Các thiết kế cơ chế freehub khác nhau đã được thiết kế và đưa vào sản xuất là gì? (không nhất thiết phải được thực hiện!)

Một bài viết tốt sẽ chứa:

• Một mô tả của thiết kế, lý tưởng với hình ảnh hoặc bản vẽ kỹ thuật
• Các công ty đã sử dụng thiết kế hoặc người tạo ra nó
• Ưu điểm và nhược điểm
• Thiết kế ban đầu / cải tiến gia tăng đã xảy ra

Các thiết kế được biết đến cho đến nay (những người có bài đăng được liên kết):

• Tiêu chuẩn Pawl và Ratchet (và các biến thể)
• Sao Ratchet (DT Swiss / Chris King)
• Ly hợp Sprag (Onyx)
• Ly hợp vòng bi lăn (tàng hình chính xác thực sự, im lặng shimano)
• Design Thiết kế tấm cam '(American Classic) có thể là sự kết hợp giữa pawl / ratchet và sao ratchet.

Tôi sẽ trải qua và cố gắng điền vào các thiết kế mà tôi biết, nhưng hãy đăng câu trả lời nếu tôi chưa có. Cũng cảm thấy tự do để gửi một câu trả lời cho một thiết kế không được liệt kê ở đây! Và cung cấp thông tin bổ sung cho các thiết kế đã được đăng!

Thiết kế tiêu chuẩn của Pawl và Ratchet

Thiết kế này cho đến nay là phổ biến nhất trên freehub xe đạp, và như vậy ít tốn kém nhất để sử dụng.

Cơ chế

Ở dạng đơn giản nhất, thiết kế này bao gồm một bề mặt có răng và chân (là một đòn bẩy gắn với bề mặt răng và chỉ cho phép di chuyển theo một hướng).

Trong một chiếc xe đạp, thiết kế này thường được đảo ngược, những chiếc pawls nằm trên thân freehub và chúng có bề mặt có răng trên bức tường bên trong của trung tâm.

một hình ảnh động cơ bản của cơ chế hoạt động có thể được tìm thấy ở đây . Trong thiết kế này, một số lực căng phải được áp dụng cho các chân để liên tục buộc chúng ra bên ngoài vào thân của trục. (Đây cũng là nơi mà tiếng vo vo hoặc tiếng click xuất phát từ thiết kế này, từ những chiếc chân bị buộc trên răng trên bề mặt bánh răng) Điều này thường được thực hiện bằng lò xo lá, lò xo cuộn nhỏ và / hoặc vòng kim loại.

thiết kế này sử dụng lò xo lá

lò xo cuộn

bản vẽ kỹ thuật của một cơ chế sử dụng vòng kim loại

Ưu điểm và nhược điểm

Ưu điểm

• Phổ biến và rẻ tiền
• Dễ dàng phục vụ

Nhược điểm

• Mức độ tham gia (nhanh hơn) thấp hơn bị hạn chế bởi các ràng buộc vật lý. Một mức độ tham gia thấp hơn đòi hỏi bề mặt tiếp xúc với răng nhỏ hơn và móng chân trở nên yếu hơn / có thể mòn nhanh hơn. (xem bên dưới để biết một số cách giải quyết thông minh)
• Dễ bị hỏng do lò xo yếu hoặc dầu mỡ dày lên do lạnh / tuổi ("không có gì xảy ra khi tôi đạp")
• Trong thiết kế cơ bản nhất của nó, mức độ tương tác (chậm) tương đối cao
• Dễ bị mòn vì răng và bàn chân thường xuyên tiếp xúc

Biến thể

Nhiều thiết kế sẽ sử dụng nhiều hơn một chiếc răng đính hôn trên mỗi pawl, cho phép răng nhỏ hơn và nhiều điểm tham gia hơn (mức độ tham gia thấp hơn). Những chiếc răng nhỏ này dễ bị mòn hơn. Halo supadrive sử dụng 120 điểm tương tác để tham gia 3 độ

Halo Supadrive sử dụng 120 điểm tương tác

Thiết kế Double Time của SRAM sử dụng bốn chân trong cặp đối lập. Các cặp được bù nhẹ, chỉ khiến một cặp tham gia bất cứ lúc nào, nhưng cung cấp cho họ 26 chiếc răng cưa 52 điểm đính hôn để đính hôn 7 độ.

Thiết kế tấm cam cổ điển của Mỹ

Tên đầy đủ là "Six Pawl Cam Actuated Act System." Thiết kế này là một trong những thứ phức tạp hơn, nhưng theo American Classic cung cấp một freehub mạnh hơn với sức đề kháng tương đối thấp và khiến tất cả 6 chân răng kép tham gia đồng thời với độ chính xác cao.

