อะไรคือกลไกการออกแบบ freehub แบบต่าง ๆ ที่ได้รับการออกแบบและนำไปผลิต? (ไม่จำเป็นต้องทำอย่างจำเป็น!)

โพสต์ที่ดีจะมี:

• คำอธิบายของการออกแบบนึกคิดกับภาพหรือภาพวาดทางเทคนิค
• บริษัท ที่ใช้การออกแบบหรือผู้สร้างมัน
• ข้อดีและข้อเสีย
• การออกแบบดั้งเดิม / การปรับปรุงส่วนเพิ่มที่เกิดขึ้น

การออกแบบที่รู้จักกันจนถึงปัจจุบัน (ลิงก์ที่มีการโพสต์):

• Pawl มาตรฐานและวงล้อ (และตัวแปร)
• Star Ratchet (DT Swiss / Chris King)
• Sprag คลัช (นิล)
• คลัตช์ตลับลูกปืนแบบลูกกลิ้ง (การซ่อนตัวที่แม่นยำอย่างแท้จริง, ชิมาโน่เงียบ)
• 'Cam plate design' (American Classic)อาจเป็นการรวมกันของ pawl / ratchet และ star ratchet

ฉันจะผ่านและพยายามเติมเต็มการออกแบบที่ฉันรู้ แต่อย่าลังเลที่จะโพสต์คำตอบถ้าฉันยังไม่ได้ ยังสามารถโพสต์คำตอบสำหรับการออกแบบที่ไม่ได้ระบุไว้ที่นี่! และให้ข้อมูลเพิ่มเติมสำหรับการออกแบบที่โพสต์แล้ว!

การออกแบบมาตรฐาน Pawl และวงล้อ

การออกแบบนี้เป็นสิ่งที่พบได้บ่อยที่สุดในจักรยานฟรีฮับ

กลไก

ในรูปแบบที่ง่ายที่สุดการออกแบบนี้ประกอบด้วยพื้นผิวที่มีฟันและสปริง (ซึ่งเป็นคันโยกที่ประกอบพื้นผิวฟันและอนุญาตให้เคลื่อนไหวในทิศทางเดียวเท่านั้น)

โดยทั่วไปแล้วการออกแบบจักรยานนี้กลับหัวกลับหางอยู่บนตัว freehub และพวกมันมีพื้นผิวฟันบนผนังภายในของฮับ

ภาพเคลื่อนไหวพื้นฐานของกลไกในการดำเนินการที่สามารถพบได้ที่นี่ ในการออกแบบนี้ต้องใช้ความตึงเครียดบางอย่างกับอุ้งเท้าเพื่อบังคับให้มันออกไปด้านนอกเข้าสู่ร่างกายของศูนย์กลาง (นี่คือสิ่งที่เสียงพึมพำหรือคลิกมาจากในการออกแบบนี้จากอุ้งมือถูกบังคับเหนือฟันบนพื้นผิววงล้อ) ซึ่งมักจะทำได้โดยใบไม้ผลิ, คอยล์สปริงขนาดเล็กและ / หรือแหวนโลหะ

การออกแบบนี้ใช้ประโยชน์จากแหนบ

คอยล์สปริง

การวาดภาพทางเทคนิคของกลไกที่ใช้วงแหวนโลหะ

ข้อดีและข้อเสีย

ข้อดี

• ทั่วไปและราคาไม่แพง
• ง่ายต่อการบริการ

ข้อเสีย

• ระดับต่ำกว่าของการมีส่วนร่วม (เร็วขึ้น) ถูก จำกัด โดยข้อ จำกัด ทางกายภาพ การมีส่วนร่วมในระดับที่ต่ำกว่านั้นจำเป็นต้องใช้พื้นผิวสัมผัสของฟันขนาดเล็กและพาว์ซึ่งอ่อนตัวลง / สามารถสวมใส่ได้เร็วขึ้น (ดูด้านล่างสำหรับวิธีแก้ไขปัญหาบางอย่างที่ฉลาด)
• มีแนวโน้มที่จะล้มเหลวเนื่องจากสปริงที่อ่อนตัวหรือจาระบีที่มีความเย็น / อายุ ("ไม่มีอะไรเกิดขึ้นเมื่อฉันเหยียบ")
• ในการออกแบบขั้นพื้นฐานส่วนใหญ่การหมั้น (ช้า) ค่อนข้างสูง
• มีแนวโน้มที่จะสวมใส่เป็นฟันและพาวเวอร์ติดต่ออย่างต่อเนื่อง

รูปแบบ

การออกแบบจำนวนมากจะใช้มากกว่าหนึ่งฟันหมั้นต่อ pawl อนุญาตให้ฟันขนาดเล็กและจุดหมั้นมากขึ้น (ระดับของหมั้นต่ำ) ฟันขนาดเล็กเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะสึกหรอ Halo supadrive ใช้การหมั้น 120 คะแนนสำหรับการมีส่วนร่วม3 องศา

