎麼回事兒,就不要在文章底部秀:這就不是行星齒輪,等等這樣的留言了。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

DT的行星齒輪系統一半在塔基內部,一半在花鼓內部,無需工具即可進行拆卸。

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標準塔基離合機構

上個世紀的80,90年代,飛輪中的離合機構開始逐漸被放置在塔基內部的離合機構所取代。Shimano的塔基是由一顆大螺絲直接固定在花鼓殼體上的,理論上來說,這個塔基內的離合機構無需保養,shimano的建議是壞了直接更換,拆裝也都比較方便(當然,想保養也是可以的)。但是更多的品牌則是通過把離合機構直接放置在花鼓殼體內來解決問題,這也是我們今天最常見到的塔基離合結構。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Shimano一直以來都是使用的這種由一顆螺絲,通過花鍵讓花鼓和塔基離合固定在一起的方式製造花鼓。他們的建議是,一旦塔基損壞或者磨損,就可以直接更換。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

這也是目前很多品牌都在使用的結構,離合機構被放置在了花鼓殼體內,可以更方便的進行拆卸和維修。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

棘爪通過彈簧被固定在塔基的中心邊緣,通過咬合殼體內的棘齒進行結合。上圖是一個Fulcrum的三爪結構,通過一個O型鋼絲簧進行固定。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

其他品牌也有為每個棘爪都單獨提供彈簧的結構。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Extralite一直以來都是輕量化的代表,為了減重,內部僅有兩個棘爪由一個O型彈簧固定。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Rotor的Rvolver的結構比較特殊,但是原理是相同的,這裡的棘爪實際上是圓柱型的。

當塔基和花鼓向著相反的方向旋轉時,內部的棘齒和棘爪就不會咬合,因此塔基就可以自由旋轉。棘齒每次敲擊在棘爪上的聲音,就是我們平時在花鼓上聽到的“噠噠”聲。

這些“噠噠”聲的頻率主要取決於兩點:一是車輪轉動的速度;第二就是棘齒環上的齒數。更多的齒數總是會有頻率更高的“噠噠”聲。

而棘爪敲擊棘齒的力度和音量,則和棘爪的數量,固定棘爪的彈簧剛度,材料以及內部的潤滑脂的使用量有關係。不過,需要注意的是,剛剛上邊提到的這些特性,都是天生的,是無法通過後期去改變聲音類型或者咬合角度的,雖然添加或者減少一些潤滑脂可以讓敲擊的聲音更明亮或者更暗淡一些,但是這從根本上來說是沒有改變的。

30款頂級花鼓塔基工作原理「一」:精密加工+精妙搭配=高效傳輸 - 西瓜視頻

30款頂級花鼓塔基工作原理「一」:精密加工+精妙搭配=高效傳輸

星型齒輪(star ratchets,也常被叫做行星齒輪)離合結構

90年代早期,WilliamHugi發明了另外一種棘輪離合機構,他放棄了棘爪結構,轉而使用由兩個彈簧提供動力的棘輪環結構。兩個棘輪環以軸向旋轉的形式對向放置。當車輪被驅動時,兩個棘輪環上的每一個齒都會咬合,結合面積更大,結合點更多。

1995年,DT SWISS首次使用Hugi的行星齒輪系統,不久之後兩家公司就進行了合併。也就是從那個時候開始,行星齒輪一直都是DT高端花鼓的代表性設計。其他公司包括Bontrager,Giant和Roval也被授權使用該技術。

關於行星齒輪的叫法上的歧義,就不多解釋了,自行車上的這個行星齒輪,不是很多人理解上的行星齒輪,知道的自然懂是怎麼回事兒,就不要在文章底部秀:這就不是行星齒輪,等等這樣的留言了。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

DT的行星齒輪系統一半在塔基內部,一半在花鼓內部,無需工具即可進行拆卸。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

兩個彈簧加載的棘輪環用作塔基和花鼓之間的離合裝置。

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大家好,歡迎大家收看新一期的單車基械匠。

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標準塔基離合機構

上個世紀的80,90年代,飛輪中的離合機構開始逐漸被放置在塔基內部的離合機構所取代。Shimano的塔基是由一顆大螺絲直接固定在花鼓殼體上的,理論上來說,這個塔基內的離合機構無需保養,shimano的建議是壞了直接更換,拆裝也都比較方便(當然,想保養也是可以的)。但是更多的品牌則是通過把離合機構直接放置在花鼓殼體內來解決問題,這也是我們今天最常見到的塔基離合結構。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

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自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

這也是目前很多品牌都在使用的結構,離合機構被放置在了花鼓殼體內,可以更方便的進行拆卸和維修。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

棘爪通過彈簧被固定在塔基的中心邊緣,通過咬合殼體內的棘齒進行結合。上圖是一個Fulcrum的三爪結構,通過一個O型鋼絲簧進行固定。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

其他品牌也有為每個棘爪都單獨提供彈簧的結構。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Extralite一直以來都是輕量化的代表,為了減重,內部僅有兩個棘爪由一個O型彈簧固定。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Rotor的Rvolver的結構比較特殊,但是原理是相同的,這裡的棘爪實際上是圓柱型的。

當塔基和花鼓向著相反的方向旋轉時,內部的棘齒和棘爪就不會咬合,因此塔基就可以自由旋轉。棘齒每次敲擊在棘爪上的聲音,就是我們平時在花鼓上聽到的“噠噠”聲。

這些“噠噠”聲的頻率主要取決於兩點:一是車輪轉動的速度;第二就是棘齒環上的齒數。更多的齒數總是會有頻率更高的“噠噠”聲。

而棘爪敲擊棘齒的力度和音量,則和棘爪的數量,固定棘爪的彈簧剛度,材料以及內部的潤滑脂的使用量有關係。不過,需要注意的是,剛剛上邊提到的這些特性,都是天生的,是無法通過後期去改變聲音類型或者咬合角度的,雖然添加或者減少一些潤滑脂可以讓敲擊的聲音更明亮或者更暗淡一些,但是這從根本上來說是沒有改變的。

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星型齒輪(star ratchets,也常被叫做行星齒輪)離合結構

90年代早期,WilliamHugi發明了另外一種棘輪離合機構,他放棄了棘爪結構,轉而使用由兩個彈簧提供動力的棘輪環結構。兩個棘輪環以軸向旋轉的形式對向放置。當車輪被驅動時,兩個棘輪環上的每一個齒都會咬合,結合面積更大,結合點更多。

1995年,DT SWISS首次使用Hugi的行星齒輪系統,不久之後兩家公司就進行了合併。也就是從那個時候開始,行星齒輪一直都是DT高端花鼓的代表性設計。其他公司包括Bontrager,Giant和Roval也被授權使用該技術。

關於行星齒輪的叫法上的歧義,就不多解釋了,自行車上的這個行星齒輪,不是很多人理解上的行星齒輪,知道的自然懂是怎麼回事兒,就不要在文章底部秀:這就不是行星齒輪,等等這樣的留言了。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

DT的行星齒輪系統一半在塔基內部,一半在花鼓內部,無需工具即可進行拆卸。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

兩個彈簧加載的棘輪環用作塔基和花鼓之間的離合裝置。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

每個環都具有特定數量的互鎖齒型,上圖所展示的是18齒的棘輪環。

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標準塔基離合機構

上個世紀的80,90年代,飛輪中的離合機構開始逐漸被放置在塔基內部的離合機構所取代。Shimano的塔基是由一顆大螺絲直接固定在花鼓殼體上的,理論上來說,這個塔基內的離合機構無需保養,shimano的建議是壞了直接更換,拆裝也都比較方便(當然,想保養也是可以的)。但是更多的品牌則是通過把離合機構直接放置在花鼓殼體內來解決問題,這也是我們今天最常見到的塔基離合結構。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Shimano一直以來都是使用的這種由一顆螺絲,通過花鍵讓花鼓和塔基離合固定在一起的方式製造花鼓。他們的建議是,一旦塔基損壞或者磨損,就可以直接更換。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

這也是目前很多品牌都在使用的結構,離合機構被放置在了花鼓殼體內,可以更方便的進行拆卸和維修。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

棘爪通過彈簧被固定在塔基的中心邊緣,通過咬合殼體內的棘齒進行結合。上圖是一個Fulcrum的三爪結構,通過一個O型鋼絲簧進行固定。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

其他品牌也有為每個棘爪都單獨提供彈簧的結構。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Extralite一直以來都是輕量化的代表,為了減重,內部僅有兩個棘爪由一個O型彈簧固定。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Rotor的Rvolver的結構比較特殊,但是原理是相同的,這裡的棘爪實際上是圓柱型的。

當塔基和花鼓向著相反的方向旋轉時,內部的棘齒和棘爪就不會咬合,因此塔基就可以自由旋轉。棘齒每次敲擊在棘爪上的聲音,就是我們平時在花鼓上聽到的“噠噠”聲。

這些“噠噠”聲的頻率主要取決於兩點:一是車輪轉動的速度;第二就是棘齒環上的齒數。更多的齒數總是會有頻率更高的“噠噠”聲。

而棘爪敲擊棘齒的力度和音量,則和棘爪的數量,固定棘爪的彈簧剛度,材料以及內部的潤滑脂的使用量有關係。不過,需要注意的是,剛剛上邊提到的這些特性,都是天生的,是無法通過後期去改變聲音類型或者咬合角度的,雖然添加或者減少一些潤滑脂可以讓敲擊的聲音更明亮或者更暗淡一些,但是這從根本上來說是沒有改變的。

30款頂級花鼓塔基工作原理「一」:精密加工+精妙搭配=高效傳輸 - 西瓜視頻

30款頂級花鼓塔基工作原理「一」:精密加工+精妙搭配=高效傳輸

星型齒輪(star ratchets,也常被叫做行星齒輪)離合結構

90年代早期,WilliamHugi發明了另外一種棘輪離合機構,他放棄了棘爪結構,轉而使用由兩個彈簧提供動力的棘輪環結構。兩個棘輪環以軸向旋轉的形式對向放置。當車輪被驅動時,兩個棘輪環上的每一個齒都會咬合,結合面積更大,結合點更多。

1995年,DT SWISS首次使用Hugi的行星齒輪系統,不久之後兩家公司就進行了合併。也就是從那個時候開始,行星齒輪一直都是DT高端花鼓的代表性設計。其他公司包括Bontrager,Giant和Roval也被授權使用該技術。

關於行星齒輪的叫法上的歧義,就不多解釋了,自行車上的這個行星齒輪,不是很多人理解上的行星齒輪,知道的自然懂是怎麼回事兒,就不要在文章底部秀:這就不是行星齒輪,等等這樣的留言了。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

DT的行星齒輪系統一半在塔基內部,一半在花鼓內部,無需工具即可進行拆卸。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

兩個彈簧加載的棘輪環用作塔基和花鼓之間的離合裝置。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

每個環都具有特定數量的互鎖齒型,上圖所展示的是18齒的棘輪環。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

當然也有其他,比如36齒(上圖)和54齒,這些棘輪環可以直接安裝在原有花鼓內。

"

大家好,歡迎大家收看新一期的單車基械匠。

在我們過去的視頻和文章裡,曾經詳細的介紹過自行車花鼓塔基裡的離合機構的工作原理。在今天的內容中,我們將一邊簡單回顧一下當時的內容,然後再深入的瞭解一下這些離合結構的優缺點以及相關的一些專有名詞的含義。其中包括了塔基響應角度,踩踏反應角度和傳動比。以及這兩個數據在公路車和山地車上的作用以及影響。最近,我們還對花鼓離合機構的阻力以及影響花鼓的價格的因素做了分析。當然,如果你喜歡,你也可以直接滑到你感興趣的位置進行閱讀。

標準塔基離合機構

上個世紀的80,90年代,飛輪中的離合機構開始逐漸被放置在塔基內部的離合機構所取代。Shimano的塔基是由一顆大螺絲直接固定在花鼓殼體上的,理論上來說,這個塔基內的離合機構無需保養,shimano的建議是壞了直接更換,拆裝也都比較方便(當然,想保養也是可以的)。但是更多的品牌則是通過把離合機構直接放置在花鼓殼體內來解決問題,這也是我們今天最常見到的塔基離合結構。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Shimano一直以來都是使用的這種由一顆螺絲,通過花鍵讓花鼓和塔基離合固定在一起的方式製造花鼓。他們的建議是,一旦塔基損壞或者磨損,就可以直接更換。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

這也是目前很多品牌都在使用的結構,離合機構被放置在了花鼓殼體內,可以更方便的進行拆卸和維修。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

棘爪通過彈簧被固定在塔基的中心邊緣,通過咬合殼體內的棘齒進行結合。上圖是一個Fulcrum的三爪結構,通過一個O型鋼絲簧進行固定。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

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這些“噠噠”聲的頻率主要取決於兩點:一是車輪轉動的速度;第二就是棘齒環上的齒數。更多的齒數總是會有頻率更高的“噠噠”聲。

而棘爪敲擊棘齒的力度和音量,則和棘爪的數量,固定棘爪的彈簧剛度,材料以及內部的潤滑脂的使用量有關係。不過,需要注意的是,剛剛上邊提到的這些特性,都是天生的,是無法通過後期去改變聲音類型或者咬合角度的,雖然添加或者減少一些潤滑脂可以讓敲擊的聲音更明亮或者更暗淡一些,但是這從根本上來說是沒有改變的。

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90年代早期,WilliamHugi發明了另外一種棘輪離合機構,他放棄了棘爪結構,轉而使用由兩個彈簧提供動力的棘輪環結構。兩個棘輪環以軸向旋轉的形式對向放置。當車輪被驅動時,兩個棘輪環上的每一個齒都會咬合,結合面積更大,結合點更多。

1995年,DT SWISS首次使用Hugi的行星齒輪系統,不久之後兩家公司就進行了合併。也就是從那個時候開始,行星齒輪一直都是DT高端花鼓的代表性設計。其他公司包括Bontrager,Giant和Roval也被授權使用該技術。

關於行星齒輪的叫法上的歧義,就不多解釋了,自行車上的這個行星齒輪,不是很多人理解上的行星齒輪,知道的自然懂是怎麼回事兒,就不要在文章底部秀:這就不是行星齒輪,等等這樣的留言了。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

DT的行星齒輪系統一半在塔基內部,一半在花鼓內部,無需工具即可進行拆卸。

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當然也有其他,比如36齒(上圖)和54齒,這些棘輪環可以直接安裝在原有花鼓內。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

ChrisKing花鼓中的行星齒輪被放置在了靠近花鼓殼體中心的位置。

"

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標準塔基離合機構

上個世紀的80,90年代,飛輪中的離合機構開始逐漸被放置在塔基內部的離合機構所取代。Shimano的塔基是由一顆大螺絲直接固定在花鼓殼體上的,理論上來說,這個塔基內的離合機構無需保養,shimano的建議是壞了直接更換,拆裝也都比較方便(當然,想保養也是可以的)。但是更多的品牌則是通過把離合機構直接放置在花鼓殼體內來解決問題,這也是我們今天最常見到的塔基離合結構。

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自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

棘爪通過彈簧被固定在塔基的中心邊緣,通過咬合殼體內的棘齒進行結合。上圖是一個Fulcrum的三爪結構,通過一個O型鋼絲簧進行固定。

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其他品牌也有為每個棘爪都單獨提供彈簧的結構。

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當塔基和花鼓向著相反的方向旋轉時,內部的棘齒和棘爪就不會咬合,因此塔基就可以自由旋轉。棘齒每次敲擊在棘爪上的聲音,就是我們平時在花鼓上聽到的“噠噠”聲。

這些“噠噠”聲的頻率主要取決於兩點:一是車輪轉動的速度;第二就是棘齒環上的齒數。更多的齒數總是會有頻率更高的“噠噠”聲。

而棘爪敲擊棘齒的力度和音量,則和棘爪的數量,固定棘爪的彈簧剛度,材料以及內部的潤滑脂的使用量有關係。不過,需要注意的是,剛剛上邊提到的這些特性,都是天生的,是無法通過後期去改變聲音類型或者咬合角度的,雖然添加或者減少一些潤滑脂可以讓敲擊的聲音更明亮或者更暗淡一些,但是這從根本上來說是沒有改變的。

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星型齒輪(star ratchets,也常被叫做行星齒輪)離合結構

90年代早期,WilliamHugi發明了另外一種棘輪離合機構,他放棄了棘爪結構,轉而使用由兩個彈簧提供動力的棘輪環結構。兩個棘輪環以軸向旋轉的形式對向放置。當車輪被驅動時,兩個棘輪環上的每一個齒都會咬合,結合面積更大,結合點更多。

1995年,DT SWISS首次使用Hugi的行星齒輪系統,不久之後兩家公司就進行了合併。也就是從那個時候開始,行星齒輪一直都是DT高端花鼓的代表性設計。其他公司包括Bontrager,Giant和Roval也被授權使用該技術。

關於行星齒輪的叫法上的歧義,就不多解釋了,自行車上的這個行星齒輪,不是很多人理解上的行星齒輪,知道的自然懂是怎麼回事兒,就不要在文章底部秀:這就不是行星齒輪,等等這樣的留言了。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

DT的行星齒輪系統一半在塔基內部,一半在花鼓內部,無需工具即可進行拆卸。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

兩個彈簧加載的棘輪環用作塔基和花鼓之間的離合裝置。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

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當然也有其他,比如36齒(上圖)和54齒,這些棘輪環可以直接安裝在原有花鼓內。

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ChrisKing花鼓中的行星齒輪被放置在了靠近花鼓殼體中心的位置。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

塔基底部的螺旋花鍵用來把兩個棘輪環鎖定在一起,可以抵抗強大的扭矩。

"

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棘爪通過彈簧被固定在塔基的中心邊緣,通過咬合殼體內的棘齒進行結合。上圖是一個Fulcrum的三爪結構,通過一個O型鋼絲簧進行固定。

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當塔基和花鼓向著相反的方向旋轉時,內部的棘齒和棘爪就不會咬合,因此塔基就可以自由旋轉。棘齒每次敲擊在棘爪上的聲音,就是我們平時在花鼓上聽到的“噠噠”聲。

這些“噠噠”聲的頻率主要取決於兩點:一是車輪轉動的速度;第二就是棘齒環上的齒數。更多的齒數總是會有頻率更高的“噠噠”聲。

而棘爪敲擊棘齒的力度和音量,則和棘爪的數量,固定棘爪的彈簧剛度,材料以及內部的潤滑脂的使用量有關係。不過,需要注意的是,剛剛上邊提到的這些特性,都是天生的,是無法通過後期去改變聲音類型或者咬合角度的,雖然添加或者減少一些潤滑脂可以讓敲擊的聲音更明亮或者更暗淡一些,但是這從根本上來說是沒有改變的。

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星型齒輪(star ratchets,也常被叫做行星齒輪)離合結構

90年代早期,WilliamHugi發明了另外一種棘輪離合機構,他放棄了棘爪結構,轉而使用由兩個彈簧提供動力的棘輪環結構。兩個棘輪環以軸向旋轉的形式對向放置。當車輪被驅動時,兩個棘輪環上的每一個齒都會咬合,結合面積更大,結合點更多。

1995年,DT SWISS首次使用Hugi的行星齒輪系統,不久之後兩家公司就進行了合併。也就是從那個時候開始,行星齒輪一直都是DT高端花鼓的代表性設計。其他公司包括Bontrager,Giant和Roval也被授權使用該技術。

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自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

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塔基底部的螺旋花鍵用來把兩個棘輪環鎖定在一起,可以抵抗強大的扭矩。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Zipp Cognition花鼓內部的離合機構看起來很不同尋常,但是實質上還是一種棘輪環結構,其中的彈簧被磁鐵所代替。

"

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標準塔基離合機構

上個世紀的80,90年代,飛輪中的離合機構開始逐漸被放置在塔基內部的離合機構所取代。Shimano的塔基是由一顆大螺絲直接固定在花鼓殼體上的,理論上來說,這個塔基內的離合機構無需保養,shimano的建議是壞了直接更換,拆裝也都比較方便(當然,想保養也是可以的)。但是更多的品牌則是通過把離合機構直接放置在花鼓殼體內來解決問題,這也是我們今天最常見到的塔基離合結構。

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而棘爪敲擊棘齒的力度和音量,則和棘爪的數量,固定棘爪的彈簧剛度,材料以及內部的潤滑脂的使用量有關係。不過,需要注意的是,剛剛上邊提到的這些特性,都是天生的,是無法通過後期去改變聲音類型或者咬合角度的,雖然添加或者減少一些潤滑脂可以讓敲擊的聲音更明亮或者更暗淡一些,但是這從根本上來說是沒有改變的。

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星型齒輪(star ratchets,也常被叫做行星齒輪)離合結構

90年代早期,WilliamHugi發明了另外一種棘輪離合機構,他放棄了棘爪結構,轉而使用由兩個彈簧提供動力的棘輪環結構。兩個棘輪環以軸向旋轉的形式對向放置。當車輪被驅動時,兩個棘輪環上的每一個齒都會咬合,結合面積更大,結合點更多。

1995年,DT SWISS首次使用Hugi的行星齒輪系統,不久之後兩家公司就進行了合併。也就是從那個時候開始,行星齒輪一直都是DT高端花鼓的代表性設計。其他公司包括Bontrager,Giant和Roval也被授權使用該技術。

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自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

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這些“噠噠”聲的頻率主要取決於兩點:一是車輪轉動的速度;第二就是棘齒環上的齒數。更多的齒數總是會有頻率更高的“噠噠”聲。

而棘爪敲擊棘齒的力度和音量,則和棘爪的數量,固定棘爪的彈簧剛度,材料以及內部的潤滑脂的使用量有關係。不過,需要注意的是,剛剛上邊提到的這些特性,都是天生的,是無法通過後期去改變聲音類型或者咬合角度的,雖然添加或者減少一些潤滑脂可以讓敲擊的聲音更明亮或者更暗淡一些,但是這從根本上來說是沒有改變的。

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星型齒輪(star ratchets,也常被叫做行星齒輪)離合結構

90年代早期,WilliamHugi發明了另外一種棘輪離合機構,他放棄了棘爪結構,轉而使用由兩個彈簧提供動力的棘輪環結構。兩個棘輪環以軸向旋轉的形式對向放置。當車輪被驅動時,兩個棘輪環上的每一個齒都會咬合,結合面積更大,結合點更多。

1995年,DT SWISS首次使用Hugi的行星齒輪系統,不久之後兩家公司就進行了合併。也就是從那個時候開始,行星齒輪一直都是DT高端花鼓的代表性設計。其他公司包括Bontrager,Giant和Roval也被授權使用該技術。

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自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

DT的行星齒輪系統一半在塔基內部,一半在花鼓內部,無需工具即可進行拆卸。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

兩個彈簧加載的棘輪環用作塔基和花鼓之間的離合裝置。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

每個環都具有特定數量的互鎖齒型,上圖所展示的是18齒的棘輪環。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

當然也有其他,比如36齒(上圖)和54齒,這些棘輪環可以直接安裝在原有花鼓內。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

ChrisKing花鼓中的行星齒輪被放置在了靠近花鼓殼體中心的位置。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

塔基底部的螺旋花鍵用來把兩個棘輪環鎖定在一起,可以抵抗強大的扭矩。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Zipp Cognition花鼓內部的離合機構看起來很不同尋常,但是實質上還是一種棘輪環結構,其中的彈簧被磁鐵所代替。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

離合機構的關鍵部分是兩個鋼製的棘輪環,但是隻有一個具有斜齒(右側),另個棘輪環為扁平的,並帶有開口,可以和斜齒結合在一起。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Shimano的Scylence系統的分解圖,注意彈簧加載的黃色棘輪環和由螺旋花鍵連接的綠色棘輪環。本質也是行星棘輪結構。

就像上邊圖片所展示的,DT並不是目前市場上唯一使用該設計的品牌。ChrisKing在1996年也獲得了這一離合結構的專利,並添加了一個螺旋花鍵來鎖緊棘輪環。還有Mavic 的Instant Drive 360,Zipp的Axial Clutch以及shimano的Scylence,不過shimano的頂級XTR上的設計是完全靜音的,而在更低級別上做了少許的改動,有細微的敲擊聲。

在這種結構的花鼓,響聲和響數取決於棘輪環上的齒數,並且在大多數的情況下,它們是不能被調整的。當然也有例外,比如DT的棘輪環售後市場就提供了18-32-54等規格,可以通過更換不同齒數改變聲音和咬合角度。(後邊就會講到)