Cơ chế

Có một số phần trong sự tham gia của cơ chế này, được liệt kê theo thứ tự thực hiện từ chuỗi / cog:

• Mùa xuân dây trong cơ thể freehub tham gia ..
• Cam tấm bên trong trung tâm mà tham gia ..
• Chân trong thân trung tâm khóa freehub vào thân hub

Lò xo dây nằm ở phía trung tâm của cơ thể freehub bên trong đường tròn:

Dây này di chuyển dọc theo răng của tấm cam khi bánh xe tự do. Nếu cấp nguồn cho bàn đạp, dây này buộc chuyển động theo chiều kim đồng hồ của tấm cam

hiển thị với một pawl bị loại bỏ và pawls ở vị trí 'đã tham gia'

Chuyển động theo chiều kim đồng hồ này buộc các chân phải di chuyển vào trong và tham gia vào cơ thể tự do, cung cấp sự tham gia.

Video này dưới đây cho thấy hành động của tấm cam, tuốc nơ vít đang hoạt động như lò xo dây. Đây là một video hữu ích khác trong đó nhà thiết kế Bill Shook giải thích cơ chế này. Ở ~ 0: 33 bạn có thể thấy toàn bộ cơ chế hoạt động thông qua cutaway.

Một khi freehub di chuyển chậm hơn bánh xe, cơ thể freehub tự di chuyển các chân trở lại trạng thái rút lại cũng như tấm cam.

Ưu điểm và nhược điểm

Ưu điểm

• Điện trở thấp, những thứ duy nhất tiếp xúc là tấm cam và lò xo dây
• Vì đây là những bộ phận duy nhất tiếp xúc liên tục, nên các bộ phận thay thế là tối thiểu
• Mạnh mẽ, vì các bề mặt tiếp xúc tương đối lớn
• Nhẹ hơn? đặc biệt là sức mạnh của nó. Một phần của các mục tiêu thiết kế là làm cho thân máy / bề mặt tiếp xúc và làm bằng nhôm, mặc dù tôi không có bất kỳ số nào ở đây

Nhược điểm

• Cho dù điều này có liên quan đến chi phí sản xuất hay không, những thứ này chỉ có sẵn trên các bánh xe Am Classic và những bánh xe này thường đắt tiền, do đó, việc có được một bánh xe với thiết kế này là đắt tiền.
• Cam kết tương đối thấp - 24 điểm có nghĩa là tham gia 360/24 = 15 độ

Sao Ratchet và các biến thể

Thiết kế này ở dạng đơn giản nhất được DT Swiss sử dụng. Thiết kế này kết hợp các tấm ratchet dễ dàng thay thế mang lại lợi ích gia tăng của mỗi mô-men chuyển điểm tham gia. Một biến thể phức tạp hơn là những gì được sử dụng trong các trung tâm của Chris King.

Cơ chế - DT Swiss

1. đầu mảnh 2. ổ trục 3. vòng ren 4. trục 5. lò xo hình nón 6. bánh răng sao 7. thân rôto

Hệ thống DT Swiss bao gồm hai tấm ratchet đối lập nằm trong thân trung tâm và freehub. Chúng được giữ với nhau bằng một cặp lò xo hình nón. Khi người lái đạp, răng tham gia như tấm bánh răng tự do được quay qua các đường trục dọc theo chu vi của nó. Điều này chuyển năng lượng đến tấm ratchet trong trung tâm, và điều này lần lượt chuyển năng lượng đến trung tâm thông qua các đường trục dọc theo chu vi của nó.

Có một hình ảnh động rất cơ bản ở đây cho thấy hành động của các tấm ratchet.

Nâng cấp và phục vụ

Một trong những lợi thế lớn nhất của hệ thống này là sự dễ dàng mà bạn có thể nâng cấp, thay thế hoặc bảo trì các tấm ratchet. Đây thực sự là một công cụ sửa chữa miễn phí! Các trung tâm DT Thụy Sĩ cơ bản nhất bao gồm một đĩa ratchet 18 tấn, cung cấp sự tham gia 20 độ. Điều này có thể được nâng cấp lên một tấm 36t (10deg) hoặc thậm chí là một tấm 54t (6,67deg). Điều này có thể được thực hiện đối với các bánh xe DT thấp hơn, vì vậy có thể lấy một bánh xe ít tốn kém hơn và có được sự tham gia cao hơn nhiều nếu muốn. Điều này cũng cho phép thay thế tất cả các bề mặt tiếp xúc (ngoài các spline bên trong hub không có khả năng bị mòn hoặc lột) để kéo dài tuổi thọ của các hub.

