Jakie są różne projekty mechanizmów freehub, które zostały zaprojektowane i wprowadzone do produkcji? (nie musi być koniecznie zrobiony!)

Dobry post będzie zawierał:

• Opis projektu, najlepiej ze zdjęciami lub rysunkami technicznymi
• Firmy, które skorzystały z projektu lub go stworzyły
• Zalety i wady
• Wprowadzono oryginalne zmiany projektowe / przyrostowe

Projekty znane do tej pory (te z postem są powiązane):

• Standardowa zapadka i grzechotka (i warianty)
• Star Ratchet (DT Swiss / Chris King)
• Sprag Clutch (Onyx)
• Sprzęgło łożyska wałeczkowego (prawdziwa precyzja stealth, Shimano cichy)
• „Cam plate design” (American Classic) prawdopodobnie połączenie zapadki / grzechotki i grzechotki gwiazdowej.

Przejdę i będę próbował uzupełnić projekty, które znam, ale nie krępuj się opublikować odpowiedź, jeśli jeszcze tego nie zrobiłem. Napisz także odpowiedź na projekt, którego nie ma tutaj na liście! I podaj dodatkowe informacje o już opublikowanych projektach!

Standardowa konstrukcja zapadki i zapadki

Ta konstrukcja jest zdecydowanie najbardziej popularna w rowerach typu freehub i jako taka jest najtańsza w użyciu.

Mechanizm

W najprostszej formie ta konstrukcja składa się z powierzchni zębatej i zapadki (która jest dźwignią, która zaczepia powierzchnię zębatą i umożliwia ruch tylko w jednym kierunku).

W rowerze ta konstrukcja jest zwykle odwrócona, zapadki znajdują się na korpusie piasty i zaczepiają o zębatą powierzchnię na wewnętrznej ścianie piasty.

podstawową animację mechanizmu w akcji można znaleźć tutaj . W tym projekcie zapadki muszą być poddane pewnym naprężeniom, aby stale wpychać je na zewnątrz w korpus piasty. (W tym projekcie dochodzi również brzęczenie lub kliknięcie, ponieważ zapadki są dociskane do zębów na powierzchni zapadkowej). Zwykle odbywa się to za pomocą sprężyn płytkowych, małych sprężyn zwojowych i / lub metalowego pierścienia.

ten projekt wykorzystuje sprężyny płytkowe

sprężyny śrubowe

rysunek techniczny mechanizmu wykorzystującego metalowy pierścień

Zalety i wady

Zalety

• Często i niedrogo
• Łatwy w serwisowaniu

Niedogodności

• Niższy stopień (szybszego) zaangażowania ograniczony fizycznymi ograniczeniami. Niższy stopień zaangażowania wymaga mniejszych powierzchni stykających się z zębami i zapadek, które stają się słabsze / mogą szybciej się zużywać. (patrz poniżej kilka sprytnych obejść)
• Podatność na awarie spowodowane osłabieniem sprężyn lub gęstnieniem smaru z zimnem / wiekiem („nic się nie dzieje, gdy pedałuję”)
• W swojej najbardziej podstawowej konstrukcji stosunkowo wysoki stopień (wolnego) zaangażowania
• Jest podatny na zużycie, ponieważ zęby i zapadki są stale w kontakcie

Wariacje

Wiele konstrukcji wykorzystuje więcej niż jeden ząb zaczepowy na zapadkę, co pozwala na mniejsze zęby i więcej punktów zaczepienia (niższy stopień zaczepienia). Te małe zęby są bardziej podatne na zużycie. Supernapęd Halo wykorzystuje 120 punktów zaangażowania dla zaangażowania 3 stopni

Halo Supadrive wykorzystujący 120 punktów zaangażowania

Konstrukcja SRAM Double Time wykorzystuje cztery zapadki w przeciwnych parach. Pary są lekko przesunięte, co powoduje, że tylko jedna para się zaczepia w dowolnym momencie, ale daje ich zapadce 26 zębów 52 punkty zaczepienia o 7 stopni.

American Classic Cam Plate Design

Pełna nazwa brzmi: „Six Pawl Cam Actuated Engagement System”. Ta konstrukcja jest jedną z bardziej skomplikowanych, ale według American Classic zapewnia silniejszy wolnostojący z relatywnie niską opornością i powoduje, że wszystkie 6 zapadek z podwójnym zębem zazębia się jednocześnie z wysoką precyzją.