Halo Supadrive ใช้คะแนนความผูกพัน 120 คะแนน

การออกแบบ Double Time ของ SRAM ใช้ประโยชน์อุ้งมือสี่คู่เป็นคู่ คู่ถูกชดเชยเล็กน้อยทำให้มีเพียงหนึ่งคู่ที่จะมีส่วนร่วมในเวลาใดก็ได้ แต่ให้วงล้อ 26 ซี่ของพวกเขา 52 คะแนนของการหมั้นสำหรับการหมั้น 7 องศา

การออกแบบจานอเมริกันคลาสสิกแคม

ชื่อเต็มคือ "Six Pawl Cam Actuated Engagement System" การออกแบบนี้เป็นหนึ่งในสิ่งที่ซับซ้อนมากขึ้น แต่ตาม American Classic ให้ freehub ที่แข็งแกร่งกว่าที่มีความต้านทานค่อนข้างต่ำและทำให้ทั้งคู่ฟัน 6 คู่มีส่วนร่วมพร้อมกันด้วยความแม่นยำสูง

กลไก

มีหลายส่วนที่เกี่ยวข้องกับการมีส่วนร่วมของกลไกนี้ระบุไว้ในคำสั่งของการดำเนินการจากห่วงโซ่ / ฟันเฟือง:

• ลวดสปริงในตัว freehub ประกอบ ..
• จานแคมภายในศูนย์กลางซึ่งประกอบ ..
• Pawls ในตัวถังซึ่งล็อค Freehub เข้ากับตัวถัง

ลวดสปริงวางอยู่บนฮับด้านข้างของตัวถัง freehub ในแทร็กวง:

ลวดนี้เคลื่อนที่ไปตามซี่ฟันของจานลูกเบี้ยวเมื่อล้อหมุนได้อย่างอิสระ หากใช้พลังงานกับคันเหยียบลวดนี้จะบังคับการเคลื่อนที่ตามเข็มนาฬิกาของแผ่นลูกเบี้ยว

แสดงให้เห็นว่ามีหนึ่งเอา pawl และ pawls ในตำแหน่ง 'หมั้น'

การเคลื่อนไหวตามเข็มนาฬิกานี้บังคับให้พาว์นเคลื่อนที่เข้าด้านในและมีส่วนร่วมกับร่างกาย freehub โดยให้การมีส่วนร่วม

นี้วิดีโอด้านล่างแสดงให้เห็นว่าการกระทำของแผ่นบแคมที่ไขควงจะทำหน้าที่เป็นฤดูใบไม้ผลิลวด นี่เป็นอีกวิดีโอที่มีประโยชน์ที่ Bill Shook ผู้ออกแบบอธิบายกลไก ที่ ~ 0: 33 คุณจะเห็นกลไกทั้งหมดในการทำงานผ่านการตัดออก

เมื่อ freehub เคลื่อนที่ช้ากว่าวงล้อตัว freehub เองก็จะดึงพาว์กลับคืนสู่สถานะหดกลับเช่นเดียวกับจานลูกเบี้ยว

ข้อดีและข้อเสีย

ข้อดี

• ความต้านทานต่ำสิ่งเดียวที่ติดต่อคือแผ่นบและลวดสปริง
• เนื่องจากชิ้นส่วนเหล่านี้เป็นเพียงชิ้นส่วนสัมผัสอย่างต่อเนื่องชิ้นส่วนอะไหล่จึงมีน้อย
• ทนทานเนื่องจากพื้นผิวสัมผัสมีขนาดค่อนข้างใหญ่
• เบา? โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับความแข็งแรง ส่วนหนึ่งของเป้าหมายการออกแบบคือการทำให้พื้นผิวสัมผัส / ผิวสัมผัสและอุ้งเท้าหลุดจากอลูมิเนียมแม้ว่าฉันจะไม่มีตัวเลขใด ๆ ที่นี่

ข้อเสีย

• ไม่ว่าจะเกี่ยวข้องกับต้นทุนการผลิตหรือไม่ก็ตามสิ่งเหล่านี้มีเฉพาะในล้อ Am Classic เท่านั้นและล้อเหล่านี้มักมีราคาแพงดังนั้นการซื้อ wheelset ด้วยการออกแบบนี้จึงมีราคาแพง
• การมีส่วนร่วมค่อนข้างต่ำ - 24 คะแนนหมายถึง 360/24 = การมีส่วนร่วม 15 องศา