Ưu điểm và nhược điểm

Ưu điểm

• Tất cả các điểm tiếp xúc đang truyền mô-men xoắn, luôn luôn
• Dễ dàng bảo dưỡng và thay thế linh kiện

Nhược điểm

• Tiếp xúc cao dẫn đến hao mòn cao hơn giữa các bề mặt tiếp xúc
• Các tấm được đẩy với nhau bằng một lò xo, không phải mô-men xoắn, vì vậy chúng có nhiều khả năng bỏ qua khi áp dụng nhiều mô-men xoắn hơn (tương phản với Am Classic và Chris King), mặc dù cá nhân tôi chưa từng nghe về điều này xảy ra.
• Cam kết tương đối thấp cho chi phí trên nhiều bánh xe

Biến thể - Chris King

Đây lại là một trong những thiết kế cơ chế freehub phức tạp hơn. Tại cốt lõi của nó, nó là một hệ thống ratchet sao. Có một vài điểm khác biệt chính:

• Cả hai bánh xe đều ở trong trung tâm, cho phép chúng lớn hơn
• Đĩa ổ đĩa (cái được định thời theo thân freehub) là cái xa nhất từ ​​nó
• tấm ổ đĩa bị bung ra, trong khi cái kia được cố định bên trong thân freehub
• cơ chế 'truyền động vòng' buộc hai tấm lại với nhau theo mô-men xoắn

1. đứa trẻ 2.drive tấm 3. tấm tiền tố

trái: ổ đĩa, phải: tấm cố định

Điều thực sự làm nổi bật điều này là cơ chế truyền động vòng. Điều này được thực hiện thông qua các rãnh xoắn ốc trên thân freehub, tham gia vào ổ đĩa. Khi mô-men xoắn được áp dụng cho freehub, điều này buộc hai tấm lại với nhau. Khi nhiều mô-men xoắn được áp dụng, các tấm được buộc với nhau mạnh mẽ hơn, loại bỏ hiệu quả trượt hoặc bỏ qua.

ổ đĩa được hiển thị trên đầu với các rãnh xoắn ốc

Nhiều người có thể nói rằng các trung tâm của Chris King là quá mức cần thiết - chúng được chế tạo cực kỳ tốt và sử dụng nhiều vòng bi sẽ góp phần kéo dài tuổi thọ của chúng (và những cơn đau đầu của thợ máy của bạn). Tại 72 điểm tham gia (5 độ), họ có thể tham gia nhanh như bất kỳ trung tâm nào ngoài kia. Ngoài ra, do các tấm được buộc với nhau bởi mô-men xoắn, lò xo có thể yếu hơn gây ra lực kéo / mòn ít hơn và răng có thể nhỏ hơn mà không bị tước (tham gia nhanh hơn). Chi phí / lợi ích có thể khó biện minh cho nhiều người, nhưng nếu điều đó khiến bạn cảm thấy thoải mái khi có một trung tâm được làm tốt trên chiếc xe đạp của mình, thật khó để làm tốt hơn Chris King.

Ly hợp Sprag

Ly hợp sprag đã tồn tại trong các ứng dụng công nghiệp trong một thời gian: được sử dụng trong xe máy, máy bay trực thăng, máy bay, truyền động ô tô và các loại khác. Theo tôi biết, Onyx là công ty duy nhất đưa nó đến các trung tâm xe đạp. Ly hợp Sprag cung cấp sức đề kháng lăn thấp và tham gia gần như ngay lập tức. Họ cũng đáng tin cậy và bền, nhưng điều này có thể đến từ chi phí trọng lượng và chi phí.

Cơ chế

Thoạt nhìn, một ly hợp sprag có thể trông rất giống với một hộp mực. Sự khác biệt chính là thay vì vòng bi tròn, có các thùy hình cam giữa các chủng tộc cho phép di chuyển theo một hướng và liên kết theo hướng khác. Chúng được giữ trong căng thẳng liên tục bởi một kẹp kim loại.

Vì loại ly hợp này có nhiều ứng dụng công nghiệp, có rất nhiều video hữu ích giải thích cách thức hoạt động của nó như cái này và cái này (bỏ qua 37 giây để bỏ qua tiếp thị).

Onyx kết hợp thiết kế này một cách khá đơn giản. Các thùy cam nằm giữa vỏ trung tâm và một bề mặt gia công kéo dài bên trong trung tâm từ thân máy tự do.

Ưu điểm và nhược điểm

Ưu điểm

• Cam kết 0 độ (tức thời)
• có thể chịu được lực đẩy cao
• ma sát thấp nhất của bất kỳ hệ thống freewheel nào (theo Onyx và một nghiên cứu của trường đại học Duke)
• yêu cầu bảo trì rất thấp

Nhược điểm

• như mọi khi, chi phí
• trọng lượng - vì các bề mặt tiếp xúc cần phải là thép cho độ bền. Gần đây, họ đã chuyển sang một cơ thể freehub hai phần với một chất mang cog nhôm để giảm trọng lượng (như hình trên)