30款頂級花鼓塔基工作原理「二」:DT派別裡腦洞大開的花鼓設計 - 西瓜視頻

30款頂級花鼓工作原理「二」:自行車塔基離合機構的機械魅力

滾子和楔形離合機構

正如標題所示,並不是所有的花鼓都是圍繞著棘輪而設計。在一些花鼓上,它們通過滾子離合機構來實現離合驅動輪組。這種設計可以帶來非常快速的響應和完全靜音的滑行,但是由於本身結構的原因,這種花鼓的重量要比棘輪結構的花鼓重的多,這也限制了它的普及。

由於滾子離合機構中並沒有棘輪結構,所以滑行時是靜音的。一圈滾子圍繞著驅動軸,每個驅動軸都像是滾子下面的軸承座,當兩者結合時,滾子就會被壓在花鼓殼體上完成驅動。滾子通過彈簧加載,可以在滑行時自行縮回,但是必須在整個機構中使用硬化鋼,不然就會有在重載下被卡住的風險。

楔形離合機構有著和滾子離合機構相同的原理。最大的不同就是使用了不對稱的“楔形塊”,這種楔形塊可以通過“晃動”和驅動軸結合,而不是像滾子那樣在驅動軸上滑動。當塔基轉動驅動輪組時,楔形塊移動,並鎖定住塔基上的驅動軸,花鼓和塔基完成結合。當負載消失後,楔形塊就會通過彈簧鬆開解鎖。

"

大家好,歡迎大家收看新一期的單車基械匠。

在我們過去的視頻和文章裡,曾經詳細的介紹過自行車花鼓塔基裡的離合機構的工作原理。在今天的內容中,我們將一邊簡單回顧一下當時的內容,然後再深入的瞭解一下這些離合結構的優缺點以及相關的一些專有名詞的含義。其中包括了塔基響應角度,踩踏反應角度和傳動比。以及這兩個數據在公路車和山地車上的作用以及影響。最近,我們還對花鼓離合機構的阻力以及影響花鼓的價格的因素做了分析。當然,如果你喜歡,你也可以直接滑到你感興趣的位置進行閱讀。

標準塔基離合機構

上個世紀的80,90年代,飛輪中的離合機構開始逐漸被放置在塔基內部的離合機構所取代。Shimano的塔基是由一顆大螺絲直接固定在花鼓殼體上的,理論上來說,這個塔基內的離合機構無需保養,shimano的建議是壞了直接更換,拆裝也都比較方便(當然,想保養也是可以的)。但是更多的品牌則是通過把離合機構直接放置在花鼓殼體內來解決問題,這也是我們今天最常見到的塔基離合結構。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Shimano一直以來都是使用的這種由一顆螺絲,通過花鍵讓花鼓和塔基離合固定在一起的方式製造花鼓。他們的建議是,一旦塔基損壞或者磨損,就可以直接更換。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

這也是目前很多品牌都在使用的結構,離合機構被放置在了花鼓殼體內,可以更方便的進行拆卸和維修。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

棘爪通過彈簧被固定在塔基的中心邊緣,通過咬合殼體內的棘齒進行結合。上圖是一個Fulcrum的三爪結構,通過一個O型鋼絲簧進行固定。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

其他品牌也有為每個棘爪都單獨提供彈簧的結構。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Extralite一直以來都是輕量化的代表,為了減重,內部僅有兩個棘爪由一個O型彈簧固定。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Rotor的Rvolver的結構比較特殊,但是原理是相同的,這裡的棘爪實際上是圓柱型的。

當塔基和花鼓向著相反的方向旋轉時,內部的棘齒和棘爪就不會咬合,因此塔基就可以自由旋轉。棘齒每次敲擊在棘爪上的聲音,就是我們平時在花鼓上聽到的“噠噠”聲。

這些“噠噠”聲的頻率主要取決於兩點:一是車輪轉動的速度;第二就是棘齒環上的齒數。更多的齒數總是會有頻率更高的“噠噠”聲。

而棘爪敲擊棘齒的力度和音量,則和棘爪的數量,固定棘爪的彈簧剛度,材料以及內部的潤滑脂的使用量有關係。不過,需要注意的是,剛剛上邊提到的這些特性,都是天生的,是無法通過後期去改變聲音類型或者咬合角度的,雖然添加或者減少一些潤滑脂可以讓敲擊的聲音更明亮或者更暗淡一些,但是這從根本上來說是沒有改變的。

30款頂級花鼓塔基工作原理「一」:精密加工+精妙搭配=高效傳輸 - 西瓜視頻

30款頂級花鼓塔基工作原理「一」:精密加工+精妙搭配=高效傳輸

星型齒輪(star ratchets,也常被叫做行星齒輪)離合結構

90年代早期,WilliamHugi發明了另外一種棘輪離合機構,他放棄了棘爪結構,轉而使用由兩個彈簧提供動力的棘輪環結構。兩個棘輪環以軸向旋轉的形式對向放置。當車輪被驅動時,兩個棘輪環上的每一個齒都會咬合,結合面積更大,結合點更多。

1995年,DT SWISS首次使用Hugi的行星齒輪系統,不久之後兩家公司就進行了合併。也就是從那個時候開始,行星齒輪一直都是DT高端花鼓的代表性設計。其他公司包括Bontrager,Giant和Roval也被授權使用該技術。

關於行星齒輪的叫法上的歧義,就不多解釋了,自行車上的這個行星齒輪,不是很多人理解上的行星齒輪,知道的自然懂是怎麼回事兒,就不要在文章底部秀:這就不是行星齒輪,等等這樣的留言了。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

DT的行星齒輪系統一半在塔基內部,一半在花鼓內部,無需工具即可進行拆卸。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

兩個彈簧加載的棘輪環用作塔基和花鼓之間的離合裝置。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

每個環都具有特定數量的互鎖齒型,上圖所展示的是18齒的棘輪環。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

當然也有其他,比如36齒(上圖)和54齒,這些棘輪環可以直接安裝在原有花鼓內。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

ChrisKing花鼓中的行星齒輪被放置在了靠近花鼓殼體中心的位置。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

塔基底部的螺旋花鍵用來把兩個棘輪環鎖定在一起,可以抵抗強大的扭矩。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Zipp Cognition花鼓內部的離合機構看起來很不同尋常,但是實質上還是一種棘輪環結構,其中的彈簧被磁鐵所代替。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

離合機構的關鍵部分是兩個鋼製的棘輪環,但是隻有一個具有斜齒(右側),另個棘輪環為扁平的,並帶有開口,可以和斜齒結合在一起。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Shimano的Scylence系統的分解圖,注意彈簧加載的黃色棘輪環和由螺旋花鍵連接的綠色棘輪環。本質也是行星棘輪結構。

就像上邊圖片所展示的,DT並不是目前市場上唯一使用該設計的品牌。ChrisKing在1996年也獲得了這一離合結構的專利,並添加了一個螺旋花鍵來鎖緊棘輪環。還有Mavic 的Instant Drive 360,Zipp的Axial Clutch以及shimano的Scylence,不過shimano的頂級XTR上的設計是完全靜音的,而在更低級別上做了少許的改動,有細微的敲擊聲。

在這種結構的花鼓,響聲和響數取決於棘輪環上的齒數,並且在大多數的情況下,它們是不能被調整的。當然也有例外,比如DT的棘輪環售後市場就提供了18-32-54等規格,可以通過更換不同齒數改變聲音和咬合角度。(後邊就會講到)

30款頂級花鼓塔基工作原理「二」:DT派別裡腦洞大開的花鼓設計 - 西瓜視頻

30款頂級花鼓工作原理「二」:自行車塔基離合機構的機械魅力

滾子和楔形離合機構

正如標題所示,並不是所有的花鼓都是圍繞著棘輪而設計。在一些花鼓上,它們通過滾子離合機構來實現離合驅動輪組。這種設計可以帶來非常快速的響應和完全靜音的滑行,但是由於本身結構的原因,這種花鼓的重量要比棘輪結構的花鼓重的多,這也限制了它的普及。

由於滾子離合機構中並沒有棘輪結構,所以滑行時是靜音的。一圈滾子圍繞著驅動軸,每個驅動軸都像是滾子下面的軸承座,當兩者結合時,滾子就會被壓在花鼓殼體上完成驅動。滾子通過彈簧加載,可以在滑行時自行縮回,但是必須在整個機構中使用硬化鋼,不然就會有在重載下被卡住的風險。

楔形離合機構有著和滾子離合機構相同的原理。最大的不同就是使用了不對稱的“楔形塊”,這種楔形塊可以通過“晃動”和驅動軸結合,而不是像滾子那樣在驅動軸上滑動。當塔基轉動驅動輪組時,楔形塊移動,並鎖定住塔基上的驅動軸,花鼓和塔基完成結合。當負載消失後,楔形塊就會通過彈簧鬆開解鎖。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

20世紀初,自行車行業一直都在試驗滾子離合機構。這是Cane Creek在90年代出售的滾子離合花鼓,不過幾年就停產了。

"

大家好,歡迎大家收看新一期的單車基械匠。

在我們過去的視頻和文章裡,曾經詳細的介紹過自行車花鼓塔基裡的離合機構的工作原理。在今天的內容中,我們將一邊簡單回顧一下當時的內容,然後再深入的瞭解一下這些離合結構的優缺點以及相關的一些專有名詞的含義。其中包括了塔基響應角度,踩踏反應角度和傳動比。以及這兩個數據在公路車和山地車上的作用以及影響。最近,我們還對花鼓離合機構的阻力以及影響花鼓的價格的因素做了分析。當然,如果你喜歡,你也可以直接滑到你感興趣的位置進行閱讀。

標準塔基離合機構

上個世紀的80,90年代,飛輪中的離合機構開始逐漸被放置在塔基內部的離合機構所取代。Shimano的塔基是由一顆大螺絲直接固定在花鼓殼體上的,理論上來說,這個塔基內的離合機構無需保養,shimano的建議是壞了直接更換,拆裝也都比較方便(當然,想保養也是可以的)。但是更多的品牌則是通過把離合機構直接放置在花鼓殼體內來解決問題,這也是我們今天最常見到的塔基離合結構。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Shimano一直以來都是使用的這種由一顆螺絲,通過花鍵讓花鼓和塔基離合固定在一起的方式製造花鼓。他們的建議是,一旦塔基損壞或者磨損,就可以直接更換。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

這也是目前很多品牌都在使用的結構,離合機構被放置在了花鼓殼體內,可以更方便的進行拆卸和維修。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

棘爪通過彈簧被固定在塔基的中心邊緣,通過咬合殼體內的棘齒進行結合。上圖是一個Fulcrum的三爪結構,通過一個O型鋼絲簧進行固定。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

其他品牌也有為每個棘爪都單獨提供彈簧的結構。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Extralite一直以來都是輕量化的代表,為了減重,內部僅有兩個棘爪由一個O型彈簧固定。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Rotor的Rvolver的結構比較特殊,但是原理是相同的,這裡的棘爪實際上是圓柱型的。

當塔基和花鼓向著相反的方向旋轉時,內部的棘齒和棘爪就不會咬合,因此塔基就可以自由旋轉。棘齒每次敲擊在棘爪上的聲音,就是我們平時在花鼓上聽到的“噠噠”聲。

這些“噠噠”聲的頻率主要取決於兩點:一是車輪轉動的速度;第二就是棘齒環上的齒數。更多的齒數總是會有頻率更高的“噠噠”聲。

而棘爪敲擊棘齒的力度和音量,則和棘爪的數量,固定棘爪的彈簧剛度,材料以及內部的潤滑脂的使用量有關係。不過,需要注意的是,剛剛上邊提到的這些特性,都是天生的,是無法通過後期去改變聲音類型或者咬合角度的,雖然添加或者減少一些潤滑脂可以讓敲擊的聲音更明亮或者更暗淡一些,但是這從根本上來說是沒有改變的。

30款頂級花鼓塔基工作原理「一」:精密加工+精妙搭配=高效傳輸 - 西瓜視頻

30款頂級花鼓塔基工作原理「一」:精密加工+精妙搭配=高效傳輸

星型齒輪(star ratchets,也常被叫做行星齒輪)離合結構

90年代早期,WilliamHugi發明了另外一種棘輪離合機構,他放棄了棘爪結構,轉而使用由兩個彈簧提供動力的棘輪環結構。兩個棘輪環以軸向旋轉的形式對向放置。當車輪被驅動時,兩個棘輪環上的每一個齒都會咬合,結合面積更大,結合點更多。

1995年,DT SWISS首次使用Hugi的行星齒輪系統,不久之後兩家公司就進行了合併。也就是從那個時候開始,行星齒輪一直都是DT高端花鼓的代表性設計。其他公司包括Bontrager,Giant和Roval也被授權使用該技術。

關於行星齒輪的叫法上的歧義,就不多解釋了,自行車上的這個行星齒輪,不是很多人理解上的行星齒輪,知道的自然懂是怎麼回事兒,就不要在文章底部秀:這就不是行星齒輪,等等這樣的留言了。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

DT的行星齒輪系統一半在塔基內部,一半在花鼓內部,無需工具即可進行拆卸。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

兩個彈簧加載的棘輪環用作塔基和花鼓之間的離合裝置。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

每個環都具有特定數量的互鎖齒型,上圖所展示的是18齒的棘輪環。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

當然也有其他,比如36齒(上圖)和54齒,這些棘輪環可以直接安裝在原有花鼓內。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

ChrisKing花鼓中的行星齒輪被放置在了靠近花鼓殼體中心的位置。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

塔基底部的螺旋花鍵用來把兩個棘輪環鎖定在一起,可以抵抗強大的扭矩。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Zipp Cognition花鼓內部的離合機構看起來很不同尋常,但是實質上還是一種棘輪環結構,其中的彈簧被磁鐵所代替。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

離合機構的關鍵部分是兩個鋼製的棘輪環,但是隻有一個具有斜齒(右側),另個棘輪環為扁平的,並帶有開口,可以和斜齒結合在一起。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Shimano的Scylence系統的分解圖,注意彈簧加載的黃色棘輪環和由螺旋花鍵連接的綠色棘輪環。本質也是行星棘輪結構。

就像上邊圖片所展示的,DT並不是目前市場上唯一使用該設計的品牌。ChrisKing在1996年也獲得了這一離合結構的專利,並添加了一個螺旋花鍵來鎖緊棘輪環。還有Mavic 的Instant Drive 360,Zipp的Axial Clutch以及shimano的Scylence,不過shimano的頂級XTR上的設計是完全靜音的,而在更低級別上做了少許的改動,有細微的敲擊聲。

在這種結構的花鼓,響聲和響數取決於棘輪環上的齒數,並且在大多數的情況下,它們是不能被調整的。當然也有例外,比如DT的棘輪環售後市場就提供了18-32-54等規格,可以通過更換不同齒數改變聲音和咬合角度。(後邊就會講到)

30款頂級花鼓塔基工作原理「二」:DT派別裡腦洞大開的花鼓設計 - 西瓜視頻

30款頂級花鼓工作原理「二」:自行車塔基離合機構的機械魅力

滾子和楔形離合機構

正如標題所示,並不是所有的花鼓都是圍繞著棘輪而設計。在一些花鼓上,它們通過滾子離合機構來實現離合驅動輪組。這種設計可以帶來非常快速的響應和完全靜音的滑行,但是由於本身結構的原因,這種花鼓的重量要比棘輪結構的花鼓重的多,這也限制了它的普及。

由於滾子離合機構中並沒有棘輪結構,所以滑行時是靜音的。一圈滾子圍繞著驅動軸,每個驅動軸都像是滾子下面的軸承座,當兩者結合時,滾子就會被壓在花鼓殼體上完成驅動。滾子通過彈簧加載,可以在滑行時自行縮回,但是必須在整個機構中使用硬化鋼,不然就會有在重載下被卡住的風險。

楔形離合機構有著和滾子離合機構相同的原理。最大的不同就是使用了不對稱的“楔形塊”,這種楔形塊可以通過“晃動”和驅動軸結合,而不是像滾子那樣在驅動軸上滑動。當塔基轉動驅動輪組時,楔形塊移動,並鎖定住塔基上的驅動軸,花鼓和塔基完成結合。當負載消失後,楔形塊就會通過彈簧鬆開解鎖。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

20世紀初,自行車行業一直都在試驗滾子離合機構。這是Cane Creek在90年代出售的滾子離合花鼓,不過幾年就停產了。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

表面來看,Onyx的花鼓和其他品牌並沒有什麼不同。

"

大家好,歡迎大家收看新一期的單車基械匠。

在我們過去的視頻和文章裡,曾經詳細的介紹過自行車花鼓塔基裡的離合機構的工作原理。在今天的內容中,我們將一邊簡單回顧一下當時的內容,然後再深入的瞭解一下這些離合結構的優缺點以及相關的一些專有名詞的含義。其中包括了塔基響應角度,踩踏反應角度和傳動比。以及這兩個數據在公路車和山地車上的作用以及影響。最近,我們還對花鼓離合機構的阻力以及影響花鼓的價格的因素做了分析。當然,如果你喜歡,你也可以直接滑到你感興趣的位置進行閱讀。

標準塔基離合機構

上個世紀的80,90年代,飛輪中的離合機構開始逐漸被放置在塔基內部的離合機構所取代。Shimano的塔基是由一顆大螺絲直接固定在花鼓殼體上的,理論上來說,這個塔基內的離合機構無需保養,shimano的建議是壞了直接更換,拆裝也都比較方便(當然,想保養也是可以的)。但是更多的品牌則是通過把離合機構直接放置在花鼓殼體內來解決問題,這也是我們今天最常見到的塔基離合結構。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Shimano一直以來都是使用的這種由一顆螺絲,通過花鍵讓花鼓和塔基離合固定在一起的方式製造花鼓。他們的建議是,一旦塔基損壞或者磨損,就可以直接更換。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

這也是目前很多品牌都在使用的結構,離合機構被放置在了花鼓殼體內,可以更方便的進行拆卸和維修。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

棘爪通過彈簧被固定在塔基的中心邊緣,通過咬合殼體內的棘齒進行結合。上圖是一個Fulcrum的三爪結構,通過一個O型鋼絲簧進行固定。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

其他品牌也有為每個棘爪都單獨提供彈簧的結構。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Extralite一直以來都是輕量化的代表,為了減重,內部僅有兩個棘爪由一個O型彈簧固定。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Rotor的Rvolver的結構比較特殊,但是原理是相同的,這裡的棘爪實際上是圓柱型的。

當塔基和花鼓向著相反的方向旋轉時,內部的棘齒和棘爪就不會咬合,因此塔基就可以自由旋轉。棘齒每次敲擊在棘爪上的聲音,就是我們平時在花鼓上聽到的“噠噠”聲。

這些“噠噠”聲的頻率主要取決於兩點:一是車輪轉動的速度;第二就是棘齒環上的齒數。更多的齒數總是會有頻率更高的“噠噠”聲。

而棘爪敲擊棘齒的力度和音量,則和棘爪的數量,固定棘爪的彈簧剛度,材料以及內部的潤滑脂的使用量有關係。不過,需要注意的是,剛剛上邊提到的這些特性,都是天生的,是無法通過後期去改變聲音類型或者咬合角度的,雖然添加或者減少一些潤滑脂可以讓敲擊的聲音更明亮或者更暗淡一些,但是這從根本上來說是沒有改變的。

30款頂級花鼓塔基工作原理「一」:精密加工+精妙搭配=高效傳輸 - 西瓜視頻

30款頂級花鼓塔基工作原理「一」:精密加工+精妙搭配=高效傳輸

星型齒輪(star ratchets,也常被叫做行星齒輪)離合結構

90年代早期,WilliamHugi發明了另外一種棘輪離合機構,他放棄了棘爪結構,轉而使用由兩個彈簧提供動力的棘輪環結構。兩個棘輪環以軸向旋轉的形式對向放置。當車輪被驅動時,兩個棘輪環上的每一個齒都會咬合,結合面積更大,結合點更多。

1995年,DT SWISS首次使用Hugi的行星齒輪系統,不久之後兩家公司就進行了合併。也就是從那個時候開始,行星齒輪一直都是DT高端花鼓的代表性設計。其他公司包括Bontrager,Giant和Roval也被授權使用該技術。

關於行星齒輪的叫法上的歧義,就不多解釋了,自行車上的這個行星齒輪,不是很多人理解上的行星齒輪,知道的自然懂是怎麼回事兒,就不要在文章底部秀:這就不是行星齒輪,等等這樣的留言了。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

DT的行星齒輪系統一半在塔基內部,一半在花鼓內部,無需工具即可進行拆卸。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

兩個彈簧加載的棘輪環用作塔基和花鼓之間的離合裝置。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

每個環都具有特定數量的互鎖齒型,上圖所展示的是18齒的棘輪環。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

當然也有其他,比如36齒(上圖)和54齒,這些棘輪環可以直接安裝在原有花鼓內。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

ChrisKing花鼓中的行星齒輪被放置在了靠近花鼓殼體中心的位置。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

塔基底部的螺旋花鍵用來把兩個棘輪環鎖定在一起,可以抵抗強大的扭矩。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Zipp Cognition花鼓內部的離合機構看起來很不同尋常,但是實質上還是一種棘輪環結構,其中的彈簧被磁鐵所代替。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

離合機構的關鍵部分是兩個鋼製的棘輪環,但是隻有一個具有斜齒(右側),另個棘輪環為扁平的,並帶有開口,可以和斜齒結合在一起。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Shimano的Scylence系統的分解圖,注意彈簧加載的黃色棘輪環和由螺旋花鍵連接的綠色棘輪環。本質也是行星棘輪結構。

就像上邊圖片所展示的,DT並不是目前市場上唯一使用該設計的品牌。ChrisKing在1996年也獲得了這一離合結構的專利,並添加了一個螺旋花鍵來鎖緊棘輪環。還有Mavic 的Instant Drive 360,Zipp的Axial Clutch以及shimano的Scylence,不過shimano的頂級XTR上的設計是完全靜音的,而在更低級別上做了少許的改動,有細微的敲擊聲。

在這種結構的花鼓,響聲和響數取決於棘輪環上的齒數,並且在大多數的情況下,它們是不能被調整的。當然也有例外,比如DT的棘輪環售後市場就提供了18-32-54等規格,可以通過更換不同齒數改變聲音和咬合角度。(後邊就會講到)

30款頂級花鼓塔基工作原理「二」:DT派別裡腦洞大開的花鼓設計 - 西瓜視頻

30款頂級花鼓工作原理「二」:自行車塔基離合機構的機械魅力

滾子和楔形離合機構

正如標題所示,並不是所有的花鼓都是圍繞著棘輪而設計。在一些花鼓上,它們通過滾子離合機構來實現離合驅動輪組。這種設計可以帶來非常快速的響應和完全靜音的滑行,但是由於本身結構的原因,這種花鼓的重量要比棘輪結構的花鼓重的多,這也限制了它的普及。

由於滾子離合機構中並沒有棘輪結構,所以滑行時是靜音的。一圈滾子圍繞著驅動軸,每個驅動軸都像是滾子下面的軸承座,當兩者結合時,滾子就會被壓在花鼓殼體上完成驅動。滾子通過彈簧加載,可以在滑行時自行縮回,但是必須在整個機構中使用硬化鋼,不然就會有在重載下被卡住的風險。

楔形離合機構有著和滾子離合機構相同的原理。最大的不同就是使用了不對稱的“楔形塊”,這種楔形塊可以通過“晃動”和驅動軸結合,而不是像滾子那樣在驅動軸上滑動。當塔基轉動驅動輪組時,楔形塊移動,並鎖定住塔基上的驅動軸,花鼓和塔基完成結合。當負載消失後,楔形塊就會通過彈簧鬆開解鎖。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

20世紀初,自行車行業一直都在試驗滾子離合機構。這是Cane Creek在90年代出售的滾子離合花鼓,不過幾年就停產了。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

表面來看,Onyx的花鼓和其他品牌並沒有什麼不同。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

但是,在Onyx花鼓的內部沒有棘輪結構。內部的兩排銀色金屬塊就是上邊提到的楔形塊,可以完成瞬間結合並且滑行時完全靜音。

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大家好,歡迎大家收看新一期的單車基械匠。

在我們過去的視頻和文章裡,曾經詳細的介紹過自行車花鼓塔基裡的離合機構的工作原理。在今天的內容中,我們將一邊簡單回顧一下當時的內容,然後再深入的瞭解一下這些離合結構的優缺點以及相關的一些專有名詞的含義。其中包括了塔基響應角度,踩踏反應角度和傳動比。以及這兩個數據在公路車和山地車上的作用以及影響。最近,我們還對花鼓離合機構的阻力以及影響花鼓的價格的因素做了分析。當然,如果你喜歡,你也可以直接滑到你感興趣的位置進行閱讀。