วงล้อดาวและชุดรูปแบบ

การออกแบบในรูปแบบที่ง่ายที่สุดนี้ถูกใช้โดย DT Swiss การออกแบบนี้รวมแผ่นเฟืองล้อแบบถอดเปลี่ยนได้ง่ายซึ่งให้ประโยชน์เพิ่มเติมจากทุกจุดการถ่ายโอนแรงบิด การเปลี่ยนแปลงที่ซับซ้อนมากขึ้นคือสิ่งที่ใช้ในฮับคริสคิง

กลไก - DT Swiss

1. ชิ้นส่วนปลาย 2. แบริ่ง 3. แหวนเกลียว 4. เพลา 5. สปริงรูปกรวย 6. วงล้อดาว 7. ตัวเรือนโรเตอร์

ระบบ DT Swiss ประกอบด้วยวงล้อสองวงซึ่งตรงข้ามกับแผ่นเฟืองที่อยู่ในร่างกายของฮับและฟรีฮับ สิ่งเหล่านี้จะยึดกันและกันด้วยสปริงรูปกรวยคู่หนึ่ง เมื่อคนขี่ถีบ, ฟันก็มีส่วนร่วมในขณะที่จานเฟือง freehub หมุนผ่านเส้นโค้งตามแนวเส้นรอบวงของมัน สิ่งนี้จะส่งพลังงานไปยังจานเฟืองล้อในฮับและสิ่งนี้จะส่งพลังงานไปยังฮับผ่านทางเส้นโค้งตามแนวเส้นรอบวง

มีแอนิเมชั่นพื้นฐานที่นี่ที่แสดงการกระทำของเพลตวงล้อ

การอัพเกรดและการบริการ

ข้อดีอย่างหนึ่งของระบบนี้คือความง่ายในการอัพเกรดเปลี่ยนหรือซ่อมบำรุงแผ่นเฟืองล้อ นี่คือการซ่อมแซมโดยไม่ต้องใช้เครื่องมือ! ฮับ ​​DT สวิสขั้นพื้นฐานที่สุดรวมถึงจานเฟือง 18T ซึ่งให้การมีส่วนร่วม 20 องศา สามารถอัพเกรดเป็น 36t (10deg) หรือแม้แต่ 54t plate (6.67deg) วิธีนี้สามารถทำได้กับล้อ DT ระดับล่างสุดดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะใช้ล้อที่ราคาไม่แพงและมีส่วนร่วมมากขึ้นถ้าต้องการ นอกจากนี้ยังช่วยให้สามารถเปลี่ยนพื้นผิวสัมผัสทั้งหมดได้ (นอกเหนือจากเส้นโค้งภายในฮับซึ่งไม่น่าจะสวมใส่หรือเปลื้องผ้า) เพื่อยืดอายุการใช้งานของฮับ

ข้อดีและข้อเสีย

ข้อดี

• จุดสัมผัสทั้งหมดจะถ่ายโอนแรงบิดเสมอ
• เปลี่ยนชิ้นส่วนซ่อมบำรุงและบริการได้อย่างง่ายดาย

ข้อเสีย

• การสัมผัสสูงทำให้เกิดการสึกหรอระหว่างพื้นผิวสัมผัสสูงขึ้น
• แผ่นจะถูกผลักเข้าด้วยกันในฤดูใบไม้ผลิไม่ใช่แรงบิดของผู้ขับขี่ดังนั้นพวกเขาจึงมีแนวโน้มที่จะข้ามเนื่องจากมีการใช้แรงบิดมากขึ้น (ตรงกันข้ามกับ Am Classic และ Chris King) แม้ว่าฉันจะไม่เคยได้ยินเรื่องนี้มาก่อน
• การมีส่วนร่วมค่อนข้างต่ำสำหรับค่าใช้จ่ายในหลายล้อ

รูปแบบ - คริสคิง

นี่เป็นอีกหนึ่งการออกแบบกลไก freehub ที่ซับซ้อนมากขึ้น ที่แกนกลางมันเป็นระบบวงล้อดาว มีความแตกต่างที่สำคัญสองสามประการ:

• เฟืองทั้งสองอยู่ในฮับช่วยให้มีขนาดใหญ่ขึ้น
• แผ่นไดรฟ์ (หนึ่งที่กำหนดให้กับร่างกาย freehub) เป็นหนึ่งที่ไกลที่สุดจากมัน
• แผ่นขับเคลื่อนนั้นได้เด้งแล้วในขณะที่อีกอันอยู่ในตัวของ Freehub
• กลไก 'วงแหวนไดรฟ์' ซึ่งบังคับให้ทั้งสองแผ่นเข้าด้วยกันภายใต้แรงบิด

