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轮毂齿轮

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轮毂齿轮,是一个传动比上常用的更换系统的自行车,其与行星或实施周转齿轮。齿轮和润滑剂密封在轮毂齿轮的外壳内,而拨链器齿轮则将齿轮和机构暴露在元件中。传统上改变传动比是通过一个用鲍登线连接到轮毂上的变速杆来完成的,扭把风格转移者已经变得普遍。

轮毂齿轮系统通常具有较长且大部分免维护的使用寿命,但有些不适合在比赛或丘陵、越野条件下的高压力使用。许多通勤或城市自行车(例如欧洲城市自行车)现在普遍配备7速齿轮毂,并且8速系统变得越来越可用。较旧或成本较低的多功能自行车通常使用3速齿轮轮毂,例如在自行车共享系统中。许多折叠自行车使用3速齿轮轮毂。可提供多达14个齿轮比的现代开发。

轮毂齿轮的历史

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在自行车轮毂使用行星齿轮之前,它们被用在三轮车上。周转轮毂的专利可以追溯到1880年代中期。紧凑型行星轮毂齿轮的xxx项专利于1895年授予美国印第安纳州诺布尔斯维尔的美国机械师SewardThomasJohnson这是一种2速,但在商业上并不成功。

1896年,英国索尔福德的威廉·赖利(WilliamReilly)为2速花鼓申请了专利,并于1898年以“花鼓”的名义投入生产。这是一个巨大的成功,在生产中持续了十年。它迅速确立了紧凑型行星轮毂齿轮的实用性。

到1902年,赖利设计了一个3速轮毂齿轮。他与“TheHub”的制造商分道扬镳,但已将他未来齿轮设计的知识产权转让给他们。为了规避这个问题,Reilly的3速专利是以他的同事JamesArcher的名义获得的。与此同时,著名的英国记者和发明家亨利·斯图米也发明了一种三速轮毂。1903年,罗利自行车公司的负责人弗兰克·鲍登(FrankBowden)成立了三速齿轮辛迪加(TheThree-SpeedGearSyndicate),获得了Reilly/Archer和Sturmey3速的权利。Reilly的花鼓作为xxx款SturmeyArcher3速轮毂投入生产。

1902年,MikaelPedersen(他还生产了DursleyPedersen自行车)获得了3速轮毂齿轮的专利,该齿轮于1903年生产。据说这是基于“中间轴”原理但可以说是不寻常的行星轮齿轮,其中使用第二个太阳代替齿圈。1904年,Fichtel&Sachs公司(德国,施魏因富特)根据Wanderer的许可生产了一种轮毂齿轮,到1909年,英国市场上有14种不同的3速轮毂齿轮。

到1930年代,世界各地的自行车都使用轮毂齿轮。它们在英国、荷兰、德语国家和斯堪的纳维亚特别受欢迎。自1970年代以来,它们在英语国家变得不那么普遍,但在北欧的许多地方,自行车经常用作日常交通工具,而不仅仅是用于运动或休闲,轮毂齿轮仍然被广泛使用。更便宜、更强大(但不太可靠)的拨链器系统现在已经开始出现,它提供更宽的齿轮范围。

轮毂齿轮

到1987年,Sturmey-Archer仅生产3速和5速花鼓,Fichtel&Sachs和Shimano仅生产2速和3速花鼓。在那一年,出版了大约80年来xxx本专门涉及周转自行车齿轮的书(除了服务手册)。从那时起,人们对轮毂齿轮的兴趣缓慢但稳定地增加,这反映在现在可用的产品范围更广。

早期的NuVinci枢纽纽芬奇内部结构

1995年,萨克斯推出了Elan,xxx款12速轮毂齿轮,总行程达339%。三年后,Rohloff推出了Speedhub500/14,一个14档速度和526%范围的齿轮轮毂,可与27速变速器齿轮系统相媲美,并且对于山地自行车也足够坚固和轻便。2007年,NuVinci开始制造用于通勤自行车的无级变速器(“无级”)∞速轮毂,范围增加了约380%(2016)。

截至2008年,Sturmey-Archer生产3、5和8速花鼓,SRAM(Fichtel&Sachs的继任者)生产3、5、7和9速,Shimano生产3、7和8-速度。2010年2月,Shimano宣布推出11速型号ShimanoAlfine700。

尽管大多数轮毂齿轮系统使用一个后链轮,但SRAM的双驱动系统将行星轮毂与多速后拨链器系统相结合,以提供集中在后轮的范围广泛的传动系统。2010年,Canyon推出了1442,这是一种混合式轮毂,它使用类似的周转/变速器组合。