標準塔基離合機構

上個世紀的80,90年代,飛輪中的離合機構開始逐漸被放置在塔基內部的離合機構所取代。Shimano的塔基是由一顆大螺絲直接固定在花鼓殼體上的,理論上來說,這個塔基內的離合機構無需保養,shimano的建議是壞了直接更換,拆裝也都比較方便(當然,想保養也是可以的)。但是更多的品牌則是通過把離合機構直接放置在花鼓殼體內來解決問題,這也是我們今天最常見到的塔基離合結構。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Shimano一直以來都是使用的這種由一顆螺絲,通過花鍵讓花鼓和塔基離合固定在一起的方式製造花鼓。他們的建議是,一旦塔基損壞或者磨損,就可以直接更換。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

這也是目前很多品牌都在使用的結構,離合機構被放置在了花鼓殼體內,可以更方便的進行拆卸和維修。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

棘爪通過彈簧被固定在塔基的中心邊緣,通過咬合殼體內的棘齒進行結合。上圖是一個Fulcrum的三爪結構,通過一個O型鋼絲簧進行固定。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

其他品牌也有為每個棘爪都單獨提供彈簧的結構。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Extralite一直以來都是輕量化的代表,為了減重,內部僅有兩個棘爪由一個O型彈簧固定。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Rotor的Rvolver的結構比較特殊,但是原理是相同的,這裡的棘爪實際上是圓柱型的。

當塔基和花鼓向著相反的方向旋轉時,內部的棘齒和棘爪就不會咬合,因此塔基就可以自由旋轉。棘齒每次敲擊在棘爪上的聲音,就是我們平時在花鼓上聽到的“噠噠”聲。

這些“噠噠”聲的頻率主要取決於兩點:一是車輪轉動的速度;第二就是棘齒環上的齒數。更多的齒數總是會有頻率更高的“噠噠”聲。

而棘爪敲擊棘齒的力度和音量,則和棘爪的數量,固定棘爪的彈簧剛度,材料以及內部的潤滑脂的使用量有關係。不過,需要注意的是,剛剛上邊提到的這些特性,都是天生的,是無法通過後期去改變聲音類型或者咬合角度的,雖然添加或者減少一些潤滑脂可以讓敲擊的聲音更明亮或者更暗淡一些,但是這從根本上來說是沒有改變的。

30款頂級花鼓塔基工作原理「一」:精密加工+精妙搭配=高效傳輸 - 西瓜視頻

30款頂級花鼓塔基工作原理「一」:精密加工+精妙搭配=高效傳輸

星型齒輪(star ratchets,也常被叫做行星齒輪)離合結構

90年代早期,WilliamHugi發明了另外一種棘輪離合機構,他放棄了棘爪結構,轉而使用由兩個彈簧提供動力的棘輪環結構。兩個棘輪環以軸向旋轉的形式對向放置。當車輪被驅動時,兩個棘輪環上的每一個齒都會咬合,結合面積更大,結合點更多。

1995年,DT SWISS首次使用Hugi的行星齒輪系統,不久之後兩家公司就進行了合併。也就是從那個時候開始,行星齒輪一直都是DT高端花鼓的代表性設計。其他公司包括Bontrager,Giant和Roval也被授權使用該技術。

關於行星齒輪的叫法上的歧義,就不多解釋了,自行車上的這個行星齒輪,不是很多人理解上的行星齒輪,知道的自然懂是怎麼回事兒,就不要在文章底部秀:這就不是行星齒輪,等等這樣的留言了。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

DT的行星齒輪系統一半在塔基內部,一半在花鼓內部,無需工具即可進行拆卸。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

兩個彈簧加載的棘輪環用作塔基和花鼓之間的離合裝置。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

每個環都具有特定數量的互鎖齒型,上圖所展示的是18齒的棘輪環。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

當然也有其他,比如36齒(上圖)和54齒,這些棘輪環可以直接安裝在原有花鼓內。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

ChrisKing花鼓中的行星齒輪被放置在了靠近花鼓殼體中心的位置。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

塔基底部的螺旋花鍵用來把兩個棘輪環鎖定在一起,可以抵抗強大的扭矩。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Zipp Cognition花鼓內部的離合機構看起來很不同尋常,但是實質上還是一種棘輪環結構,其中的彈簧被磁鐵所代替。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

離合機構的關鍵部分是兩個鋼製的棘輪環,但是隻有一個具有斜齒(右側),另個棘輪環為扁平的,並帶有開口,可以和斜齒結合在一起。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Shimano的Scylence系統的分解圖,注意彈簧加載的黃色棘輪環和由螺旋花鍵連接的綠色棘輪環。本質也是行星棘輪結構。

就像上邊圖片所展示的,DT並不是目前市場上唯一使用該設計的品牌。ChrisKing在1996年也獲得了這一離合結構的專利,並添加了一個螺旋花鍵來鎖緊棘輪環。還有Mavic 的Instant Drive 360,Zipp的Axial Clutch以及shimano的Scylence,不過shimano的頂級XTR上的設計是完全靜音的,而在更低級別上做了少許的改動,有細微的敲擊聲。

在這種結構的花鼓,響聲和響數取決於棘輪環上的齒數,並且在大多數的情況下,它們是不能被調整的。當然也有例外,比如DT的棘輪環售後市場就提供了18-32-54等規格,可以通過更換不同齒數改變聲音和咬合角度。(後邊就會講到)

30款頂級花鼓塔基工作原理「二」:DT派別裡腦洞大開的花鼓設計 - 西瓜視頻

30款頂級花鼓工作原理「二」:自行車塔基離合機構的機械魅力

滾子和楔形離合機構

正如標題所示,並不是所有的花鼓都是圍繞著棘輪而設計。在一些花鼓上,它們通過滾子離合機構來實現離合驅動輪組。這種設計可以帶來非常快速的響應和完全靜音的滑行,但是由於本身結構的原因,這種花鼓的重量要比棘輪結構的花鼓重的多,這也限制了它的普及。

由於滾子離合機構中並沒有棘輪結構,所以滑行時是靜音的。一圈滾子圍繞著驅動軸,每個驅動軸都像是滾子下面的軸承座,當兩者結合時,滾子就會被壓在花鼓殼體上完成驅動。滾子通過彈簧加載,可以在滑行時自行縮回,但是必須在整個機構中使用硬化鋼,不然就會有在重載下被卡住的風險。

楔形離合機構有著和滾子離合機構相同的原理。最大的不同就是使用了不對稱的“楔形塊”,這種楔形塊可以通過“晃動”和驅動軸結合,而不是像滾子那樣在驅動軸上滑動。當塔基轉動驅動輪組時,楔形塊移動,並鎖定住塔基上的驅動軸,花鼓和塔基完成結合。當負載消失後,楔形塊就會通過彈簧鬆開解鎖。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

20世紀初,自行車行業一直都在試驗滾子離合機構。這是Cane Creek在90年代出售的滾子離合花鼓,不過幾年就停產了。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

表面來看,Onyx的花鼓和其他品牌並沒有什麼不同。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

但是,在Onyx花鼓的內部沒有棘輪結構。內部的兩排銀色金屬塊就是上邊提到的楔形塊,可以完成瞬間結合並且滑行時完全靜音。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Onyx花鼓的驅動軸是完全光滑的,因此楔形塊可以在任何一個位置上結合,和棘輪結構相比,這大大的降低了響應角度。注意看內部的不對稱結構的楔形塊。

對於滾子和楔形離合結構的花鼓來說,除了靜音滑行和接近瞬間的響應速度以外,在滑行時的阻力也是要小於棘輪結構的。這除了可以提高滑行速度以外,在某些情況下,還可以減少在大飛輪上時的踏板反擊。

儘管它有著種種的優點和吸引力,但是在當前的市場上,這種機構的花鼓並不多見。90年代,shimano製造了一些滾子結構的山地車花鼓(被稱為“Silent Clutch”),但是早已停產,如今shimano在售的滾子結構,只有Alfine和Nexus內變速花鼓。而其他的品牌還有True Precision Components製造的山地車和BMX花鼓,以及Onyx製造的楔形離合花鼓。如今關於這類離合結構的可靠性問題基本已經消除,所以目前唯一的缺點恐怕就是重量了。

30款頂級花鼓塔基工作原理「三」:那些罕見的塔基特殊離合機構 - 西瓜視頻

30款頂級花鼓塔基工作原理「三」:那些罕見的塔基特殊離合機構

響應角度

在花鼓上,除了大家最關心的響聲和響數,其實還有更多值得關心的問題。每個花鼓都有一個固定的響應角度,也就是完成每一次咬合,塔基需要旋轉多遠的問題。

對於棘輪結構的花鼓來說,這個角度主要取決於棘齒環的齒數。如下圖所示,左側的結構具有 18個棘齒,每完成一次離合需要旋轉20°。而右側的結構具有36個棘齒,數量增加了一倍,所以離合角度也響應的減少了一半,僅需10°即可完成咬合。

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大家好,歡迎大家收看新一期的單車基械匠。

在我們過去的視頻和文章裡,曾經詳細的介紹過自行車花鼓塔基裡的離合機構的工作原理。在今天的內容中,我們將一邊簡單回顧一下當時的內容,然後再深入的瞭解一下這些離合結構的優缺點以及相關的一些專有名詞的含義。其中包括了塔基響應角度,踩踏反應角度和傳動比。以及這兩個數據在公路車和山地車上的作用以及影響。最近,我們還對花鼓離合機構的阻力以及影響花鼓的價格的因素做了分析。當然,如果你喜歡,你也可以直接滑到你感興趣的位置進行閱讀。

標準塔基離合機構

上個世紀的80,90年代,飛輪中的離合機構開始逐漸被放置在塔基內部的離合機構所取代。Shimano的塔基是由一顆大螺絲直接固定在花鼓殼體上的,理論上來說,這個塔基內的離合機構無需保養,shimano的建議是壞了直接更換,拆裝也都比較方便(當然,想保養也是可以的)。但是更多的品牌則是通過把離合機構直接放置在花鼓殼體內來解決問題,這也是我們今天最常見到的塔基離合結構。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Shimano一直以來都是使用的這種由一顆螺絲,通過花鍵讓花鼓和塔基離合固定在一起的方式製造花鼓。他們的建議是,一旦塔基損壞或者磨損,就可以直接更換。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

這也是目前很多品牌都在使用的結構,離合機構被放置在了花鼓殼體內,可以更方便的進行拆卸和維修。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

棘爪通過彈簧被固定在塔基的中心邊緣,通過咬合殼體內的棘齒進行結合。上圖是一個Fulcrum的三爪結構,通過一個O型鋼絲簧進行固定。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

其他品牌也有為每個棘爪都單獨提供彈簧的結構。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Extralite一直以來都是輕量化的代表,為了減重,內部僅有兩個棘爪由一個O型彈簧固定。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Rotor的Rvolver的結構比較特殊,但是原理是相同的,這裡的棘爪實際上是圓柱型的。

當塔基和花鼓向著相反的方向旋轉時,內部的棘齒和棘爪就不會咬合,因此塔基就可以自由旋轉。棘齒每次敲擊在棘爪上的聲音,就是我們平時在花鼓上聽到的“噠噠”聲。

這些“噠噠”聲的頻率主要取決於兩點:一是車輪轉動的速度;第二就是棘齒環上的齒數。更多的齒數總是會有頻率更高的“噠噠”聲。

而棘爪敲擊棘齒的力度和音量,則和棘爪的數量,固定棘爪的彈簧剛度,材料以及內部的潤滑脂的使用量有關係。不過,需要注意的是,剛剛上邊提到的這些特性,都是天生的,是無法通過後期去改變聲音類型或者咬合角度的,雖然添加或者減少一些潤滑脂可以讓敲擊的聲音更明亮或者更暗淡一些,但是這從根本上來說是沒有改變的。

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星型齒輪(star ratchets,也常被叫做行星齒輪)離合結構

90年代早期,WilliamHugi發明了另外一種棘輪離合機構,他放棄了棘爪結構,轉而使用由兩個彈簧提供動力的棘輪環結構。兩個棘輪環以軸向旋轉的形式對向放置。當車輪被驅動時,兩個棘輪環上的每一個齒都會咬合,結合面積更大,結合點更多。

1995年,DT SWISS首次使用Hugi的行星齒輪系統,不久之後兩家公司就進行了合併。也就是從那個時候開始,行星齒輪一直都是DT高端花鼓的代表性設計。其他公司包括Bontrager,Giant和Roval也被授權使用該技術。

關於行星齒輪的叫法上的歧義,就不多解釋了,自行車上的這個行星齒輪,不是很多人理解上的行星齒輪,知道的自然懂是怎麼回事兒,就不要在文章底部秀:這就不是行星齒輪,等等這樣的留言了。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

DT的行星齒輪系統一半在塔基內部,一半在花鼓內部,無需工具即可進行拆卸。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

兩個彈簧加載的棘輪環用作塔基和花鼓之間的離合裝置。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

每個環都具有特定數量的互鎖齒型,上圖所展示的是18齒的棘輪環。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

當然也有其他,比如36齒(上圖)和54齒,這些棘輪環可以直接安裝在原有花鼓內。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

ChrisKing花鼓中的行星齒輪被放置在了靠近花鼓殼體中心的位置。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

塔基底部的螺旋花鍵用來把兩個棘輪環鎖定在一起,可以抵抗強大的扭矩。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Zipp Cognition花鼓內部的離合機構看起來很不同尋常,但是實質上還是一種棘輪環結構,其中的彈簧被磁鐵所代替。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

離合機構的關鍵部分是兩個鋼製的棘輪環,但是隻有一個具有斜齒(右側),另個棘輪環為扁平的,並帶有開口,可以和斜齒結合在一起。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Shimano的Scylence系統的分解圖,注意彈簧加載的黃色棘輪環和由螺旋花鍵連接的綠色棘輪環。本質也是行星棘輪結構。

就像上邊圖片所展示的,DT並不是目前市場上唯一使用該設計的品牌。ChrisKing在1996年也獲得了這一離合結構的專利,並添加了一個螺旋花鍵來鎖緊棘輪環。還有Mavic 的Instant Drive 360,Zipp的Axial Clutch以及shimano的Scylence,不過shimano的頂級XTR上的設計是完全靜音的,而在更低級別上做了少許的改動,有細微的敲擊聲。

在這種結構的花鼓,響聲和響數取決於棘輪環上的齒數,並且在大多數的情況下,它們是不能被調整的。當然也有例外,比如DT的棘輪環售後市場就提供了18-32-54等規格,可以通過更換不同齒數改變聲音和咬合角度。(後邊就會講到)

30款頂級花鼓塔基工作原理「二」:DT派別裡腦洞大開的花鼓設計 - 西瓜視頻

30款頂級花鼓工作原理「二」:自行車塔基離合機構的機械魅力

滾子和楔形離合機構

正如標題所示,並不是所有的花鼓都是圍繞著棘輪而設計。在一些花鼓上,它們通過滾子離合機構來實現離合驅動輪組。這種設計可以帶來非常快速的響應和完全靜音的滑行,但是由於本身結構的原因,這種花鼓的重量要比棘輪結構的花鼓重的多,這也限制了它的普及。

由於滾子離合機構中並沒有棘輪結構,所以滑行時是靜音的。一圈滾子圍繞著驅動軸,每個驅動軸都像是滾子下面的軸承座,當兩者結合時,滾子就會被壓在花鼓殼體上完成驅動。滾子通過彈簧加載,可以在滑行時自行縮回,但是必須在整個機構中使用硬化鋼,不然就會有在重載下被卡住的風險。

楔形離合機構有著和滾子離合機構相同的原理。最大的不同就是使用了不對稱的“楔形塊”,這種楔形塊可以通過“晃動”和驅動軸結合,而不是像滾子那樣在驅動軸上滑動。當塔基轉動驅動輪組時,楔形塊移動,並鎖定住塔基上的驅動軸,花鼓和塔基完成結合。當負載消失後,楔形塊就會通過彈簧鬆開解鎖。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

20世紀初,自行車行業一直都在試驗滾子離合機構。這是Cane Creek在90年代出售的滾子離合花鼓,不過幾年就停產了。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

表面來看,Onyx的花鼓和其他品牌並沒有什麼不同。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

但是,在Onyx花鼓的內部沒有棘輪結構。內部的兩排銀色金屬塊就是上邊提到的楔形塊,可以完成瞬間結合並且滑行時完全靜音。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Onyx花鼓的驅動軸是完全光滑的,因此楔形塊可以在任何一個位置上結合,和棘輪結構相比,這大大的降低了響應角度。注意看內部的不對稱結構的楔形塊。

對於滾子和楔形離合結構的花鼓來說,除了靜音滑行和接近瞬間的響應速度以外,在滑行時的阻力也是要小於棘輪結構的。這除了可以提高滑行速度以外,在某些情況下,還可以減少在大飛輪上時的踏板反擊。

儘管它有著種種的優點和吸引力,但是在當前的市場上,這種機構的花鼓並不多見。90年代,shimano製造了一些滾子結構的山地車花鼓(被稱為“Silent Clutch”),但是早已停產,如今shimano在售的滾子結構,只有Alfine和Nexus內變速花鼓。而其他的品牌還有True Precision Components製造的山地車和BMX花鼓,以及Onyx製造的楔形離合花鼓。如今關於這類離合結構的可靠性問題基本已經消除,所以目前唯一的缺點恐怕就是重量了。

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30款頂級花鼓塔基工作原理「三」:那些罕見的塔基特殊離合機構

響應角度

在花鼓上,除了大家最關心的響聲和響數,其實還有更多值得關心的問題。每個花鼓都有一個固定的響應角度,也就是完成每一次咬合,塔基需要旋轉多遠的問題。

對於棘輪結構的花鼓來說,這個角度主要取決於棘齒環的齒數。如下圖所示,左側的結構具有 18個棘齒,每完成一次離合需要旋轉20°。而右側的結構具有36個棘齒,數量增加了一倍,所以離合角度也響應的減少了一半,僅需10°即可完成咬合。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

響應角度會隨著棘齒密度的增加而減小。

顯然,在棘輪離合的機構中,增加棘齒的數量可以減小咬合角度,但是這個數量是有限制的。當達到一定程度的時候,棘齒會過於細小,而無法承受踩踏時的扭矩。

不過,也有在不改變棘齒數量的情況下,增加結合密度的方法。也就是通過增加額外的一組棘爪,並和之前的一組棘爪形成一定的偏移角度的方法來實現。這也就是Industry Nine(I9)可以通過60個棘齒達到120個結合點的方法,而Kappius和Profile則通過採用三組或者四組偏移角度的棘爪進一步創造出了200個結合點的花鼓。

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大家好,歡迎大家收看新一期的單車基械匠。

在我們過去的視頻和文章裡,曾經詳細的介紹過自行車花鼓塔基裡的離合機構的工作原理。在今天的內容中,我們將一邊簡單回顧一下當時的內容,然後再深入的瞭解一下這些離合結構的優缺點以及相關的一些專有名詞的含義。其中包括了塔基響應角度,踩踏反應角度和傳動比。以及這兩個數據在公路車和山地車上的作用以及影響。最近,我們還對花鼓離合機構的阻力以及影響花鼓的價格的因素做了分析。當然,如果你喜歡,你也可以直接滑到你感興趣的位置進行閱讀。

標準塔基離合機構

上個世紀的80,90年代,飛輪中的離合機構開始逐漸被放置在塔基內部的離合機構所取代。Shimano的塔基是由一顆大螺絲直接固定在花鼓殼體上的,理論上來說,這個塔基內的離合機構無需保養,shimano的建議是壞了直接更換,拆裝也都比較方便(當然,想保養也是可以的)。但是更多的品牌則是通過把離合機構直接放置在花鼓殼體內來解決問題,這也是我們今天最常見到的塔基離合結構。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Shimano一直以來都是使用的這種由一顆螺絲,通過花鍵讓花鼓和塔基離合固定在一起的方式製造花鼓。他們的建議是,一旦塔基損壞或者磨損,就可以直接更換。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

這也是目前很多品牌都在使用的結構,離合機構被放置在了花鼓殼體內,可以更方便的進行拆卸和維修。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

棘爪通過彈簧被固定在塔基的中心邊緣,通過咬合殼體內的棘齒進行結合。上圖是一個Fulcrum的三爪結構,通過一個O型鋼絲簧進行固定。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

其他品牌也有為每個棘爪都單獨提供彈簧的結構。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Extralite一直以來都是輕量化的代表,為了減重,內部僅有兩個棘爪由一個O型彈簧固定。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Rotor的Rvolver的結構比較特殊,但是原理是相同的,這裡的棘爪實際上是圓柱型的。

當塔基和花鼓向著相反的方向旋轉時,內部的棘齒和棘爪就不會咬合,因此塔基就可以自由旋轉。棘齒每次敲擊在棘爪上的聲音,就是我們平時在花鼓上聽到的“噠噠”聲。

這些“噠噠”聲的頻率主要取決於兩點:一是車輪轉動的速度;第二就是棘齒環上的齒數。更多的齒數總是會有頻率更高的“噠噠”聲。

而棘爪敲擊棘齒的力度和音量,則和棘爪的數量,固定棘爪的彈簧剛度,材料以及內部的潤滑脂的使用量有關係。不過,需要注意的是,剛剛上邊提到的這些特性,都是天生的,是無法通過後期去改變聲音類型或者咬合角度的,雖然添加或者減少一些潤滑脂可以讓敲擊的聲音更明亮或者更暗淡一些,但是這從根本上來說是沒有改變的。

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星型齒輪(star ratchets,也常被叫做行星齒輪)離合結構

90年代早期,WilliamHugi發明了另外一種棘輪離合機構,他放棄了棘爪結構,轉而使用由兩個彈簧提供動力的棘輪環結構。兩個棘輪環以軸向旋轉的形式對向放置。當車輪被驅動時,兩個棘輪環上的每一個齒都會咬合,結合面積更大,結合點更多。

1995年,DT SWISS首次使用Hugi的行星齒輪系統,不久之後兩家公司就進行了合併。也就是從那個時候開始,行星齒輪一直都是DT高端花鼓的代表性設計。其他公司包括Bontrager,Giant和Roval也被授權使用該技術。

關於行星齒輪的叫法上的歧義,就不多解釋了,自行車上的這個行星齒輪,不是很多人理解上的行星齒輪,知道的自然懂是怎麼回事兒,就不要在文章底部秀:這就不是行星齒輪,等等這樣的留言了。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

DT的行星齒輪系統一半在塔基內部,一半在花鼓內部,無需工具即可進行拆卸。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

兩個彈簧加載的棘輪環用作塔基和花鼓之間的離合裝置。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

每個環都具有特定數量的互鎖齒型,上圖所展示的是18齒的棘輪環。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

當然也有其他,比如36齒(上圖)和54齒,這些棘輪環可以直接安裝在原有花鼓內。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

ChrisKing花鼓中的行星齒輪被放置在了靠近花鼓殼體中心的位置。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

塔基底部的螺旋花鍵用來把兩個棘輪環鎖定在一起,可以抵抗強大的扭矩。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Zipp Cognition花鼓內部的離合機構看起來很不同尋常,但是實質上還是一種棘輪環結構,其中的彈簧被磁鐵所代替。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

離合機構的關鍵部分是兩個鋼製的棘輪環,但是隻有一個具有斜齒(右側),另個棘輪環為扁平的,並帶有開口,可以和斜齒結合在一起。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Shimano的Scylence系統的分解圖,注意彈簧加載的黃色棘輪環和由螺旋花鍵連接的綠色棘輪環。本質也是行星棘輪結構。

就像上邊圖片所展示的,DT並不是目前市場上唯一使用該設計的品牌。ChrisKing在1996年也獲得了這一離合結構的專利,並添加了一個螺旋花鍵來鎖緊棘輪環。還有Mavic 的Instant Drive 360,Zipp的Axial Clutch以及shimano的Scylence,不過shimano的頂級XTR上的設計是完全靜音的,而在更低級別上做了少許的改動,有細微的敲擊聲。

在這種結構的花鼓,響聲和響數取決於棘輪環上的齒數,並且在大多數的情況下,它們是不能被調整的。當然也有例外,比如DT的棘輪環售後市場就提供了18-32-54等規格,可以通過更換不同齒數改變聲音和咬合角度。(後邊就會講到)