Mechanizm

Włączenie tego mechanizmu składa się z kilku części, uszeregowanych według kolejności uruchamiania z łańcucha / koła zębatego:

• Druciana sprężyna w korpusie Freehub sprzęga się z…
• Płytka krzywki wewnątrz piasty, która sprzęga się z…
• Zapadki w korpusie piasty, które blokują wspornik piasty do korpusu piasty

Druciana sprężyna spoczywa po stronie piasty korpusu ramy wolnobieżnej wewnątrz toru obwodowego:

Drut ten porusza się wzdłuż zębów płytki krzywki, gdy koło się obraca. Jeśli do pedałów zostanie doprowadzona energia, drut ten wymusza ruch płytki krzywki w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara

pokazano z usuniętą jedną zapadką i zapadkami w pozycji „zablokowanej”

Ten ruch zgodnie z ruchem wskazówek zegara zmusza zapadki do poruszania się do wewnątrz i zaczepiania korpusu piasty, zapewniając zaczepienie.

Poniższe wideo pokazuje działanie płytki krzywkowej, śrubokręt działa jak sprężyna drutowa. To kolejny pomocny film, w którym projektant Bill Shook wyjaśnia mechanizm. Przy ~ 0: 33 możesz zobaczyć cały mechanizm w akcji poprzez przekrój.

Gdy frez porusza się wolniej niż koło, sam korpus amortyzatora przesuwa zapadki z powrotem do ich wycofanego stanu, a także płytkę krzywki.

Zalety i wady

Zalety

• Niski opór, jedyne elementy stykające się z płytą to krzywka i sprężyna drutowa
• Ponieważ są to jedyne części w stałym kontakcie, części zamienne są minimalne
• Solidny, ponieważ powierzchnie styku są stosunkowo duże
• Zapalniczka? szczególnie ze względu na swoją siłę. Częścią projektu było wykonanie korpusu / powierzchni styku i zapadek z wolnej piasty z aluminium, chociaż nie mam tutaj żadnych liczb

Niedogodności

• Niezależnie od tego, czy wiąże się to z kosztami produkcji, są one dostępne tylko w kołach Am Classic, a koła te są generalnie drogie, dlatego też uzyskanie zestawu kołowego o takiej konstrukcji jest drogie.
• Stosunkowo niskie zaangażowanie - 24 punkty oznacza zaangażowanie 360/24 = 15 stopni

Star Ratchet i odmiany

Ten projekt w najprostszej formie jest używany przez DT Swiss. Ta konstrukcja zawiera łatwo wymienialne płyty zapadkowe, które oferują dodatkową korzyść z przeniesienia momentu obrotowego z każdego punktu sprzężenia. Bardziej skomplikowana odmiana jest stosowana w hubach Chrisa Kinga.

Mechanizm - DT Swiss

1. element końcowy 2. łożysko 3. pierścień gwintowany 4. oś 5. sprężyna stożkowa 6. grzechotka gwiazdowa 7. korpus wirnika

System DT Swiss składa się z dwóch zapadkowych przeciwstawnych płyt zapadkowych, które znajdują się w korpusie piasty i wolnej piasty. Są one utrzymywane naprzeciw siebie za pomocą pary stożkowych sprężyn. Kiedy jeździec pedałuje, zęby zazębiają się, gdy płytka zapadkowa Freehub jest obracana przez wypusty wzdłuż jej obwodu. To przenosi moc na zapadkową płytę w piaście, a to z kolei przenosi moc do piasty poprzez wypusty wzdłuż jej obwodu.

Jest tutaj bardzo podstawowa animacja , która pokazuje działanie płytek zapadkowych.

Aktualizacja i serwis

Jedną z największych zalet tego systemu jest łatwość aktualizacji, wymiany lub serwisowania zapadek. W rzeczywistości jest to naprawa bez użycia narzędzi! Najbardziej podstawowe piasty DT Swiss obejmują płytę zapadkową o masie 18 ton, zapewniającą 20 ° zaczepienia. Można to ulepszyć do 36 ton (10 stopni) lub nawet do 54 ton (6,67 stopnia). Można to zrobić w przypadku kół DT z niższej półki, dzięki czemu można wziąć tańsze koło i w razie potrzeby uzyskać znacznie większe zaangażowanie. Pozwala to również na wymianę wszystkich powierzchni styku (oprócz wypustów w piaście, które raczej nie będą się zużywać lub zdejmować), aby przedłużyć żywotność piast.