BromptonBicycle有自己的设计,两速拨链器与特殊的三速宽比Sturmey-Archer花鼓“BWR”(BromptonWideRatio)相结合。该系统可用于折叠自行车(多个前链组可能会损坏自行车的折叠机构)、卧式自行车和货运自行车(小车轮和/或增加的重量需要更广泛的齿轮和更小的步距)。轮毂齿轮过去也用于摩托车,尽管现在很少见。

轮毂齿轮的工作原理

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最简单的3速轮毂使用单个行星行星齿轮组。太阳轮(上面黄色部分)牢固地安装在车轴上,因此相对于自行车车架是固定的。

  • 在低速档时,链轮驱动齿圈,行星架驱动轮毂,实现齿轮减速。
  • 在中档时,链轮直接驱动轮毂。
  • 高速档时,链轮驱动行星架,齿圈驱动轮毂,从而导致齿轮增加。

轮毂齿轮的轮毂轴(与拨链器系统的轮毂轴不同)将在除直接驱动之外的所有齿轮中承载扭矩,因此必须牢固地支撑以防止旋转。虽然后叉和轴螺母之间的防旋转垫圈经常被证明是足够的,但范围更广的现代系统使用固定在后下叉上的反作用臂。带鼓式制动器的后轮(某些通勤自行车的功能)无论如何都需要反作用臂。

大多数轮毂齿轮都以类似的方式操作,只需一个扭转、扳机或拇指换档器。一个例外是旧款的Sturmey-Archer5速,它使用第二根变速线在近距离和远距离太阳轮之间切换,有效地在一个单元中提供了两个3速花鼓。两个系列中的中间齿轮都是直接驱动的,因此有五个不同的齿轮。它们可以通过一个特殊的5档变速杆控制,该变速杆操作两条电缆,或者使用一个普通的3速变速杆和一个摩擦变速杆。

轮毂齿轮的优点

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  • 轮毂齿轮密封在轮毂内,可保护它们免受水、沙砾和撞击的影响。因此,轮毂齿轮通常需要较少的维护,并且随着时间的推移比可比的外部拨链器齿轮系统更可靠,这可能需要更多的调整和更换零件(前链轮、后链轮、窄拨链器链条)。
  • 花鼓齿轮完全避免了拨链器系统可能遭受的与辐条碰撞和车轮塌陷的危险。
  • 当后轮不旋转时,轮毂齿轮可以改变传动比。这对于经常停下来的通勤骑车和在崎岖地形中骑山地车非常有用。
  • 对于没有经验的骑手来说,轮毂齿轮可以更简单地使用,因为通常只有一个换档器可以操作,并且没有重叠的齿轮比。相比之下,现代拨链器系统通常有两个换档器,需要预先考虑以避免出现问题的齿轮组合。
  • 轮毂齿轮可以制造为包括过山车制动器(尽管并非所有轮毂齿轮都可用于过山车制动器)。这对于拨链器系统是不可能的,因为链条不能传递向后的拉力。
  • 轮毂齿轮提供了一种在与外部拨链器(例如皮带驱动器和轴驱动器)不兼容的传动系统上改变齿轮比的方法。
  • 单链线允许将满链外壳链罩,所以链可以从水和砂砾被保护,并且可以服装从与润滑链条接触的保护。
  • 单链线不需要链条弯曲或扭曲。因此,链条可以采用不同的结构,用平行销代替桶形销。轴承表面之间的线接触,而不是拨链器链条的点接触,xxx延长了所有部件的使用寿命。
  • 在带有固定链条的自行车上,不需要链条张紧器,从而消除了在崎岖地形中可能会损坏的部件——这对越野自行车手来说是一个优势。在需要张紧器的地方,一个短的笼子通常足以弥补链条的松弛。
  • 单个外部链轮意味着车轮可以有一个轮毂,其法兰之间的距离更大,并且没有或更少的碟形轮毂,使其横向比具有更窄法兰间距和更多碟形的类似车轮更坚固以容纳多个链轮。齿轮轮毂的轮毂壳的直径通常也比拨链器轮毂的直径大,这意味着此类车轮上的辐条可能更短。