30款頂級花鼓塔基工作原理「二」:DT派別裡腦洞大開的花鼓設計 - 西瓜視頻

30款頂級花鼓工作原理「二」:自行車塔基離合機構的機械魅力

滾子和楔形離合機構

正如標題所示,並不是所有的花鼓都是圍繞著棘輪而設計。在一些花鼓上,它們通過滾子離合機構來實現離合驅動輪組。這種設計可以帶來非常快速的響應和完全靜音的滑行,但是由於本身結構的原因,這種花鼓的重量要比棘輪結構的花鼓重的多,這也限制了它的普及。

由於滾子離合機構中並沒有棘輪結構,所以滑行時是靜音的。一圈滾子圍繞著驅動軸,每個驅動軸都像是滾子下面的軸承座,當兩者結合時,滾子就會被壓在花鼓殼體上完成驅動。滾子通過彈簧加載,可以在滑行時自行縮回,但是必須在整個機構中使用硬化鋼,不然就會有在重載下被卡住的風險。

楔形離合機構有著和滾子離合機構相同的原理。最大的不同就是使用了不對稱的“楔形塊”,這種楔形塊可以通過“晃動”和驅動軸結合,而不是像滾子那樣在驅動軸上滑動。當塔基轉動驅動輪組時,楔形塊移動,並鎖定住塔基上的驅動軸,花鼓和塔基完成結合。當負載消失後,楔形塊就會通過彈簧鬆開解鎖。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

20世紀初,自行車行業一直都在試驗滾子離合機構。這是Cane Creek在90年代出售的滾子離合花鼓,不過幾年就停產了。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

表面來看,Onyx的花鼓和其他品牌並沒有什麼不同。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

但是,在Onyx花鼓的內部沒有棘輪結構。內部的兩排銀色金屬塊就是上邊提到的楔形塊,可以完成瞬間結合並且滑行時完全靜音。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Onyx花鼓的驅動軸是完全光滑的,因此楔形塊可以在任何一個位置上結合,和棘輪結構相比,這大大的降低了響應角度。注意看內部的不對稱結構的楔形塊。

對於滾子和楔形離合結構的花鼓來說,除了靜音滑行和接近瞬間的響應速度以外,在滑行時的阻力也是要小於棘輪結構的。這除了可以提高滑行速度以外,在某些情況下,還可以減少在大飛輪上時的踏板反擊。

儘管它有著種種的優點和吸引力,但是在當前的市場上,這種機構的花鼓並不多見。90年代,shimano製造了一些滾子結構的山地車花鼓(被稱為“Silent Clutch”),但是早已停產,如今shimano在售的滾子結構,只有Alfine和Nexus內變速花鼓。而其他的品牌還有True Precision Components製造的山地車和BMX花鼓,以及Onyx製造的楔形離合花鼓。如今關於這類離合結構的可靠性問題基本已經消除,所以目前唯一的缺點恐怕就是重量了。

30款頂級花鼓塔基工作原理「三」:那些罕見的塔基特殊離合機構 - 西瓜視頻

30款頂級花鼓塔基工作原理「三」:那些罕見的塔基特殊離合機構

響應角度

在花鼓上,除了大家最關心的響聲和響數,其實還有更多值得關心的問題。每個花鼓都有一個固定的響應角度,也就是完成每一次咬合,塔基需要旋轉多遠的問題。

對於棘輪結構的花鼓來說,這個角度主要取決於棘齒環的齒數。如下圖所示,左側的結構具有 18個棘齒,每完成一次離合需要旋轉20°。而右側的結構具有36個棘齒,數量增加了一倍,所以離合角度也響應的減少了一半,僅需10°即可完成咬合。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

響應角度會隨著棘齒密度的增加而減小。

顯然,在棘輪離合的機構中,增加棘齒的數量可以減小咬合角度,但是這個數量是有限制的。當達到一定程度的時候,棘齒會過於細小,而無法承受踩踏時的扭矩。

不過,也有在不改變棘齒數量的情況下,增加結合密度的方法。也就是通過增加額外的一組棘爪,並和之前的一組棘爪形成一定的偏移角度的方法來實現。這也就是Industry Nine(I9)可以通過60個棘齒達到120個結合點的方法,而Kappius和Profile則通過採用三組或者四組偏移角度的棘爪進一步創造出了200個結合點的花鼓。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

I9的花鼓有兩組共六個棘爪組成,通過偏移角度,可以在60齒的棘齒環上行程120個結合點,使響應角度達到了3°。

滾子和楔形離合機構的花鼓,可以在任何位置完成離合,所以可以理解為有無數個結合點。在滾子/楔形塊和驅動軸之間確實存在一些間隙,並且會隨著負載的不同而發生變化。因此,這些花鼓的響應角度不能像棘輪結構的花鼓那樣進行測量,我們在這裡簡單的把它理解成瞬間聯動。

給花鼓增加更多的結合點玩家就需要更多的投入,不過並不總是越多越好。對於山地車和公路車來說,一般公路車的影響角度都會較大,而山地車花鼓的結合點密度一般更高。(如下圖)。而這樣的設計也是有原因的,因為兩種不同的車型之間,齒比是存在差異的,而這些差異會對牙盤腿的齒隙量(踩踏中空出來的角度)有很大影響,下邊我們就會提到。

"

大家好,歡迎大家收看新一期的單車基械匠。

在我們過去的視頻和文章裡,曾經詳細的介紹過自行車花鼓塔基裡的離合機構的工作原理。在今天的內容中,我們將一邊簡單回顧一下當時的內容,然後再深入的瞭解一下這些離合結構的優缺點以及相關的一些專有名詞的含義。其中包括了塔基響應角度,踩踏反應角度和傳動比。以及這兩個數據在公路車和山地車上的作用以及影響。最近,我們還對花鼓離合機構的阻力以及影響花鼓的價格的因素做了分析。當然,如果你喜歡,你也可以直接滑到你感興趣的位置進行閱讀。

標準塔基離合機構

上個世紀的80,90年代,飛輪中的離合機構開始逐漸被放置在塔基內部的離合機構所取代。Shimano的塔基是由一顆大螺絲直接固定在花鼓殼體上的,理論上來說,這個塔基內的離合機構無需保養,shimano的建議是壞了直接更換,拆裝也都比較方便(當然,想保養也是可以的)。但是更多的品牌則是通過把離合機構直接放置在花鼓殼體內來解決問題,這也是我們今天最常見到的塔基離合結構。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Shimano一直以來都是使用的這種由一顆螺絲,通過花鍵讓花鼓和塔基離合固定在一起的方式製造花鼓。他們的建議是,一旦塔基損壞或者磨損,就可以直接更換。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

這也是目前很多品牌都在使用的結構,離合機構被放置在了花鼓殼體內,可以更方便的進行拆卸和維修。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

棘爪通過彈簧被固定在塔基的中心邊緣,通過咬合殼體內的棘齒進行結合。上圖是一個Fulcrum的三爪結構,通過一個O型鋼絲簧進行固定。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

其他品牌也有為每個棘爪都單獨提供彈簧的結構。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Extralite一直以來都是輕量化的代表,為了減重,內部僅有兩個棘爪由一個O型彈簧固定。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Rotor的Rvolver的結構比較特殊,但是原理是相同的,這裡的棘爪實際上是圓柱型的。

當塔基和花鼓向著相反的方向旋轉時,內部的棘齒和棘爪就不會咬合,因此塔基就可以自由旋轉。棘齒每次敲擊在棘爪上的聲音,就是我們平時在花鼓上聽到的“噠噠”聲。

這些“噠噠”聲的頻率主要取決於兩點:一是車輪轉動的速度;第二就是棘齒環上的齒數。更多的齒數總是會有頻率更高的“噠噠”聲。

而棘爪敲擊棘齒的力度和音量,則和棘爪的數量,固定棘爪的彈簧剛度,材料以及內部的潤滑脂的使用量有關係。不過,需要注意的是,剛剛上邊提到的這些特性,都是天生的,是無法通過後期去改變聲音類型或者咬合角度的,雖然添加或者減少一些潤滑脂可以讓敲擊的聲音更明亮或者更暗淡一些,但是這從根本上來說是沒有改變的。

30款頂級花鼓塔基工作原理「一」:精密加工+精妙搭配=高效傳輸 - 西瓜視頻

30款頂級花鼓塔基工作原理「一」:精密加工+精妙搭配=高效傳輸

星型齒輪(star ratchets,也常被叫做行星齒輪)離合結構

90年代早期,WilliamHugi發明了另外一種棘輪離合機構,他放棄了棘爪結構,轉而使用由兩個彈簧提供動力的棘輪環結構。兩個棘輪環以軸向旋轉的形式對向放置。當車輪被驅動時,兩個棘輪環上的每一個齒都會咬合,結合面積更大,結合點更多。

1995年,DT SWISS首次使用Hugi的行星齒輪系統,不久之後兩家公司就進行了合併。也就是從那個時候開始,行星齒輪一直都是DT高端花鼓的代表性設計。其他公司包括Bontrager,Giant和Roval也被授權使用該技術。

關於行星齒輪的叫法上的歧義,就不多解釋了,自行車上的這個行星齒輪,不是很多人理解上的行星齒輪,知道的自然懂是怎麼回事兒,就不要在文章底部秀:這就不是行星齒輪,等等這樣的留言了。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

DT的行星齒輪系統一半在塔基內部,一半在花鼓內部,無需工具即可進行拆卸。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

兩個彈簧加載的棘輪環用作塔基和花鼓之間的離合裝置。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

每個環都具有特定數量的互鎖齒型,上圖所展示的是18齒的棘輪環。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

當然也有其他,比如36齒(上圖)和54齒,這些棘輪環可以直接安裝在原有花鼓內。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

ChrisKing花鼓中的行星齒輪被放置在了靠近花鼓殼體中心的位置。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

塔基底部的螺旋花鍵用來把兩個棘輪環鎖定在一起,可以抵抗強大的扭矩。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Zipp Cognition花鼓內部的離合機構看起來很不同尋常,但是實質上還是一種棘輪環結構,其中的彈簧被磁鐵所代替。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

離合機構的關鍵部分是兩個鋼製的棘輪環,但是隻有一個具有斜齒(右側),另個棘輪環為扁平的,並帶有開口,可以和斜齒結合在一起。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Shimano的Scylence系統的分解圖,注意彈簧加載的黃色棘輪環和由螺旋花鍵連接的綠色棘輪環。本質也是行星棘輪結構。

就像上邊圖片所展示的,DT並不是目前市場上唯一使用該設計的品牌。ChrisKing在1996年也獲得了這一離合結構的專利,並添加了一個螺旋花鍵來鎖緊棘輪環。還有Mavic 的Instant Drive 360,Zipp的Axial Clutch以及shimano的Scylence,不過shimano的頂級XTR上的設計是完全靜音的,而在更低級別上做了少許的改動,有細微的敲擊聲。

在這種結構的花鼓,響聲和響數取決於棘輪環上的齒數,並且在大多數的情況下,它們是不能被調整的。當然也有例外,比如DT的棘輪環售後市場就提供了18-32-54等規格,可以通過更換不同齒數改變聲音和咬合角度。(後邊就會講到)

30款頂級花鼓塔基工作原理「二」:DT派別裡腦洞大開的花鼓設計 - 西瓜視頻

30款頂級花鼓工作原理「二」:自行車塔基離合機構的機械魅力

滾子和楔形離合機構

正如標題所示,並不是所有的花鼓都是圍繞著棘輪而設計。在一些花鼓上,它們通過滾子離合機構來實現離合驅動輪組。這種設計可以帶來非常快速的響應和完全靜音的滑行,但是由於本身結構的原因,這種花鼓的重量要比棘輪結構的花鼓重的多,這也限制了它的普及。

由於滾子離合機構中並沒有棘輪結構,所以滑行時是靜音的。一圈滾子圍繞著驅動軸,每個驅動軸都像是滾子下面的軸承座,當兩者結合時,滾子就會被壓在花鼓殼體上完成驅動。滾子通過彈簧加載,可以在滑行時自行縮回,但是必須在整個機構中使用硬化鋼,不然就會有在重載下被卡住的風險。

楔形離合機構有著和滾子離合機構相同的原理。最大的不同就是使用了不對稱的“楔形塊”,這種楔形塊可以通過“晃動”和驅動軸結合,而不是像滾子那樣在驅動軸上滑動。當塔基轉動驅動輪組時,楔形塊移動,並鎖定住塔基上的驅動軸,花鼓和塔基完成結合。當負載消失後,楔形塊就會通過彈簧鬆開解鎖。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

20世紀初,自行車行業一直都在試驗滾子離合機構。這是Cane Creek在90年代出售的滾子離合花鼓,不過幾年就停產了。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

表面來看,Onyx的花鼓和其他品牌並沒有什麼不同。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

但是,在Onyx花鼓的內部沒有棘輪結構。內部的兩排銀色金屬塊就是上邊提到的楔形塊,可以完成瞬間結合並且滑行時完全靜音。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Onyx花鼓的驅動軸是完全光滑的,因此楔形塊可以在任何一個位置上結合,和棘輪結構相比,這大大的降低了響應角度。注意看內部的不對稱結構的楔形塊。

對於滾子和楔形離合結構的花鼓來說,除了靜音滑行和接近瞬間的響應速度以外,在滑行時的阻力也是要小於棘輪結構的。這除了可以提高滑行速度以外,在某些情況下,還可以減少在大飛輪上時的踏板反擊。

儘管它有著種種的優點和吸引力,但是在當前的市場上,這種機構的花鼓並不多見。90年代,shimano製造了一些滾子結構的山地車花鼓(被稱為“Silent Clutch”),但是早已停產,如今shimano在售的滾子結構,只有Alfine和Nexus內變速花鼓。而其他的品牌還有True Precision Components製造的山地車和BMX花鼓,以及Onyx製造的楔形離合花鼓。如今關於這類離合結構的可靠性問題基本已經消除,所以目前唯一的缺點恐怕就是重量了。

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30款頂級花鼓塔基工作原理「三」:那些罕見的塔基特殊離合機構

響應角度

在花鼓上,除了大家最關心的響聲和響數,其實還有更多值得關心的問題。每個花鼓都有一個固定的響應角度,也就是完成每一次咬合,塔基需要旋轉多遠的問題。

對於棘輪結構的花鼓來說,這個角度主要取決於棘齒環的齒數。如下圖所示,左側的結構具有 18個棘齒,每完成一次離合需要旋轉20°。而右側的結構具有36個棘齒,數量增加了一倍,所以離合角度也響應的減少了一半,僅需10°即可完成咬合。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

響應角度會隨著棘齒密度的增加而減小。

顯然,在棘輪離合的機構中,增加棘齒的數量可以減小咬合角度,但是這個數量是有限制的。當達到一定程度的時候,棘齒會過於細小,而無法承受踩踏時的扭矩。

不過,也有在不改變棘齒數量的情況下,增加結合密度的方法。也就是通過增加額外的一組棘爪,並和之前的一組棘爪形成一定的偏移角度的方法來實現。這也就是Industry Nine(I9)可以通過60個棘齒達到120個結合點的方法,而Kappius和Profile則通過採用三組或者四組偏移角度的棘爪進一步創造出了200個結合點的花鼓。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

I9的花鼓有兩組共六個棘爪組成,通過偏移角度,可以在60齒的棘齒環上行程120個結合點,使響應角度達到了3°。

滾子和楔形離合機構的花鼓,可以在任何位置完成離合,所以可以理解為有無數個結合點。在滾子/楔形塊和驅動軸之間確實存在一些間隙,並且會隨著負載的不同而發生變化。因此,這些花鼓的響應角度不能像棘輪結構的花鼓那樣進行測量,我們在這裡簡單的把它理解成瞬間聯動。

給花鼓增加更多的結合點玩家就需要更多的投入,不過並不總是越多越好。對於山地車和公路車來說,一般公路車的影響角度都會較大,而山地車花鼓的結合點密度一般更高。(如下圖)。而這樣的設計也是有原因的,因為兩種不同的車型之間,齒比是存在差異的,而這些差異會對牙盤腿的齒隙量(踩踏中空出來的角度)有很大影響,下邊我們就會提到。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

上圖是的第一列為品牌,第二列為型號,第三列為棘爪數量和棘齒數量,其中Roller Clutch代表了滾動離合機構。最後一個為響數和響應角度。

踩踏反應角度(牙盤腿的齒隙量)和傳動比

上邊提到的響應角度都是以花鼓為參照來計算的,但是在自行車傳動中,咬合角度是會滯後的。當車手在滑行時(或向後倒鏈條)後恢復踩踏時,可以感覺到這種滯後。而且,當棘輪結構在旋轉時,實際上也會有一定的力會通過鏈條帶動曲柄旋轉。不過,在平時的激烈使用中,這種反衝和滯後的效果並不明顯。但是在一些特殊情況下,尤其是車手在一些複雜的路況下努力恢復驅動力時,感覺就會尤為明顯。

具有更低響應角度的花鼓總是會比高響應角度的花鼓具有更小的踏板反應角度,但是最終的結果也會受到傳動比的影響。當牙盤齒數和飛輪齒數相同時,花鼓和曲柄具有相同的相應角度。但是隨著牙盤尺寸的增加,曲柄的響應角度就會相應的減小。反過來,更大的飛輪會帶來相反的效果。

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大家好,歡迎大家收看新一期的單車基械匠。

在我們過去的視頻和文章裡,曾經詳細的介紹過自行車花鼓塔基裡的離合機構的工作原理。在今天的內容中,我們將一邊簡單回顧一下當時的內容,然後再深入的瞭解一下這些離合結構的優缺點以及相關的一些專有名詞的含義。其中包括了塔基響應角度,踩踏反應角度和傳動比。以及這兩個數據在公路車和山地車上的作用以及影響。最近,我們還對花鼓離合機構的阻力以及影響花鼓的價格的因素做了分析。當然,如果你喜歡,你也可以直接滑到你感興趣的位置進行閱讀。

標準塔基離合機構

上個世紀的80,90年代,飛輪中的離合機構開始逐漸被放置在塔基內部的離合機構所取代。Shimano的塔基是由一顆大螺絲直接固定在花鼓殼體上的,理論上來說,這個塔基內的離合機構無需保養,shimano的建議是壞了直接更換,拆裝也都比較方便(當然,想保養也是可以的)。但是更多的品牌則是通過把離合機構直接放置在花鼓殼體內來解決問題,這也是我們今天最常見到的塔基離合結構。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Shimano一直以來都是使用的這種由一顆螺絲,通過花鍵讓花鼓和塔基離合固定在一起的方式製造花鼓。他們的建議是,一旦塔基損壞或者磨損,就可以直接更換。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

這也是目前很多品牌都在使用的結構,離合機構被放置在了花鼓殼體內,可以更方便的進行拆卸和維修。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

棘爪通過彈簧被固定在塔基的中心邊緣,通過咬合殼體內的棘齒進行結合。上圖是一個Fulcrum的三爪結構,通過一個O型鋼絲簧進行固定。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

其他品牌也有為每個棘爪都單獨提供彈簧的結構。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Extralite一直以來都是輕量化的代表,為了減重,內部僅有兩個棘爪由一個O型彈簧固定。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Rotor的Rvolver的結構比較特殊,但是原理是相同的,這裡的棘爪實際上是圓柱型的。

當塔基和花鼓向著相反的方向旋轉時,內部的棘齒和棘爪就不會咬合,因此塔基就可以自由旋轉。棘齒每次敲擊在棘爪上的聲音,就是我們平時在花鼓上聽到的“噠噠”聲。

這些“噠噠”聲的頻率主要取決於兩點:一是車輪轉動的速度;第二就是棘齒環上的齒數。更多的齒數總是會有頻率更高的“噠噠”聲。

而棘爪敲擊棘齒的力度和音量,則和棘爪的數量,固定棘爪的彈簧剛度,材料以及內部的潤滑脂的使用量有關係。不過,需要注意的是,剛剛上邊提到的這些特性,都是天生的,是無法通過後期去改變聲音類型或者咬合角度的,雖然添加或者減少一些潤滑脂可以讓敲擊的聲音更明亮或者更暗淡一些,但是這從根本上來說是沒有改變的。

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星型齒輪(star ratchets,也常被叫做行星齒輪)離合結構

90年代早期,WilliamHugi發明了另外一種棘輪離合機構,他放棄了棘爪結構,轉而使用由兩個彈簧提供動力的棘輪環結構。兩個棘輪環以軸向旋轉的形式對向放置。當車輪被驅動時,兩個棘輪環上的每一個齒都會咬合,結合面積更大,結合點更多。

1995年,DT SWISS首次使用Hugi的行星齒輪系統,不久之後兩家公司就進行了合併。也就是從那個時候開始,行星齒輪一直都是DT高端花鼓的代表性設計。其他公司包括Bontrager,Giant和Roval也被授權使用該技術。

關於行星齒輪的叫法上的歧義,就不多解釋了,自行車上的這個行星齒輪,不是很多人理解上的行星齒輪,知道的自然懂是怎麼回事兒,就不要在文章底部秀:這就不是行星齒輪,等等這樣的留言了。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

DT的行星齒輪系統一半在塔基內部,一半在花鼓內部,無需工具即可進行拆卸。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

兩個彈簧加載的棘輪環用作塔基和花鼓之間的離合裝置。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

每個環都具有特定數量的互鎖齒型,上圖所展示的是18齒的棘輪環。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

當然也有其他,比如36齒(上圖)和54齒,這些棘輪環可以直接安裝在原有花鼓內。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

ChrisKing花鼓中的行星齒輪被放置在了靠近花鼓殼體中心的位置。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

塔基底部的螺旋花鍵用來把兩個棘輪環鎖定在一起,可以抵抗強大的扭矩。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Zipp Cognition花鼓內部的離合機構看起來很不同尋常,但是實質上還是一種棘輪環結構,其中的彈簧被磁鐵所代替。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

離合機構的關鍵部分是兩個鋼製的棘輪環,但是隻有一個具有斜齒(右側),另個棘輪環為扁平的,並帶有開口,可以和斜齒結合在一起。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Shimano的Scylence系統的分解圖,注意彈簧加載的黃色棘輪環和由螺旋花鍵連接的綠色棘輪環。本質也是行星棘輪結構。

就像上邊圖片所展示的,DT並不是目前市場上唯一使用該設計的品牌。ChrisKing在1996年也獲得了這一離合結構的專利,並添加了一個螺旋花鍵來鎖緊棘輪環。還有Mavic 的Instant Drive 360,Zipp的Axial Clutch以及shimano的Scylence,不過shimano的頂級XTR上的設計是完全靜音的,而在更低級別上做了少許的改動,有細微的敲擊聲。

在這種結構的花鼓,響聲和響數取決於棘輪環上的齒數,並且在大多數的情況下,它們是不能被調整的。當然也有例外,比如DT的棘輪環售後市場就提供了18-32-54等規格,可以通過更換不同齒數改變聲音和咬合角度。(後邊就會講到)

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滾子和楔形離合機構

正如標題所示,並不是所有的花鼓都是圍繞著棘輪而設計。在一些花鼓上,它們通過滾子離合機構來實現離合驅動輪組。這種設計可以帶來非常快速的響應和完全靜音的滑行,但是由於本身結構的原因,這種花鼓的重量要比棘輪結構的花鼓重的多,這也限制了它的普及。

由於滾子離合機構中並沒有棘輪結構,所以滑行時是靜音的。一圈滾子圍繞著驅動軸,每個驅動軸都像是滾子下面的軸承座,當兩者結合時,滾子就會被壓在花鼓殼體上完成驅動。滾子通過彈簧加載,可以在滑行時自行縮回,但是必須在整個機構中使用硬化鋼,不然就會有在重載下被卡住的風險。

楔形離合機構有著和滾子離合機構相同的原理。最大的不同就是使用了不對稱的“楔形塊”,這種楔形塊可以通過“晃動”和驅動軸結合,而不是像滾子那樣在驅動軸上滑動。當塔基轉動驅動輪組時,楔形塊移動,並鎖定住塔基上的驅動軸,花鼓和塔基完成結合。當負載消失後,楔形塊就會通過彈簧鬆開解鎖。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

20世紀初,自行車行業一直都在試驗滾子離合機構。這是Cane Creek在90年代出售的滾子離合花鼓,不過幾年就停產了。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

表面來看,Onyx的花鼓和其他品牌並沒有什麼不同。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

但是,在Onyx花鼓的內部沒有棘輪結構。內部的兩排銀色金屬塊就是上邊提到的楔形塊,可以完成瞬間結合並且滑行時完全靜音。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Onyx花鼓的驅動軸是完全光滑的,因此楔形塊可以在任何一個位置上結合,和棘輪結構相比,這大大的降低了響應角度。注意看內部的不對稱結構的楔形塊。