Zalety i wady

Zalety

• Wszystkie punkty kontaktowe przenoszą moment obrotowy, zawsze
• Łatwo serwisowane i zużywające się części łatwo wymieniane

Niedogodności

• Wysoki kontakt prowadzący do większego zużycia między powierzchniami kontaktowymi
• Płyty są spychane razem przez sprężynę, a nie moment obrotowy kierowcy, więc są bardziej skłonne do przeskakiwania, gdy przykładany jest większy moment obrotowy (w przeciwieństwie do Am Classic i Chrisa Kinga), chociaż osobiście nigdy o tym nie słyszałem.
• Stosunkowo niskie zaangażowanie dla kosztów na wielu kołach

Wariacje - Chris King

To znowu jeden z bardziej skomplikowanych projektów mechanizmu freehub. U jej podstaw leży gwiezdny system zapadkowy. Istnieje kilka kluczowych różnic:

• Obie zapadki znajdują się wewnątrz piasty, dzięki czemu mogą być większe
• Płyta napędowa (ta dopasowana do korpusu Freehub) jest najbardziej oddalona od niej
• płyta napędowa jest sprężynowana, podczas gdy druga jest zamocowana wewnątrz korpusu swobodnego
• mechanizm „pierścieniowego napędu”, który zmusza obie płyty do działania pod wpływem momentu obrotowego

1. sprężyna 2. płyta napędu 3. płyta zamocowana

po lewej: płyta napędowa, po prawej: płyta stała

To, co naprawdę to odróżnia, to pierścieniowy mechanizm napędowy. Odbywa się to poprzez spiralne rowki na korpusie wolnej piasty, które sprzęgają się z płytą napędową. Gdy moment obrotowy przykładany jest do wolnej piasty, powoduje to wymuszenie dwóch płyt. W miarę przyłożenia większego momentu obrotowego płyty są ściśnięte mocniej, skutecznie eliminując poślizg lub pomijanie.

pierścień napędowy pokazany na górze ze spiralnymi rowkami

Wiele osób prawdopodobnie powiedziałoby, że piasty Chrisa Kinga są nadmiernie zabójcze - są wyjątkowo dobrze wykonane i korzystają z wielu łożysk, które powinny przyczynić się do ich długowieczności (i bólów głowy mechanika). W 72 punktach zaczepienia (5 stopni) mogą się one angażować tak szybko, jak każde inne centrum. Ponadto, ponieważ płyty są ściskane razem przez moment obrotowy jeźdźca, sprężyna może być słabsza, ponieważ powoduje mniejsze opory / zużycie, a zęby mogą być mniejsze bez ściągania (szybsze sprzęganie). Koszt / korzyść może być trudna do uzasadnienia dla wielu osób, ale jeśli sprawia ci przyjemność posiadania dobrze wykonanej piasty na rowerze, ciężko jest lepiej niż Chris King.

Sprzęgło Sprag

Sprzęgło sprężynowe istnieje od dawna w zastosowaniach przemysłowych: jest stosowane w motocyklach, śmigłowcach, samolotach, przekładniach samochodowych i innych. O ile mi wiadomo, Onyx jest jedyną firmą, która wprowadza go do piast rowerowych. Sprzęgła Sprag oferują niskie opory toczenia i praktycznie natychmiastowe włączenie. Są również niezawodne i trwałe, ale może to kosztować wagę i koszty.

Mechanizm

Na pierwszy rzut oka sprzęgło zębate może wyglądać bardzo podobnie do łożyska naboju. Kluczową różnicą jest to, że zamiast okrągłych łożysk kulkowych między zębami znajdują się krzywki w kształcie krzywki, które umożliwiają ruch w jednym kierunku i łączą się w drugim. Są one utrzymywane w ciągłym napięciu przez metalowy klips.

Ponieważ ten typ sprzęgła ma wiele zastosowań przemysłowych, istnieje duża liczba pomocnych filmów wyjaśniających jego działanie, takich jak ten i ten (przejdź do 37s, aby pominąć marketing).

Onyx wprowadza ten projekt w dość prosty sposób. Krzywki krzywkowe spoczywają między płaszczem piasty a obrabianą powierzchnią, która rozciąga się wewnątrz piasty z korpusu piasty.

Zalety i wady

Zalety

• Zaręczenie 0 stopni (natychmiastowe)
• w stanie wytrzymać wysokie momenty obrotowe
• najniższe tarcie w dowolnym systemie wolnego koła (według Onyx i badania przeprowadzonego przez uniwersytet Duke)
• wymagana bardzo niska konserwacja

Niedogodności

• jak zawsze koszt
• waga - ponieważ powierzchnie styku muszą być stalowe dla zapewnienia trwałości. Niedawno przenieśli się na dwuczęściowy korpus FreeHub z aluminiowym nosidełkiem, aby zmniejszyć wagę (jak na zdjęciu powyżej)