轮毂齿轮的缺点

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  • 踩踏板时很难或不可能选择其他档位,因为在这种情况下需要释放压力才能进行更改。
  • 后轮无法与带轮毂齿轮的自行车完全分离,同时还要断开齿轮电缆(和任何过山车制动夹),这会使更换内胎的过程变得复杂(当然,仍然可以在不拆下内胎的情况下修补内胎)车轮)。
  • 轮毂齿轮是车轮的一个组成部分,如果不更换轮毂齿轮就无法更换车轮。
  • 轮毂齿轮更复杂,通常骑手更难修理,这在路边几乎是不可能的。
  • 轮毂齿轮通常比拨链器系统贵(注意:这取决于您将它们与什么进行比较)。
  • 在通勤/娱乐功率水平下,当前的轮毂齿轮的效率通常比合理维护的拨链器齿轮低10%左右。(注意:一些来自制造商测试营销材料中的数字为2%,但这不仅是错误的,而且是不可能的。一些测试将新的内齿轮轮毂与旧的、维护不良的轮毂进行了比较拨链器系统,或者没有在轴上施加任何重量并将负载施加到系统中。实际数字是不同的-效率/损失更接近所有行星齿轮传动的效率/损失。)
  • 轮毂齿轮往往比具有相同传动特性的拨链器系统重,并且额外的重量集中在后轮上。出于这个原因,它们不是运动用途后悬架自行车的主要选择,因为额外的非簧载重量可能会对牵引力和制动产生不利影响。
  • 轮毂齿轮通常与快速释放机构/叉轴不兼容。
  • 有时在换档时可能无法选择档位,而换档时齿轮拉线调整不当,这会导致完全失去驱动力。

日常使用的轮毂齿轮

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传统的轮毂齿轮在换档器处分度,使操作依赖于正确的电缆张力(及其润滑)。在实践中,除了高里程单位外,换档和随之而来的内部损坏是不寻常的。现代轮毂齿轮装置在装置内包含分度装置,因此不受以这种方式引起的换档故障的影响。

大多数Sturmey-Archer和Fichtel&Sachs的“鱼雷”系统默认为在松弛电缆时使用最高档位,这可以使自行车在平坦地形中进行长途旅行,即使更换机制出现故障。它更像是一个拨链器系统,可以在出现类似故障时手动设置为高速档。然而,最早的Sturmey-Archer花鼓默认为低速档。一些现代轮毂齿轮系统,例如7速Shimano,也默认为底部齿轮,因此更依赖于拉线。

带变速器的混合传动装置

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一些系统将内部齿轮毂与外部拨链器结合在一起。带有适合窄链条的链轮的自由轮毂可以与双牙盘或三牙盘和前拨链器结合使用,以提供更宽的范围和更紧密的传动比间距。需要链条张紧器或后拨链器来消除链条松弛,并且需要注意不要使用太小的链轮片/链轮比来过度拧紧轮毂。

或者,一些轮毂可以接受两个碟形驱动链轮,骑手可以用后拨链器在它们之间切换。仔细选择链轮可使使用一个链轮时的可用齿轮比介于使用第二个链轮时的可用齿轮比之间,从而提供半步齿轮传动,如Brompton6速折叠自行车。这个概念在SRAM双驱动系统中得到使用和扩展,其中一个传统的多速飞轮安装在一个3速轮毂上。类似版本的广受欢迎的AW花鼓由SturmeyArcher制造。该系统可用于不能接受前拨链器的自行车。德国公司Canyon推出了14422010年,使用类似的周转/拨链器组合的混合式轮毂。

当前后拨链器都与齿轮轮毂一起使用时,结果是一个非常广泛的动力传动系统,但代价是增加了重量和复杂性。

双驱动系统的一个特殊用途是在横卧式自行车上,如果接合了高速档,从静止状态开始或在急刹车后非常困难。在立式自行车上,如果挂上高速档,骑手可以用一条腿来获得最小的动力,然后站在踏板上,用上半身来平衡自行车;这在两轮卧式自行车上是不可能的。在这里,双驱动设置允许在静止或低速时换档,这是单独使用拨链器齿轮无法实现的。

高级轮毂齿轮

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先进的轮毂齿轮通过使用多个相互驱动的行星齿轮提供更多的齿轮。选择它们的比率是为了提供更均匀的齿轮间隔和更大的总齿轮范围。此类装置的工作原理与不太先进的系统相同,带有触发器或带有顺序移位的扭曲移位器。

  • 12速SachsElan是市场上xxx个具有10或更多速度的轮毂齿轮(1995-1999)。它被认为很重并且存在质量问题,几年后就停产了。
  • 1998年推出的14速RohloffSpeedhub轮毂齿轮的范围超过5比1,因此在范围上可与24、27和30速变速器系统相媲美(前后齿轮为3x8、3x9和3x10),因为后者有三个重叠的范围,通常只有大约14个不同的档位。由于与Speedhub没有重叠,因此轮毂齿轮只有两个换档方向(向上和向下),而前后拨链器齿轮需要两个具有两个换档方向的换档操作员才能换档。
  • 2010年推出的11速ShimanoAlfine700轮毂齿轮的齿轮范围超过4比1,可与20速变速器传动系统相媲美,并且内部部件在油浴中运行,以提高机械效率。

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词条目录
  1. 轮毂齿轮
  2. 轮毂齿轮的历史
  3. 轮毂齿轮的工作原理
  4. 轮毂齿轮的优点
  5. 轮毂齿轮的缺点
  6. 日常使用的轮毂齿轮
  7. 带变速器的混合传动装置
  8. 高级轮毂齿轮

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