對於滾子和楔形離合結構的花鼓來說,除了靜音滑行和接近瞬間的響應速度以外,在滑行時的阻力也是要小於棘輪結構的。這除了可以提高滑行速度以外,在某些情況下,還可以減少在大飛輪上時的踏板反擊。

儘管它有著種種的優點和吸引力,但是在當前的市場上,這種機構的花鼓並不多見。90年代,shimano製造了一些滾子結構的山地車花鼓(被稱為“Silent Clutch”),但是早已停產,如今shimano在售的滾子結構,只有Alfine和Nexus內變速花鼓。而其他的品牌還有True Precision Components製造的山地車和BMX花鼓,以及Onyx製造的楔形離合花鼓。如今關於這類離合結構的可靠性問題基本已經消除,所以目前唯一的缺點恐怕就是重量了。

30款頂級花鼓塔基工作原理「三」:那些罕見的塔基特殊離合機構 - 西瓜視頻

30款頂級花鼓塔基工作原理「三」:那些罕見的塔基特殊離合機構

響應角度

在花鼓上,除了大家最關心的響聲和響數,其實還有更多值得關心的問題。每個花鼓都有一個固定的響應角度,也就是完成每一次咬合,塔基需要旋轉多遠的問題。

對於棘輪結構的花鼓來說,這個角度主要取決於棘齒環的齒數。如下圖所示,左側的結構具有 18個棘齒,每完成一次離合需要旋轉20°。而右側的結構具有36個棘齒,數量增加了一倍,所以離合角度也響應的減少了一半,僅需10°即可完成咬合。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

響應角度會隨著棘齒密度的增加而減小。

顯然,在棘輪離合的機構中,增加棘齒的數量可以減小咬合角度,但是這個數量是有限制的。當達到一定程度的時候,棘齒會過於細小,而無法承受踩踏時的扭矩。

不過,也有在不改變棘齒數量的情況下,增加結合密度的方法。也就是通過增加額外的一組棘爪,並和之前的一組棘爪形成一定的偏移角度的方法來實現。這也就是Industry Nine(I9)可以通過60個棘齒達到120個結合點的方法,而Kappius和Profile則通過採用三組或者四組偏移角度的棘爪進一步創造出了200個結合點的花鼓。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

I9的花鼓有兩組共六個棘爪組成,通過偏移角度,可以在60齒的棘齒環上行程120個結合點,使響應角度達到了3°。

滾子和楔形離合機構的花鼓,可以在任何位置完成離合,所以可以理解為有無數個結合點。在滾子/楔形塊和驅動軸之間確實存在一些間隙,並且會隨著負載的不同而發生變化。因此,這些花鼓的響應角度不能像棘輪結構的花鼓那樣進行測量,我們在這裡簡單的把它理解成瞬間聯動。

給花鼓增加更多的結合點玩家就需要更多的投入,不過並不總是越多越好。對於山地車和公路車來說,一般公路車的影響角度都會較大,而山地車花鼓的結合點密度一般更高。(如下圖)。而這樣的設計也是有原因的,因為兩種不同的車型之間,齒比是存在差異的,而這些差異會對牙盤腿的齒隙量(踩踏中空出來的角度)有很大影響,下邊我們就會提到。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

上圖是的第一列為品牌,第二列為型號,第三列為棘爪數量和棘齒數量,其中Roller Clutch代表了滾動離合機構。最後一個為響數和響應角度。

踩踏反應角度(牙盤腿的齒隙量)和傳動比

上邊提到的響應角度都是以花鼓為參照來計算的,但是在自行車傳動中,咬合角度是會滯後的。當車手在滑行時(或向後倒鏈條)後恢復踩踏時,可以感覺到這種滯後。而且,當棘輪結構在旋轉時,實際上也會有一定的力會通過鏈條帶動曲柄旋轉。不過,在平時的激烈使用中,這種反衝和滯後的效果並不明顯。但是在一些特殊情況下,尤其是車手在一些複雜的路況下努力恢復驅動力時,感覺就會尤為明顯。

具有更低響應角度的花鼓總是會比高響應角度的花鼓具有更小的踏板反應角度,但是最終的結果也會受到傳動比的影響。當牙盤齒數和飛輪齒數相同時,花鼓和曲柄具有相同的相應角度。但是隨著牙盤尺寸的增加,曲柄的響應角度就會相應的減小。反過來,更大的飛輪會帶來相反的效果。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

例如,當具有20°響應角度的花鼓和比飛輪大四倍的牙盤搭配時(52X13),那麼,對於175mm的曲柄長度來說,牙盤會產生15mm的響應距離,或者說是滯後距離,這可能並不會引起你的注意。但是如果牙盤的齒數是飛輪齒數的一半時(25X50),這種情況在1X山地車上就會見到,此時曲柄的影響角度就會增加到40°,如果配合170mm的曲柄使用,那麼移動距離就會達到120mm,此時就會很明顯了。

"

大家好,歡迎大家收看新一期的單車基械匠。

在我們過去的視頻和文章裡,曾經詳細的介紹過自行車花鼓塔基裡的離合機構的工作原理。在今天的內容中,我們將一邊簡單回顧一下當時的內容,然後再深入的瞭解一下這些離合結構的優缺點以及相關的一些專有名詞的含義。其中包括了塔基響應角度,踩踏反應角度和傳動比。以及這兩個數據在公路車和山地車上的作用以及影響。最近,我們還對花鼓離合機構的阻力以及影響花鼓的價格的因素做了分析。當然,如果你喜歡,你也可以直接滑到你感興趣的位置進行閱讀。

標準塔基離合機構

上個世紀的80,90年代,飛輪中的離合機構開始逐漸被放置在塔基內部的離合機構所取代。Shimano的塔基是由一顆大螺絲直接固定在花鼓殼體上的,理論上來說,這個塔基內的離合機構無需保養,shimano的建議是壞了直接更換,拆裝也都比較方便(當然,想保養也是可以的)。但是更多的品牌則是通過把離合機構直接放置在花鼓殼體內來解決問題,這也是我們今天最常見到的塔基離合結構。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Shimano一直以來都是使用的這種由一顆螺絲,通過花鍵讓花鼓和塔基離合固定在一起的方式製造花鼓。他們的建議是,一旦塔基損壞或者磨損,就可以直接更換。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

這也是目前很多品牌都在使用的結構,離合機構被放置在了花鼓殼體內,可以更方便的進行拆卸和維修。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

棘爪通過彈簧被固定在塔基的中心邊緣,通過咬合殼體內的棘齒進行結合。上圖是一個Fulcrum的三爪結構,通過一個O型鋼絲簧進行固定。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

其他品牌也有為每個棘爪都單獨提供彈簧的結構。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Extralite一直以來都是輕量化的代表,為了減重,內部僅有兩個棘爪由一個O型彈簧固定。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Rotor的Rvolver的結構比較特殊,但是原理是相同的,這裡的棘爪實際上是圓柱型的。

當塔基和花鼓向著相反的方向旋轉時,內部的棘齒和棘爪就不會咬合,因此塔基就可以自由旋轉。棘齒每次敲擊在棘爪上的聲音,就是我們平時在花鼓上聽到的“噠噠”聲。

這些“噠噠”聲的頻率主要取決於兩點:一是車輪轉動的速度;第二就是棘齒環上的齒數。更多的齒數總是會有頻率更高的“噠噠”聲。

而棘爪敲擊棘齒的力度和音量,則和棘爪的數量,固定棘爪的彈簧剛度,材料以及內部的潤滑脂的使用量有關係。不過,需要注意的是,剛剛上邊提到的這些特性,都是天生的,是無法通過後期去改變聲音類型或者咬合角度的,雖然添加或者減少一些潤滑脂可以讓敲擊的聲音更明亮或者更暗淡一些,但是這從根本上來說是沒有改變的。

30款頂級花鼓塔基工作原理「一」:精密加工+精妙搭配=高效傳輸 - 西瓜視頻

30款頂級花鼓塔基工作原理「一」:精密加工+精妙搭配=高效傳輸

星型齒輪(star ratchets,也常被叫做行星齒輪)離合結構

90年代早期,WilliamHugi發明了另外一種棘輪離合機構,他放棄了棘爪結構,轉而使用由兩個彈簧提供動力的棘輪環結構。兩個棘輪環以軸向旋轉的形式對向放置。當車輪被驅動時,兩個棘輪環上的每一個齒都會咬合,結合面積更大,結合點更多。

1995年,DT SWISS首次使用Hugi的行星齒輪系統,不久之後兩家公司就進行了合併。也就是從那個時候開始,行星齒輪一直都是DT高端花鼓的代表性設計。其他公司包括Bontrager,Giant和Roval也被授權使用該技術。

關於行星齒輪的叫法上的歧義,就不多解釋了,自行車上的這個行星齒輪,不是很多人理解上的行星齒輪,知道的自然懂是怎麼回事兒,就不要在文章底部秀:這就不是行星齒輪,等等這樣的留言了。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

DT的行星齒輪系統一半在塔基內部,一半在花鼓內部,無需工具即可進行拆卸。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

兩個彈簧加載的棘輪環用作塔基和花鼓之間的離合裝置。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

每個環都具有特定數量的互鎖齒型,上圖所展示的是18齒的棘輪環。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

當然也有其他,比如36齒(上圖)和54齒,這些棘輪環可以直接安裝在原有花鼓內。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

ChrisKing花鼓中的行星齒輪被放置在了靠近花鼓殼體中心的位置。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

塔基底部的螺旋花鍵用來把兩個棘輪環鎖定在一起,可以抵抗強大的扭矩。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Zipp Cognition花鼓內部的離合機構看起來很不同尋常,但是實質上還是一種棘輪環結構,其中的彈簧被磁鐵所代替。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

離合機構的關鍵部分是兩個鋼製的棘輪環,但是隻有一個具有斜齒(右側),另個棘輪環為扁平的,並帶有開口,可以和斜齒結合在一起。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Shimano的Scylence系統的分解圖,注意彈簧加載的黃色棘輪環和由螺旋花鍵連接的綠色棘輪環。本質也是行星棘輪結構。

就像上邊圖片所展示的,DT並不是目前市場上唯一使用該設計的品牌。ChrisKing在1996年也獲得了這一離合結構的專利,並添加了一個螺旋花鍵來鎖緊棘輪環。還有Mavic 的Instant Drive 360,Zipp的Axial Clutch以及shimano的Scylence,不過shimano的頂級XTR上的設計是完全靜音的,而在更低級別上做了少許的改動,有細微的敲擊聲。

在這種結構的花鼓,響聲和響數取決於棘輪環上的齒數,並且在大多數的情況下,它們是不能被調整的。當然也有例外,比如DT的棘輪環售後市場就提供了18-32-54等規格,可以通過更換不同齒數改變聲音和咬合角度。(後邊就會講到)

30款頂級花鼓塔基工作原理「二」:DT派別裡腦洞大開的花鼓設計 - 西瓜視頻

30款頂級花鼓工作原理「二」:自行車塔基離合機構的機械魅力

滾子和楔形離合機構

正如標題所示,並不是所有的花鼓都是圍繞著棘輪而設計。在一些花鼓上,它們通過滾子離合機構來實現離合驅動輪組。這種設計可以帶來非常快速的響應和完全靜音的滑行,但是由於本身結構的原因,這種花鼓的重量要比棘輪結構的花鼓重的多,這也限制了它的普及。

由於滾子離合機構中並沒有棘輪結構,所以滑行時是靜音的。一圈滾子圍繞著驅動軸,每個驅動軸都像是滾子下面的軸承座,當兩者結合時,滾子就會被壓在花鼓殼體上完成驅動。滾子通過彈簧加載,可以在滑行時自行縮回,但是必須在整個機構中使用硬化鋼,不然就會有在重載下被卡住的風險。

楔形離合機構有著和滾子離合機構相同的原理。最大的不同就是使用了不對稱的“楔形塊”,這種楔形塊可以通過“晃動”和驅動軸結合,而不是像滾子那樣在驅動軸上滑動。當塔基轉動驅動輪組時,楔形塊移動,並鎖定住塔基上的驅動軸,花鼓和塔基完成結合。當負載消失後,楔形塊就會通過彈簧鬆開解鎖。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

20世紀初,自行車行業一直都在試驗滾子離合機構。這是Cane Creek在90年代出售的滾子離合花鼓,不過幾年就停產了。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

表面來看,Onyx的花鼓和其他品牌並沒有什麼不同。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

但是,在Onyx花鼓的內部沒有棘輪結構。內部的兩排銀色金屬塊就是上邊提到的楔形塊,可以完成瞬間結合並且滑行時完全靜音。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Onyx花鼓的驅動軸是完全光滑的,因此楔形塊可以在任何一個位置上結合,和棘輪結構相比,這大大的降低了響應角度。注意看內部的不對稱結構的楔形塊。

對於滾子和楔形離合結構的花鼓來說,除了靜音滑行和接近瞬間的響應速度以外,在滑行時的阻力也是要小於棘輪結構的。這除了可以提高滑行速度以外,在某些情況下,還可以減少在大飛輪上時的踏板反擊。

儘管它有著種種的優點和吸引力,但是在當前的市場上,這種機構的花鼓並不多見。90年代,shimano製造了一些滾子結構的山地車花鼓(被稱為“Silent Clutch”),但是早已停產,如今shimano在售的滾子結構,只有Alfine和Nexus內變速花鼓。而其他的品牌還有True Precision Components製造的山地車和BMX花鼓,以及Onyx製造的楔形離合花鼓。如今關於這類離合結構的可靠性問題基本已經消除,所以目前唯一的缺點恐怕就是重量了。

30款頂級花鼓塔基工作原理「三」:那些罕見的塔基特殊離合機構 - 西瓜視頻

30款頂級花鼓塔基工作原理「三」:那些罕見的塔基特殊離合機構

響應角度

在花鼓上,除了大家最關心的響聲和響數,其實還有更多值得關心的問題。每個花鼓都有一個固定的響應角度,也就是完成每一次咬合,塔基需要旋轉多遠的問題。

對於棘輪結構的花鼓來說,這個角度主要取決於棘齒環的齒數。如下圖所示,左側的結構具有 18個棘齒,每完成一次離合需要旋轉20°。而右側的結構具有36個棘齒,數量增加了一倍,所以離合角度也響應的減少了一半,僅需10°即可完成咬合。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

響應角度會隨著棘齒密度的增加而減小。

顯然,在棘輪離合的機構中,增加棘齒的數量可以減小咬合角度,但是這個數量是有限制的。當達到一定程度的時候,棘齒會過於細小,而無法承受踩踏時的扭矩。

不過,也有在不改變棘齒數量的情況下,增加結合密度的方法。也就是通過增加額外的一組棘爪,並和之前的一組棘爪形成一定的偏移角度的方法來實現。這也就是Industry Nine(I9)可以通過60個棘齒達到120個結合點的方法,而Kappius和Profile則通過採用三組或者四組偏移角度的棘爪進一步創造出了200個結合點的花鼓。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

I9的花鼓有兩組共六個棘爪組成,通過偏移角度,可以在60齒的棘齒環上行程120個結合點,使響應角度達到了3°。

滾子和楔形離合機構的花鼓,可以在任何位置完成離合,所以可以理解為有無數個結合點。在滾子/楔形塊和驅動軸之間確實存在一些間隙,並且會隨著負載的不同而發生變化。因此,這些花鼓的響應角度不能像棘輪結構的花鼓那樣進行測量,我們在這裡簡單的把它理解成瞬間聯動。

給花鼓增加更多的結合點玩家就需要更多的投入,不過並不總是越多越好。對於山地車和公路車來說,一般公路車的影響角度都會較大,而山地車花鼓的結合點密度一般更高。(如下圖)。而這樣的設計也是有原因的,因為兩種不同的車型之間,齒比是存在差異的,而這些差異會對牙盤腿的齒隙量(踩踏中空出來的角度)有很大影響,下邊我們就會提到。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

上圖是的第一列為品牌,第二列為型號,第三列為棘爪數量和棘齒數量,其中Roller Clutch代表了滾動離合機構。最後一個為響數和響應角度。

踩踏反應角度(牙盤腿的齒隙量)和傳動比

上邊提到的響應角度都是以花鼓為參照來計算的,但是在自行車傳動中,咬合角度是會滯後的。當車手在滑行時(或向後倒鏈條)後恢復踩踏時,可以感覺到這種滯後。而且,當棘輪結構在旋轉時,實際上也會有一定的力會通過鏈條帶動曲柄旋轉。不過,在平時的激烈使用中,這種反衝和滯後的效果並不明顯。但是在一些特殊情況下,尤其是車手在一些複雜的路況下努力恢復驅動力時,感覺就會尤為明顯。

具有更低響應角度的花鼓總是會比高響應角度的花鼓具有更小的踏板反應角度,但是最終的結果也會受到傳動比的影響。當牙盤齒數和飛輪齒數相同時,花鼓和曲柄具有相同的相應角度。但是隨著牙盤尺寸的增加,曲柄的響應角度就會相應的減小。反過來,更大的飛輪會帶來相反的效果。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

例如,當具有20°響應角度的花鼓和比飛輪大四倍的牙盤搭配時(52X13),那麼,對於175mm的曲柄長度來說,牙盤會產生15mm的響應距離,或者說是滯後距離,這可能並不會引起你的注意。但是如果牙盤的齒數是飛輪齒數的一半時(25X50),這種情況在1X山地車上就會見到,此時曲柄的影響角度就會增加到40°,如果配合170mm的曲柄使用,那麼移動距離就會達到120mm,此時就會很明顯了。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

上圖不同顏色的線條代表了不同響應角度的花鼓,從3°到20°。縱座標曲柄移動的距離,橫座標為傳動比(比如1就是表示牙盤和飛輪的齒數相同)。可以比較直觀的看到不同的花鼓響應角度和傳動比對牙盤響應距離的影響。

因此,更高的齒比減少了曲柄反應的距離,而更低的齒比會增加響應距離,如上圖所示,很明顯在較低的傳動比下,車手會更容易受到影響,比如山地車手。此時,反應角度更小的花鼓,就會在低傳動比時提供更好的反應速度。這種情況特別是在更低齒比時,會更加明顯(見下圖)。

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大家好,歡迎大家收看新一期的單車基械匠。

在我們過去的視頻和文章裡,曾經詳細的介紹過自行車花鼓塔基裡的離合機構的工作原理。在今天的內容中,我們將一邊簡單回顧一下當時的內容,然後再深入的瞭解一下這些離合結構的優缺點以及相關的一些專有名詞的含義。其中包括了塔基響應角度,踩踏反應角度和傳動比。以及這兩個數據在公路車和山地車上的作用以及影響。最近,我們還對花鼓離合機構的阻力以及影響花鼓的價格的因素做了分析。當然,如果你喜歡,你也可以直接滑到你感興趣的位置進行閱讀。

標準塔基離合機構

上個世紀的80,90年代,飛輪中的離合機構開始逐漸被放置在塔基內部的離合機構所取代。Shimano的塔基是由一顆大螺絲直接固定在花鼓殼體上的,理論上來說,這個塔基內的離合機構無需保養,shimano的建議是壞了直接更換,拆裝也都比較方便(當然,想保養也是可以的)。但是更多的品牌則是通過把離合機構直接放置在花鼓殼體內來解決問題,這也是我們今天最常見到的塔基離合結構。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Shimano一直以來都是使用的這種由一顆螺絲,通過花鍵讓花鼓和塔基離合固定在一起的方式製造花鼓。他們的建議是,一旦塔基損壞或者磨損,就可以直接更換。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

這也是目前很多品牌都在使用的結構,離合機構被放置在了花鼓殼體內,可以更方便的進行拆卸和維修。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

棘爪通過彈簧被固定在塔基的中心邊緣,通過咬合殼體內的棘齒進行結合。上圖是一個Fulcrum的三爪結構,通過一個O型鋼絲簧進行固定。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

其他品牌也有為每個棘爪都單獨提供彈簧的結構。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Extralite一直以來都是輕量化的代表,為了減重,內部僅有兩個棘爪由一個O型彈簧固定。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Rotor的Rvolver的結構比較特殊,但是原理是相同的,這裡的棘爪實際上是圓柱型的。

當塔基和花鼓向著相反的方向旋轉時,內部的棘齒和棘爪就不會咬合,因此塔基就可以自由旋轉。棘齒每次敲擊在棘爪上的聲音,就是我們平時在花鼓上聽到的“噠噠”聲。

這些“噠噠”聲的頻率主要取決於兩點:一是車輪轉動的速度;第二就是棘齒環上的齒數。更多的齒數總是會有頻率更高的“噠噠”聲。

而棘爪敲擊棘齒的力度和音量,則和棘爪的數量,固定棘爪的彈簧剛度,材料以及內部的潤滑脂的使用量有關係。不過,需要注意的是,剛剛上邊提到的這些特性,都是天生的,是無法通過後期去改變聲音類型或者咬合角度的,雖然添加或者減少一些潤滑脂可以讓敲擊的聲音更明亮或者更暗淡一些,但是這從根本上來說是沒有改變的。

30款頂級花鼓塔基工作原理「一」:精密加工+精妙搭配=高效傳輸 - 西瓜視頻

30款頂級花鼓塔基工作原理「一」:精密加工+精妙搭配=高效傳輸

星型齒輪(star ratchets,也常被叫做行星齒輪)離合結構

90年代早期,WilliamHugi發明了另外一種棘輪離合機構,他放棄了棘爪結構,轉而使用由兩個彈簧提供動力的棘輪環結構。兩個棘輪環以軸向旋轉的形式對向放置。當車輪被驅動時,兩個棘輪環上的每一個齒都會咬合,結合面積更大,結合點更多。

1995年,DT SWISS首次使用Hugi的行星齒輪系統,不久之後兩家公司就進行了合併。也就是從那個時候開始,行星齒輪一直都是DT高端花鼓的代表性設計。其他公司包括Bontrager,Giant和Roval也被授權使用該技術。

關於行星齒輪的叫法上的歧義,就不多解釋了,自行車上的這個行星齒輪,不是很多人理解上的行星齒輪,知道的自然懂是怎麼回事兒,就不要在文章底部秀:這就不是行星齒輪,等等這樣的留言了。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

DT的行星齒輪系統一半在塔基內部,一半在花鼓內部,無需工具即可進行拆卸。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

兩個彈簧加載的棘輪環用作塔基和花鼓之間的離合裝置。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

每個環都具有特定數量的互鎖齒型,上圖所展示的是18齒的棘輪環。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

當然也有其他,比如36齒(上圖)和54齒,這些棘輪環可以直接安裝在原有花鼓內。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

ChrisKing花鼓中的行星齒輪被放置在了靠近花鼓殼體中心的位置。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

塔基底部的螺旋花鍵用來把兩個棘輪環鎖定在一起,可以抵抗強大的扭矩。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Zipp Cognition花鼓內部的離合機構看起來很不同尋常,但是實質上還是一種棘輪環結構,其中的彈簧被磁鐵所代替。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

離合機構的關鍵部分是兩個鋼製的棘輪環,但是隻有一個具有斜齒(右側),另個棘輪環為扁平的,並帶有開口,可以和斜齒結合在一起。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Shimano的Scylence系統的分解圖,注意彈簧加載的黃色棘輪環和由螺旋花鍵連接的綠色棘輪環。本質也是行星棘輪結構。

就像上邊圖片所展示的,DT並不是目前市場上唯一使用該設計的品牌。ChrisKing在1996年也獲得了這一離合結構的專利,並添加了一個螺旋花鍵來鎖緊棘輪環。還有Mavic 的Instant Drive 360,Zipp的Axial Clutch以及shimano的Scylence,不過shimano的頂級XTR上的設計是完全靜音的,而在更低級別上做了少許的改動,有細微的敲擊聲。

在這種結構的花鼓,響聲和響數取決於棘輪環上的齒數,並且在大多數的情況下,它們是不能被調整的。當然也有例外,比如DT的棘輪環售後市場就提供了18-32-54等規格,可以通過更換不同齒數改變聲音和咬合角度。(後邊就會講到)

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30款頂級花鼓工作原理「二」:自行車塔基離合機構的機械魅力

滾子和楔形離合機構

正如標題所示,並不是所有的花鼓都是圍繞著棘輪而設計。在一些花鼓上,它們通過滾子離合機構來實現離合驅動輪組。這種設計可以帶來非常快速的響應和完全靜音的滑行,但是由於本身結構的原因,這種花鼓的重量要比棘輪結構的花鼓重的多,這也限制了它的普及。