1. ฤดูใบไม้ผลิ 2. จานไดรฟ์ 3. จานคง

ซ้าย: แผ่นขับเคลื่อน, ขวา: แผ่นยึดคงที่

สิ่งที่ทำให้สิ่งนี้แตกต่างอย่างแท้จริงคือกลไกขับเคลื่อนวงแหวน สามารถทำได้ผ่านร่องเกลียวบนตัวถัง freehub ซึ่งติดตั้งจานขับเคลื่อน เมื่อแรงบิดถูกนำไปใช้กับ freehub สิ่งนี้จะบังคับให้ทั้งสองแผ่นเข้าหากัน เมื่อมีการใช้แรงบิดมากขึ้นเพลตจะถูกรวมเข้าด้วยกันอย่างแรงยิ่งขึ้นช่วยลดการลื่นไถลหรือการข้าม

วงแหวนขับที่แสดงอยู่ด้านบนพร้อมร่องแบบเกลียว

หลายคนอาจจะบอกว่าฮับของ Chris King นั้นเกินความจริง - มันทำออกมาได้ดีมากและใช้ประโยชน์จากตลับลูกปืนจำนวนมากที่จะช่วยยืดอายุการใช้งานของพวกเขา (และอาการปวดหัวของช่าง) ที่ 72 คะแนนการมีส่วนร่วม (5 องศา) พวกเขาสามารถมีส่วนร่วมได้อย่างรวดเร็วเท่ากับศูนย์กลางใด ๆ นอกจากนี้เนื่องจากแผ่นเหล็กถูกบังคับให้ทำงานร่วมกันโดยแรงบิดของผู้ขับขี่ฤดูใบไม้ผลิที่อ่อนแออาจทำให้การลาก / สึกหรอน้อยลงและฟันอาจมีขนาดเล็กลงโดยไม่ต้องปอกออก ค่าใช้จ่าย / ผลประโยชน์อาจเป็นเรื่องยากที่จะพิสูจน์ว่ามีหลายคน แต่ถ้ามันทำให้คุณรู้สึกดีที่ได้เป็นศูนย์กลางของจักรยานของคุณมันก็ยากที่จะทำได้ดีกว่า Chris King

Sprag คลัช

คลัทช์แบบ Sprag มีอยู่ในงานอุตสาหกรรมมาระยะหนึ่งแล้ว: ใช้ในรถจักรยานยนต์เฮลิคอปเตอร์เครื่องบินเครื่องส่งยานยนต์และอื่น ๆ เท่าที่ฉันรู้ Onyx เป็น บริษัท เดียวที่นำมันมาไว้ที่ฮับจักรยาน Sprag clutches ให้ความต้านทานการหมุนต่ำและการมีส่วนร่วมได้ในทันที พวกเขายังมีความน่าเชื่อถือและทนทาน แต่สามารถมากับค่าใช้จ่ายของน้ำหนักและค่าใช้จ่าย

กลไก

เมื่อมองแวบแรกคลัชแบบ Sprag จะดูคล้ายตลับลูกปืนมาก ความแตกต่างที่สำคัญคือแทนที่จะใช้ตลับลูกปืนกลมซึ่งมีรูปทรงของลูกเบี้ยวอยู่ระหว่างการแข่งขันที่อนุญาตให้มีการเคลื่อนไหวในทิศทางเดียวและผูกกับอีกด้านหนึ่ง เหล่านี้จะถูกจัดขึ้นในความตึงเครียดอย่างต่อเนื่องโดยคลิปโลหะ

เนื่องจากคลัตช์ประเภทนี้มีแอปพลิเคชั่นอุตสาหกรรมจำนวนมากมีวิดีโอที่เป็นประโยชน์มากมายอธิบายว่ามันทำงานอย่างไรเช่นอันนี้และอันนี้ (ข้ามไปยุค 37 เพื่อข้ามการตลาด)

Onyx ผสมผสานการออกแบบนี้ในลักษณะที่ค่อนข้างง่าย ลูกเบี้ยวจะวางตัวอยู่ระหว่างฮับเชลล์และพื้นผิวกลึงที่ยื่นเข้าไปในฮับจากตัวถัง Freehub

ข้อดีและข้อเสีย

ข้อดี

• การมีส่วนร่วม0 องศา (ทันที)
• สามารถทนต่อแรงบิดสูง
• ความเสียดทานต่ำที่สุดของระบบอิสระเสรี (อ้างอิงจากนิลและการศึกษาของมหาวิทยาลัยดุ๊ก)
• ต้องการการบำรุงรักษาต่ำมาก

ข้อเสีย

• เช่นเคยต้นทุน
• น้ำหนัก - เนื่องจากพื้นผิวสัมผัสต้องเป็นเหล็กเพื่อความทนทาน เมื่อเร็ว ๆ นี้พวกเขาย้ายไปยังส่วน freehub สองส่วนที่มีโครงอลูมิเนียมฟันเฟืองเพื่อลดน้ำหนัก (ตามภาพด้านบน)