咬合角度

市场上的热门话题 – 咬合角度。 什么是咬合角度?它如何影响骑乘?越小的咬合角度越好吗?

咬合角度

咬合角度是棘轮系统的棘齿要彼此互相咬合,进而带动花鼓所需的最大旋转角度。该角度可用360°除以咬合点的总数来计算。

 

 

36 个咬合点 = 10º

騎乘效率 咬合角度

现在我们了解了咬合角度,紧接而来的问题是-咬合角度在什么情况下又以什么的方式影响我们的骑乘呢?

空行程(backlash)

空行程是指在曲柄带动棘轮装置,将力量传输到轮组之前最大的空转角度。空行程受到三个因素所影响:曲柄长度、齿比及咬合角度。

曲柄长度和咬合角度与曲柄的空行程成正比,而齿比则与空转角度成反比。

越小的齿比则曲柄的空行程越大。

那么在何种情况下我们需要较小的空行程?当爬坡时或是需要立即加速以越过障碍物时,能有小的空行程是相当重要的。

\(BACKLASH = 2\cdot \pi \cdot  cranklength \cdot {engagement\ angle \over 360} \cdot {sprocket \over chainring}\)


 

踏板回击

踏板回擊是僅出現在全避震車上的現象。当壓縮避震器時,鍊條的张力拉伸導致曲柄往反向轉動。

此外,鍊條的张力也會限制住避震器的作動。

但踏板回擊又與咬合角度有什麼關聯呢?

为了更进一步地说明,我们先做两种假设:后轮是固定的,无法向前或向后转动。第二个假设为我们是在静止的状态下,意味着此时不探讨车子的速度。

那么此时压缩后避震器的话,会发生什么事呢?

  1. 压缩后避震器。
  2. 后轮循着虚拟转点移动。
  3. 五通到后轮中心点的距离会改变,若后摇臂的轴点正好在五通的位置,则此情况不会发生。
  4. 这导致链条长度发生变化,进而使曲柄向后转动。

避震受限

如果曲柄被限制住无法转动,链条张力将使中轴与后轮芯轴距离保持不变,进而局限后摇臂的作动,使得避震器无法吸收冲击。

踏板回击 咬合角度

踏板回击与咬合点有什么相关呢?

欲理解咬合角度对踏板回击的影响,最简单的方式是以两个极端的例子作说明:即时咬合和零咬合点。

即时咬合 无限咬合点

即时咬合可透过拥有无尽数量咬合点的棘轮系统来达成,在这样的情况下,棘轮可能与花鼓壳随时处于咬合状态,那么棘轮只能够逆时针旋转,而无法顺时针旋转。

当避震器压缩时,中轴到后轮中心的距离增加(取决于相应的自行车作动设计)。

链条长度因变速器或链条张紧器的补偿作用产生改变。 由于棘轮只能逆时针转动,因此链条向后拉伸,这也导致曲柄向后作动。

若固定住曲柄,则中轴与后轮中心之间的距离无法改变,进而限制住避震器的运作。

无咬合点 零咬合点

另一个极端的例子则为棘轮没有任何咬合点的状况,此时棘轮可随意往顺时针或逆时针方向转动。

在这情况下,棘轮可往顺时针方向转动,此时即便以骑乘者的重量固定住曲柄,后轮侧还是能够作动,因为飞轮上的链条可往顺时针方向转动。

踏板回击范例

假设车子在32x14的齿比下压缩了50mm,此时产生3°的踏板回击,这意味着什么?

欲了解咬合角度对踏板回击的影响,您必须知道棘轮转动的角度:将踏板回击乘以齿比便可得知。

曲柄作动3°,塔基则转动了6.8°。

\(6.8° = 3°\cdot {32\over 14}\)

在没有咬合点的系统中,棘轮可任意地旋转到任何适合的角度,且不会产生任何踏板回击。而在拥有无尽或相当多咬合点的系统中,则有相当高的机率产生踏板回击。

在此范例中,若咬合角度小于6.8°,则有很高的机会产生踏板回击。

越大的咬合角度,产生踏板回击的机率越低。

越多的齿数 越容易产生踏板回击*

*取决于自行车的作动设计和骑行速度。

1: 零咬合,     2: 10º 咬合角度,     3: <6.8º 咬合角度

补充说明

騎行時,花鼓以一定速度旋轉,加速過程中飛輪必須轉得比花鼓更快,如此棘轮才能與對應零件咬合。

而當花鼓的角速度快於飛輪時,棘轮則無法咬合進行加速。

对于踏板回击,这意味着如果花鼓的角速度高于棘轮因链条拉伸而旋转的速度,则不会产生踏板回击或对您的避震器产生负面影响。但是要达到这个关键的速度并不容易,因为骑行速度越快,代表压缩越剧烈,棘轮被链条带动的速度也就越快。如果很容易达到这个速度,就不会有职业选手尝试移除飞轮齿片以制造空转来消除踏板回击。

但是,仍有某些自行车的作动设计并不会有踏板回弹。

结论

在研发最佳的棘轮系统时,其中有最重要的三个元素:可靠度、重量、和咬合点。但您必须了解,这三者无法同时兼具。

若我们要制造一个具有更多咬合点的系统,则需要扩大花鼓的结构,这最终会导致重量大大的增加。
与其专注在研发最小的咬合角度,我们更着重在使整体的性能最大化。 我们认为在可靠度、重量、和咬合点这三个维度内,36齿的系统仍是最佳的选择。

 

转换套件

我们理解对于一些骑乘者来说,例如骑乘,小角度的咬合非常重要,因此我们提供了54T的转换套件,可减少咬合角度至6.7°。

相关技术 

Ratchet EXP is the lightest freehub system from DT Swiss. The fusion of the ratchet and the threaded ring in the Ratchet EXP hub increases durability while decreasing weight.

The Ratchet System is the first of this type of freehub system for DT Swiss. This patented freewheel system, which features high-precision star ratchets, guarantees top performance and reliability.