由於滾子離合機構中並沒有棘輪結構,所以滑行時是靜音的。一圈滾子圍繞著驅動軸,每個驅動軸都像是滾子下面的軸承座,當兩者結合時,滾子就會被壓在花鼓殼體上完成驅動。滾子通過彈簧加載,可以在滑行時自行縮回,但是必須在整個機構中使用硬化鋼,不然就會有在重載下被卡住的風險。

楔形離合機構有著和滾子離合機構相同的原理。最大的不同就是使用了不對稱的“楔形塊”,這種楔形塊可以通過“晃動”和驅動軸結合,而不是像滾子那樣在驅動軸上滑動。當塔基轉動驅動輪組時,楔形塊移動,並鎖定住塔基上的驅動軸,花鼓和塔基完成結合。當負載消失後,楔形塊就會通過彈簧鬆開解鎖。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

20世紀初,自行車行業一直都在試驗滾子離合機構。這是Cane Creek在90年代出售的滾子離合花鼓,不過幾年就停產了。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

表面來看,Onyx的花鼓和其他品牌並沒有什麼不同。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

但是,在Onyx花鼓的內部沒有棘輪結構。內部的兩排銀色金屬塊就是上邊提到的楔形塊,可以完成瞬間結合並且滑行時完全靜音。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Onyx花鼓的驅動軸是完全光滑的,因此楔形塊可以在任何一個位置上結合,和棘輪結構相比,這大大的降低了響應角度。注意看內部的不對稱結構的楔形塊。

對於滾子和楔形離合結構的花鼓來說,除了靜音滑行和接近瞬間的響應速度以外,在滑行時的阻力也是要小於棘輪結構的。這除了可以提高滑行速度以外,在某些情況下,還可以減少在大飛輪上時的踏板反擊。

儘管它有著種種的優點和吸引力,但是在當前的市場上,這種機構的花鼓並不多見。90年代,shimano製造了一些滾子結構的山地車花鼓(被稱為“Silent Clutch”),但是早已停產,如今shimano在售的滾子結構,只有Alfine和Nexus內變速花鼓。而其他的品牌還有True Precision Components製造的山地車和BMX花鼓,以及Onyx製造的楔形離合花鼓。如今關於這類離合結構的可靠性問題基本已經消除,所以目前唯一的缺點恐怕就是重量了。

30款頂級花鼓塔基工作原理「三」:那些罕見的塔基特殊離合機構 - 西瓜視頻

30款頂級花鼓塔基工作原理「三」:那些罕見的塔基特殊離合機構

響應角度

在花鼓上,除了大家最關心的響聲和響數,其實還有更多值得關心的問題。每個花鼓都有一個固定的響應角度,也就是完成每一次咬合,塔基需要旋轉多遠的問題。

對於棘輪結構的花鼓來說,這個角度主要取決於棘齒環的齒數。如下圖所示,左側的結構具有 18個棘齒,每完成一次離合需要旋轉20°。而右側的結構具有36個棘齒,數量增加了一倍,所以離合角度也響應的減少了一半,僅需10°即可完成咬合。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

響應角度會隨著棘齒密度的增加而減小。

顯然,在棘輪離合的機構中,增加棘齒的數量可以減小咬合角度,但是這個數量是有限制的。當達到一定程度的時候,棘齒會過於細小,而無法承受踩踏時的扭矩。

不過,也有在不改變棘齒數量的情況下,增加結合密度的方法。也就是通過增加額外的一組棘爪,並和之前的一組棘爪形成一定的偏移角度的方法來實現。這也就是Industry Nine(I9)可以通過60個棘齒達到120個結合點的方法,而Kappius和Profile則通過採用三組或者四組偏移角度的棘爪進一步創造出了200個結合點的花鼓。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

I9的花鼓有兩組共六個棘爪組成,通過偏移角度,可以在60齒的棘齒環上行程120個結合點,使響應角度達到了3°。

滾子和楔形離合機構的花鼓,可以在任何位置完成離合,所以可以理解為有無數個結合點。在滾子/楔形塊和驅動軸之間確實存在一些間隙,並且會隨著負載的不同而發生變化。因此,這些花鼓的響應角度不能像棘輪結構的花鼓那樣進行測量,我們在這裡簡單的把它理解成瞬間聯動。

給花鼓增加更多的結合點玩家就需要更多的投入,不過並不總是越多越好。對於山地車和公路車來說,一般公路車的影響角度都會較大,而山地車花鼓的結合點密度一般更高。(如下圖)。而這樣的設計也是有原因的,因為兩種不同的車型之間,齒比是存在差異的,而這些差異會對牙盤腿的齒隙量(踩踏中空出來的角度)有很大影響,下邊我們就會提到。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

上圖是的第一列為品牌,第二列為型號,第三列為棘爪數量和棘齒數量,其中Roller Clutch代表了滾動離合機構。最後一個為響數和響應角度。

踩踏反應角度(牙盤腿的齒隙量)和傳動比

上邊提到的響應角度都是以花鼓為參照來計算的,但是在自行車傳動中,咬合角度是會滯後的。當車手在滑行時(或向後倒鏈條)後恢復踩踏時,可以感覺到這種滯後。而且,當棘輪結構在旋轉時,實際上也會有一定的力會通過鏈條帶動曲柄旋轉。不過,在平時的激烈使用中,這種反衝和滯後的效果並不明顯。但是在一些特殊情況下,尤其是車手在一些複雜的路況下努力恢復驅動力時,感覺就會尤為明顯。

具有更低響應角度的花鼓總是會比高響應角度的花鼓具有更小的踏板反應角度,但是最終的結果也會受到傳動比的影響。當牙盤齒數和飛輪齒數相同時,花鼓和曲柄具有相同的相應角度。但是隨著牙盤尺寸的增加,曲柄的響應角度就會相應的減小。反過來,更大的飛輪會帶來相反的效果。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

例如,當具有20°響應角度的花鼓和比飛輪大四倍的牙盤搭配時(52X13),那麼,對於175mm的曲柄長度來說,牙盤會產生15mm的響應距離,或者說是滯後距離,這可能並不會引起你的注意。但是如果牙盤的齒數是飛輪齒數的一半時(25X50),這種情況在1X山地車上就會見到,此時曲柄的影響角度就會增加到40°,如果配合170mm的曲柄使用,那麼移動距離就會達到120mm,此時就會很明顯了。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

上圖不同顏色的線條代表了不同響應角度的花鼓,從3°到20°。縱座標曲柄移動的距離,橫座標為傳動比(比如1就是表示牙盤和飛輪的齒數相同)。可以比較直觀的看到不同的花鼓響應角度和傳動比對牙盤響應距離的影響。

因此,更高的齒比減少了曲柄反應的距離,而更低的齒比會增加響應距離,如上圖所示,很明顯在較低的傳動比下,車手會更容易受到影響,比如山地車手。此時,反應角度更小的花鼓,就會在低傳動比時提供更好的反應速度。這種情況特別是在更低齒比時,會更加明顯(見下圖)。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

上圖的顏色依然是代表不同的花鼓響應角度,縱座標代表曲柄移動距離,橫座標則為固定齒比,可以比較直觀地看到不同搭配下的牙盤響應情況。

而對於曲柄長度來說,它的影響就要小的多,如下圖所示。較長的曲柄由於增加了半徑,就會產生更多的齒隙,反應距離更長,但是對於希望通過改變曲柄長度來提高響應的車手,還是提前放棄為好,最直接的方法就是更換一個響應角度更小的花鼓。不過從現實情況來看,在山地車上使用175mm曲柄長度的大有人在,雖然這會增加一些些的反應距離,但是無傷大雅。

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大家好,歡迎大家收看新一期的單車基械匠。

在我們過去的視頻和文章裡,曾經詳細的介紹過自行車花鼓塔基裡的離合機構的工作原理。在今天的內容中,我們將一邊簡單回顧一下當時的內容,然後再深入的瞭解一下這些離合結構的優缺點以及相關的一些專有名詞的含義。其中包括了塔基響應角度,踩踏反應角度和傳動比。以及這兩個數據在公路車和山地車上的作用以及影響。最近,我們還對花鼓離合機構的阻力以及影響花鼓的價格的因素做了分析。當然,如果你喜歡,你也可以直接滑到你感興趣的位置進行閱讀。

標準塔基離合機構

上個世紀的80,90年代,飛輪中的離合機構開始逐漸被放置在塔基內部的離合機構所取代。Shimano的塔基是由一顆大螺絲直接固定在花鼓殼體上的,理論上來說,這個塔基內的離合機構無需保養,shimano的建議是壞了直接更換,拆裝也都比較方便(當然,想保養也是可以的)。但是更多的品牌則是通過把離合機構直接放置在花鼓殼體內來解決問題,這也是我們今天最常見到的塔基離合結構。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Shimano一直以來都是使用的這種由一顆螺絲,通過花鍵讓花鼓和塔基離合固定在一起的方式製造花鼓。他們的建議是,一旦塔基損壞或者磨損,就可以直接更換。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

這也是目前很多品牌都在使用的結構,離合機構被放置在了花鼓殼體內,可以更方便的進行拆卸和維修。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

棘爪通過彈簧被固定在塔基的中心邊緣,通過咬合殼體內的棘齒進行結合。上圖是一個Fulcrum的三爪結構,通過一個O型鋼絲簧進行固定。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

其他品牌也有為每個棘爪都單獨提供彈簧的結構。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Extralite一直以來都是輕量化的代表,為了減重,內部僅有兩個棘爪由一個O型彈簧固定。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Rotor的Rvolver的結構比較特殊,但是原理是相同的,這裡的棘爪實際上是圓柱型的。

當塔基和花鼓向著相反的方向旋轉時,內部的棘齒和棘爪就不會咬合,因此塔基就可以自由旋轉。棘齒每次敲擊在棘爪上的聲音,就是我們平時在花鼓上聽到的“噠噠”聲。

這些“噠噠”聲的頻率主要取決於兩點:一是車輪轉動的速度;第二就是棘齒環上的齒數。更多的齒數總是會有頻率更高的“噠噠”聲。

而棘爪敲擊棘齒的力度和音量,則和棘爪的數量,固定棘爪的彈簧剛度,材料以及內部的潤滑脂的使用量有關係。不過,需要注意的是,剛剛上邊提到的這些特性,都是天生的,是無法通過後期去改變聲音類型或者咬合角度的,雖然添加或者減少一些潤滑脂可以讓敲擊的聲音更明亮或者更暗淡一些,但是這從根本上來說是沒有改變的。

30款頂級花鼓塔基工作原理「一」:精密加工+精妙搭配=高效傳輸 - 西瓜視頻

30款頂級花鼓塔基工作原理「一」:精密加工+精妙搭配=高效傳輸

星型齒輪(star ratchets,也常被叫做行星齒輪)離合結構

90年代早期,WilliamHugi發明了另外一種棘輪離合機構,他放棄了棘爪結構,轉而使用由兩個彈簧提供動力的棘輪環結構。兩個棘輪環以軸向旋轉的形式對向放置。當車輪被驅動時,兩個棘輪環上的每一個齒都會咬合,結合面積更大,結合點更多。

1995年,DT SWISS首次使用Hugi的行星齒輪系統,不久之後兩家公司就進行了合併。也就是從那個時候開始,行星齒輪一直都是DT高端花鼓的代表性設計。其他公司包括Bontrager,Giant和Roval也被授權使用該技術。

關於行星齒輪的叫法上的歧義,就不多解釋了,自行車上的這個行星齒輪,不是很多人理解上的行星齒輪,知道的自然懂是怎麼回事兒,就不要在文章底部秀:這就不是行星齒輪,等等這樣的留言了。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

DT的行星齒輪系統一半在塔基內部,一半在花鼓內部,無需工具即可進行拆卸。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

兩個彈簧加載的棘輪環用作塔基和花鼓之間的離合裝置。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

每個環都具有特定數量的互鎖齒型,上圖所展示的是18齒的棘輪環。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

當然也有其他,比如36齒(上圖)和54齒,這些棘輪環可以直接安裝在原有花鼓內。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

ChrisKing花鼓中的行星齒輪被放置在了靠近花鼓殼體中心的位置。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

塔基底部的螺旋花鍵用來把兩個棘輪環鎖定在一起,可以抵抗強大的扭矩。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Zipp Cognition花鼓內部的離合機構看起來很不同尋常,但是實質上還是一種棘輪環結構,其中的彈簧被磁鐵所代替。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

離合機構的關鍵部分是兩個鋼製的棘輪環,但是隻有一個具有斜齒(右側),另個棘輪環為扁平的,並帶有開口,可以和斜齒結合在一起。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Shimano的Scylence系統的分解圖,注意彈簧加載的黃色棘輪環和由螺旋花鍵連接的綠色棘輪環。本質也是行星棘輪結構。

就像上邊圖片所展示的,DT並不是目前市場上唯一使用該設計的品牌。ChrisKing在1996年也獲得了這一離合結構的專利,並添加了一個螺旋花鍵來鎖緊棘輪環。還有Mavic 的Instant Drive 360,Zipp的Axial Clutch以及shimano的Scylence,不過shimano的頂級XTR上的設計是完全靜音的,而在更低級別上做了少許的改動,有細微的敲擊聲。

在這種結構的花鼓,響聲和響數取決於棘輪環上的齒數,並且在大多數的情況下,它們是不能被調整的。當然也有例外,比如DT的棘輪環售後市場就提供了18-32-54等規格,可以通過更換不同齒數改變聲音和咬合角度。(後邊就會講到)

30款頂級花鼓塔基工作原理「二」:DT派別裡腦洞大開的花鼓設計 - 西瓜視頻

30款頂級花鼓工作原理「二」:自行車塔基離合機構的機械魅力

滾子和楔形離合機構

正如標題所示,並不是所有的花鼓都是圍繞著棘輪而設計。在一些花鼓上,它們通過滾子離合機構來實現離合驅動輪組。這種設計可以帶來非常快速的響應和完全靜音的滑行,但是由於本身結構的原因,這種花鼓的重量要比棘輪結構的花鼓重的多,這也限制了它的普及。

由於滾子離合機構中並沒有棘輪結構,所以滑行時是靜音的。一圈滾子圍繞著驅動軸,每個驅動軸都像是滾子下面的軸承座,當兩者結合時,滾子就會被壓在花鼓殼體上完成驅動。滾子通過彈簧加載,可以在滑行時自行縮回,但是必須在整個機構中使用硬化鋼,不然就會有在重載下被卡住的風險。

楔形離合機構有著和滾子離合機構相同的原理。最大的不同就是使用了不對稱的“楔形塊”,這種楔形塊可以通過“晃動”和驅動軸結合,而不是像滾子那樣在驅動軸上滑動。當塔基轉動驅動輪組時,楔形塊移動,並鎖定住塔基上的驅動軸,花鼓和塔基完成結合。當負載消失後,楔形塊就會通過彈簧鬆開解鎖。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

20世紀初,自行車行業一直都在試驗滾子離合機構。這是Cane Creek在90年代出售的滾子離合花鼓,不過幾年就停產了。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

表面來看,Onyx的花鼓和其他品牌並沒有什麼不同。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

但是,在Onyx花鼓的內部沒有棘輪結構。內部的兩排銀色金屬塊就是上邊提到的楔形塊,可以完成瞬間結合並且滑行時完全靜音。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Onyx花鼓的驅動軸是完全光滑的,因此楔形塊可以在任何一個位置上結合,和棘輪結構相比,這大大的降低了響應角度。注意看內部的不對稱結構的楔形塊。

對於滾子和楔形離合結構的花鼓來說,除了靜音滑行和接近瞬間的響應速度以外,在滑行時的阻力也是要小於棘輪結構的。這除了可以提高滑行速度以外,在某些情況下,還可以減少在大飛輪上時的踏板反擊。

儘管它有著種種的優點和吸引力,但是在當前的市場上,這種機構的花鼓並不多見。90年代,shimano製造了一些滾子結構的山地車花鼓(被稱為“Silent Clutch”),但是早已停產,如今shimano在售的滾子結構,只有Alfine和Nexus內變速花鼓。而其他的品牌還有True Precision Components製造的山地車和BMX花鼓,以及Onyx製造的楔形離合花鼓。如今關於這類離合結構的可靠性問題基本已經消除,所以目前唯一的缺點恐怕就是重量了。

30款頂級花鼓塔基工作原理「三」:那些罕見的塔基特殊離合機構 - 西瓜視頻

30款頂級花鼓塔基工作原理「三」:那些罕見的塔基特殊離合機構

響應角度

在花鼓上,除了大家最關心的響聲和響數,其實還有更多值得關心的問題。每個花鼓都有一個固定的響應角度,也就是完成每一次咬合,塔基需要旋轉多遠的問題。

對於棘輪結構的花鼓來說,這個角度主要取決於棘齒環的齒數。如下圖所示,左側的結構具有 18個棘齒,每完成一次離合需要旋轉20°。而右側的結構具有36個棘齒,數量增加了一倍,所以離合角度也響應的減少了一半,僅需10°即可完成咬合。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

響應角度會隨著棘齒密度的增加而減小。

顯然,在棘輪離合的機構中,增加棘齒的數量可以減小咬合角度,但是這個數量是有限制的。當達到一定程度的時候,棘齒會過於細小,而無法承受踩踏時的扭矩。

不過,也有在不改變棘齒數量的情況下,增加結合密度的方法。也就是通過增加額外的一組棘爪,並和之前的一組棘爪形成一定的偏移角度的方法來實現。這也就是Industry Nine(I9)可以通過60個棘齒達到120個結合點的方法,而Kappius和Profile則通過採用三組或者四組偏移角度的棘爪進一步創造出了200個結合點的花鼓。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

I9的花鼓有兩組共六個棘爪組成,通過偏移角度,可以在60齒的棘齒環上行程120個結合點,使響應角度達到了3°。

滾子和楔形離合機構的花鼓,可以在任何位置完成離合,所以可以理解為有無數個結合點。在滾子/楔形塊和驅動軸之間確實存在一些間隙,並且會隨著負載的不同而發生變化。因此,這些花鼓的響應角度不能像棘輪結構的花鼓那樣進行測量,我們在這裡簡單的把它理解成瞬間聯動。

給花鼓增加更多的結合點玩家就需要更多的投入,不過並不總是越多越好。對於山地車和公路車來說,一般公路車的影響角度都會較大,而山地車花鼓的結合點密度一般更高。(如下圖)。而這樣的設計也是有原因的,因為兩種不同的車型之間,齒比是存在差異的,而這些差異會對牙盤腿的齒隙量(踩踏中空出來的角度)有很大影響,下邊我們就會提到。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

上圖是的第一列為品牌,第二列為型號,第三列為棘爪數量和棘齒數量,其中Roller Clutch代表了滾動離合機構。最後一個為響數和響應角度。

踩踏反應角度(牙盤腿的齒隙量)和傳動比

上邊提到的響應角度都是以花鼓為參照來計算的,但是在自行車傳動中,咬合角度是會滯後的。當車手在滑行時(或向後倒鏈條)後恢復踩踏時,可以感覺到這種滯後。而且,當棘輪結構在旋轉時,實際上也會有一定的力會通過鏈條帶動曲柄旋轉。不過,在平時的激烈使用中,這種反衝和滯後的效果並不明顯。但是在一些特殊情況下,尤其是車手在一些複雜的路況下努力恢復驅動力時,感覺就會尤為明顯。

具有更低響應角度的花鼓總是會比高響應角度的花鼓具有更小的踏板反應角度,但是最終的結果也會受到傳動比的影響。當牙盤齒數和飛輪齒數相同時,花鼓和曲柄具有相同的相應角度。但是隨著牙盤尺寸的增加,曲柄的響應角度就會相應的減小。反過來,更大的飛輪會帶來相反的效果。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

例如,當具有20°響應角度的花鼓和比飛輪大四倍的牙盤搭配時(52X13),那麼,對於175mm的曲柄長度來說,牙盤會產生15mm的響應距離,或者說是滯後距離,這可能並不會引起你的注意。但是如果牙盤的齒數是飛輪齒數的一半時(25X50),這種情況在1X山地車上就會見到,此時曲柄的影響角度就會增加到40°,如果配合170mm的曲柄使用,那麼移動距離就會達到120mm,此時就會很明顯了。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

上圖不同顏色的線條代表了不同響應角度的花鼓,從3°到20°。縱座標曲柄移動的距離,橫座標為傳動比(比如1就是表示牙盤和飛輪的齒數相同)。可以比較直觀的看到不同的花鼓響應角度和傳動比對牙盤響應距離的影響。

因此,更高的齒比減少了曲柄反應的距離,而更低的齒比會增加響應距離,如上圖所示,很明顯在較低的傳動比下,車手會更容易受到影響,比如山地車手。此時,反應角度更小的花鼓,就會在低傳動比時提供更好的反應速度。這種情況特別是在更低齒比時,會更加明顯(見下圖)。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

上圖的顏色依然是代表不同的花鼓響應角度,縱座標代表曲柄移動距離,橫座標則為固定齒比,可以比較直觀地看到不同搭配下的牙盤響應情況。

而對於曲柄長度來說,它的影響就要小的多,如下圖所示。較長的曲柄由於增加了半徑,就會產生更多的齒隙,反應距離更長,但是對於希望通過改變曲柄長度來提高響應的車手,還是提前放棄為好,最直接的方法就是更換一個響應角度更小的花鼓。不過從現實情況來看,在山地車上使用175mm曲柄長度的大有人在,雖然這會增加一些些的反應距離,但是無傷大雅。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

上圖不同顏色表示不同的曲柄長度,縱座標為曲柄移動距離,橫座標為不同的花鼓影響角度。針對齒比為0.64(32X50)的情況。曲柄移動距離以mm為單位。

性能優勢是什麼?

從表面來看,具有更低響應角度的花鼓可以提高效率,因為他可以減少踩踏間隙,因此,只要車手恢復踩踏,馬上就會有直接的動力傳遞。不過,除了在非常低的齒比搭配下,其他時候,牙盤的反應差別是非常小的,幾乎可以忽略。

所以,對於公路車來說,更小的反應角度並沒有什麼幫助,尤其是公路車手通常會有更高的齒比搭配和更高的踏頻的情況下。另外,公路車滑行的機會也更少,並且也不怎麼需要向後踩動踏板。雖然在過彎後,更快的反應速度會提供一定的優勢,但對於公路車來說,這樣的技術性路線通常較少,車手往往會更加專注於卡位,轉彎,跟隨,剎車和空氣動力學性能,而不是依靠一個更小反應角度的花鼓來提供給自己優勢。

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大家好,歡迎大家收看新一期的單車基械匠。

在我們過去的視頻和文章裡,曾經詳細的介紹過自行車花鼓塔基裡的離合機構的工作原理。在今天的內容中,我們將一邊簡單回顧一下當時的內容,然後再深入的瞭解一下這些離合結構的優缺點以及相關的一些專有名詞的含義。其中包括了塔基響應角度,踩踏反應角度和傳動比。以及這兩個數據在公路車和山地車上的作用以及影響。最近,我們還對花鼓離合機構的阻力以及影響花鼓的價格的因素做了分析。當然,如果你喜歡,你也可以直接滑到你感興趣的位置進行閱讀。

標準塔基離合機構

上個世紀的80,90年代,飛輪中的離合機構開始逐漸被放置在塔基內部的離合機構所取代。Shimano的塔基是由一顆大螺絲直接固定在花鼓殼體上的,理論上來說,這個塔基內的離合機構無需保養,shimano的建議是壞了直接更換,拆裝也都比較方便(當然,想保養也是可以的)。但是更多的品牌則是通過把離合機構直接放置在花鼓殼體內來解決問題,這也是我們今天最常見到的塔基離合結構。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Shimano一直以來都是使用的這種由一顆螺絲,通過花鍵讓花鼓和塔基離合固定在一起的方式製造花鼓。他們的建議是,一旦塔基損壞或者磨損,就可以直接更換。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

這也是目前很多品牌都在使用的結構,離合機構被放置在了花鼓殼體內,可以更方便的進行拆卸和維修。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

棘爪通過彈簧被固定在塔基的中心邊緣,通過咬合殼體內的棘齒進行結合。上圖是一個Fulcrum的三爪結構,通過一個O型鋼絲簧進行固定。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

其他品牌也有為每個棘爪都單獨提供彈簧的結構。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Extralite一直以來都是輕量化的代表,為了減重,內部僅有兩個棘爪由一個O型彈簧固定。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Rotor的Rvolver的結構比較特殊,但是原理是相同的,這裡的棘爪實際上是圓柱型的。

當塔基和花鼓向著相反的方向旋轉時,內部的棘齒和棘爪就不會咬合,因此塔基就可以自由旋轉。棘齒每次敲擊在棘爪上的聲音,就是我們平時在花鼓上聽到的“噠噠”聲。

這些“噠噠”聲的頻率主要取決於兩點:一是車輪轉動的速度;第二就是棘齒環上的齒數。更多的齒數總是會有頻率更高的“噠噠”聲。

而棘爪敲擊棘齒的力度和音量,則和棘爪的數量,固定棘爪的彈簧剛度,材料以及內部的潤滑脂的使用量有關係。不過,需要注意的是,剛剛上邊提到的這些特性,都是天生的,是無法通過後期去改變聲音類型或者咬合角度的,雖然添加或者減少一些潤滑脂可以讓敲擊的聲音更明亮或者更暗淡一些,但是這從根本上來說是沒有改變的。

30款頂級花鼓塔基工作原理「一」:精密加工+精妙搭配=高效傳輸 - 西瓜視頻

30款頂級花鼓塔基工作原理「一」:精密加工+精妙搭配=高效傳輸

星型齒輪(star ratchets,也常被叫做行星齒輪)離合結構

90年代早期,WilliamHugi發明了另外一種棘輪離合機構,他放棄了棘爪結構,轉而使用由兩個彈簧提供動力的棘輪環結構。兩個棘輪環以軸向旋轉的形式對向放置。當車輪被驅動時,兩個棘輪環上的每一個齒都會咬合,結合面積更大,結合點更多。

1995年,DT SWISS首次使用Hugi的行星齒輪系統,不久之後兩家公司就進行了合併。也就是從那個時候開始,行星齒輪一直都是DT高端花鼓的代表性設計。其他公司包括Bontrager,Giant和Roval也被授權使用該技術。

關於行星齒輪的叫法上的歧義,就不多解釋了,自行車上的這個行星齒輪,不是很多人理解上的行星齒輪,知道的自然懂是怎麼回事兒,就不要在文章底部秀:這就不是行星齒輪,等等這樣的留言了。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

DT的行星齒輪系統一半在塔基內部,一半在花鼓內部,無需工具即可進行拆卸。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

兩個彈簧加載的棘輪環用作塔基和花鼓之間的離合裝置。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

每個環都具有特定數量的互鎖齒型,上圖所展示的是18齒的棘輪環。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

當然也有其他,比如36齒(上圖)和54齒,這些棘輪環可以直接安裝在原有花鼓內。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

ChrisKing花鼓中的行星齒輪被放置在了靠近花鼓殼體中心的位置。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

塔基底部的螺旋花鍵用來把兩個棘輪環鎖定在一起,可以抵抗強大的扭矩。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Zipp Cognition花鼓內部的離合機構看起來很不同尋常,但是實質上還是一種棘輪環結構,其中的彈簧被磁鐵所代替。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

離合機構的關鍵部分是兩個鋼製的棘輪環,但是隻有一個具有斜齒(右側),另個棘輪環為扁平的,並帶有開口,可以和斜齒結合在一起。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Shimano的Scylence系統的分解圖,注意彈簧加載的黃色棘輪環和由螺旋花鍵連接的綠色棘輪環。本質也是行星棘輪結構。

就像上邊圖片所展示的,DT並不是目前市場上唯一使用該設計的品牌。ChrisKing在1996年也獲得了這一離合結構的專利,並添加了一個螺旋花鍵來鎖緊棘輪環。還有Mavic 的Instant Drive 360,Zipp的Axial Clutch以及shimano的Scylence,不過shimano的頂級XTR上的設計是完全靜音的,而在更低級別上做了少許的改動,有細微的敲擊聲。

在這種結構的花鼓,響聲和響數取決於棘輪環上的齒數,並且在大多數的情況下,它們是不能被調整的。當然也有例外,比如DT的棘輪環售後市場就提供了18-32-54等規格,可以通過更換不同齒數改變聲音和咬合角度。(後邊就會講到)

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30款頂級花鼓工作原理「二」:自行車塔基離合機構的機械魅力

滾子和楔形離合機構

正如標題所示,並不是所有的花鼓都是圍繞著棘輪而設計。在一些花鼓上,它們通過滾子離合機構來實現離合驅動輪組。這種設計可以帶來非常快速的響應和完全靜音的滑行,但是由於本身結構的原因,這種花鼓的重量要比棘輪結構的花鼓重的多,這也限制了它的普及。

由於滾子離合機構中並沒有棘輪結構,所以滑行時是靜音的。一圈滾子圍繞著驅動軸,每個驅動軸都像是滾子下面的軸承座,當兩者結合時,滾子就會被壓在花鼓殼體上完成驅動。滾子通過彈簧加載,可以在滑行時自行縮回,但是必須在整個機構中使用硬化鋼,不然就會有在重載下被卡住的風險。

楔形離合機構有著和滾子離合機構相同的原理。最大的不同就是使用了不對稱的“楔形塊”,這種楔形塊可以通過“晃動”和驅動軸結合,而不是像滾子那樣在驅動軸上滑動。當塔基轉動驅動輪組時,楔形塊移動,並鎖定住塔基上的驅動軸,花鼓和塔基完成結合。當負載消失後,楔形塊就會通過彈簧鬆開解鎖。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

20世紀初,自行車行業一直都在試驗滾子離合機構。這是Cane Creek在90年代出售的滾子離合花鼓,不過幾年就停產了。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

表面來看,Onyx的花鼓和其他品牌並沒有什麼不同。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

但是,在Onyx花鼓的內部沒有棘輪結構。內部的兩排銀色金屬塊就是上邊提到的楔形塊,可以完成瞬間結合並且滑行時完全靜音。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Onyx花鼓的驅動軸是完全光滑的,因此楔形塊可以在任何一個位置上結合,和棘輪結構相比,這大大的降低了響應角度。注意看內部的不對稱結構的楔形塊。

對於滾子和楔形離合結構的花鼓來說,除了靜音滑行和接近瞬間的響應速度以外,在滑行時的阻力也是要小於棘輪結構的。這除了可以提高滑行速度以外,在某些情況下,還可以減少在大飛輪上時的踏板反擊。

儘管它有著種種的優點和吸引力,但是在當前的市場上,這種機構的花鼓並不多見。90年代,shimano製造了一些滾子結構的山地車花鼓(被稱為“Silent Clutch”),但是早已停產,如今shimano在售的滾子結構,只有Alfine和Nexus內變速花鼓。而其他的品牌還有True Precision Components製造的山地車和BMX花鼓,以及Onyx製造的楔形離合花鼓。如今關於這類離合結構的可靠性問題基本已經消除,所以目前唯一的缺點恐怕就是重量了。

30款頂級花鼓塔基工作原理「三」:那些罕見的塔基特殊離合機構 - 西瓜視頻

30款頂級花鼓塔基工作原理「三」:那些罕見的塔基特殊離合機構

響應角度

在花鼓上,除了大家最關心的響聲和響數,其實還有更多值得關心的問題。每個花鼓都有一個固定的響應角度,也就是完成每一次咬合,塔基需要旋轉多遠的問題。

對於棘輪結構的花鼓來說,這個角度主要取決於棘齒環的齒數。如下圖所示,左側的結構具有 18個棘齒,每完成一次離合需要旋轉20°。而右側的結構具有36個棘齒,數量增加了一倍,所以離合角度也響應的減少了一半,僅需10°即可完成咬合。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

響應角度會隨著棘齒密度的增加而減小。

顯然,在棘輪離合的機構中,增加棘齒的數量可以減小咬合角度,但是這個數量是有限制的。當達到一定程度的時候,棘齒會過於細小,而無法承受踩踏時的扭矩。

不過,也有在不改變棘齒數量的情況下,增加結合密度的方法。也就是通過增加額外的一組棘爪,並和之前的一組棘爪形成一定的偏移角度的方法來實現。這也就是Industry Nine(I9)可以通過60個棘齒達到120個結合點的方法,而Kappius和Profile則通過採用三組或者四組偏移角度的棘爪進一步創造出了200個結合點的花鼓。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

I9的花鼓有兩組共六個棘爪組成,通過偏移角度,可以在60齒的棘齒環上行程120個結合點,使響應角度達到了3°。

滾子和楔形離合機構的花鼓,可以在任何位置完成離合,所以可以理解為有無數個結合點。在滾子/楔形塊和驅動軸之間確實存在一些間隙,並且會隨著負載的不同而發生變化。因此,這些花鼓的響應角度不能像棘輪結構的花鼓那樣進行測量,我們在這裡簡單的把它理解成瞬間聯動。

給花鼓增加更多的結合點玩家就需要更多的投入,不過並不總是越多越好。對於山地車和公路車來說,一般公路車的影響角度都會較大,而山地車花鼓的結合點密度一般更高。(如下圖)。而這樣的設計也是有原因的,因為兩種不同的車型之間,齒比是存在差異的,而這些差異會對牙盤腿的齒隙量(踩踏中空出來的角度)有很大影響,下邊我們就會提到。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

上圖是的第一列為品牌,第二列為型號,第三列為棘爪數量和棘齒數量,其中Roller Clutch代表了滾動離合機構。最後一個為響數和響應角度。

踩踏反應角度(牙盤腿的齒隙量)和傳動比

上邊提到的響應角度都是以花鼓為參照來計算的,但是在自行車傳動中,咬合角度是會滯後的。當車手在滑行時(或向後倒鏈條)後恢復踩踏時,可以感覺到這種滯後。而且,當棘輪結構在旋轉時,實際上也會有一定的力會通過鏈條帶動曲柄旋轉。不過,在平時的激烈使用中,這種反衝和滯後的效果並不明顯。但是在一些特殊情況下,尤其是車手在一些複雜的路況下努力恢復驅動力時,感覺就會尤為明顯。

具有更低響應角度的花鼓總是會比高響應角度的花鼓具有更小的踏板反應角度,但是最終的結果也會受到傳動比的影響。當牙盤齒數和飛輪齒數相同時,花鼓和曲柄具有相同的相應角度。但是隨著牙盤尺寸的增加,曲柄的響應角度就會相應的減小。反過來,更大的飛輪會帶來相反的效果。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

例如,當具有20°響應角度的花鼓和比飛輪大四倍的牙盤搭配時(52X13),那麼,對於175mm的曲柄長度來說,牙盤會產生15mm的響應距離,或者說是滯後距離,這可能並不會引起你的注意。但是如果牙盤的齒數是飛輪齒數的一半時(25X50),這種情況在1X山地車上就會見到,此時曲柄的影響角度就會增加到40°,如果配合170mm的曲柄使用,那麼移動距離就會達到120mm,此時就會很明顯了。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

上圖不同顏色的線條代表了不同響應角度的花鼓,從3°到20°。縱座標曲柄移動的距離,橫座標為傳動比(比如1就是表示牙盤和飛輪的齒數相同)。可以比較直觀的看到不同的花鼓響應角度和傳動比對牙盤響應距離的影響。

因此,更高的齒比減少了曲柄反應的距離,而更低的齒比會增加響應距離,如上圖所示,很明顯在較低的傳動比下,車手會更容易受到影響,比如山地車手。此時,反應角度更小的花鼓,就會在低傳動比時提供更好的反應速度。這種情況特別是在更低齒比時,會更加明顯(見下圖)。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

上圖的顏色依然是代表不同的花鼓響應角度,縱座標代表曲柄移動距離,橫座標則為固定齒比,可以比較直觀地看到不同搭配下的牙盤響應情況。

而對於曲柄長度來說,它的影響就要小的多,如下圖所示。較長的曲柄由於增加了半徑,就會產生更多的齒隙,反應距離更長,但是對於希望通過改變曲柄長度來提高響應的車手,還是提前放棄為好,最直接的方法就是更換一個響應角度更小的花鼓。不過從現實情況來看,在山地車上使用175mm曲柄長度的大有人在,雖然這會增加一些些的反應距離,但是無傷大雅。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

上圖不同顏色表示不同的曲柄長度,縱座標為曲柄移動距離,橫座標為不同的花鼓影響角度。針對齒比為0.64(32X50)的情況。曲柄移動距離以mm為單位。

性能優勢是什麼?

從表面來看,具有更低響應角度的花鼓可以提高效率,因為他可以減少踩踏間隙,因此,只要車手恢復踩踏,馬上就會有直接的動力傳遞。不過,除了在非常低的齒比搭配下,其他時候,牙盤的反應差別是非常小的,幾乎可以忽略。

所以,對於公路車來說,更小的反應角度並沒有什麼幫助,尤其是公路車手通常會有更高的齒比搭配和更高的踏頻的情況下。另外,公路車滑行的機會也更少,並且也不怎麼需要向後踩動踏板。雖然在過彎後,更快的反應速度會提供一定的優勢,但對於公路車來說,這樣的技術性路線通常較少,車手往往會更加專注於卡位,轉彎,跟隨,剎車和空氣動力學性能,而不是依靠一個更小反應角度的花鼓來提供給自己優勢。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

反過來,在越野車手這裡,優勢則會更加明顯。因為山地車手的傳動比則往往會更小,同時路況也會更為複雜和困難。在這種情況下,快速響應的花鼓對於征服賽道,避免摔車就尤為重要,雖然從根本上來說並不能提高車手的技術水平,只能算是一個輔助。

而對於gravel和cross自行車來說,他們的需求則介於兩者之間,快速響應的花鼓雖然有時會有用,但是,第一不是必須的,第二用到的機會其實並不是很多,反倒不如一些其他有意思的東西來打發漫長的路程。

響數越多/反應角度越小越好嗎?

任何棘輪都會受到一定的阻力,不少人都會擔心棘輪的摩擦會讓滑行變慢。因為當我們把自行車掛在車架上時,由於棘輪的原因,車輪旋轉的時間確實會縮短。具有更多的棘齒和棘爪的花鼓也通常會導致更大的阻力,尤其是他們的體積還比較大的時候。這也是為什麼公路車花鼓的響數更少的原因。(另一個原因是可以減重)

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在我們過去的視頻和文章裡,曾經詳細的介紹過自行車花鼓塔基裡的離合機構的工作原理。在今天的內容中,我們將一邊簡單回顧一下當時的內容,然後再深入的瞭解一下這些離合結構的優缺點以及相關的一些專有名詞的含義。其中包括了塔基響應角度,踩踏反應角度和傳動比。以及這兩個數據在公路車和山地車上的作用以及影響。最近,我們還對花鼓離合機構的阻力以及影響花鼓的價格的因素做了分析。當然,如果你喜歡,你也可以直接滑到你感興趣的位置進行閱讀。

標準塔基離合機構

上個世紀的80,90年代,飛輪中的離合機構開始逐漸被放置在塔基內部的離合機構所取代。Shimano的塔基是由一顆大螺絲直接固定在花鼓殼體上的,理論上來說,這個塔基內的離合機構無需保養,shimano的建議是壞了直接更換,拆裝也都比較方便(當然,想保養也是可以的)。但是更多的品牌則是通過把離合機構直接放置在花鼓殼體內來解決問題,這也是我們今天最常見到的塔基離合結構。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Shimano一直以來都是使用的這種由一顆螺絲,通過花鍵讓花鼓和塔基離合固定在一起的方式製造花鼓。他們的建議是,一旦塔基損壞或者磨損,就可以直接更換。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

這也是目前很多品牌都在使用的結構,離合機構被放置在了花鼓殼體內,可以更方便的進行拆卸和維修。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

棘爪通過彈簧被固定在塔基的中心邊緣,通過咬合殼體內的棘齒進行結合。上圖是一個Fulcrum的三爪結構,通過一個O型鋼絲簧進行固定。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

其他品牌也有為每個棘爪都單獨提供彈簧的結構。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Extralite一直以來都是輕量化的代表,為了減重,內部僅有兩個棘爪由一個O型彈簧固定。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Rotor的Rvolver的結構比較特殊,但是原理是相同的,這裡的棘爪實際上是圓柱型的。

當塔基和花鼓向著相反的方向旋轉時,內部的棘齒和棘爪就不會咬合,因此塔基就可以自由旋轉。棘齒每次敲擊在棘爪上的聲音,就是我們平時在花鼓上聽到的“噠噠”聲。

這些“噠噠”聲的頻率主要取決於兩點:一是車輪轉動的速度;第二就是棘齒環上的齒數。更多的齒數總是會有頻率更高的“噠噠”聲。

而棘爪敲擊棘齒的力度和音量,則和棘爪的數量,固定棘爪的彈簧剛度,材料以及內部的潤滑脂的使用量有關係。不過,需要注意的是,剛剛上邊提到的這些特性,都是天生的,是無法通過後期去改變聲音類型或者咬合角度的,雖然添加或者減少一些潤滑脂可以讓敲擊的聲音更明亮或者更暗淡一些,但是這從根本上來說是沒有改變的。

30款頂級花鼓塔基工作原理「一」:精密加工+精妙搭配=高效傳輸 - 西瓜視頻

30款頂級花鼓塔基工作原理「一」:精密加工+精妙搭配=高效傳輸

星型齒輪(star ratchets,也常被叫做行星齒輪)離合結構

90年代早期,WilliamHugi發明了另外一種棘輪離合機構,他放棄了棘爪結構,轉而使用由兩個彈簧提供動力的棘輪環結構。兩個棘輪環以軸向旋轉的形式對向放置。當車輪被驅動時,兩個棘輪環上的每一個齒都會咬合,結合面積更大,結合點更多。

1995年,DT SWISS首次使用Hugi的行星齒輪系統,不久之後兩家公司就進行了合併。也就是從那個時候開始,行星齒輪一直都是DT高端花鼓的代表性設計。其他公司包括Bontrager,Giant和Roval也被授權使用該技術。

關於行星齒輪的叫法上的歧義,就不多解釋了,自行車上的這個行星齒輪,不是很多人理解上的行星齒輪,知道的自然懂是怎麼回事兒,就不要在文章底部秀:這就不是行星齒輪,等等這樣的留言了。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

DT的行星齒輪系統一半在塔基內部,一半在花鼓內部,無需工具即可進行拆卸。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

兩個彈簧加載的棘輪環用作塔基和花鼓之間的離合裝置。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

每個環都具有特定數量的互鎖齒型,上圖所展示的是18齒的棘輪環。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

當然也有其他,比如36齒(上圖)和54齒,這些棘輪環可以直接安裝在原有花鼓內。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

ChrisKing花鼓中的行星齒輪被放置在了靠近花鼓殼體中心的位置。

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塔基底部的螺旋花鍵用來把兩個棘輪環鎖定在一起,可以抵抗強大的扭矩。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Zipp Cognition花鼓內部的離合機構看起來很不同尋常,但是實質上還是一種棘輪環結構,其中的彈簧被磁鐵所代替。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

離合機構的關鍵部分是兩個鋼製的棘輪環,但是隻有一個具有斜齒(右側),另個棘輪環為扁平的,並帶有開口,可以和斜齒結合在一起。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Shimano的Scylence系統的分解圖,注意彈簧加載的黃色棘輪環和由螺旋花鍵連接的綠色棘輪環。本質也是行星棘輪結構。

就像上邊圖片所展示的,DT並不是目前市場上唯一使用該設計的品牌。ChrisKing在1996年也獲得了這一離合結構的專利,並添加了一個螺旋花鍵來鎖緊棘輪環。還有Mavic 的Instant Drive 360,Zipp的Axial Clutch以及shimano的Scylence,不過shimano的頂級XTR上的設計是完全靜音的,而在更低級別上做了少許的改動,有細微的敲擊聲。

在這種結構的花鼓,響聲和響數取決於棘輪環上的齒數,並且在大多數的情況下,它們是不能被調整的。當然也有例外,比如DT的棘輪環售後市場就提供了18-32-54等規格,可以通過更換不同齒數改變聲音和咬合角度。(後邊就會講到)

30款頂級花鼓塔基工作原理「二」:DT派別裡腦洞大開的花鼓設計 - 西瓜視頻

30款頂級花鼓工作原理「二」:自行車塔基離合機構的機械魅力

滾子和楔形離合機構

正如標題所示,並不是所有的花鼓都是圍繞著棘輪而設計。在一些花鼓上,它們通過滾子離合機構來實現離合驅動輪組。這種設計可以帶來非常快速的響應和完全靜音的滑行,但是由於本身結構的原因,這種花鼓的重量要比棘輪結構的花鼓重的多,這也限制了它的普及。

由於滾子離合機構中並沒有棘輪結構,所以滑行時是靜音的。一圈滾子圍繞著驅動軸,每個驅動軸都像是滾子下面的軸承座,當兩者結合時,滾子就會被壓在花鼓殼體上完成驅動。滾子通過彈簧加載,可以在滑行時自行縮回,但是必須在整個機構中使用硬化鋼,不然就會有在重載下被卡住的風險。

楔形離合機構有著和滾子離合機構相同的原理。最大的不同就是使用了不對稱的“楔形塊”,這種楔形塊可以通過“晃動”和驅動軸結合,而不是像滾子那樣在驅動軸上滑動。當塔基轉動驅動輪組時,楔形塊移動,並鎖定住塔基上的驅動軸,花鼓和塔基完成結合。當負載消失後,楔形塊就會通過彈簧鬆開解鎖。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

20世紀初,自行車行業一直都在試驗滾子離合機構。這是Cane Creek在90年代出售的滾子離合花鼓,不過幾年就停產了。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

表面來看,Onyx的花鼓和其他品牌並沒有什麼不同。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

但是,在Onyx花鼓的內部沒有棘輪結構。內部的兩排銀色金屬塊就是上邊提到的楔形塊,可以完成瞬間結合並且滑行時完全靜音。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Onyx花鼓的驅動軸是完全光滑的,因此楔形塊可以在任何一個位置上結合,和棘輪結構相比,這大大的降低了響應角度。注意看內部的不對稱結構的楔形塊。

對於滾子和楔形離合結構的花鼓來說,除了靜音滑行和接近瞬間的響應速度以外,在滑行時的阻力也是要小於棘輪結構的。這除了可以提高滑行速度以外,在某些情況下,還可以減少在大飛輪上時的踏板反擊。

儘管它有著種種的優點和吸引力,但是在當前的市場上,這種機構的花鼓並不多見。90年代,shimano製造了一些滾子結構的山地車花鼓(被稱為“Silent Clutch”),但是早已停產,如今shimano在售的滾子結構,只有Alfine和Nexus內變速花鼓。而其他的品牌還有True Precision Components製造的山地車和BMX花鼓,以及Onyx製造的楔形離合花鼓。如今關於這類離合結構的可靠性問題基本已經消除,所以目前唯一的缺點恐怕就是重量了。

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30款頂級花鼓塔基工作原理「三」:那些罕見的塔基特殊離合機構

響應角度

在花鼓上,除了大家最關心的響聲和響數,其實還有更多值得關心的問題。每個花鼓都有一個固定的響應角度,也就是完成每一次咬合,塔基需要旋轉多遠的問題。

對於棘輪結構的花鼓來說,這個角度主要取決於棘齒環的齒數。如下圖所示,左側的結構具有 18個棘齒,每完成一次離合需要旋轉20°。而右側的結構具有36個棘齒,數量增加了一倍,所以離合角度也響應的減少了一半,僅需10°即可完成咬合。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

響應角度會隨著棘齒密度的增加而減小。

顯然,在棘輪離合的機構中,增加棘齒的數量可以減小咬合角度,但是這個數量是有限制的。當達到一定程度的時候,棘齒會過於細小,而無法承受踩踏時的扭矩。

不過,也有在不改變棘齒數量的情況下,增加結合密度的方法。也就是通過增加額外的一組棘爪,並和之前的一組棘爪形成一定的偏移角度的方法來實現。這也就是Industry Nine(I9)可以通過60個棘齒達到120個結合點的方法,而Kappius和Profile則通過採用三組或者四組偏移角度的棘爪進一步創造出了200個結合點的花鼓。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

I9的花鼓有兩組共六個棘爪組成,通過偏移角度,可以在60齒的棘齒環上行程120個結合點,使響應角度達到了3°。

滾子和楔形離合機構的花鼓,可以在任何位置完成離合,所以可以理解為有無數個結合點。在滾子/楔形塊和驅動軸之間確實存在一些間隙,並且會隨著負載的不同而發生變化。因此,這些花鼓的響應角度不能像棘輪結構的花鼓那樣進行測量,我們在這裡簡單的把它理解成瞬間聯動。

給花鼓增加更多的結合點玩家就需要更多的投入,不過並不總是越多越好。對於山地車和公路車來說,一般公路車的影響角度都會較大,而山地車花鼓的結合點密度一般更高。(如下圖)。而這樣的設計也是有原因的,因為兩種不同的車型之間,齒比是存在差異的,而這些差異會對牙盤腿的齒隙量(踩踏中空出來的角度)有很大影響,下邊我們就會提到。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

上圖是的第一列為品牌,第二列為型號,第三列為棘爪數量和棘齒數量,其中Roller Clutch代表了滾動離合機構。最後一個為響數和響應角度。

踩踏反應角度(牙盤腿的齒隙量)和傳動比

上邊提到的響應角度都是以花鼓為參照來計算的,但是在自行車傳動中,咬合角度是會滯後的。當車手在滑行時(或向後倒鏈條)後恢復踩踏時,可以感覺到這種滯後。而且,當棘輪結構在旋轉時,實際上也會有一定的力會通過鏈條帶動曲柄旋轉。不過,在平時的激烈使用中,這種反衝和滯後的效果並不明顯。但是在一些特殊情況下,尤其是車手在一些複雜的路況下努力恢復驅動力時,感覺就會尤為明顯。

具有更低響應角度的花鼓總是會比高響應角度的花鼓具有更小的踏板反應角度,但是最終的結果也會受到傳動比的影響。當牙盤齒數和飛輪齒數相同時,花鼓和曲柄具有相同的相應角度。但是隨著牙盤尺寸的增加,曲柄的響應角度就會相應的減小。反過來,更大的飛輪會帶來相反的效果。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

例如,當具有20°響應角度的花鼓和比飛輪大四倍的牙盤搭配時(52X13),那麼,對於175mm的曲柄長度來說,牙盤會產生15mm的響應距離,或者說是滯後距離,這可能並不會引起你的注意。但是如果牙盤的齒數是飛輪齒數的一半時(25X50),這種情況在1X山地車上就會見到,此時曲柄的影響角度就會增加到40°,如果配合170mm的曲柄使用,那麼移動距離就會達到120mm,此時就會很明顯了。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

上圖不同顏色的線條代表了不同響應角度的花鼓,從3°到20°。縱座標曲柄移動的距離,橫座標為傳動比(比如1就是表示牙盤和飛輪的齒數相同)。可以比較直觀的看到不同的花鼓響應角度和傳動比對牙盤響應距離的影響。

因此,更高的齒比減少了曲柄反應的距離,而更低的齒比會增加響應距離,如上圖所示,很明顯在較低的傳動比下,車手會更容易受到影響,比如山地車手。此時,反應角度更小的花鼓,就會在低傳動比時提供更好的反應速度。這種情況特別是在更低齒比時,會更加明顯(見下圖)。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

上圖的顏色依然是代表不同的花鼓響應角度,縱座標代表曲柄移動距離,橫座標則為固定齒比,可以比較直觀地看到不同搭配下的牙盤響應情況。

而對於曲柄長度來說,它的影響就要小的多,如下圖所示。較長的曲柄由於增加了半徑,就會產生更多的齒隙,反應距離更長,但是對於希望通過改變曲柄長度來提高響應的車手,還是提前放棄為好,最直接的方法就是更換一個響應角度更小的花鼓。不過從現實情況來看,在山地車上使用175mm曲柄長度的大有人在,雖然這會增加一些些的反應距離,但是無傷大雅。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

上圖不同顏色表示不同的曲柄長度,縱座標為曲柄移動距離,橫座標為不同的花鼓影響角度。針對齒比為0.64(32X50)的情況。曲柄移動距離以mm為單位。

性能優勢是什麼?

從表面來看,具有更低響應角度的花鼓可以提高效率,因為他可以減少踩踏間隙,因此,只要車手恢復踩踏,馬上就會有直接的動力傳遞。不過,除了在非常低的齒比搭配下,其他時候,牙盤的反應差別是非常小的,幾乎可以忽略。

所以,對於公路車來說,更小的反應角度並沒有什麼幫助,尤其是公路車手通常會有更高的齒比搭配和更高的踏頻的情況下。另外,公路車滑行的機會也更少,並且也不怎麼需要向後踩動踏板。雖然在過彎後,更快的反應速度會提供一定的優勢,但對於公路車來說,這樣的技術性路線通常較少,車手往往會更加專注於卡位,轉彎,跟隨,剎車和空氣動力學性能,而不是依靠一個更小反應角度的花鼓來提供給自己優勢。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

反過來,在越野車手這裡,優勢則會更加明顯。因為山地車手的傳動比則往往會更小,同時路況也會更為複雜和困難。在這種情況下,快速響應的花鼓對於征服賽道,避免摔車就尤為重要,雖然從根本上來說並不能提高車手的技術水平,只能算是一個輔助。

而對於gravel和cross自行車來說,他們的需求則介於兩者之間,快速響應的花鼓雖然有時會有用,但是,第一不是必須的,第二用到的機會其實並不是很多,反倒不如一些其他有意思的東西來打發漫長的路程。

響數越多/反應角度越小越好嗎?

任何棘輪都會受到一定的阻力,不少人都會擔心棘輪的摩擦會讓滑行變慢。因為當我們把自行車掛在車架上時,由於棘輪的原因,車輪旋轉的時間確實會縮短。具有更多的棘齒和棘爪的花鼓也通常會導致更大的阻力,尤其是他們的體積還比較大的時候。這也是為什麼公路車花鼓的響數更少的原因。(另一個原因是可以減重)

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

可以使用更多的棘爪來減少反應角度,但是這也會增加塔基轉動的阻力。

不過,從絕對意義上來講,對棘輪旋轉阻力的迷戀,實際也可以看作是追求一種邊際效應。因為即使是在較慢的速度下,車手的重量所帶來的動量也足夠克服任何棘輪結構中的阻力。所以,選擇滾動阻力更低的輪胎可能會獲得更多的收益,並且在長時間的下坡中,優化的空氣動力學姿勢和其他裝備,會比減少棘輪阻力更有效果。

當車手滑行時,一些阻力過大的棘輪也會帶動飛輪產生旋轉,當車手繼續踩踏時,就會增加牙盤的響應距離,會有一種踩空的感覺。當高速行駛時,這也會給你帶來一種無摩擦的騎行感受,有點死飛的感覺。不過個人感覺這並不好。

更高的響應角度的輪組是否就更貴呢?

響應角度和重量一樣,也是影響花鼓或者輪組價格的參數。通常情況下,更小的反應角度都會被視為一種高級功能,大師,這並不意味所有輪組或者花鼓都會在高端型號上使用這種設置。更小的反應角度通常都侷限於高級的越野車花鼓或者輪組。

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在我們過去的視頻和文章裡,曾經詳細的介紹過自行車花鼓塔基裡的離合機構的工作原理。在今天的內容中,我們將一邊簡單回顧一下當時的內容,然後再深入的瞭解一下這些離合結構的優缺點以及相關的一些專有名詞的含義。其中包括了塔基響應角度,踩踏反應角度和傳動比。以及這兩個數據在公路車和山地車上的作用以及影響。最近,我們還對花鼓離合機構的阻力以及影響花鼓的價格的因素做了分析。當然,如果你喜歡,你也可以直接滑到你感興趣的位置進行閱讀。

標準塔基離合機構

上個世紀的80,90年代,飛輪中的離合機構開始逐漸被放置在塔基內部的離合機構所取代。Shimano的塔基是由一顆大螺絲直接固定在花鼓殼體上的,理論上來說,這個塔基內的離合機構無需保養,shimano的建議是壞了直接更換,拆裝也都比較方便(當然,想保養也是可以的)。但是更多的品牌則是通過把離合機構直接放置在花鼓殼體內來解決問題,這也是我們今天最常見到的塔基離合結構。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Shimano一直以來都是使用的這種由一顆螺絲,通過花鍵讓花鼓和塔基離合固定在一起的方式製造花鼓。他們的建議是,一旦塔基損壞或者磨損,就可以直接更換。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

這也是目前很多品牌都在使用的結構,離合機構被放置在了花鼓殼體內,可以更方便的進行拆卸和維修。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

棘爪通過彈簧被固定在塔基的中心邊緣,通過咬合殼體內的棘齒進行結合。上圖是一個Fulcrum的三爪結構,通過一個O型鋼絲簧進行固定。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

其他品牌也有為每個棘爪都單獨提供彈簧的結構。

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Extralite一直以來都是輕量化的代表,為了減重,內部僅有兩個棘爪由一個O型彈簧固定。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

Rotor的Rvolver的結構比較特殊,但是原理是相同的,這裡的棘爪實際上是圓柱型的。

當塔基和花鼓向著相反的方向旋轉時,內部的棘齒和棘爪就不會咬合,因此塔基就可以自由旋轉。棘齒每次敲擊在棘爪上的聲音,就是我們平時在花鼓上聽到的“噠噠”聲。

這些“噠噠”聲的頻率主要取決於兩點:一是車輪轉動的速度;第二就是棘齒環上的齒數。更多的齒數總是會有頻率更高的“噠噠”聲。

而棘爪敲擊棘齒的力度和音量,則和棘爪的數量,固定棘爪的彈簧剛度,材料以及內部的潤滑脂的使用量有關係。不過,需要注意的是,剛剛上邊提到的這些特性,都是天生的,是無法通過後期去改變聲音類型或者咬合角度的,雖然添加或者減少一些潤滑脂可以讓敲擊的聲音更明亮或者更暗淡一些,但是這從根本上來說是沒有改變的。

30款頂級花鼓塔基工作原理「一」:精密加工+精妙搭配=高效傳輸 - 西瓜視頻

30款頂級花鼓塔基工作原理「一」:精密加工+精妙搭配=高效傳輸

星型齒輪(star ratchets,也常被叫做行星齒輪)離合結構

90年代早期,WilliamHugi發明了另外一種棘輪離合機構,他放棄了棘爪結構,轉而使用由兩個彈簧提供動力的棘輪環結構。兩個棘輪環以軸向旋轉的形式對向放置。當車輪被驅動時,兩個棘輪環上的每一個齒都會咬合,結合面積更大,結合點更多。

1995年,DT SWISS首次使用Hugi的行星齒輪系統,不久之後兩家公司就進行了合併。也就是從那個時候開始,行星齒輪一直都是DT高端花鼓的代表性設計。其他公司包括Bontrager,Giant和Roval也被授權使用該技術。

關於行星齒輪的叫法上的歧義,就不多解釋了,自行車上的這個行星齒輪,不是很多人理解上的行星齒輪,知道的自然懂是怎麼回事兒,就不要在文章底部秀:這就不是行星齒輪,等等這樣的留言了。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

DT的行星齒輪系統一半在塔基內部,一半在花鼓內部,無需工具即可進行拆卸。

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兩個彈簧加載的棘輪環用作塔基和花鼓之間的離合裝置。

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每個環都具有特定數量的互鎖齒型,上圖所展示的是18齒的棘輪環。

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當然也有其他,比如36齒(上圖)和54齒,這些棘輪環可以直接安裝在原有花鼓內。

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ChrisKing花鼓中的行星齒輪被放置在了靠近花鼓殼體中心的位置。

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塔基底部的螺旋花鍵用來把兩個棘輪環鎖定在一起,可以抵抗強大的扭矩。

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Zipp Cognition花鼓內部的離合機構看起來很不同尋常,但是實質上還是一種棘輪環結構,其中的彈簧被磁鐵所代替。

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離合機構的關鍵部分是兩個鋼製的棘輪環,但是隻有一個具有斜齒(右側),另個棘輪環為扁平的,並帶有開口,可以和斜齒結合在一起。

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Shimano的Scylence系統的分解圖,注意彈簧加載的黃色棘輪環和由螺旋花鍵連接的綠色棘輪環。本質也是行星棘輪結構。

就像上邊圖片所展示的,DT並不是目前市場上唯一使用該設計的品牌。ChrisKing在1996年也獲得了這一離合結構的專利,並添加了一個螺旋花鍵來鎖緊棘輪環。還有Mavic 的Instant Drive 360,Zipp的Axial Clutch以及shimano的Scylence,不過shimano的頂級XTR上的設計是完全靜音的,而在更低級別上做了少許的改動,有細微的敲擊聲。

在這種結構的花鼓,響聲和響數取決於棘輪環上的齒數,並且在大多數的情況下,它們是不能被調整的。當然也有例外,比如DT的棘輪環售後市場就提供了18-32-54等規格,可以通過更換不同齒數改變聲音和咬合角度。(後邊就會講到)

30款頂級花鼓塔基工作原理「二」:DT派別裡腦洞大開的花鼓設計 - 西瓜視頻

30款頂級花鼓工作原理「二」:自行車塔基離合機構的機械魅力

滾子和楔形離合機構

正如標題所示,並不是所有的花鼓都是圍繞著棘輪而設計。在一些花鼓上,它們通過滾子離合機構來實現離合驅動輪組。這種設計可以帶來非常快速的響應和完全靜音的滑行,但是由於本身結構的原因,這種花鼓的重量要比棘輪結構的花鼓重的多,這也限制了它的普及。

由於滾子離合機構中並沒有棘輪結構,所以滑行時是靜音的。一圈滾子圍繞著驅動軸,每個驅動軸都像是滾子下面的軸承座,當兩者結合時,滾子就會被壓在花鼓殼體上完成驅動。滾子通過彈簧加載,可以在滑行時自行縮回,但是必須在整個機構中使用硬化鋼,不然就會有在重載下被卡住的風險。

楔形離合機構有著和滾子離合機構相同的原理。最大的不同就是使用了不對稱的“楔形塊”,這種楔形塊可以通過“晃動”和驅動軸結合,而不是像滾子那樣在驅動軸上滑動。當塔基轉動驅動輪組時,楔形塊移動,並鎖定住塔基上的驅動軸,花鼓和塔基完成結合。當負載消失後,楔形塊就會通過彈簧鬆開解鎖。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

20世紀初,自行車行業一直都在試驗滾子離合機構。這是Cane Creek在90年代出售的滾子離合花鼓,不過幾年就停產了。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

表面來看,Onyx的花鼓和其他品牌並沒有什麼不同。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

但是,在Onyx花鼓的內部沒有棘輪結構。內部的兩排銀色金屬塊就是上邊提到的楔形塊,可以完成瞬間結合並且滑行時完全靜音。

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Onyx花鼓的驅動軸是完全光滑的,因此楔形塊可以在任何一個位置上結合,和棘輪結構相比,這大大的降低了響應角度。注意看內部的不對稱結構的楔形塊。

對於滾子和楔形離合結構的花鼓來說,除了靜音滑行和接近瞬間的響應速度以外,在滑行時的阻力也是要小於棘輪結構的。這除了可以提高滑行速度以外,在某些情況下,還可以減少在大飛輪上時的踏板反擊。

儘管它有著種種的優點和吸引力,但是在當前的市場上,這種機構的花鼓並不多見。90年代,shimano製造了一些滾子結構的山地車花鼓(被稱為“Silent Clutch”),但是早已停產,如今shimano在售的滾子結構,只有Alfine和Nexus內變速花鼓。而其他的品牌還有True Precision Components製造的山地車和BMX花鼓,以及Onyx製造的楔形離合花鼓。如今關於這類離合結構的可靠性問題基本已經消除,所以目前唯一的缺點恐怕就是重量了。

30款頂級花鼓塔基工作原理「三」:那些罕見的塔基特殊離合機構 - 西瓜視頻

30款頂級花鼓塔基工作原理「三」:那些罕見的塔基特殊離合機構

響應角度

在花鼓上,除了大家最關心的響聲和響數,其實還有更多值得關心的問題。每個花鼓都有一個固定的響應角度,也就是完成每一次咬合,塔基需要旋轉多遠的問題。

對於棘輪結構的花鼓來說,這個角度主要取決於棘齒環的齒數。如下圖所示,左側的結構具有 18個棘齒,每完成一次離合需要旋轉20°。而右側的結構具有36個棘齒,數量增加了一倍,所以離合角度也響應的減少了一半,僅需10°即可完成咬合。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

響應角度會隨著棘齒密度的增加而減小。

顯然,在棘輪離合的機構中,增加棘齒的數量可以減小咬合角度,但是這個數量是有限制的。當達到一定程度的時候,棘齒會過於細小,而無法承受踩踏時的扭矩。

不過,也有在不改變棘齒數量的情況下,增加結合密度的方法。也就是通過增加額外的一組棘爪,並和之前的一組棘爪形成一定的偏移角度的方法來實現。這也就是Industry Nine(I9)可以通過60個棘齒達到120個結合點的方法,而Kappius和Profile則通過採用三組或者四組偏移角度的棘爪進一步創造出了200個結合點的花鼓。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

I9的花鼓有兩組共六個棘爪組成,通過偏移角度,可以在60齒的棘齒環上行程120個結合點,使響應角度達到了3°。

滾子和楔形離合機構的花鼓,可以在任何位置完成離合,所以可以理解為有無數個結合點。在滾子/楔形塊和驅動軸之間確實存在一些間隙,並且會隨著負載的不同而發生變化。因此,這些花鼓的響應角度不能像棘輪結構的花鼓那樣進行測量,我們在這裡簡單的把它理解成瞬間聯動。

給花鼓增加更多的結合點玩家就需要更多的投入,不過並不總是越多越好。對於山地車和公路車來說,一般公路車的影響角度都會較大,而山地車花鼓的結合點密度一般更高。(如下圖)。而這樣的設計也是有原因的,因為兩種不同的車型之間,齒比是存在差異的,而這些差異會對牙盤腿的齒隙量(踩踏中空出來的角度)有很大影響,下邊我們就會提到。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

上圖是的第一列為品牌,第二列為型號,第三列為棘爪數量和棘齒數量,其中Roller Clutch代表了滾動離合機構。最後一個為響數和響應角度。

踩踏反應角度(牙盤腿的齒隙量)和傳動比

上邊提到的響應角度都是以花鼓為參照來計算的,但是在自行車傳動中,咬合角度是會滯後的。當車手在滑行時(或向後倒鏈條)後恢復踩踏時,可以感覺到這種滯後。而且,當棘輪結構在旋轉時,實際上也會有一定的力會通過鏈條帶動曲柄旋轉。不過,在平時的激烈使用中,這種反衝和滯後的效果並不明顯。但是在一些特殊情況下,尤其是車手在一些複雜的路況下努力恢復驅動力時,感覺就會尤為明顯。

具有更低響應角度的花鼓總是會比高響應角度的花鼓具有更小的踏板反應角度,但是最終的結果也會受到傳動比的影響。當牙盤齒數和飛輪齒數相同時,花鼓和曲柄具有相同的相應角度。但是隨著牙盤尺寸的增加,曲柄的響應角度就會相應的減小。反過來,更大的飛輪會帶來相反的效果。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

例如,當具有20°響應角度的花鼓和比飛輪大四倍的牙盤搭配時(52X13),那麼,對於175mm的曲柄長度來說,牙盤會產生15mm的響應距離,或者說是滯後距離,這可能並不會引起你的注意。但是如果牙盤的齒數是飛輪齒數的一半時(25X50),這種情況在1X山地車上就會見到,此時曲柄的影響角度就會增加到40°,如果配合170mm的曲柄使用,那麼移動距離就會達到120mm,此時就會很明顯了。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

上圖不同顏色的線條代表了不同響應角度的花鼓,從3°到20°。縱座標曲柄移動的距離,橫座標為傳動比(比如1就是表示牙盤和飛輪的齒數相同)。可以比較直觀的看到不同的花鼓響應角度和傳動比對牙盤響應距離的影響。

因此,更高的齒比減少了曲柄反應的距離,而更低的齒比會增加響應距離,如上圖所示,很明顯在較低的傳動比下,車手會更容易受到影響,比如山地車手。此時,反應角度更小的花鼓,就會在低傳動比時提供更好的反應速度。這種情況特別是在更低齒比時,會更加明顯(見下圖)。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

上圖的顏色依然是代表不同的花鼓響應角度,縱座標代表曲柄移動距離,橫座標則為固定齒比,可以比較直觀地看到不同搭配下的牙盤響應情況。

而對於曲柄長度來說,它的影響就要小的多,如下圖所示。較長的曲柄由於增加了半徑,就會產生更多的齒隙,反應距離更長,但是對於希望通過改變曲柄長度來提高響應的車手,還是提前放棄為好,最直接的方法就是更換一個響應角度更小的花鼓。不過從現實情況來看,在山地車上使用175mm曲柄長度的大有人在,雖然這會增加一些些的反應距離,但是無傷大雅。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

上圖不同顏色表示不同的曲柄長度,縱座標為曲柄移動距離,橫座標為不同的花鼓影響角度。針對齒比為0.64(32X50)的情況。曲柄移動距離以mm為單位。

性能優勢是什麼?

從表面來看,具有更低響應角度的花鼓可以提高效率,因為他可以減少踩踏間隙,因此,只要車手恢復踩踏,馬上就會有直接的動力傳遞。不過,除了在非常低的齒比搭配下,其他時候,牙盤的反應差別是非常小的,幾乎可以忽略。

所以,對於公路車來說,更小的反應角度並沒有什麼幫助,尤其是公路車手通常會有更高的齒比搭配和更高的踏頻的情況下。另外,公路車滑行的機會也更少,並且也不怎麼需要向後踩動踏板。雖然在過彎後,更快的反應速度會提供一定的優勢,但對於公路車來說,這樣的技術性路線通常較少,車手往往會更加專注於卡位,轉彎,跟隨,剎車和空氣動力學性能,而不是依靠一個更小反應角度的花鼓來提供給自己優勢。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

反過來,在越野車手這裡,優勢則會更加明顯。因為山地車手的傳動比則往往會更小,同時路況也會更為複雜和困難。在這種情況下,快速響應的花鼓對於征服賽道,避免摔車就尤為重要,雖然從根本上來說並不能提高車手的技術水平,只能算是一個輔助。

而對於gravel和cross自行車來說,他們的需求則介於兩者之間,快速響應的花鼓雖然有時會有用,但是,第一不是必須的,第二用到的機會其實並不是很多,反倒不如一些其他有意思的東西來打發漫長的路程。

響數越多/反應角度越小越好嗎?

任何棘輪都會受到一定的阻力,不少人都會擔心棘輪的摩擦會讓滑行變慢。因為當我們把自行車掛在車架上時,由於棘輪的原因,車輪旋轉的時間確實會縮短。具有更多的棘齒和棘爪的花鼓也通常會導致更大的阻力,尤其是他們的體積還比較大的時候。這也是為什麼公路車花鼓的響數更少的原因。(另一個原因是可以減重)

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

可以使用更多的棘爪來減少反應角度,但是這也會增加塔基轉動的阻力。

不過,從絕對意義上來講,對棘輪旋轉阻力的迷戀,實際也可以看作是追求一種邊際效應。因為即使是在較慢的速度下,車手的重量所帶來的動量也足夠克服任何棘輪結構中的阻力。所以,選擇滾動阻力更低的輪胎可能會獲得更多的收益,並且在長時間的下坡中,優化的空氣動力學姿勢和其他裝備,會比減少棘輪阻力更有效果。

當車手滑行時,一些阻力過大的棘輪也會帶動飛輪產生旋轉,當車手繼續踩踏時,就會增加牙盤的響應距離,會有一種踩空的感覺。當高速行駛時,這也會給你帶來一種無摩擦的騎行感受,有點死飛的感覺。不過個人感覺這並不好。

更高的響應角度的輪組是否就更貴呢?

響應角度和重量一樣,也是影響花鼓或者輪組價格的參數。通常情況下,更小的反應角度都會被視為一種高級功能,大師,這並不意味所有輪組或者花鼓都會在高端型號上使用這種設置。更小的反應角度通常都侷限於高級的越野車花鼓或者輪組。

自行車花鼓上的技術要點這麼多,你竟然只關心有多響?

另外一點需要解釋一下的是,雖然更小的反應角度會增加響數,但是,並不意味著響聲就會更大。由於響聲還受到彈簧剛度,棘爪材料,體積等的影響,所以,並沒有通過看圖的辦法來判斷一個花鼓是否會有很大的聲音。所以以後就不要在發圖問我聲音大不大了。

另外,對於那些希望自己像忍者一樣滑行的人來說,靜音花鼓也是一個高級功能,從目前來看,使用者也是比較稀少的。如果shimano會把更高級的scylence結構下放到更低級別的產品上,情況也許會有所改變。

總結

從上個世紀的8,90年代,卡式飛輪的引入直接帶來了旋式飛輪的消亡,並開創了花鼓設計的新紀元。棘輪被整合在了花鼓殼體內,出現了很多新的設計,並有了更多減輕重量和減少阻力,降低維修難度和反應角度的設計。當然這也帶來花鼓那“噠噠”的響聲,而這個響聲,只是這所有發展中的九牛一毛,希望以後可以關注更多,而不僅僅只是關心有多響。

好了,我的話說完了,歡迎大家持續關注,單車基械匠,每天給您帶來更多新奇,好玩,有趣,實用的單車知識。

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